Come scegliere un centro di lavorazione

I centri di lavorazione, o centri di lavoro, sono macchine utensili complesse in grado di eseguire la fabbricazione e la finitura di pezzi, principalmente in metallo, mediante la rimozione di materiale. Questa guida si occupa specificamente dei centri di lavorazione CNC, ossia di quelli con controllo numerico computerizzato.

Centri di lavorazione: vedi i prodotti

  • Centro di lavorazione: quale scegliere?

    Centro di lavorazione a 4 assi COMAU

    La scelta di un centro di lavorazione dipenderà essenzialmente dalla forma dei pezzi, dal materiale in cui questi sono fatti e dallo spazio disponibile per l’installazione della macchina.

    A seconda della forma dei pezzi da lavorare, sceglieremo il nostro centro di lavorazione in base a:

    • Numero di assi: una macchina utensile può avere da un minimo di 3 assi lineari a un massimo di 7 assi. I modelli a 5 assi sono i più utilizzati.
    • Orientamento del mandrino: il mandrino dei centri di lavorazione può essere verticale o orizzontale.

    A seconda del materiale da lavorare, opteremo poi per la potenza e la velocità del mandrino più adatte alle nostre esigenze. Per finire, le dimensioni della macchina andranno scelte in funzione dello spazio disponibile.

  • Quanti assi per un centro di lavorazione?

    Centro di lavorazione a 5 assi Maschinenfabrik Berthold Hermle AG

    Il numero di assi verrà scelto in base alla forma dei pezzi da lavorare. Le macchine utensili a 5 assi sono le più usate, ma esistono anche macchine a 3 assi, 4 assi, 6 assi e persino 7 assi. In questa sezione ci occuperemo esclusivamente delle macchine a 5 assi, essendo queste i modelli che trovano maggiore impiego. I centri di lavorazione a 5 assi si dividono in:

    • macchine simultanee a 5 assi
    • macchine a 3 + 2 assi

    Su una macchina simultanea a 5 assi, l’utensile da taglio si muove lungo tre assi lineari, ossia X, Y e Z, e ruota contemporaneamente su due assi rotativi, A e B. Questa tecnica viene definita lavorazione simultanea a 5 assi e permettere la lavorazione di pezzi di forme complesse in una sola operazione. In altre parole, poiché l’utensile da taglio si muove lungo cinque assi è possibile lavorare cinque lati di uno stesso pezzo contemporaneamente. Si tratta di una configurazione molto pratica, soprattutto per la lavorazione di pezzi dalla forma complessa. Il prezzo di queste macchine, tuttavia, è elevato.

    Esiste però una configurazione a 5 assi più economica: i centri di lavorazione a 3 + 2 assi. Queste macchine lavorano il pezzo su 3 assi lineari, mentre i due assi di rotazione bloccano l’utensile da taglio in una posizione e con un’inclinazione precisa. La configurazione 3+2 è adatta alla lavorazione di pezzi non molto complessi, alle operazioni di sgrossatura e alla fabbricazione di stampi.

  • Centro di lavorazione verticale o orizzontale?

    Centro di lavorazione orizzontale Mazak

    In base all’orientamento dell’asse da taglio principale, possiamo distinguere i centri di lavorazione in centri di lavorazione verticali e orizzontali. Entrambi hanno vantaggi e svantaggi.

    Centro di lavoro orizzontale

    • Grazie al suo mandrino orizzontale è in grado di effettuare tagli con un’inclinazione ridotta, in particolare sui lati del pezzo.
    • È adatto alla fresatura di scanalature e alla lavorazione di superfici piane.
    • È adatto alla lavorazione di pezzi di grandi dimensioni con geometrie complesse.
    • Facilita l’evacuazione dei trucioli.
    • Il cambio utensili è veloce.
    • Ha una funzionalità di cambio pallet
    • È adatto alla lavorazione di pezzi pesanti, in particolare qualora richiedano una lavorazione su più lati.

    Centro di lavoro verticale

    • Dispone di un mandrino verticale, il che significa che gli utensili eseguono il taglio sulla parte superiore del pezzo.
    • Permette di lavorare su pezzi di grandi dimensioni e su tutti i lati senza l’intervento di un operatore.
    • È adatto all’affilatura di stampi e utensili di lavorazione.
  • Quali materiali possono essere lavorati con un centro di lavorazione?

    I centri di lavoro sono in grado di lavorare diversi materiali. In base a questo criterio sceglieremo sia la potenza della macchina che il tipo di rotazione del mandrino. Per scegliere il centro di lavoro più adatto alle vostre esigenze, vi invitiamo a consultare questa tabella:

    Materiale Potenza
    Necessaria
    Velocità di rotazione (RPM) Caratteristiche
    Necessarie
    Alluminio Elevata Elevata Motore di azionamento ad alta velocità
    Ghisa Coppia elevata Bassa Motore di azionamento con coppia elevata

    Trasmissione

    Rigidità

    Smorzamento delle vibrazioni

    Grafite / Materiali compositi Coppia bassa Elevata Motore di azionamento ad alta velocità

    Stabilità termica

    Sistema di ritenzione della polvere

    Plastica Coppia bassa Elevata Motore di azionamento ad alta velocità
    Titanio Coppia elevata Bassa Motore di azionamento con coppia elevata

    Trasmissione

    Rigidità

    Smorzamento delle vibrazioni

    Acciaio Coppia elevata Bassa Motore di azionamento con coppia elevata

    Trasmissione

    Rigidità

    Smorzamento delle vibrazioni

    Percorso dell’utensile

    Vetro / Ceramica / Pietra Coppia elevata Molto bassa
    per evitare microfratture
    Utensile diamantato sinterizzato
    Legno Coppia intermedia Elevata Sistema di rimozione dei trucioli
  • Quali sono gli altri criteri di selezione?

     Esistono anche altri criteri e opzioni che è importante tenere in considerazione per scegliere un centro di lavoro adatto alle proprie esigenze:

    • Velocità di rotazione: la scelta della velocità di lavorazione dipenderà dal tipo di materiale da lavorare. I materiali meno duri richiedono alte velocità di rotazione, specialmente per la finitura dei pezzi. I materiali più duri, invece, dovranno essere lavorati a velocità inferiori.
    • L’esistenza di un carica-pallet integrato, che contribuirà all’automazione delle operazioni di lavorazione e alla riduzione dei tempi di ciclo.
    • La funzione di carico e scarico automatico, che permette di realizzare la lavorazione senza operatore.
    • Il numero di mandrini di lavorazione.
    • L’opzione di controllo numerico computerizzato (CNC), che permette di programmare i movimenti che l’utensile effettuerà per lavorare un determinato pezzo.
      • Il sistema di controllo numerico computerizzato controlla sia l’utensile di lavorazione che i pallet su cui sono fissati i pezzi, nonché il sistema di cambio pezzo e il sistema di stoccaggio.
      • Il controllo numerico computerizzato permette di automatizzare tutte le operazioni.
  • Come dimensionare un centro di lavoro?

    La lunghezza delle corse di lavorazione, più precisamente lungo i 3 assi lineari X, Y e Z, verrà scelta in base alle dimensioni dei pezzi da lavorare. Questi valori sono generalmente indicati dai produttori in millimetri.

  • Quali innovazioni sono in arrivo per i centri di lavorazione?

    Centro di lavoro Haas Automation

    Le macchine utensili giocano un ruolo molto importante nella produzione industriale. La transizione verso l’Industria 4.0 e la fabbrica del futuro, super-smart, più efficiente e meno inquinante, richiede un ripensamento dei processi produttivi.

    Sul mercato stanno quindi comparendo macchine con caratteristiche innovative, tra cui i centri di lavoro connessi, i centri di lavoro ecologici e i centri di lavoro ibridi.

    Centro di lavoro connesso

    Con lo sviluppo dell’Internet delle Cose (IoT), le macchine utensili hanno iniziato ad essere sempre più connesse. Anche i centri di lavoro, di conseguenza, sono sempre più sofisticati e, sempre più spesso, sono dotati di sensori (di velocità, di temperatura, ecc.) in grado di trasmettere regolarmente i dati raccolti. Tali dati permettono, per esempio, di prevedere i possibili guasti delle macchine e quindi di effettuare, qualora necessario, degli interventi manutenzione preventiva.

    Le macchine connesse presentano anche altri vantaggi: non solo possono essere controllate a distanza tramite un tablet o da un telefono cellulare, ma sono anche in grado di inviare un segnale di allerta, 24 ore su 24 e 7 giorni su 7, in caso di problemi. Ciò, a sua volta, permette di intervenire immediatamente. I centri di lavoro connessi offrono quindi una maggiore produttività e riducono il rischio di guasti.

    Centri di lavoro ecologici

    Per rendere i processi di produzione più ecologici, diverse aziende produttrici hanno sviluppato centri di lavorazione che consumano meno energia e hanno un minore impatto ambientale.

    BENZ, per esempio, ha applicato una tecnologia di recupero dell’energia alle sue macchine. La velocità dell’utensile, così come le vibrazioni e il calore generati dalla macchina, vengono sfruttati come fonti di energia per alimentare i sensori. Ciò evita il ricorso alle batterie, che sono altamente inquinanti e devono essere sostituite regolarmente.

    Centro di lavorazione ibrido

    I centri di lavorazione ibridi devono il loro nome al fatto che combinano la tornitura e la fresatura, o in certi casi anche la lavorazione e la stampa 3D (produzione additiva) in una sola macchina. DMG MORI è un pioniere in questo campo: all’azienda si deve infatti il lancio della Lasertec 65 3D, una macchina che combina lavorazione e fabbricazione additiva.

    Le macchine utensili ibride aiutano a ridurre i cicli di produzione e ad aumentare l’efficienza produttiva. Offrono anche la possibilità di creare pezzi con forme che nessun’altra macchina sarebbe in grado di realizzare. E, naturalmente, poiché sono in grado di effettuare il lavoro di più macchine, rappresentano anche una soluzione salvaspazio.

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