Le macchine a controllo numerico (CNC) rappresentano uno dei pilastri fondamentali dell'automazione industriale e della meccanica moderna. Grazie alla precisione assoluta e alla flessibilità produttiva dei moderni banchi di lavoro a più assi, è possibile realizzare particolari meccanici dalle geometrie complesse in tempi estremamente rapidi.
Le macchine CNC sono utensili che effettuano dei movimenti grazie a dei controlli fatti da un dispositivo elettronico integrato all’interno della macchina, che prende il nome di controllo numerico CNC. I movimenti e le funzioni di queste macchine sono prestabiliti, ossia pre impostati a tavolino mediante l’uso di specifici software.
Il controllo numerico o CNC, impiegato anche per la realizzazione della più usata fresa CNC, è un sistema che permette di seguire al meglio l’utensile e le traiettorie mediante specifici assi senza bisogno dell’intervento diretto dell’operatore. Il tutto, garantendo sempre un margine di precisione al decimo o al centesimo di millimetro.
La Fresatura CNC: Definizione e Caratteristiche
La fresatura a controllo numerico è una delle principali attività nell’industria metalmeccanica. Le prime fresatrici a controllo numerico comparvero nel corso degli anni ’50 con l’automatizzazione delle stesse, per poi iniziare a essere considerate come gli utensili più importanti nel corso degli anni ’70. Successivamente hanno subito un’evoluzione ulteriore negli attuali centri di lavoro che hanno incrementato le funzionalità e le loro potenzialità.
Il processo della fresatura CNC consente di realizzare componenti meccanici tramite l’asportazione del materiale in eccesso (truciolo). La principale caratteristica delle fresatrici CNC è il funzionare tramite tre assi controllati da un’unità apposita, che ne gestisce la posizione in tempo reale e in accordo con quello descritto dal part-program. Quest’ultimo è il codice che permette di effettuare la lavorazione come la si desidera. In base al codice presente all’interno del part-program si sviluppa la lavorazione con degli strumenti CAM che simulano la lavorazione del pezzo con il computer.
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Durante la fase di realizzazione non è richiesto alcun tipo di intervento umano. I tecnici si limiteranno ad osservare lo stato di avanzamento dei lavori, per assicurarsi che non vi siano irregolarità.
I Vantaggi della Fresatura CNC
Le caratteristiche che rendono le macchine a controllo numerico CNC tra le più richieste sono sicuramente rappresentate dalla loro alta precisione e dalla possibilità di controllo da remoto da parte di un operatore esterno, che è in grado di impostare il programma e intervenire solo in caso di correzioni della lavorazione.
I vantaggi della fresatura CNC possono essere riassunti in questi punti:
- Completa autonomia del banco da lavoro: La fresatrice a controllo numerico è uno strumento automatizzato al 100%, in grado di completare il suo ciclo di lavoro, senza alcun bisogno dell’intervento umano.
- Capacità produttiva elevata: Le frese a controllo numerico riducono i tempi di lavorazione e sono in grado di replicare alla perfezione i loro processi produttivi, così da generare particolari meccanici in serie, privi di qualunque variazione.
- Elevata flessibilità: Tramite gli strumenti CNC è possibile realizzare superfici altamente complesse, che non è possibile riprodurre con gli strumenti manuali.
Il Processo di Lavorazione con Fresa CNC
La creazione di un componente meccanico tramite fresa CNC segue un workflow ben definito, che parte dall'idea iniziale fino alla realizzazione fisica del pezzo.
Fase di Progettazione e Disegno
L’idea di ciò che si andrà a fare può essere una richiesta specifica del cliente, uno scarabocchio su un foglio o un file già fatto da qualcun altro. A questo punto è necessario pensare e prevedere le altre fasi del lavoro per riuscire ad ottenere il miglior risultato finale.
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Per creare il disegno non si fa altro che definire i dati che andranno a creare le forme 2D o 3D che si vogliono lavorare con la CNC. Molti utenti usano prodotti Vectric (VCarve Pro o Aspire) per creare i loro disegni sebbene esistano anche altri software CAD disponibili sia per creare i disegni 2D che per i modelli 3D. La fase del “Disegno” si può dire conclusa una volta che sono stati preparati tutti i dati 2D (Vettori) o 3D (Componenti) che sono necessari per calcolare i movimenti specifici della macchina CNC.
Fresatrice CNC - Lezione 2 - CAD/CAM, Frese e parametri
Calcolo del Percorso Utensile
Una volta completato il disegno, bisogna calcolare il vero e proprio percorso che definisce i movimenti dell’utensile nella CNC, quello che viene chiamato “Percorso-utensile”. Creare il proprio percorso-utensile è il passaggio chiave per passare dal mondo virtuale della progettazione del disegno alla realtà del mondo fisico.
Tutti i software Vectric possono essere usati per la creazione dei percorsi utensile da importare su CNC, come per esempio Aspire e VCarve Pro. Ogni prodotto è sviluppato per lavorare con differenti tipi di dati in base a cosa si vuole creare. Ogni percorso-utensile ha delle opzioni che possono essere impostate per personalizzarlo per un particolare taglio. Queste opzioni variano e sono trattate in dettaglio nella documentazione e nei video tutorial.
Una volta che il percorso-utensile è stato calcolato il software mostrerà anche un’anteprima virtuale del prodotto finito. Ciò permette di capire se quello che la macchina produrrà sarà effettivamente il prodotto voluto o meno. Creare una simulazione come questa consente di controllare se il percorso-utensile è corretto in base all’utensile e alle impostazioni scelte. Se non sembra corretto nella preview allora non sarà corretto neanche quando lo si taglia.
Generazione e Caricamento del File CNC
Quando si salva il percorso utensile viene richiesto di selezionare il Post Processor da una lista e questo determinerà il formato con cui verrà salvato il percorso-utensile. È necessario selezionare il Post Processor appropriato che coincida con la macchina specifica o il software di controllo utilizzato per pilotare la macchina. Questo creerà un file che contiene tutte le informazioni di set-up, le coordinate XY e Z del percorso-utensile formattate in un modo che la CNC può interpretare e eseguire come istruzioni di movimento.
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Successivamente si lavora attraverso la lista dei percorsi-utensili e li si salva in file separati, uno per ogni percorso-utensile. Si potrebbe anche decidere di attaccare insieme percorsi-utensili multipli che usano la stessa forma di utensile e dimensione e salvarli in un unico file. Se la CNC ha il cambio utensile automatico (automatic tool changer ATC) è necessario configurarlo. Bisogna impostare la posizione di ogni utensile e salvare tutti i percorsi-utensili dell’intero lavoro in un file singolo. Alcuni costruttori di CNC possono utilizzare diversi modi di caricare i file di lavorazione.
Preparazione della Macchina e Lavorazione
Ci sono alcuni passi cruciali che si devono completare in macchina prima che si possa avviare il taglio del materiale. Questi includono posizionare il materiale sul banco della macchina e fissarlo in sicurezza usando uno dei modi possibili come ventose, nastro bi-adesivo, morse, staffe di bloccaggio, cunei e così via. Le macchine con il piano aspirante con generatore di vuoto useranno sempre il vuoto tranne per tagli veramente particolari e specifici. Le macchine senza piano aspirante useranno uno, o più di 1, degli altri metodi.
Dopo aver caricato le caratteristiche del componente all’interno del software CAM, la fresa a controllo numerico inizierà con la prima fase della lavorazione: la sgrossatura. Un utensile asporterà velocemente una grossa quantità di materiale nel modo più rapido ed economico possibile. Durante la sgrossatura, non viene fatta particolare attenzione alla qualità superficiale del particolare.
Successivamente, avverrà la finitura. La fresa CNC procederà con la rimozione precisa del metallo rimanente. Al termine della finitura, si otterrà un componente con le caratteristiche superficiali e le tolleranze richieste. Una volta ottenuto il componente, si procederà con i trattamenti necessari per renderlo idoneo all’impiego industriale.
Non solo interventi di fresatura CNC: presso Baldacci Meccanica vengono eseguite lavorazioni di stozzatura, tornitura e saldature Mig e Tig. Una volta prodotto il componente, si procederà con i trattamenti termici necessari affinché risponda alle caratteristiche tecniche richieste dal committente.
Tipologie di Frese da Banco CNC
Questa guida fornisce degli spunti di riflessione per chi si approccia al mondo delle lavorazioni CNC. Le macchine CNC sono diffuse in tutti i rami dell’industria metalmeccanica, da quella navale fino a quella automobilistica. Tra le principali macchine CNC ci sono: i torni, saldatrici, taglio lamiera e naturalmente le frese. Esistono diverse tipologie di frese da banco a controllo numerico, ognuna con caratteristiche e applicazioni specifiche.
Le Frese da Banco SOGI
Le fresatrici da banco SOGI sono macchine utensili funzionali e compatte, in grado di eseguire forature, alesature, filettature (per mezzo di appositi maschiatori a frizione) e fresature (con l'ausilio di utensili a candela, ad inserti o a disco) su materiali quali ghisa e acciaio. Grazie alle loro dimensioni ridotte e al peso contenuto, o alle dimensioni generose della tavola portapezzo e alla solidità della struttura, si adattano particolarmente bene sia ad un uso professionale che hobbistico, oppure sono ampiamente utilizzate in ambito industriale.
Tutte le macchine SOGI sono realizzate nel rispetto degli standard vigenti in materia di sicurezza: il mandrino è protetto da uno schermo in policarbonato la cui apertura è regolata da finecorsa di sicurezza. Le guide di scorrimento a coda di rondine, così come la tavola portapezzo, sono rettificate e indurite: la presenza di lardoni conici regolabili incrementa la resa delle guide in termini di precisione e stabilità.
Di seguito, una panoramica delle caratteristiche principali di alcuni modelli di frese da banco SOGI:
| Modello | Potenza Motore | Tipo Motore | Regolazione Velocità | Inclinazione Testa | Display | Uso Principale |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SOGI S2-80D | 1100 W | Sincrono a magneti permanenti | Meccanica continua | ± 90° (asse Y) | LCD x2 | Professionale/Hobbistico |
| SOGI S3-70D | 1000 W | Brushless monofase | Impulsi (Touch) | Fino a 90° | LCD x2 | Industriale |
| SOGI S2-50D | 600 W | Sincrono a magneti permanenti | Meccanica continua | ± 90° (asse Y) | LCD x2 | Professionale/Hobbistico |
| SOGI S2-30D | 500 W | Brushless monofase | Meccanica continua | ± 45° | Non specificato | Professionale/Hobbistico |
| SOGI S3-50 | 750 W | Brushless monofase | Meccanica continua | Non specificato | LCD x2 | Professionale/Hobbistico |
| SOGI S1-10 | 250 W | Brushless monofase | Meccanica continua | Non specificato | LCD x1 | Professionale/Hobbistico |
| SOGI S1-16 | 150 W | DC monofase | Elettronica | ± 45° | Non specificato | Professionale/Hobbistico |
Ad esempio, la fresatrice professionale SOGI S2-80D ha la testa sorretta da un montante in ghisa fusa in blocco integrale e il mandrino, montato su cuscinetti a rulli conici di elevata precisione, è azionato da un motore sincrono a magneti permanenti da 1100 W: si tratta di un motore compatto, ad alta efficienza e in grado di garantire elevati rendimenti su tutto il range di velocità. L'avanzamento del cannotto, sia rapido che calibrato, è visualizzato su un secondo display frontale dotato di funzione di azzeramento e lettura pollici/millimetri.
Le Fresatrici Desktop Mekanika
Le fresatrici Mekanika sono fresatrici desktop economiche. Una tipica fresatrice CNC Mekanika EVO è una macchina da taglio speciale desktop. È diversa dalle altre perché è più piccola e economica, ma comunque precisa. È fatta di acciaio resistente e può tagliare molti materiali come legno, sughero, PMMA (plexiglas), HPL (trespa), schiuma, ATH (Corian), fibra di carbonio, alluminio e molto altro. Il suo motore può girare veloce o lento per adattarsi a diverse esigenze di taglio. Inoltre, è facile da usare perché ha guide robuste e un telaio forte.
La fresa desktop a 3 assi è incredibile perché può lavorare non solo il legno, ma anche molti altri materiali. È molto versatile considerando la varietà di materiali che può lavorare. Nonostante la sua potenza, è ancora adatta anche a chi è alle prime armi con le macchine CNC. La cosa migliore è che si può usarla a casa propria, senza dover pagare altri per fare i tagli che servono. È davvero unica!
La fresatrice desktop a 3 assi Mekanika EVO L ha un piano di lavoro importante, circa 1 metro per 1 metro. È perfetta per lavorazioni aziendali e professionali come bassorilievi con tagli e intarsi, in quanto ha dimensioni spaziose, in modo da poter realizzare progetti di grandi dimensioni. Visto che è dotata di 3 assi, è possibile ottenere risultati precisi e dettagliati. Per questo da quando è stata introdotta sul mercato, ha ottenuto grande successo.
Le Fresatrici a 5 Assi Yena Machine
Le Yena Machine D15 sono una fresatrice a controllo numerico a 5 assi dalla struttura compatta, perfetta per la lavorazione di meccanica di precisione e taglio pietre. Continuando, Yena Machine D6 è un fresatore CNC a 5 assi ideato per agevolare la produzione senza il presidio diretto dell’operatore.
Con le sessioni di formazione e l'assistenza tecnica, i clienti acquisiscono velocemente le competenze essenziali per la scansione 3D, Stampa 3D, Progettazione Cad CAM e fresatura CNC. Inoltre, sono offerti pacchetti personalizzati con 3 moduli formativi: base, avanzato e master.