Lavorazione CNC vs. lavorazione tradizionale: differenze principali

Confronto tra le macchine utensili CNC e quelle tradizionali

Rispetto alle macchine utensili tradizionali, le macchine utensili CNC si distinguono in modo significativo non solo per le prestazioni complessive, ma anche per la complessità strutturale e funzionale.

Caratteristiche strutturali principali delle macchine utensili CNC

Spazio di lavorazione chiuso e sistema di azionamento principale

Le macchine utensili CNC consentono di utilizzare velocità di taglio, velocità di avanzamento e pressioni del lubrorefrigerante più elevate. Per garantire la sicurezza durante la lavorazione e la tutela dell’ambiente, sono solitamente dotate di un vano di lavorazione chiuso. I trucioli prodotti durante la lavorazione rimangono all’interno di questo vano e vengono poi convogliati all’esterno tramite il trasportatore di trucioli integrato nella macchina. Il lubrorefrigerante utilizzato nella lavorazione viene raccolto e trattato all’interno della macchina prima di essere rimesso in circolo.

Da un punto di vista ergonomico, un ampio sportello di protezione della macchina con un’ampia apertura consente all’operatore di accedere facilmente all’area di lavoro e di osservare chiaramente lo spazio di lavorazione. La lavorazione CNC richiede solitamente una velocità di taglio costante. Queste variazioni di velocità vengono generalmente ottenute con motori a velocità variabile in continuo. Nelle moderne macchine utensili, tali motori sono integrati direttamente nel mandrino di azionamento. Sulle fresatrici CNC, questa configurazione garantisce eccellenti caratteristiche di azionamento anche quando la gamma di velocità complessiva è suddivisa in diverse gamme di marce.

Servoazionamenti, movimento lineare ed espansione multiasse

Per la lavorazione di geometrie complesse dei pezzi, ogni asse del modello CNC è normalmente azionato da un servomotore digitale indipendente. Di conseguenza, si ricorre sempre più spesso all’uso di azionamenti lineari, che garantiscono un’elevata accelerazione, tempi di risposta ridotti e un funzionamento privo di usura, consentendo il posizionamento preciso di ciascun asse su lunghe corse.

L’aggiunta di ulteriori assi controllabili amplia ulteriormente la gamma di forme dei pezzi lavorabili. Su una fresatrice CNC, ad esempio, una tavola a controllo numerico a due assi e un mandrino di lavoro possono fornire un movimento rotatorio definito con precisione come movimento di avanzamento o di avanzamento trasversale. Anche le contropunte programmabili, le torrette portautensili motorizzate e i mandrini principali e ausiliari ampliano la capacità dei torni CNC di eseguire lavorazioni complete.

L'importanza delle viti a ricircolo di sfere e della progettazione volta alla stabilità termica

Per trasmettere con precisione la precisione di calcolo del sistema di controllo e la precisione di posizionamento dei servomotori al movimento tra il pezzo in lavorazione e l'utensile da taglio, le macchine utensili utilizzano comunemente viti a ricircolo di sfere come elementi di trasmissione. Le viti a ricircolo di sfere funzionano praticamente senza gioco e sono in grado di trasmettere in modo continuo movimenti molto lenti senza fenomeno di stick-slip. Le relative guide combinano i vantaggi dell'attrito radente e dell'attrito volvente.

Le macchine utensili CNC sono generalmente in grado di raggiungere una velocità di asportazione del materiale per unità di tempo (Q) molto elevata. I loro componenti strutturali sono quindi sottoposti a elevati carichi meccanici e termici. I moderni costruttori di macchine utensili affrontano questo problema ricorrendo a progetti strutturali specializzati e a nuovi materiali. Nella progettazione delle fresatrici, viene prestata particolare attenzione alla riduzione della massa dei componenti in movimento. Per rimuovere in modo più efficace trucioli, lubrorefrigerante e il calore generato, i torni CNC utilizzano generalmente guide del banco inclinate. Anche l’accessibilità e il movimento del piano di lavoro della macchina sono caratteristiche importanti della struttura della fresatrice universale CNC.

Sistemi di gestione e ispezione degli utensili

Il cambio utensili sulle macchine utensili CNC può essere automatizzato nella maggior parte dei casi. Per garantire che ogni utensile necessario possa essere richiamato durante l’esecuzione del programma, i torni sono dotati di almeno una torretta portautensili, mentre le fresatrici utilizzano un magazzino utensili e un sistema di cambio utensili automatico. Le torrette portautensili e i magazzini utensili delle macchine più recenti sono comunemente servoazionati e dotati di sistemi di ispezione, il che conferisce alla macchina una maggiore precisione di posizionamento e velocità di cambio utensile più elevate.

Funzionalità ampliate grazie alle interfacce di automazione

Le moderne macchine utensili CNC sono solitamente dotate di interfacce standardizzate per il collegamento di apparecchiature di automazione periferiche. L'aggiunta di cambi pallet, magazzini pezzi e sistemi di movimentazione dei pezzi può aumentare ulteriormente il livello di automazione nelle operazioni di taglio.

Ogni asse controllato di una macchina utensile CNC è dotato di un sistema di misurazione elettronico. Utilizzando i dati relativi agli spostamenti e alle operazioni di posizionamento, il sistema di controllo è in grado di determinare in tempo reale la posizione della slitta, della tavola rotante o del mandrino della macchina. Negli ultimi anni, anche i mandrini delle macchine utensili convenzionali sono stati sempre più spesso dotati di tali sistemi di misurazione. Ciò consente di implementare funzioni quali il controllo lineare e migliora notevolmente la facilità d’uso. Inoltre, le tecnologie sviluppate specificamente per le macchine utensili CNC, tra cui mandrini a velocità variabile in continuo, servomotori e unità dedicate di guida e trasmissione, vengono gradualmente applicate alle macchine convenzionali. Le macchine utensili tradizionali, come torni e fresatrici, si trovano oggi più comunemente nei reparti di formazione professionale delle imprese industriali.