La scelta del tipo di macchina CNC è spesso il passaggio principale del processo di creazione di un componente o di una parte tramite l'asportazione di materiale. CNC è l'acronimo di Computer Numerical Control (controllo numerico computerizzato). Gli strumenti devono tenersi al passo con l'evoluzione dei processi produttivi, e questo è particolarmente vero nel mondo della programmazione CNC, un settore in continua evoluzione per progettisti, ingegneri e macchinisti.
Nel settore della produzione, il tempo che intercorre tra la ricezione dell’ordine e la consegna sta diventando sempre più breve. Allo stesso tempo, i componenti stanno diventando più complessi e stanno aumentando i requisiti di qualità per le superfici. Da un lato, la programmazione CNC e l’attrezzaggio devono essere eseguiti in parallelo ed è necessario coordinare con efficienza l’impiego di più macchine.
La Serie Morbidelli Author e l'Innovazione del 1992
La prima macchina della serie Author è stata il modello Author 510 introdotto nel 1992, che è stato per lungo tempo il modello più costoso e più potente. Questa macchina rappresenta un punto di riferimento importante nell'evoluzione della tecnologia CNC Morbidelli.
La macchina aveva l'asse Z più grande e fino al 1997 era l'unica macchina con un movimento molto veloce e un design che determinava la verticale eretta Commutatore a disco. I primi modelli della nuova generazione di autori sono stati esclusivamente sistema alimentatore a collo di cigno con Tavolo a consolle.
Nel 1996/97 tutte le macchine della serie Author sono state revisionate e dotate di deiviatoi Paraurti che da allora sono state caratteristiche per macchine Morbidelli. È stato introdotto anche il sistema di cambio rapido degli utensili, in modo che ora sono disponibili altri modelli con un cambio utensile rapido.
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Nel tempo, la serie Author ha visto ulteriori sviluppi. L'intera serie Autore 600 è stata interrotta intorno al 2008, e l'Autore 660 non è in realtà una macchina della catena Author 600, perché non c'è alcuna somiglianza tecnica. Intorno al 1999 erano disponibili 6 varianti diversamente equipaggiate con una propria denominazione di modello. A causa del suo concetto di macchina a portale mobile, l'Autore 700 era una macchina relativamente costosa che veniva venduta solo in piccole quantità. Anche la tecnologia, che è stata in parte ripresa dall'Autore 510, era nel frattempo superata.
È stata utilizzata la tecnologia a 5 assi recentemente sviluppata nel gruppo SCM. Nel 2007 è stato effettuato lo stesso cambiamento di denominazione dei modelli come per l'X5. Il nuovo concetto prevedeva lo sviluppo congiunto di una nuova piattaforma di base per SCM e Morbidelli. Anche per nuove macchine a portale mobile è stato sviluppato un concetto di sicurezza speciale. La designazione MF dell'autore non identifica una serie specifica.
Nel 2017 è stata effettuata una ristrutturazione all'interno del Gruppo SCM. Nell'ambito di questa ristrutturazione, Morbidelli è scomparso come nome di un produttore e d'ora in poi si riferisce ad una serie di centri di lavoro CNC progettati per la lavorazione del pannello.
Fondamentali del Software di Programmazione CNC: CAD e CAM
Il CAD (Computer-Aided Design) è un software utilizzato per creare disegni tecnici e modelli 3D di componenti e prodotti. Grazie al CAD, i progettisti possono visualizzare e modificare i loro progetti in modo preciso e dettagliato, ottimizzando il design prima della produzione.
Il CAM (Computer-Aided Manufacturing) è un software che utilizza i modelli CAD per pianificare, gestire e controllare i processi di produzione delle macchine CNC. Il CAM traduce i disegni del CAD in istruzioni specifiche che le macchine CNC possono seguire per eseguire tagli, forature e altre operazioni di lavorazione. La programmazione CNC è il processo di creazione di istruzioni per le macchine CNC utilizzando il software CAM. Queste istruzioni, note come codice G, specificano come la macchina deve muoversi per eseguire le operazioni di lavorazione.
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L’integrazione tra CAD e CAM è essenziale per ottimizzare il processo produttivo. Questa integrazione permette di passare senza soluzione di continuità dalla fase di progettazione alla fase di produzione. Il modello CAD viene importato nel software CAM, dove viene trasformato in un percorso utensile che la macchina CNC seguirà.
Cosa vuol dire Cad-cam e come funziona?
Tipi di Lavorazione CNC per Assi
La lavorazione CNC comprende diverse configurazioni di assi, ognuna adatta a specifiche complessità di produzione:
- La fresatura a 2,5 assi crea geometrie prismatiche a livelli Z distinti.
- La fresatura a 3 assi utilizza tutti e tre gli assi contemporaneamente.
- La fresatura a 4 assi presenta un asse di rotazione in più rispetto alla fresatura a 3 assi.
- La lavorazione a 5 assi simultanei utilizza tutti e 5 gli assi contemporaneamente, consentendo la fresatura di forme complesse ad alta precisione.
La tornitura, pur essendo una lavorazione CNC, è piuttosto diversa dalla fresatura. Il primo passo in molte operazioni di lavorazione CNC consiste nel rimuovere tutto il materiale possibile.
Soluzioni Software CAD/CAM Moderne
Numerosi software moderni offrono funzionalità avanzate per la programmazione CNC, migliorando efficienza e precisione.
Tebis: Automazione e Flessibilità
Il programma CNC di Tebis coniuga ottime caratteristiche di velocità e affidabilità con un alto grado di automazione e flessibilità nella programmazione CNC offrendo soluzioni settoriali specializzate per tutti i campi d’impiego, come la programmazione per fresa CNC e le lavorazioni 2,5D, 3D e a 5 assi. I pacchetti software CAD di Tebis permettono di svolgere attività di progettazione, preparazione e programmazione CNC orientate al processo di produzione. In Tebis, la programmazione CNC risulta estremamente rapida e semplice.
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Come funziona il processo di produzione con Tebis: viene automatizzata la preparazione dei dati di progettazione CAD per la programmazione CNC. I programmi CNC vengono creati in modo altamente automatizzato sulla base dei dati strutturati e di template CNC. Il programmatore CAM deve solo selezionare il grezzo di partenza e gli elementi di controllo e avviare il calcolo CNC automatizzato.
Nelle librerie di processo è memorizzato l’intero ambiente di produzione dell'azienda, rappresentato con copie digitali di utensili, macchine e sistemi di bloccaggio reali, insieme al know-how di produzione. È possibile progettare direttamente in Tebis oppure importare i dati del progetto attraverso un’interfaccia.
Il software CAM offre interfacce standard e dirette per tutti i sistemi CAD più diffusi. Queste permettono di acquisire non solo i dati geometrici relativi al grezzo, al pezzo finito e ai sistemi di bloccaggio, ma anche informazioni strutturali riguardanti gli assemblati, i layer, i set, i filtri e i colori. È possibile importare anche feature di foratura, nonché informazioni sui prodotti e sulla produzione.
Durante le fasi di preparazione del componente è possibile assicurarsi che vengano fresate solo le superfici di alta qualità. È possibile analizzare e strutturare il componente, chiudere i fori, adattare le transizioni e creare superfici di estensione. Per l’attrezzaggio multiplo è possibile creare i sistemi di bloccaggio in forma di modello CAD. Per la lavorazione degli elettrodi è disponibile una procedura guidata che permette di realizzare in modo assistito gli elettrodi completi.
Con il Job Manager e gli NCJob di Tebis è possibile creare e gestire tutti i programmi CNC per tutte le tecnologie necessarie per la produzione di un componente - dalla fresatura alla tornitura fino alla tempra. I template CAM di lavorazione supportano la standardizzazione della programmazione CAM a livello dell’intera azienda. Viene assegnata automaticamente la strategia di lavorazione ottimale per la macchina prescelta, mentre la lunghezza dell’utensile viene adattata automaticamente grazie alla funzione integrata di controllo delle collisioni.
Aspetto particolarmente pratico: le aree di fresatura definite in modo interattivo vengono automaticamente acquisite da NCJob precedenti. La funzione di anteprima integrata permette di verificare l’approccio, che può essere adattato in modo interattivo. Il Job Manager di Tebis guida l’operatore nella successione logica delle fasi di programmazione CAM.
Creazione altamente automatizzata di programmi CNC per la lavorazione di tasche: si copiano i template, si avvia l’elaborazione ed ecco fatto: il programma CNC è pronto. Le aree di fresatura vengono acquisite automaticamente dal job precedente. L’operatore può ridurre il numero degli utensili di lavorazione, adattare all’occorrenza la lunghezza degli utensili calcolata automaticamente e modificare - se necessario - le condizioni di serraggio.
Può simulare il programma CNC e controllare già nell'ambiente CAM che la lavorazione non comporti collisioni con nessuno dei componenti, inclusa la simulazione dell’asportazione del materiale. In caso di collisioni le aree di fresatura possono essere ridotte automaticamente, oppure è possibile convertire i percorsi utensile a 3 assi in percorsi per la lavorazione a 5 assi continui.
Verifica e correzione dei percorsi utensile nell’ambiente CAM sulla base di gemelli digitali. Il simulatore CNC permette di pianificare, programmare e verificare l’intera lavorazione CNC nell'ambiente di programmazione. In Tebis, la programmazione CNC può essere disgiunta dalla pianificazione degli approcci e separata, a livello temporale e organizzativo, dalla produzione meccanica. Per la produzione non presidiata durante turni serali o notturni servono processi pienamente affidabili, in cui le posizioni dei componenti e le misure dei grezzi possano essere automaticamente controllate ed eventualmente corrette. La simulazione della rimozione del materiale assicura un controllo delle collisioni sicuro e affidabile: in ogni fase dell'asportazione viene tenuto in considerazione il materiale effettivamente presente sul modello, che viene verificato rispetto all’utensile e a tutti i componenti della macchina. Il grezzo viene aggiornato in tutte le fasi della lavorazione. Una panoramica di base sulle funzioni parametriche e associative di Tebis con particolare riguardo alla loro implementazione per la creazione di “Template CAD” che consentano una rapida impostazione del progetto di lavorazione. La combinazione dei risultati CAD con i già conosciuti Template CAM permette di ottenere un’automazione ancora più spinta.
hyperMILL® e l'Integrazione CAD-CAM
Un software CAM offre principalmente programmi NC perfetti per le macchine utensili. Scopri la potenza di hyperMILL®, l'innovativo software CAM di OPEN MIND. Gli utenti usano un software CAM per creare programmi dedicati a un’ampia gamma di macchine CNC. Nessun sistema CAM può fare a meno del CAD. Il software CAD visualizza il modello 3D e trasferisce tutte le informazioni necessarie sul componente al CAM. Con le funzionalità CAD di hyperMILL®, OPEN MIND offre un potente software CAD (precedentemente hyperCAD®-S) concepito specificamente per soddisfare le esigenze dei programmatori CAM. Questo è il CAD per CAM! È importante adattare il codice NC alle caratteristiche individuali di ogni macchina. Secondo il motto “fidarsi è bene, controllare è meglio”, i movimenti della macchina devono essere simulati prima sul computer. hyperMILL® VIRTUAL Machining rappresenta il mezzo decisivo. Non tutti i software CAM sono uguali e i campi d'applicazione sono variegati. hyperMILL® di OPEN MIND è una soluzione CAM eccezionalmente efficiente per operazioni di fresatura, tornitura e foratura.
OPEN MIND ha sviluppato una propria base CAD (precedentemente hyperCAD®-S), che si adatta perfettamente al suo software CAM hyperMILL®. Il software CAD 3D SOLIDWORKS e hyperMILL® for SOLIDWORKS, il programma CAM utilizzabile come integrazione CAD ad alte prestazioni, velocizzano tutti i processi di progettazione e produzione. La generazione del codice NC è uno dei compiti più importanti di un sistema CAM.
Industria 4.0 significa predisporre ed elaborare informazioni in qualsiasi luogo e in qualsiasi momento. In questo caso, hyperMILL® è un vero giocatore di squadra. Per quanto diversi siano i prodotti e le esigenze dei singoli settori, tutti hanno una cosa in comune: l’esigenza di programmi NC sicuri per le macchine CNC.
Maestro lab: Il Software per i Centri di Lavoro SCM
Maestro lab è il software per la progettazione del pezzo, per programmare i centri di lavoro SCM. In ufficio, prima della produzione, il sistema di progettazione e programmazione Maestro lab garantisce che tutte le operazioni di lavorazione del legno vengano programmate in modo facile e veloce, grazie a funzioni smart (app e librerie macro) realizzate per programmare qualunque operazione della macchina con un clic del mouse.
Le sue funzionalità includono: Disegno della geometria del pezzo da lavorare, Importazione DXF, Gestione utensili e simulazione del percorso utensile, Gestione del piano di lavoro, Calcolo del tempo ciclo, App e macro, Database di tecnologie e lavorazioni. Questo database di lavorazioni consente al cliente di risparmiare tempo nella generazione delle lavorazioni. Maestro lab è completo, preciso, per tutti.
Altri Software CAD/CAM Rilevanti
Integrando le funzionalità CAD e CAM, i pacchetti come Fusion 360 migliorano la connessione di questi processi. Le estensioni consentono di utilizzare funzionalità avanzate di lavorazione, produzione additiva, progettazione generativa, nesting e fabbricazione, ampliando e sfruttando al massimo tutte le potenzialità di Fusion 360. Fusion 360, anch’esso sviluppato da Autodesk, è un software CAD/CAM integrato che combina strumenti di progettazione, ingegneria e produzione in un’unica piattaforma. Fusion 360 è particolarmente adatto per le piccole e medie imprese grazie alla sua accessibilità e alla gamma completa di funzionalità.
Tra gli altri software di punta si trovano:
- AutoCAD: Sviluppato da Autodesk, AutoCAD è uno dei software CAD più conosciuti e utilizzati al mondo. È apprezzato per la sua versatilità e facilità d’uso, ampiamente utilizzato in vari settori, tra cui l’architettura, l’ingegneria e la manifattura.
- SolidWorks: Sviluppato da Dassault Systèmes, SolidWorks è un altro software CAD molto popolare, particolarmente apprezzato nell’industria manifatturiera. È noto per le sue potenti funzionalità di modellazione 3D e simulazione.
- Mastercam: È uno dei software CAM più utilizzati nel settore della lavorazione CNC. Con Mastercam, è possibile generare percorsi utensile ottimizzati per una vasta gamma di operazioni di lavorazione, dalle più semplici alle più complesse.
- RhinoCAM: È un plugin CAM per il software di modellazione 3D Rhino. RhinoCAM offre strumenti avanzati per la programmazione CNC, compresa la fresatura a 2, 3, 4 e 5 assi.
Sfide e Soluzioni nella Programmazione con Macchine Meno RecentI
Anche con macchine meno recenti, come una Morbidelli U46 o Author del 1992, la programmazione è possibile, sebbene possa presentare delle sfide. Un utente ha raccontato di aver acquistato una Morbidelli U46, e assieme alla macchina gli hanno dato un PC con installato il software Alphacam (presumibilmente una versione vecchia). La macchina monta un Tria 6000.
Il post processor dato assieme al programma era relativo a un altro macchinario. Tuttavia, grazie all'editor di Alphacam, l'utente è riuscito ad "adattare" un processore alla sua macchina. Cioè, disegnato il pannello con fori, fresature, ecc., è riuscito a far uscire un file scritto come se lo scrivesse in macchina per lo stesso disegno. Il problema finale è stato il formato del file: il file che ne viene fuori è .anc, mentre quello da mettere in macchina deve essere .pgm. Questo dimostra come l'adattamento dei post-processori e la gestione dei formati di file possano essere cruciali e talvolta complessi, specialmente quando la macchina non è collegata direttamente al PC e il trasferimento avviene tramite supporti obsoleti come i floppy disk, che accettano solo determinati tipi di file.
Controllo completo: i postprocessori sono studiati appositamente per la produzione. La macchina CNC viene quindi preparata caricando il materiale grezzo, il pezzo da tagliare e gli utensili necessari per il processo di lavorazione.
Soluzioni Software HEIDENHAIN per l'Efficienza
Le soluzioni software di HEIDENHAIN supportano gli utenti in officina e in ufficio per garantire efficienza nella produzione. Le opzioni software per controlli numerici consentono di customizzare in qualsiasi momento le macchine CNC. Connected Machining comprende funzioni per l'interconnessione intelligente dei controlli numerici HEIDENHAIN. Una gamma completa e specializzata di PC software dedicati ai controlli numerici permette l'acquisizione dei dati operativi, la condivisione continua dei dati di processo, la simulazione realistica dei programmi NC in ufficio e l'e-learning orientato alla pratica per la programmazione NC.