Nella produzione a breve termine, è difficile individuare una tecnologia migliore della lavorazione CNC.Offre un mix completo di vantaggi tra cui un elevato potenziale di produttività, precisione e ripetibilità, un'ampia selezione di materiali e facilità d'uso.Sebbene quasi tutte le macchine utensili possano essere controllate numericamente, la lavorazione con controllo numerico computerizzato si riferisce tipicamente alla fresatura e tornitura multiasse.
Per saperne di più su come la lavorazione CNC viene utilizzata per lavorazioni personalizzate, produzione a basso volume e prototipazione, engineering.com ha parlato con Wayken Rapid Manufacturing, un servizio di produzione di prototipi personalizzati con sede a Shenzhen, sui materiali, la tecnologia, le applicazioni e il funzionamento delle macchine utensili CNC .
Quando si tratta di materiali, se si tratta di fogli, piastre o barre, è probabile che sia possibile lavorarli.Tra le centinaia di leghe metalliche e polimeri plastici che possono essere lavorati, l'alluminio e i tecnopolimeri sono i più comuni per la lavorazione dei prototipi.Le parti in plastica progettate per essere stampate nella produzione di massa vengono spesso lavorate nella fase di prototipo per evitare i costi elevati e i tempi di realizzazione degli stampi.
L’accesso a un’ampia gamma di materiali è particolarmente importante durante la prototipazione.Poiché materiali diversi hanno costi diversi e proprietà meccaniche e chimiche diverse, potrebbe essere preferibile tagliare un prototipo in un materiale più economico rispetto a quello previsto per il prodotto finale, oppure un materiale diverso può aiutare a ottimizzare la resistenza, la rigidità o il peso della parte. in relazione al suo design.In alcuni casi, un materiale alternativo per un prototipo può consentire un processo di finitura specifico o essere reso più durevole di una parte di produzione per facilitare i test.
È possibile anche il contrario, con materiali di base a basso costo che sostituiscono le resine tecniche e le leghe metalliche ad alte prestazioni quando il prototipo viene utilizzato per usi funzionali semplici come il controllo di adattamento o la costruzione di modelli.
Sebbene sviluppata per la lavorazione dei metalli, la plastica può essere lavorata con successo con le conoscenze e le attrezzature corrette.Sia i materiali termoplastici che i termoindurenti sono lavorabili a macchina e sono molto convenienti rispetto agli stampi a iniezione a breve termine per le parti prototipali.
Rispetto ai metalli, la maggior parte dei materiali termoplastici come PE, PP o PS si scioglierà o brucerà se lavorata con gli avanzamenti e le velocità comuni alla lavorazione dei metalli.Velocità di taglio più elevate e velocità di avanzamento inferiori sono comuni e i parametri dell'utensile da taglio come l'angolo di spoglia sono fondamentali.Il controllo del calore nel taglio è essenziale, ma a differenza dei metalli, il refrigerante non viene generalmente spruzzato nel taglio per il raffreddamento.Per eliminare i trucioli è possibile utilizzare aria compressa.
I materiali termoplastici, in particolare i materiali non caricati, si deformano elasticamente quando viene applicata la forza di taglio, rendendo difficile ottenere un'elevata precisione e mantenere tolleranze strette, soprattutto per caratteristiche e dettagli fini.L'illuminazione e le lenti automobilistiche sono particolarmente difficili.
Con oltre 20 anni di esperienza nella lavorazione CNC della plastica, Wayken è specializzata in prototipi ottici come lenti automobilistiche, guide luminose e riflettori.Quando si lavora plastica trasparente come il policarbonato e l'acrilico, il raggiungimento di un'elevata finitura superficiale durante la lavorazione può ridurre o eliminare operazioni di lavorazione come la molatura e la lucidatura.La lavorazione microfine mediante lavorazione a diamante a punto singolo (SPDM) può fornire una precisione inferiore a 200 nm e migliorare la rugosità superficiale inferiore a 10 nm.
Sebbene gli utensili da taglio in metallo duro siano comunemente utilizzati per materiali più duri come gli acciai, può essere difficile trovare la giusta geometria dell'utensile per il taglio dell'alluminio negli utensili in metallo duro.Per questo motivo vengono spesso utilizzati utensili da taglio in acciaio super rapido (HSS).
La lavorazione CNC dell'alluminio è una delle scelte di materiale più tipiche.Rispetto alla plastica, l'alluminio viene tagliato ad avanzamenti e velocità elevati e può essere tagliato a secco o con refrigerante.È importante notare il grado di alluminio quando si prepara a tagliarlo.Ad esempio, i gradi 6000 sono molto comuni e contengono magnesio e silicio.Queste leghe offrono una lavorabilità superiore rispetto ai gradi 7000, ad esempio, che contengono zinco come ingrediente principale della lega e hanno resistenza e tenacità più elevate.
È anche importante notare la designazione dello stato d'animo di un materiale grezzo in alluminio.Queste designazioni indicano il trattamento termico o l'incrudimento, ad esempio, a cui è stato sottoposto il materiale e possono influire sulle prestazioni durante la lavorazione e nell'uso finale.
La lavorazione CNC a cinque assi è più costosa e complessa rispetto alle macchine a tre assi, ma sta guadagnando prevalenza nel settore manifatturiero grazie a numerosi vantaggi tecnologici.Ad esempio, il taglio di un pezzo con caratteristiche su entrambi i lati può essere molto più veloce con una macchina a 5 assi, poiché il pezzo può essere fissato in modo tale che il mandrino possa raggiungere entrambi i lati nella stessa operazione, mentre con una macchina a 3 assi , la parte richiederebbe due o più configurazioni.Le macchine a 5 assi possono anche produrre geometrie complesse e finiture superficiali fini per lavorazioni di precisione perché l'angolo dell'utensile può essere conformato alla forma del pezzo.
Oltre a frese, torni e centri di tornitura, è possibile controllare macchine per elettroerosione e altri strumenti CNC.Ad esempio, i centri di fresatura+tornitura CNC sono comuni, così come l’elettroerosione a filo e a tuffo.Per un fornitore di servizi di produzione, la configurazione flessibile delle macchine utensili e le pratiche di lavorazione possono aumentare l'efficienza e ridurre i costi di lavorazione.La flessibilità è uno dei principali vantaggi di un centro di lavoro a 5 assi e, se combinato con l'elevato prezzo di acquisto delle macchine, un'officina è fortemente incentivata a mantenerlo operativo 24 ore su 24, 7 giorni su 7, se possibile.
La lavorazione di precisione si riferisce a operazioni di lavorazione che garantiscono tolleranze entro ± 0,05 mm, che è ampiamente applicabile nella produzione di componenti automobilistici, di dispositivi medici e aerospaziali.
L'applicazione tipica della lavorazione microfine è la lavorazione a punto singolo di diamante (SPDM o SPDT).Il vantaggio principale della lavorazione del diamante riguarda le parti lavorate su misura con requisiti di lavorazione rigorosi: precisione della forma inferiore a 200 nm e miglioramento della ruvidità superficiale inferiore a 10 nm.Nella produzione di prototipi ottici come parti in plastica trasparente o metallo riflettente, la finitura superficiale degli stampi è una considerazione importante.La lavorazione del diamante è un modo per produrre una superficie ad alta precisione e finitura elevata durante la lavorazione, in particolare per PMMA, PC e leghe di alluminio.I fornitori specializzati nella lavorazione di componenti ottici in plastica sono altamente specializzati, ma offrono un servizio in grado di ridurre drasticamente i costi rispetto agli stampi a breve termine o ai prototipi.
Naturalmente, la lavorazione CNC è ampiamente utilizzata in tutti i settori manifatturieri per la produzione di parti e utensili finali in metallo e plastica.Tuttavia, nella produzione di massa, altri processi come le tecniche di stampaggio, fusione o stampaggio sono spesso più rapidi ed economici della lavorazione meccanica, dopo che i costi iniziali di stampi e attrezzature sono stati ammortizzati su un gran numero di parti.
La lavorazione CNC è un processo preferito per la produzione di prototipi in metalli e plastica grazie ai tempi di lavorazione rapidi rispetto a processi come la stampa 3D, la fusione, lo stampaggio o le tecniche di fabbricazione, che richiedono stampi, matrici e altri passaggi aggiuntivi.
Questa agilità di trasformare un file CAD digitale in una parte con la semplice pressione di un pulsante è spesso pubblicizzata dai sostenitori della stampa 3D come un vantaggio chiave della stampa 3D.Tuttavia, in molti casi, anche la CNC è preferibile alla stampa 3D.
Possono essere necessarie diverse ore per completare ciascun volume di costruzione di parti stampate in 3D, mentre la lavorazione CNC richiede pochi minuti.
La stampa 3D costruisce parti a strati, il che può comportare una resistenza anisotropa nella parte, rispetto a una parte lavorata a macchina realizzata con un singolo pezzo di materiale.
Una gamma più ristretta di materiali disponibili per la stampa 3D può limitare la funzionalità di un prototipo stampato, mentre un prototipo lavorato può essere realizzato con lo stesso materiale della parte finale.I prototipi lavorati a CNC possono essere utilizzati come materiali di progettazione per l'uso finale per soddisfare la verifica funzionale e la verifica ingegneristica dei prototipi.
Le caratteristiche stampate in 3D come fori, fori maschiati, superfici di accoppiamento e finitura superficiale richiedono una post-elaborazione, in genere tramite lavorazione meccanica.
Sebbene la stampa 3D offra vantaggi come tecnologia di produzione, le odierne macchine utensili CNC offrono molti degli stessi vantaggi senza alcuni inconvenienti.
Le macchine CNC con tempi di consegna rapidi possono essere utilizzate ininterrottamente, 24 ore al giorno.Ciò rende la lavorazione CNC economica per piccole serie di pezzi di produzione che richiedono un’ampia gamma di operazioni.
Per saperne di più sulla lavorazione CNC per prototipi e produzione in piccole serie, contatta Wayken o richiedi un preventivo tramite il loro sito web.
Copyright © 2019 engineering.com, Inc. Tutti i diritti riservati.La registrazione o l'utilizzo di questo sito implica l'accettazione della nostra Informativa sulla privacy.
Orario di pubblicazione: 30 novembre 2019