Cos'è la lavorazione CNC?

Una macchina a controllo numerico computerizzato (CNC) è uno strumento di lavorazione che modella il materiale grezzo nella forma desiderata che soddisferà le direttive di produzione e i requisiti dei componenti. Le macchine CNC utilizzano software preprogrammato per controllare i movimenti di macchinari complessi, tra cui smerigliatrici, torni, frese e altri utensili da taglio utilizzati per rimuovere materiale.

Queste tecniche di produzione assistita da computer possono eseguire un'ampia gamma di attività di lavorazione CNC complesse e precise per creare prodotti fabbricati e parti appositamente progettate per l'industria automobilistica, della difesa e aerospaziale.

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Sebbene la stampa 3D e altri processi di produzione additiva siano al centro della produzione di componenti realizzati con materiali morbidi nel 21° secolo, la maggior parte degli oggetti di uso quotidiano sono ancora il risultato di tecniche di lavorazione sottrattiva altamente automatizzate.

Le bottiglie d'acqua in plastica vengono prodotte da stampi utilizzando la tecnica dello stampo CNC e i singoli componenti del sistema di trasmissione di qualsiasi auto su strada vengono fresati secondo dimensioni precise per consentire a tutti gli ingranaggi in movimento di adattarsi perfettamente per prestazioni meccaniche ottimali.

"È probabile che quasi tutto ciò che tocchi nella tua vita quotidiana sia stato prima o poi toccato da una macchina utensile", afferma Tony Schmitz, professore di ingegneria dell'Università del Tennessee a Knoxville. "Se hai mai viaggiato su un aereo, ad esempio un Boeing 747, sono stati lavorati e poi assemblati oltre un milione di componenti separati per far decollare quell'aereo."

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Le macchine utensili CNC sono versatili e dinamiche come la moltitudine di articoli che creano. Tuttavia, la maggior parte delle macchine CNC funziona in due contesti: un sistema a circuito aperto o a circuito chiuso.

Nei sistemi CNC a circuito aperto, l'operatore svilupperà il controllo numerico computerizzato per l'attività da svolgere e genererà il codice g o il file di lavoro utilizzando il software di progettazione assistita da computer (CAD). Il computer trasmette quindi i passaggi corretti al controller e ai servomotori collegati.

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Questi motori manipolano utensili da taglio, come torni o smerigliatrici, lungo almeno due assi (X e Y), sebbene le macchine CNC di fascia alta possano aumentare la versatilità e la precisione spostando frese CNC e altri accessori attorno a diversi assi aggiuntivi.

I sistemi CNC a circuito chiuso forniscono dati di feedback al monitor per risolvere le incoerenze mentre le macchine CNC si muovono attorno al materiale. Questa comunicazione motore-monitor consente ai sistemi a circuito chiuso di modificare in tempo reale la velocità, la posizione e la velocità di avanzamento dei torni e di altre macchine utensili CNC.

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Ecco alcune delle applicazioni industriali più comuni per i macchinari CNC:

Le macchine CNC sono strumenti eccellenti per progetti che richiedono una velocità di taglio precisa ed efficiente e possono ospitare due delle tecniche di taglio più avanzate: elettroerosione a tuffo (macchina a scarica elettrica) ed elettroerosione a filo.

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Un elettroerosione a tuffo utilizza un'erosione termica derivante dall'interazione tra due elettrodi, uno collegato all'utensile sotto forma di rame o grafite. L'altro è il fluido dielettrico in cui è immerso il materiale. Sorprendentemente, l'utensile e il pezzo in lavorazione non entrano mai in contatto diretto durante la produzione. L'elettroerosione a filo funziona allo stesso modo, tranne che utilizza elettrodi a filo come strumenti di taglio accurati.

Questo preciso processo di perforazione utilizza un utensile da taglio rotante, in genere punte da trapano o getti d'acqua ad alta velocità, per produrre fori rotondi in un pezzo fermo. Questi fori spesso ospitano viti e bulloni di assemblaggio.

Le macchine CNC sono spesso dotate di mole abrasive che producono finiture superficiali quasi impeccabili. Questa tecnica di rettifica sottrattiva supera di gran lunga la precisione di qualsiasi processo di produzione additiva e può ridurre le imperfezioni a tolleranze fino a 1/10 della larghezza di un capello umano.

Una fresatrice CNC, simile alle frese di base e ad altre fresatrici manuali, utilizza torni, getti d'acqua o strumenti di tornitura per rimuovere materiale da un pezzo fisso. Le frese CNC possono muoversi lungo più assi, consentendo agli operatori di eseguire attività di fresatura orizzontale, verticale, angolata e frontale con assoluta precisione. Queste funzionalità multi-angolo aumentano l'efficienza nel processo di produzione di parti complesse in legno, metallo e plastica poiché l'operatore può regolare e fissare nuovamente il materiale grezzo meno volte.