Introduzione
La fresatura CNC è una delle operazioni di lavorazione CNC più utilizzate per la produzione. Tutti i processi CNC condividono alcune somiglianze, come l'automazione tramite codici e programmi informatici, garantendo un'elevata precisione. La fresatura CNC è distinta e altamente versatile, rendendola un pilastro in vari settori.
Questo articolo è una guida completa alle operazioni di fresatura CNC. Comprende tutto ciò che devi sapere sul processo, le sue capacità, vantaggi, limitazioni e applicazioni, che potrebbero rivelarsi fondamentali prima di sceglierlo per il tuo prossimo progetto di produzione.
Cos'è la fresatura CNC?
La fresatura CNC è un processo automatizzato che utilizza una serie di utensili da taglio rotanti per rimuovere componenti di un pezzo. Come suggerisce il nome del processo, l'operazione utilizza macchine controllate da computer per esercitare un movimento preciso delle frese, garantendo la precisione dimensionale.
Il processo è altamente versatile, adatto a varie operazioni, eseguendo varie operazioni di fresatura, creando sottosquadri, tasche, canali interni e altre caratteristiche complesse. La fresatura CNC offre numerosi vantaggi.
Come funziona la fresatura CNC?
La fresatura CNC è una delle tecniche di lavorazione CNC più utilizzate. Sebbene fresatura, foratura e tornitura siano tutti aspetti della lavorazione CNC, esistono distinzioni complesse tra ciascun processo. Detto questo, questa sezione discuterà esattamente come funziona la fresatura CNC.
Preparazione di file CAD
Tutte le operazioni di lavorazione CNC iniziano con la creazione della progettazione assistita da computer (CAD) che funge da formato 2D o 3D del prodotto previsto. Per preparare un file CAD per la fresatura CNC è necessario utilizzare software come SolidWorks o Autodesk. Questo file CAD funge da stampa OK per l'intero processo di fresatura, con specifiche che indicano la forma, le dimensioni, la geometria, la tolleranza, la finitura e altre caratteristiche complesse della parte.
Esporta il disegno in un formato compatibile con CNC
Dopo aver creato il file CAD, è necessario convertirlo in ciò che il dispositivo CNC può comprendere utilizzando il software CAM (Computer-Aided Manufacturing) appropriato. Questo software, come Convert.emachineshop.com e cad-exchanger, traduce il progetto in codici leggibili dalla macchina (spesso codici G o M); ciò include il percorso e il movimento dell'utensile, la sequenza di taglio, la velocità di avanzamento e altri parametri complessi del processo di fresatura.
Configurazione della macchina
Dopo aver modificato i file CAD in formati leggibili dalla macchina come STL e STEP, la macchina CNC è pronta per la fresatura vera e propria. Quindi, il macchinista o l'operatore conferma la configurazione appropriata della fresatrice CNC. Ciò include il fissaggio del pezzo nella macchina, il caricamento degli utensili da taglio adeguati e l'impostazione delle coordinate per un posizionamento accurato.
Fresatura
Dopo aver confermato l'accurata configurazione della macchina, può iniziare il processo di fresatura vero e proprio. La macchina dovrà collegare le frese al mandrino e predisporre il dispositivo per avviare la fresatura. Le frese si muoveranno lungo percorsi specifici indicati dai codici, tagliando e rimuovendo pezzi di materiale dal pezzo in lavorazione in modo controllato e specificato.
Tipi di operazioni di fresatura CNC
La fresatura CNC prevede una serie di diverse operazioni di taglio, ciascuna specifica per scopi di lavorazione distinti. Di seguito è riportata una panoramica concisa ma dettagliata delle tipologie di fresatura CNC.
Fresatura frontale
Come tipo di operazione di fresatura CNC, la fresatura a spianare avviene quando l'utensile da taglio, solitamente una fresa a spianare, l'asse di rotazione è ad angolo retto rispetto alla superficie del pezzo. Gli utensili da taglio sono dotati di denti taglienti sulla faccia e sulla periferia dell'utensile. Mentre i denti periferici sono responsabili dell'effettiva operazione di taglio, i denti frontali aiutano nella finitura. Pertanto, le parti fresate a spianare tendono ad avere una finitura superficiale di alta qualità, precisa e liscia.
La fresatura frontale serve tipicamente per creare superfici piane e contorni su parti già lavorate; rispetto ad altre operazioni di fresatura serve anche come una sorta di finitura superficiale. Questo processo di fresatura CNC può includere diversi tipi, come la fresatura laterale e la fresatura finale nella fresatura CNC.
Fine fresatura
La fresatura finale utilizza frese specifiche, chiamate frese, per rimuovere materiali da un pezzo, creando tagli assiali. Le frese sono disponibili in diversi design, come le frese con estremità quadrata, con estremità sferica e con superficie piana. La fresatura finale serve per creare superfici piane, contorni e asole.
Fresatura laterale
Come suggerisce il nome, la fresatura laterale comporta il taglio lungo i lati di un pezzo. Quando le frese laterali tagliano il materiale, si crea una sorta di movimento laterale. Questo processo di fresatura è adatto per creare superfici piane verticali e angolari, rimodellare i lati di una parte o rimuovere materiale extra dai bordi del pezzo.
Le fresatrici CNC verticali o orizzontali possono eseguire tutti i tipi di operazioni di fresatura.
Semplice fresatura
In questa operazione di fresatura, l'asse di rotazione dell'utensile da taglio è parallelo alla superficie del pezzo. Poiché la fresatura piana viene generalmente utilizzata per superfici orizzontali piane, a volte viene chiamata fresatura di superficie o di soletta. Come altre operazioni di fresatura, utilizza frese specifiche – frese piane – con i denti di taglio predominanti nella periferia che tagliano il pezzo.
La fresatura piana può utilizzare frese strette o larghe per creare tagli verticali, trasversali o longitudinali, a seconda delle specifiche o delle applicazioni di fresatura. Ad esempio, le frese strette sono adatte per tagli più ampi, mentre quelle più larghe servono per tagliare superfici più ampie. La fresatura piana è un'operazione versatile adatta alla creazione di superfici piane, sedi per chiavetta o scanalature.
Fresatura di forme
La fresatura della forma è l'operazione di fresatura ideale per creare forme, contorni e contorni complessi e irregolari su un pezzo in lavorazione. Il processo utilizza frese sagomate o frese a mosca specifiche per questa operazione per creare questi contorni su parti con superfici curve e piane o superfici completamente curve, con orientamento concavo o convesso.
Questa operazione crea cavità, perline e contorni semicircolari o emisferici, inclusi disegni complessi e caratteristiche personalizzate. Tuttavia, a causa della complessità e della curvatura della superficie, questa operazione è leggermente più lenta rispetto alle normali operazioni di fresatura, fino al 30%.
Fresatura angolare
Come suggerisce il nome, la fresatura angolare prevede operazioni di fresatura in cui il tagliente delle frese è posizionato ad angolo rispetto alla superficie del pezzo. È abbastanza simile alla fresatura piana, con la differenza principale che è la configurazione angolare dell'asse di taglio.
La fresatura angolare utilizza frese ad angolo singolo per creare caratteristiche angolari come dentellature, smussi, smussi e scanalature. Queste frese hanno taglienti angolati, che le rendono adatte per lavorare angoli di 45, 50, 55 o 60 gradi, come nella realizzazione di code di rondine. Esistono anche frese angolari doppie, che tipicamente hanno denti a forma di V e sono più adatte per la fresatura di superfici piane ad angoli di 90, 60 e 45 gradi.
altri tipi
Oltre ai tipi più predominanti di operazioni di fresatura CNC, di seguito sono riportati alcuni altri tipi.
Fresatura periferica
La fresatura periferica è simile alla fresatura piana, con l'asse di taglio tipicamente parallelo al pezzo. Si tratta di tagliare lungo il bordo esterno – la periferia – di un pezzo. Questa tecnica di fresatura è adatta per parti che richiedono dettagli delicati sui bordi e per creare profili, contorni e scanalature.
Fresatura di scanalature
La fresatura di scanalature è anche chiamata fresatura di scanalature, entrambi i nomi descrivono la tecnica. Viene utilizzato esplicitamente per creare scanalature e scanalature in un pezzo. L'operazione è altamente versatile e viene utilizzata per creare scanalature a T e sedi per chiavetta.
Fresatura di filetti
Ancora una volta, come suggerisce il nome, la fresatura di filetti è specifica per creare caratteristiche filettate su un pezzo attraverso il movimento rotatorio dell'utensile da taglio. Che si tratti di filettature interne o esterne, la tecnica crea caratteristiche di filettatura precise e accurate in un pezzo.
Fresatura tascabile
L'operazione di fresatura di tasche crea tasche o rientranze chiuse, come sottosquadri in un pezzo. La tecnica è specifica per creare elementi interni delicati come le tasche per i cuscinetti.
Selezione dei materiali per le operazioni di fresatura CNC
La fresatura CNC è compatibile con vari tipi di materiali. Questa sezione discuterà la selezione dei materiali per il processo di fresatura CNC in due categorie.
Fattori che determinano la scelta dei materiali per la fresatura CNC
Prima di selezionare i materiali, ci sono fattori critici da considerare. Aiutano a determinare l'idoneità del materiale per uno specifico progetto di fresatura.
Di seguito sono riportati alcuni dei fattori critici che richiedono tali considerazioni.
- Tolleranza delle parti: Il grado di tolleranza di un materiale influenza l'accuratezza dimensionale del prodotto finale. Pertanto, quando si producono parti con specifiche di tolleranza ristrette, è necessario tenere conto della tolleranza delle parti per garantire che il prodotto finale sia adatto all'applicazione prevista.
- Costo: Il costo dei materiali è un altro fattore critico, poiché alcuni materiali sono piuttosto costosi. Bilanciare i costi dei materiali con la proprietà desiderata e tenere conto del budget è estremamente vitale.
- Funzione della parte: Anche la funzione prevista per la fabbricazione gioca un ruolo cruciale nella scelta del materiale. Ad esempio, nel settore aerospaziale, l’alluminio o il titanio sono i materiali preferiti per applicazioni che richiedono notevole resistenza e leggerezza. Tuttavia, se il criterio determinante è la resistenza, l’acciaio inossidabile può essere un materiale più adatto.
- Stress: Ancora una volta, materiali diversi hanno una diversa resistenza allo stress e alla fatica. Pertanto, a seconda dei requisiti del progetto, la resistenza alla trazione del materiale è un fattore cruciale per prevenire deformazioni o addirittura guasti alla fabbricazione.
Esempi di materiali per la fresatura CNC
Uno dei principali vantaggi delle operazioni CNC, inclusa la fresatura CNC, è la sua compatibilità con una vasta gamma di materiali. Di seguito sono riportati i materiali tipici adatti alla fresatura CNC.
- Metalli e leghe: Ciò include metalli e leghe leggeri e ad alta densità. Esempi di metalli per la fresatura CNC includono alluminio, acciaio, acciaio inossidabile, titanio, ottone e rame.
- Plastica: La fresatura CNC è compatibile con varie plastiche e resine, in particolare polimeri di livello tecnico. Gli esempi includono acrilico, nylon, polietilene, polipropilene, PVC, ecc.
- Altri : Ciò include altri tipi di materiali oltre ai metalli e alla plastica. Materiali come compositi, legno e talvolta ceramica vengono utilizzati per la fresatura CNC.
Vantaggi della fresatura CNC
La fresatura CNC è versatile, rendendola uno dei metodi preferiti in vari settori. Di seguito sono riportati alcuni dei suoi principali vantaggi.
Alta Precisione e Accuratezza Dimensionale
Come tutte le operazioni CNC, la fresatura CNC è un'operazione di alta precisione, poiché crea parti con precisione e accuratezza dimensionale impeccabili. Poiché si tratta di un processo controllato dal computer, l'interferenza umana è minima. Pertanto i rischi di errore sono minimi, come nella lavorazione manuale. Ciò la rende una tecnica adatta per parti e componenti con specifiche di tolleranza ristrette fino a ±0.001 pollici; infatti, alcune macchine possono raggiungere ±0.0005 pollici.
Compatibilità con vaste opzioni di materiali
La fresatura CNC è compatibile con vasti tipi di opzioni di materiali. Abbiamo già discusso alcune scelte di materiali a disposizione degli operatori CNC durante la fabbricazione delle parti. Il dispositivo può lavorare pezzi realizzati con materiali diversi, tra cui plastica, metalli, leghe, compositi e persino legno e talvolta ceramica.
Veloce ed Efficiente
Poiché le operazioni di fresatura CNC sono guidate da computer, si tratta di un metodo altamente efficiente. Dopo aver impostato la progettazione assistita da computer e aver codificato la macchina, questa può svolgere le sue operazioni in modo indipendente. L'elevato livello di automazione e ripetibilità della fresatura CNC aiuta a ridurre i tempi di consegna, poiché il dispositivo può funzionare 24 ore su 7, XNUMX giorni su XNUMX, se necessario, aumentando ulteriormente i tassi di produzione. Pertanto, hai maggiori possibilità di rispettare scadenze ravvicinate.
Adatto per geometrie complesse
Indipendentemente dai vincoli di progettazione e dalle complessità geometriche, le operazioni di fresatura CNC sono adatte. A condizione che le istruzioni e i codici che guidano il funzionamento del dispositivo siano ottimizzati correttamente, garantisce un controllo preciso del percorso e della profondità dell'utensile della fresa per un'elevata precisione. In generale, i processi di fresatura CNC sono le operazioni di lavorazione preferite per la creazione di caratteristiche complesse, tra cui tasche, sottosquadri e contorni.
Limitazioni alla fresatura CNC
Nonostante i suoi numerosi vantaggi, la fresatura CNC presenta ancora alcune limitazioni. Comprendere le carenze è fondamentale per garantire che i progetti di fresatura CNC raggiungano tutte le specifiche previste.
Alti costi iniziali
In generale, tutte le macchine CNC, comprese le attrezzature e il software di fresatura CNC, sono costose. Pertanto, la configurazione iniziale della fresatrice CNC è solitamente costosa, il che spesso rappresenta un limite, soprattutto per le startup e le piccole imprese. Tuttavia, poiché queste macchine e gli altri componenti sono estremamente durevoli, il vantaggio a lungo termine derivante dall’acquisto del dispositivo potrebbe superare il costo iniziale.
Usura degli strumenti
L'usura degli utensili è più o meno una costante nella fresatura CNC. Il contatto costante tra l'utensile da taglio e il pezzo usura gradualmente le frese. Altri fattori, come la durezza del materiale e l’aumento delle velocità di taglio, possono aumentare l’usura dell’utensile. Quando ciò accade, gli utensili necessitano di sostituzione o affilatura periodica, aumentando i costi di manutenzione.
Richiede esperienza
Le fresatrici CNC richiedono macchinisti e operatori esperti per garantire una lavorazione ottimale. Il dispositivo richiede una codifica e una programmazione corrette, che spesso richiedono che gli operatori abbiano una buona conoscenza dei linguaggi di programmazione. Inoltre, altri aspetti come la selezione degli utensili, le tecniche di lavorazione, la configurazione della macchina e del pezzo, la risoluzione dei problemi e la diagnosi dei problemi richiedono tutti i servizi di esperti.
Applicazioni delle operazioni di fresatura CNC
La fresatura CNC è senza dubbio la tecnica di lavorazione di precisione più utilizzata a causa delle sue vaste applicazioni in vari settori. Di seguito ne riportiamo alcuni:
- Industria aerospaziale: Parti di aeromobili, elementi strutturali, componenti di motori e altre parti specializzate con tolleranze strette, standard di qualità e rigorose misure di sicurezza.
- Agricoltura: Parti per grandi macchine agricole, sistemi di irrigazione e attrezzature specializzate
- Industria automobilistica: Parti di motori, componenti del telaio, sistemi di trasmissione e ingranaggi, parti interne ed esterne di automobili.
- Elettronica: Involucri e custodie elettroniche, dissipatori di calore
- Energia ed energie rinnovabili: Parti di generatori, turbine, componenti di pannelli solari e sistemi di energia rinnovabile
- Produzione generale e fabbricazione di parti personalizzate: Creazione di parti personalizzate, stampi, attrezzature, parti di macchine e componenti automobilistici personalizzati
- Settore medico: Strumenti e impianti chirurgici, protesi, apparecchiature ortopediche, strumenti odontoiatrici e altri elementi con rigorose specifiche di sicurezza e qualità
Fattori che determinano il costo della fresatura CNC
Diversi fattori possono influenzare il costo totale delle operazioni di fresatura CNC. Di seguito una breve panoramica di alcuni di essi.
Complessità del design
La complessità del progetto gioca un ruolo cruciale nel costo totale dei servizi di fresatura CNC. Le parti con progettisti più complessi e delicati tendono a richiedere utensili da taglio speciali, maggiori livelli di competenza e tempi di consegna più lunghi, con conseguente aumento dei costi. Infatti, alcune geometrie complesse, soprattutto quelle con caratteristiche extra come i sottosquadri, richiedono una lavorazione multiasse, che è ancora più costosa rispetto alle macchine CNC convenzionali.
Tipi di fresatrice CNC
Anche la scelta della fresatrice CNC gioca un ruolo fondamentale nei costi di fresatura CNC. Se un progetto richiede dispositivi CNC più sofisticati, o se, ad esempio, un cliente ha richiesto specificamente macchine CNC avanzate – le macchine multiasse – dovrà pagare di più. In effetti, queste macchine offrono capacità estese e garantiscono una fabbricazione ottimale, indipendentemente dalle complessità. Tuttavia comportano anche maggiori costi.
Scelta del materiale
Anche il materiale selezionato per la fresatura CNC influisce sui costi totali. Il materiale influisce sui costi in due modi: in primo luogo, il costo effettivo del materiale. Alcuni materiali come ferro, alluminio e acciaio sono relativamente economici, mentre le leghe a base di titanio e nichel sono costose. L’altro modo in cui la scelta del materiale influisce sui costi è la facilità di lavorazione. Materiali come il titanio sono difficili da lavorare e possono comportare tempi di produzione più lunghi, maggiore usura degli utensili e requisiti di manutenzione, con conseguente aumento dei costi di fresatura CNC.
Volume di produzione
Il volume di produzione incide anche sui costi di fresatura CNC. Anche se ti aspetteresti che la produzione a basso volume sia più economica di quella a volume elevato, non è così diretto, soprattutto quando si parla del costo per pezzo. La lavorazione CNC è costosa, ma è conveniente per la produzione di massa.
Questo perché il costo di produzione di pochi prodotti e di prodotti di grandi dimensioni condivide somiglianze nei fattori di costo, tra cui codifica, attrezzature, costi di installazione, cambio degli strumenti, ecc. Pertanto, oltre all'acquisto di più materiali nella produzione di massa, altri aspetti integrali del progetto sono condiviso sull'intera fabbricazione, con conseguente riduzione dei costi per parte.
Scelta della finitura superficiale
Sebbene la lavorazione CNC produca parti con elevata precisione e accuratezza, che richiedono una finitura superficiale minima o nulla, puoi comunque scegliere di intraprendere queste operazioni per migliorare ulteriormente la parte. Tuttavia, le operazioni di finitura e post-elaborazione selezionate influiscono sui costi totali. Pertanto, se hai un budget limitato, considera una finitura superficiale meno costosa per il tuo pezzo o lascialo così come è stato lavorato.
Tendenze future nei servizi di fresatura CNC
Con i continui progressi tecnologici, le operazioni di fresatura CNC continuano a testimoniare miglioramenti per soddisfare le esigenze di produzione moderne e futuristiche. Questa sezione discuterà le tendenze importanti che comprendono il futuro dei servizi di fresatura CNC.
Automazione dei processi di fresatura
L'automazione CNC è parte integrante delle operazioni di fresatura CNC. Oltre ai codici operativi di questi dispositivi, l’integrazione dei sistemi robotici nelle macchine CNC può ridurre ulteriormente l’interferenza umana, aumentando la precisione. Produttori e OEM possono utilizzare i robot per svolgere compiti semplici come il cambio degli utensili, la movimentazione dei materiali, il carico e lo scarico dei pezzi e persino l'analisi della qualità. L'automazione di questi processi aiuta a migliorare la ripetibilità e l'efficienza delle operazioni CNC.
Machine Learning (ML) e utilizzo dell'intelligenza artificiale (AI)
L’apprendimento automatico e l’intelligenza artificiale stanno già facendo progressi nella fresatura CNC. I programmatori e gli ingegneri del software possono utilizzare questa tecnologia per dotare i dispositivi CNC di capacità di apprendimento, ottimizzando ulteriormente le operazioni di lavorazione.
L’integrazione di algoritmi ML e AI può aiutare a prevedere l’usura degli utensili, un percorso favorevole, prevedere e prevenire difetti di lavorazione, ridurre al minimo gli sprechi e modificare i parametri di taglio in tempo reale. Ciò può includere anche funzionalità come l'automonitoraggio, la pianificazione della manutenzione e l'autodiagnosi in caso di guasto. Queste caratteristiche si traducono in una maggiore durata dell'utensile e nell'efficienza complessiva della macchina.
Conclusione
La fresatura CNC è una tecnica di produzione popolare per varie applicazioni industriali. Il metodo offre vaste funzionalità, che vanno dalla semplice produzione alla fabbricazione di componenti sofisticati con caratteristiche di progettazione complesse.
Anche in un mondo manifatturiero sempre dinamico, la fresatura CNC ha rifiutato di smettere di evolversi, assicurandosi che rimarrà un pilastro per anni.
Servizi di fresatura CNC personalizzati di Zintilon
Leggendo questo articolo fino a questo punto, probabilmente hai una conoscenza dettagliata della fresatura CNC. Tuttavia, è comunque necessario collaborare con un servizio, poiché l'acquisto delle macchine per il tuo progetto è costoso, soprattutto se si tratta solo di una fabbricazione di parti personalizzate su piccola scala o una tantum.
Zintillon è un esperto nell'offerta di servizi di fresatura CNC di alta qualità. Che si tratti di parti semplici o di fabbricazione di parti complesse con specifiche di tolleranza ristrette, rispettiamo le vostre esigenze.
La nostra struttura vanta operatori altamente qualificati e le attrezzature necessarie per dare vita al progetto dei vostri sogni. Oltre alla fresatura CNC, offriamo altre operazioni di lavorazione CNC: tornitura, foratura, ecc., comprese le tecnologie correlate come l'elettroerosione, la fabbricazione di lamiere e la pressofusione.
FAQs
La fresatura CNC è diversa dalla lavorazione CNC?
La fresatura CNC è un sottoinsieme delle operazioni di lavorazione CNC. In effetti, la fresatura CNC è vasta; implica l'utilizzo esplicito di frese rotanti per rimodellare un materiale. D'altro canto, la lavorazione CNC comprende vari processi, tra cui fresatura, alesatura, tornitura, foratura e fresatura, tra gli altri.
Perché la fresatura è migliore della tornitura?
La fresatura offre una gamma più ampia di applicazioni. È adatto per creare forme piatte e complesse, inclusi contorni, rientranze, sottosquadri e altri dettagli complessi. Per le strutture cilindriche, invece, si preferisce la tornitura.
Qual è la differenza tra fresatura manuale e fresatura CNC?
L'operazione di fresatura manuale richiede che gli operatori umani controllino le funzioni della macchina, mentre la fresatura CNC è automatizzata e controllata da programmi e codici informatici. Pertanto, la fresatura CNC può creare parti complesse e offre precisione e ripetibilità oltre la fresatura manuale.
Qual è la differenza tra fresatura CNC e tornitura CNC?
Nella fresatura CNC, gli utensili da taglio rotanti rimuovono pezzi di un pezzo, mentre nella tornitura CNC, le frese sono fisse, con il pezzo che ruota mentre i pezzi vengono scheggiati. Sebbene entrambi i processi di produzione sottrattiva possano sembrare simili, hanno scopi diversi. La tornitura è più specifica per componenti cilindrici, mentre la fresatura ha applicazioni più vaste, che vanno dalle strutture piane a quelle complesse.
Ottimo, insieme
