Viviamo in una rivoluzione industriale in cui l’automazione è la forza trainante in molti settori. Agli albori della fabbricazione del metallo, gli operai specializzati utilizzavano manualmente vari strumenti per formare e modellare il metallo in disegni complessi. Ma questo richiedeva molta abilità ed esperienza. Inoltre, il risultato non era sempre standard.
Ciò ha portato a una rivoluzione guidata dalla lavorazione CNC, che ha travolto il settore del taglio dei metalli. Nella guida di oggi, esamineremo cos'è il taglio CNC dei metalli e tutto ciò che c'è da sapere su questo processo.
Cos'è il taglio dei metalli CNC?
Il controllo numerico computerizzato (CNC) si riferisce all'uso di computer per automatizzare il controllo, la precisione e il movimento delle macchine utensili. Pertanto, il taglio dei metalli CNC è l'uso di apparecchiature computerizzate per guidare gli utensili di lavorazione nella trasformazione del metallo da un pezzo in un prodotto finito.
Il taglio dei metalli CNC è reso possibile tramite il software CNC. Il software CNC è semplicemente un programma composto da una serie di codici che guidano l'utensile di lavorazione per garantire un movimento preciso, ripetibile e accurato.
Prima che il taglio dei metalli CNC diventasse una realtà, i pezzi venivano tagliati manualmente. Tecnici esperti utilizzavano strumenti manuali per tagliare e modellare il metallo in diverse forme complesse. Ma questo processo presentava alcuni problemi; era altamente impreciso e faceva perdere molto tempo. Inoltre, non c'era uniformità quando si lavorava su più pezzi.
La lavorazione CNC ha rivoluzionato il settore della fabbricazione dei metalli automatizzando i processi coinvolti. Le macchine possono lavorare su diversi materiali metallici, come rame, alluminio e ottone. Possono anche lavorare su altri materiali come legno e pannelli acrilici.
Quindi, come funziona una macchina CNC?
Come funziona il taglio dei metalli CNC
Le moderne macchine per il taglio dei metalli CNC sono completamente automatizzate. Hanno solo bisogno del software CNC per aiutare il computer a istruire la macchina su come spostare il portautensile e le direzioni di taglio da prendere.
Anche gli utensili di lavorazione necessitano di vari dispositivi per ottenere le forme e i tagli richiesti. Ingegneri e tecnici creano programmi software che comunicano con la macchina fisica per renderlo possibile.
Il processo di taglio dei metalli CNC inizia con la creazione di un Progettazione assistita da computer (CAD) modello. Ciò significa utilizzare un programma CAD per creare un modello 3D che definisca le misurazioni e le proprietà critiche della parte fisica.
Alcuni di questi programmi sono disponibili in progettazione assistita da computer/produzione assistita da computer (CAD/CAM) per aiutare a completare l'intero flusso di lavoro in un unico programma. In questi casi, il modello 3D del programma CAD viene inserito nel programma CAM che aiuta a creare le istruzioni di controllo per gli utensili di lavorazione.
In alcuni casi è necessario importare i file CAD. Tuttavia, se il CAD e il CAM appartengono alla stessa famiglia di articoli, il tecnico non ha bisogno di interpretare i file. Il programma CAM inizia controllando eventuali errori e quindi crea un programma per la macchina CNC per creare la parte fisica.
Il passo successivo è la selezione dei parametri per lo strumento di lavorazione CNC. Questi parametri includono velocità di taglio, giri al minuto e tensione. Questi parametri dipendono da alcuni fattori, come le macchine e gli strumenti disponibili, nonché la geometria del pezzo.
Successivamente, il programma determina l'assestamento o l'annidamento, che comporta la definizione degli schemi di taglio per ridurre il tempo impiegato e la quantità di scarti.
A questo punto, tutti questi dati vengono assemblati in una serie di codici comprensibili alla macchina CNC. Alcuni codici comuni nel taglio dei metalli CNC includono:
- G-Code- G-Code è il linguaggio più popolare nella fabbricazione di macchine CNC. Si riferisce al codice geometrico che indica alla macchina come muoversi durante il taglio del pezzo. Definisce inoltre la velocità alla quale dovrebbe muoversi l'utensile da taglio. In sostanza, il G-Code dice alla macchina cosa fare e come farlo.
- Codice M– Il codice M si riferisce al codice macchina. A volte viene anche chiamato codice casuale. Si concentra su tutti i dettagli ignorati dal G-Code che sono dettagli vari, come il punto di inizio e di fine.
I codici G e i codici M lavorano fondamentalmente insieme per posizionare un pezzo e controllare le azioni dell'utensile di lavorazione.
Esistono diversi processi di taglio dei metalli CNC?
Esistono diversi processi coinvolti nel taglio dei metalli CNC. Loro includono:
Taglio laser CNC
Mentre il taglio tradizionale dei metalli prevede la curvatura del disegno, il taglio laser CNC prevede un laser termico che taglia le lamiere metalliche in prodotti finiti. Invece di un utensile da taglio, un raggio laser ad alta energia viene focalizzato sulla lamiera, producendo vapore metallico nel processo. C'è un flusso d'aria ad alta pressione per aiutare a eliminare i vapori metallici.
Questo processo viene utilizzato principalmente per il taglio di lamiere e altri materiali piani, come il legno. Se hai visto delle belle lettere in metallo o decorazioni in pelle e metallo, probabilmente sono state modellate utilizzando il taglio laser CNC.
Questo metodo non funziona per tutte le applicazioni, ma il suo vantaggio principale è che è estremamente preciso. Ciò può essere attribuito al fatto che una macchina da taglio laser CNC ha larghezze limitate. Ad esempio, il tecnico può impostare il raggio fino a 0.1 mm, ottenendo tagli altamente dettagliati con la massima precisione.
Un altro vantaggio è che fornisce bordi puliti e sigillati perché il processo prevede la combustione. Ciò migliora l'aspetto del prodotto finito.
Punzonatura CNC
Come suggerisce il nome, questo processo prevede la pratica di fori nel pezzo. Lo strumento di lavorazione che esegue questo processo è denominato punzonatrice CNC.
Questa macchina sposta il metallo nelle direzioni X e Y per posizionarlo direttamente sotto lo strumento di punzonatura. L'ariete di punzonatura pratica quindi un foro nel metallo. Questo processo è veloce, accurato ed economico. Inoltre produce molti meno rifiuti.
Taglio al plasma CNC
Questo processo prevede il taglio del metallo utilizzando un getto di plasma ionizzato caldo. Un software CNC con codice dirige il plasma caldo. Poiché il materiale deve essere un conduttore elettrico, i materiali comuni tagliati utilizzando questo processo includono alluminio, rame e ottone.
Le macchine per il taglio al plasma sono disponibili in diverse dimensioni e per diverse funzionalità. Sono estremamente accurati e garantiscono un processo efficiente e di alta qualità. Possono tagliare velocemente sia il metallo sottile che quello spesso.
Taglio con fresatura CNC
La fresatura CNC viene utilizzata principalmente per eseguire tagli complessi sul metallo. Un codice software CNC guida l'utensile di lavorazione per tagliare le parti morbide del pezzo metallico e conferirgli la forma desiderata con elevata precisione.
Esistono diverse fresatrici CNC come fresatrici verticali, orizzontali e multiasse che utilizzano assi diversi per modellare il metallo. La fresatura può essere eseguita su tre assi diversi; X, Y e Z. Tuttavia, le macchine CNC avanzate possono fresare fino a cinque assi diversi, A, B, X, Y e Z.
La fresatura a tre assi è per forme semplici, mentre cinque assi consentono a produttori e fabbricanti di tagliare e modellare parti complesse.
Quali sono i vantaggi del taglio dei metalli CNC?
La fabbricazione del metallo è spesso un processo complesso con molti dettagli intricati. La modalità tradizionale di fabbricazione manuale può richiedere molto tempo e manodopera, ma non garantisce la stessa qualità del taglio dei metalli CNC.
Detto questo, il taglio dei metalli CNC offre numerosi vantaggi e vantaggi rispetto alla fabbricazione manuale dei metalli. Alcuni di questi vantaggi includono:
Costo-efficacia
La fabbricazione di metalli CNC riduce i costi poiché non sono necessari molti lavoratori manuali per completare la fabbricazione. Ad esempio, è necessario un solo tecnico specializzato per azionare una fresatrice o una tornitrice. Inoltre, un singolo tecnico può supervisionare il funzionamento di più macchine contemporaneamente.
Poiché le macchine CNC sono accurate e precise, non dovrai dedicare molto tempo alla correzione di errori o incongruenze nei prodotti finiti.
Le macchine CNC riducono anche i costi di fabbricazione dei metalli poiché riducono gli sprechi di materiale. La fabbricazione manuale presenta un alto grado di errore umano che spesso si traduce in molti sprechi, che a loro volta aumentano i costi. Ma il taglio dei metalli CNC ottimizza il materiale e aiuta a risparmiare sui costi.
Elevato livello di precisione e accuratezza
Uno dei vantaggi più importanti della fabbricazione di metalli CNC è l'alto livello di precisione e accuratezza di cui puoi godere. Le macchine CNC possono eseguire tagli esatti in base al codice con un livello di precisione che sarebbe impossibile replicare manualmente. Questa caratteristica garantisce che il prodotto finale sia di alta qualità e soddisfi le aspettative del cliente.
Ciò è particolarmente importante se si considerano le applicazioni dei prodotti metallici CNC in diversi settori. Ad esempio, i componenti dei motori utilizzati nell'industria automobilistica e aerospaziale richiedono un'elevata precisione poiché sono fondamentali. Un piccolo errore significherebbe che il motore sarebbe inutilizzabile o avrebbe effetti catastrofici.
Efficienza potenziata
Le macchine utensili CNC possono lavorare 24 ore su 7, XNUMX giorni su XNUMX, senza bisogno di pause o riposo. Poiché sono completamente automatizzati, non necessitano di supervisione o intervento umano. L'unica cosa che un tecnico deve fare è inserire il codice CNC nel computer ed eseguire la funzione. Queste caratteristiche si traducono in una maggiore efficienza e tempi di produzione più rapidi.
Maggiore sicurezza sul lavoro
Un vantaggio del taglio dei metalli CNC, spesso dimenticato, è il livello di sicurezza che offre sul posto di lavoro. La fabbricazione manuale tradizionale prevede l’utilizzo di macchinari pesanti e strumenti affilati per modellare il metallo nel prodotto desiderato. Questo metodo non è il più sicuro poiché espone l'artigiano a diversi rischi.
D’altro canto, la fabbricazione CNC automatizza completamente il processo e riduce la possibilità di infortuni e incidenti sul posto di lavoro.
Produzione identica in serie
I vantaggi del taglio dei metalli CNC sono più evidenti quando è coinvolta la produzione di massa. La lavorazione CNC garantisce coerenza e ripetibilità, aspetti importanti per la produzione di pezzi sfusi. Nella tradizionale lavorazione del metallo, ogni artigiano ha il proprio modo di fare le cose e di tagliare il metallo. Ciò significa che molti prodotti presenteranno leggere variazioni, anche se il design è lo stesso.
La lavorazione CNC risolve questo problema producendo ogni volta prodotti identici. Ricorda, le macchine utensili CNC si basano su input e comandi, piuttosto che sulle capacità umane. Gli input dirigono il movimento e assicurano che le azioni si ripetano in loop e ad alta velocità.
Ci sono potenziali svantaggi del taglio dei metalli CNC?
Anche la lavorazione CNC presenta una serie di potenziali svantaggi di cui è necessario essere consapevoli. Loro includono:
Costo iniziale elevato
Sebbene le macchine utensili CNC abbiano costi operativi inferiori rispetto alla tradizionale fabbricazione manuale, il costo iniziale può essere piuttosto elevato a seconda del tipo di macchina che stai acquistando.
Tuttavia, questo costo può essere considerato un investimento se si pensa all'alta qualità, ai tempi di consegna rapidi e alla ripetibilità di cui si può godere dopo aver investito in esso.
Necessita di formazione tecnica
Gli strumenti di lavorazione CNC non sono plug-and-play, soprattutto se si passa dal tradizionale metodo di fabbricazione manuale. I tuoi tecnici avranno bisogno di formazione e certificazione CAD per utilizzare in modo efficace computer e macchine. Dovranno inoltre formarsi e acquisire competenze su come utilizzare le macchine CNC.
Nella maggior parte dei casi, avrai bisogno di almeno due lavoratori qualificati per far funzionare i computer e le macchine; uno Programmatore CNC per inserire il codice nel computer e un altro operatore della macchina per supervisionare i processi degli utensili.
Se hai una piccola impresa di fabbricazione, potresti aver bisogno di un solo artigiano esperto per svolgere entrambe le attività.
Limitazioni relative al materiale e alle dimensioni del pezzo
Ogni macchina e utensile CNC presenta delle limitazioni per quanto riguarda i materiali che può tagliare e le operazioni che può eseguire. Ad esempio, una macchina al plasma CNC è limitata alla fabbricazione di metalli. Non puoi usarlo quando vuoi lavorare su altri materiali come plastica o legno.
Un'altra limitazione è la dimensione dell'output. La progettazione del modello può essere quanto più complessa possibile, ma le dimensioni saranno limitate a ciò che la macchina e l'utensile da taglio possono gestire. Anche le macchine CNC più grandi hanno i loro limiti.
Questo è un fattore importante da tenere a mente poiché non vuoi investire in una macchina che non può lavorare sul materiale desiderato e darti il risultato desiderato.
Problemi di compatibilità
Potresti riscontrare problemi di compatibilità tra i tuoi utensili per il taglio dei metalli CNC e la tua configurazione attuale. Se utilizzi due modelli CNC diversi, potresti trovarli anche incompatibili. In breve, ci sono molti fattori che potrebbero portare a problemi di incompatibilità.
Ecco perché è importante consultare un esperto CNC. È qui che entra in gioco hmaking. Ti aiuteremo a valutare la situazione e ti forniremo soluzioni su cosa è possibile fare.
Dove viene applicato il taglio dei metalli CNC?
Le applicazioni di taglio dei metalli CNC abbracciano diversi settori.
Industria automobilistica e dei trasporti
Le macchine CNC vengono utilizzate per produrre parti automobilistiche che devono essere della massima qualità. Questo perché la maggior parte delle parti automobilistiche deve soddisfare requisiti specifici ed essere rigida. Queste parti includono componenti del cambio e del motore, come blocchi motore, alloggiamento della scatola della trasmissione e componenti delle sospensioni.
Le case automobilistiche preferiscono anche le macchine CNC per la produzione di componenti poiché possono creare parti personalizzate uniche per particolari marche di automobili. Le macchine CNC sono importanti anche nella costruzione di veicoli a motore elettrico poiché consentono ai produttori di produrre parti leggere e complesse.
Lo stesso viene replicato quando si producono componenti e parti per treni, autobus, camion e navi da trasporto.
Industria medica e sanitaria
L’industria medica fa molto affidamento sull’accuratezza e sulla precisione. La richiesta di alta qualità nel settore medico è enorme. Alcune delle apparecchiature mediche prodotte mediante il taglio dei metalli includono impianti, dispositivi elettronici, strumenti chirurgici, dispositivi dentali e molti altri strumenti medici.
Industria aerospaziale e aeronautica
L’industria aerospaziale ha condizioni estremamente rigide. Componenti e parti devono essere della massima qualità per resistere a pressioni estreme ad alte velocità. Oltre ai componenti del motore, il taglio dei metalli CNC viene utilizzato anche per produrre componenti del carrello di atterraggio, nonché boccole e profili alari.
Inoltre, i professionisti del settore aerospaziale utilizzano macchine CNC per creare prototipi da testare. Se i prototipi superano i test e soddisfano le normative, le macchine CNC aiuteranno anche nella produzione di massa.
Industria elettronica
Anche l’industria elettronica fa molto affidamento sulla fabbricazione CNC per la produzione di componenti elettrici, come i circuiti stampati. Il processo viene utilizzato per tagliare e praticare fori nei circuiti stampati, produrre dissipatori di calore, modellare connettori e creare prototipi.
Grazie alla sua capacità di lavorare con tagli complessi e precisi, la lavorazione CNC aiuta nella produzione di componenti elettrici piccoli e delicati.
Industria marittima
I componenti utilizzati nell'industria nautica devono essere affidabili. Dovrebbero essere resistenti agli agenti atmosferici e all’acqua, oltre ad essere sufficientemente rigidi da resistere all’usura. La lavorazione dei metalli CNC viene utilizzata per costruire motori e componenti elettronici, eliche, custodie isolanti e molti altri.
Industria energetica
Il taglio dei metalli CNC è ampiamente applicato nei settori del gasolio e dell'energia. Le parti utilizzate in questi settori vengono utilizzate in condizioni estreme e devono essere sufficientemente rigide da resistere all'usura. I componenti creati con l'ausilio di macchine CNC includono ascensori e parti idrauliche, sistemi di valvole, telai per pannelli solari, collari di perforazione, condutture, sistemi sommergibili e turbine.
Oltre a ciò, la fabbricazione di metalli CNC viene utilizzata per creare strutture offshore
Industria militare e della difesa
La fabbricazione CNC viene utilizzata nell'industria militare e della difesa per produrre apparecchiature di alta precisione in grado di resistere a un uso intensivo e ad ambienti estremi. Questi includono armature, componenti di veicoli da combattimento e apparecchiature di comunicazione. Proprio come l’aviazione, l’industria della difesa può utilizzare la fabbricazione CNC per creare prototipi da testare.
Come tagliare il metallo utilizzando uno strumento di lavorazione CNC
Ecco come assicurarti di ottenere un prodotto eccellente quando lavori con pezzi di metallo:
Utilizzare un potente strumento di lavorazione CNC
Il primo passo per ottenere un taglio netto quando si lavora con il metallo inizia con l'acquisto della macchina giusta. Le macchine entry-level sono più adatte per tagliare e forare pezzi più morbidi, come il legno.
Se intendi lavorare il metallo, devi scegliere una fresa CNC rigida. Che tu ne stia acquistando o realizzandone uno fai-da-te, devi assicurarti che il telaio sia robusto poiché ospita altri componenti e supporta tagli potenti senza rotture o piegature.
Bloccare saldamente il pezzo da lavorare
L'utensile da taglio è potente ed esercita molta pressione. Un leggero movimento sul pezzo può alterare l'intero risultato. Pertanto, è importante bloccare saldamente il pezzo in lavorazione per evitare spostamenti da parte dell'utensile da taglio. Alcuni approcci comuni al bloccaggio del pezzo includono l'utilizzo di morsetti a L, morsetti a T, morsetti a camma e nastro biadesivo.
I morsetti sono più adatti per il metallo e il nastro biadesivo per i pezzi leggeri. È inoltre possibile utilizzare un potente piano a depressione per bloccare il metallo, a seconda delle dimensioni e del peso del pezzo.
Tieni presente che la maggior parte delle macchine CNC non sono dotate di piani aspiranti. Potrebbe essere necessario acquistarlo come accessorio.
Scegli uno strumento da taglio adatto
L'utensile da taglio utilizzato per fabbricare il metallo è importante in quanto determina la velocità di taglio e la finitura del taglio. Influisce anche su altri parametri di fabbricazione CNC, come velocità, carico di truciolo, avanzamenti e profondità di taglio.
L'utensile da taglio deve essere abbastanza resistente da non rompersi durante il taglio del metallo. Inoltre, ricorda che anche il numero di scanalature influenza il processo di taglio. Meno flauti eliminano meglio i trucioli. Uno strumento con meno scanalature è ideale per i metalli.
Utilizzare un percorso utensile adattivo
A causa dell'elevata velocità e pressione coinvolte nel taglio dei metalli CNC, il pezzo e l'utensile di lavorazione possono essere danneggiati dall'impatto elevato. Questo è il motivo per cui è necessario utilizzare un percorso utensile adattivo.
Un percorso utensile è un insieme di istruzioni che definiscono il movimento dell'utensile da taglio di una macchina CNC. Un percorso utensile adattivo o dinamico regola automaticamente i parametri di taglio o foratura in base all'impegno dell'utensile e alla geometria del pezzo.
Un percorso utensile adattivo riduce l'usura dell'utensile mantenendo precisione e qualità. Ciò aumenta la durata dell'utensile e mantiene la finitura superficiale.
Applicare fluido da taglio CNC
La fabbricazione dei metalli CNC comporta un attrito che produce calore eccessivo. Per evitare di danneggiare l'utensile da taglio e il metallo, utilizzare fluido da taglio CNC. Agisce come refrigerante e lubrificante per regolare la temperatura e migliorare la qualità dei tagli.
Cosa dovresti considerare quando acquisti una macchina per il taglio dei metalli CNC?
Ecco alcuni fattori da considerare prima di acquistare una macchina per il taglio dei metalli CNC.
Costo macchina
Questo è forse il fattore più importante poiché il tuo budget determina le tue opzioni. È importante sapere che le macchine per il taglio dei metalli CNC sono più costose delle macchine per il legno o la plastica. Questo perché hanno bisogno di più forza e potenza per tagliare il metallo. Inoltre, più area di lavoro significa un prezzo più alto.
Per questo motivo, è importante determinare le proprie esigenze prima di acquistare un utensile per il taglio dei metalli CNC. Se scopri che utilizzerai lo strumento solo occasionalmente, potrebbe avere più senso esternalizzare la fabbricazione del metallo a un servizio CNC professionale, invece di acquistare una macchina costosa.
Forza del telaio
I telai delle macchine CNC sono realizzati con materiali diversi. I telai in metallo tendono ad essere più resistenti di quelli in legno. Inoltre, le macchine entry-level con telaio in alluminio possono essere robuste ma soggette a flessione quando si lavora su metalli duri, come l'acciaio.
Pertanto, è importante determinare le proprie esigenze prima di acquistare questa macchina. Generalmente, una macchina CNC con telaio in acciaio offrirà una rigidità maggiore.
Inoltre, puoi anche aumentare la capacità di taglio dei metalli della macchina utilizzando pezzi trattati termicamente, come l'acciaio ricotto.
Potenza del router
I router hanno numerose caratteristiche. Quelli da considerare sono la potenza e i giri al minuto (RPM). I mandrini ad alto numero di giri hanno tempi di taglio rapidi. Ciò li rende adatti alla lavorazione di materiali teneri come legno e plastica.
D'altro canto, gli utensili per il taglio dei metalli necessitano di una coppia maggiore rispetto al numero di giri. Pertanto, se stai cercando uno strumento di lavorazione per il taglio dei metalli, scegline uno con una potenza maggiore di RPM.
L'utilizzo di uno strumento con un numero di giri più elevato per fabbricare il metallo può causare surriscaldamento e accumulo di bordi. Questi problemi possono ridurre considerevolmente la durata dell’utensile.
Area di lavoro della macchina
Una macchina CNC la cui area di lavoro è piccola può avere senso soprattutto se non si hanno grandi esigenze aziendali. Tuttavia, è importante tenere a mente il futuro. Acquistarne uno con un'ampia area di lavoro ti aiuterà a espanderti senza problemi senza dover acquistare una macchina più grande.
Conclusione
Il taglio dei metalli CNC ha fatto molta strada dai tempi della fabbricazione tradizionale che prevedeva il colpire manualmente un pezzo di metallo utilizzando strumenti affilati. Questo processo era noioso, richiedeva molto tempo e non garantiva l'alta qualità del prodotto finale. Ma le macchine CNC hanno automatizzato il processo.
Gli strumenti di lavorazione CNC sono veloci, precisi e accurati. Garantiscono che il prodotto finito sia di alta qualità e riducono i costi aziendali poiché necessitano solo di due tecnici circa per operare. Inoltre, mantengono anche la ripetibilità, che è importante quando si producono prodotti metallici sfusi.
Abbiamo esaminato i fattori da considerare quando si acquista una macchina per il taglio dei metalli CNC. Tuttavia, è importante collaborare con gli specialisti per assicurarti di farlo bene. Parla con Hmaking oggi.