Fresatrici CNC, automazione per la precisione
Una fresatrice CNC è una macchina utensile controllata da un computer che esegue operazioni di fresatura su materiali come metallo, legno o plastica. A differenza delle fresatrici manuali, che richiedono un costante intervento umano, le fresatrici CNC automatizzano il processo, riducendo il rischio di errore e aumentando la produttività.
I componenti di una fresatrice CNC
Il telaio e la base
Il telaio è la struttura principale che sostiene tutti gli altri componenti della fresatrice CNC. È generalmente realizzato in ghisa o acciaio per garantire la rigidità e ridurre al minimo le vibrazioni durante la lavorazione.
Il basamento della macchina è la base su cui poggia il telaio. Deve essere solido e stabile per assorbire le vibrazioni e garantire la precisione della lavorazione
Il mandrino
È l’elemento rotante che sostiene l’utensile da taglio. È motorizzato e può ruotare a velocità molto elevate (in media 20.000 giri/min), consentendo all’utensile di tagliare, forare o scolpire il materiale. La velocità e la potenza del mandrino sono fondamentali per l’efficienza della lavorazione.
Assi di movimento
Fresatrici a 3 assi
Le fresatrici CNC a 3 assi sono dotate di tre assi di movimento lineare che consentono di muoversi nello spazio tridimensionale:
- Asse X: rappresenta il movimento orizzontale da sinistra a destra (o viceversa) rispetto all’operatore.
- Asse Y: rappresenta il movimento da davanti a dietro (o viceversa) rispetto all’operatore.
- Asse Z: rappresenta il movimento verticale dall’alto verso il basso (o viceversa).
Questi tre assi consentono al mandrino (che trasporta l’utensile da taglio) o al piano di lavoro (su cui è fissato il pezzo) di muoversi nello spazio 3D. La combinazione di questi movimenti consente di creare forme tridimensionali complesse.
Le fresatrici a 3 assi sono ideali per la lavorazione di pezzi che non richiedono l’accesso ad angoli complessi o a superfici sporgenti. Sono ampiamente utilizzate per la produzione di pezzi relativamente semplici o per le operazioni di finitura, foratura e contornatura.
Fresatrici a 4 e 5 assi
Aggiungono assi di rotazione ai tre assi lineari, offrendo una maggiore flessibilità:
- Asse A (4° asse): Rappresenta la rotazione attorno all’asse X. Questo asse permette di ruotare il pezzo o l’utensile, consentendo di accedere a diversi lati del pezzo senza riposizionarlo manualmente. Può essere utilizzato per realizzare pezzi simili a quelli prodotti al tornio.
- Asse B (5° asse): Rappresenta la rotazione attorno all’asse Y. Questo quinto asse offre ancora più possibilità di raggiungere angoli complessi e superfici difficili da raggiungere.
Le fresatrici a 4 e 5 assi sono particolarmente utili nell’industria aerospaziale, automobilistica e medica, dove la precisione e la complessità dei pezzi sono fondamentali. È una delle tecnologie utilizzate dal produttore italiano Buffoli. Tuttavia, in genere richiedono competenze di programmazione più avanzate e un investimento iniziale più elevato rispetto alle fresatrici a 3 assi.
Il piano di lavoro
È la superficie su cui viene fissato il pezzo da lavorare. Può essere dotato di scanalature a T per facilitare il montaggio dei pezzi e dei dispositivi di bloccaggio. Nelle macchine non professionali, è rivestito in legno come superficie martire per evitare di danneggiare il telaio in caso di errore di programmazione.
Il sistema di controllo
È l’interfaccia utente utilizzata per controllare la macchina. In genere comprende uno schermo, una tastiera e dei pulsanti per l’inserimento dei comandi, il caricamento dei programmi e il monitoraggio del funzionamento della macchina.
Il sistema di controllo digitale
Il controllore è il cervello della macchina. Interpreta il codice G, un linguaggio di programmazione per la robotica, e controlla i motori per muovere gli assi e il mandrino secondo le istruzioni programmate.
Le macchine cosiddette “stand-alone” sono spesso contrapposte alle macchine controllate da PC.
Le prime, che utilizzano GRBL, un firmware open-source per Arduino, controllano le macchine CNC tramite un PC, ma anche tramite una scheda SD o una chiave USB per i modelli più recenti. Si tratta di un sistema più leggero e meno costoso, ma con funzionalità più limitate.
I secondi, come quelli che utilizzano i controller Mach3 o Mach4, sono dotati di un sistema di controllo integrato: si tratta di un software di controllo CNC che gira su un PC, ma che offre funzioni avanzate simili a quelle dei controller stand-alone. In genere richiedono un PC dedicato.
Portautensili e utensili da taglio
I portautensili tengono saldamente gli utensili da taglio nel mandrino. Devono essere robusti e precisi per garantire un taglio efficiente.
Per rimuovere il materiale si utilizzano frese, punte e altri utensili da taglio. Sono disponibili in una varietà di forme e dimensioni per diverse applicazioni di lavorazione.
Sistemi di lubrificazione, raffreddamento e aspirazione
Un sistema di lubrificazione assicura il funzionamento regolare delle parti mobili della macchina e ne riduce l’usura.
Inoltre, un sistema di raffreddamento, spesso a liquido, dissipa il calore generato dal processo di lavorazione, proteggendo l’utensile da taglio e il pezzo.
Per le macchine che lavorano il legno e le materie plastiche, è spesso disponibile un aspiratore con una “bocchetta di aspirazione” per rimuovere i trucioli ed evitare che la fresa si blocchi nel materiale.
Come funziona
Si tratta di un processo sofisticato che inizia con la fase di progettazione, quando viene creato un modello digitale dettagliato del pezzo da lavorare utilizzando un software di progettazione assistita da computer (CAD). Questo modello serve come base per tutte le fasi successive del processo di lavorazione.
Una volta finalizzato, il modello CAD viene convertito in codice G. Questa fase di programmazione è fondamentale perché il codice contiene tutte le istruzioni necessarie per guidare la macchina nei suoi movimenti. Specifica i percorsi degli utensili, le velocità di taglio, le profondità di taglio e altri parametri essenziali per la lavorazione precisa del pezzo.
Prima di iniziare la lavorazione vera e propria, la macchina deve essere configurata. Ciò comporta il fissaggio del pezzo al piano di lavoro e il montaggio dell’utensile da taglio appropriato nel mandrino. Questa fase è importante per garantire la stabilità durante la lavorazione e la precisione del risultato finale.
Una volta completata la configurazione, il programma in codice G viene caricato nel controller CNC della macchina. Il controller, il vero cervello della fresatrice, interpreta queste istruzioni e le traduce in comandi precisi per i motori che controllano i vari assi della macchina.
A questo punto inizia la lavorazione. Il mandrino, che trasporta l’utensile da taglio, inizia a girare ad alta velocità. Allo stesso tempo, i motori degli assi spostano il mandrino o il piano di lavoro (a seconda della configurazione della macchina) lungo i percorsi programmati. L’utensile da taglio entra in contatto con la materia prima, rimuovendo progressivamente il materiale in eccesso per modellare il pezzo secondo il modello digitale iniziale.
Una volta completata la lavorazione, il pezzo può richiedere ulteriori operazioni di finitura. Queste possono includere la lucidatura per migliorare la finitura superficiale, la pulizia per rimuovere i trucioli residui o i controlli dimensionali per garantire la conformità alle specifiche.
Le fresatrici CNC rappresentano un importante progresso tecnologico nella lavorazione, offrendo precisione, efficienza e flessibilità per la produzione di pezzi complessi. Che siate un’azienda che vuole ottimizzare la propria produzione o un privato desideroso di esplorare le possibilità offerte da queste macchine innovative, sono qui per aiutarvi.
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