Nella produzione a breve termine, è difficile nominare una tecnologia migliore della lavorazione CNC.Offre una combinazione a tutto tondo di vantaggi tra cui un elevato potenziale di produttività, precisione e ripetibilità, un'ampia selezione di materiali e facilità d'uso.Mentre quasi tutte le macchine utensili possono essere controllate numericamente, la lavorazione a controllo numerico computerizzato si riferisce in genere alla fresatura e tornitura multiasse.
Per saperne di più su come la lavorazione CNC viene utilizzata per la lavorazione personalizzata, la produzione a basso volume e la 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, lastre o barre, è probabile che tu possa 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 di prototipi.Le parti in plastica progettate per essere stampate nella produzione di massa sono spesso lavorate in fase di prototipazione 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 anche possibile il contrario, con materiali di base a basso costo che sostituiscono resine ingegneristiche e leghe metalliche ad alte prestazioni quando il prototipo viene utilizzato per semplici usi funzionali come il controllo dell'adattamento o la costruzione di modelli.
Sebbene sia stata sviluppata per la lavorazione dei metalli, la plastica può essere lavorata con successo con le conoscenze e le attrezzature corrette.Sia i termoplastici che i termoindurenti sono lavorabili e sono molto convenienti rispetto agli stampi a iniezione di breve durata per i prototipi.
Rispetto ai metalli, la maggior parte dei materiali termoplastici come PE, PP o PS si fonde o brucia se lavorati con gli avanzamenti e le velocità comuni alla lavorazione dei metalli.Velocità di taglio più elevate e velocità di avanzamento inferiori sono comuni e 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.L'aria compressa può essere utilizzata per eliminare i trucioli.
I materiali termoplastici, in particolare i gradi per materie prime non caricati, si deformano elasticamente quando viene applicata la forza di taglio, rendendo difficile ottenere un'elevata precisione e mantenere tolleranze strette, soprattutto per le caratteristiche e i dettagli fini.L'illuminazione e gli obiettivi automobilistici sono particolarmente difficili.
Con oltre 20 anni di esperienza nella lavorazione CNC della plastica, Wayken è specializzata in prototipi ottici come lenti automobilistiche, guide di luce e riflettori.Quando si lavora plastica trasparente come policarbonato e acrilico, ottenere un'elevata finitura superficiale durante la lavorazione può ridurre o eliminare le operazioni di lavorazione come la molatura e la lucidatura.La lavorazione microfine utilizzando la lavorazione con 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 usati 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 ad alta velocità (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 elevate e può essere tagliato a secco o con refrigerante.È importante notare il grado di alluminio quando si prepara il taglio.Ad esempio, 6000 gradi 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 di lega principale e hanno una maggiore resistenza e tenacità.
È anche importante notare la designazione della tempra di un materiale in alluminio.Queste designazioni indicano il trattamento termico o l'incrudimento, ad esempio, che il materiale ha subito e può influire sulle prestazioni durante la lavorazione e nell'uso finale.
La lavorazione CNC a cinque assi è più complessa delle macchine a tre assi, ma stanno guadagnando prevalenza nell'industria manifatturiera a causa di numerosi vantaggi tecnologici.Ad esempio, tagliare 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 adattato alla forma del pezzo.
Oltre a frese, torni e centri di tornitura, le macchine per elettroerosione e altri utensili possono essere controllati a CNC.Ad esempio, sono comuni i centri di fresatura+tornitura CNC, così come l'elettroerosione a filo e a tuffo.Per un fornitore di servizi di produzione, la configurazione flessibile della macchina utensile 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 combinata con l'alto prezzo di acquisto delle macchine, un'officina è fortemente incentivata a mantenerla attiva 24 ore su 24, 7 giorni su 7, se possibile.
La lavorazione di precisione si riferisce alle operazioni di lavorazione che forniscono 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 diamantata a punta singola (SPDM o SPDT).Il principale vantaggio della lavorazione del diamante è per le parti lavorate su misura con requisiti di lavorazione rigorosi: precisione di forma inferiore a 200 nm e miglioramento della rugosità superficiale inferiore a 10 nm.Nella produzione di prototipi ottici come parti in plastica trasparente o metallo riflettente, la finitura superficiale negli stampi è una considerazione importante.La lavorazione del diamante è un modo per produrre una superficie ad alta precisione e finitura durante la lavorazione, in particolare per PMMA, PC e leghe di alluminio.I fornitori specializzati nella lavorazione di componenti ottici dalla plastica sono altamente specializzati, ma offrono un servizio in grado di ridurre drasticamente i costi rispetto a stampi a breve termine o prototipi.
Naturalmente, la lavorazione CNC è ampiamente utilizzata in tutte le industrie manifatturiere per la produzione di parti e utensili finali in metallo e plastica.Tuttavia, nella produzione di massa, altri processi come lo stampaggio, la colata o le tecniche di stampaggio sono spesso più veloci 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 a causa del suo rapido tempo di rotazione 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 "pulsante" di trasformare un file CAD digitale in una parte 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 ogni volume di costruzione di parti stampate in 3D, mentre la lavorazione CNC richiede pochi minuti.
La stampa 3D costruisce parti a strati, che possono comportare una resistenza anisotropa nella parte, rispetto a una parte lavorata realizzata con un unico 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 per materiali di progettazione per uso finale per soddisfare la verifica funzionale e la verifica ingegneristica dei prototipi.
Le caratteristiche stampate in 3D come alesaggi, fori maschiati, superfici di accoppiamento e finitura superficiale richiedono una post-elaborazione, in genere tramite lavorazione meccanica.
Mentre la stampa 3D offre vantaggi come tecnologia di produzione, le macchine utensili CNC di oggi offrono molti degli stessi vantaggi senza alcuni inconvenienti.
Le macchine CNC a rotazione rapida possono essere utilizzate continuamente, 24 ore al giorno.Ciò rende la lavorazione CNC economica per piccole tirature di parti di produzione che richiedono un'ampia gamma di operazioni.
Per saperne di più sulla lavorazione CNC per prototipi e produzione a breve termine, contatta Wayken o richiedi un preventivo tramite il loro sito web.
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Tempo di pubblicazione: 30-nov-2019