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Riassumendo tutto sulla tornitura CNC
Oggi, le operazioni di ricerca e sviluppo in molti settori si affidano alla lavorazione CNC di parti o assiemi. La tornitura CNC è una forma di lavorazione CNC utilizzata per creare parti o prototipi circolari, cilindrici, conici o di altra forma. Sebbene la sua gamma di applicazioni non sia così popolare come la tornitura CNC, è ancora un processo di produzione versatile ed economico che può produrre un gran numero di parti in una varietà di materiali. In questo articolo, daremo uno sguardo approfondito a cosa serve la tornitura CNC, come funziona, i suoi vantaggi e svantaggi e come si differenzia da altri processi di produzione come la fresatura o la rettifica.
1. Cos'è la tornitura CNC?
Tornitura CNC è un processo di fabbricazione in cui una barra viene trattenuta in un mandrino e fatta ruotare mentre un utensile viene portato a contatto con il pezzo in lavorazione a una velocità prestabilita per rimuovere il materiale per creare una parte asimmetrica o un prototipo. L'asse di rotazione dei torni CNC è suddiviso in direzione orizzontale o verticale e quest'ultima viene utilizzata principalmente per la produzione di pezzi relativamente lunghi con raggi di grandi dimensioni. Se il tornio CNC ha anche una funzione di fresatura, può consentire la fresatura di parti o componenti di altre forme.
Il materiale selezionato è solitamente una barra tonda o altri quadrati o esagoni regolari.
A seconda del tornio CNC, la lunghezza della barra consentita può essere diversa.
Gli utensili del tornio CNC sono installati nella torre di perforazione girevole e controllati dal computer. Maggiore è il numero di utensili nella torretta, maggiori sono le opzioni per realizzare parti complesse.
I torni CNC possono sia tagliare l'esterno del pezzo in lavorazione sia praticare fori dall'interno per realizzare parti tubolari.
2. Qual è la funzione della tornitura CNC?
La tornitura CNC viene utilizzata principalmente per la produzione di parti asimmetriche, come alberi tondi, tubi cavi, coni, barre filettate o boccole, ecc., mentre per la fresatura CNC è relativamente difficile produrre parti con contorni circolari. Le parti prodotte dalla tornitura CNC hanno una finitura superficiale molto liscia e tolleranze strette, anche entro ± 0.0002 pollici. A volte, la collaborazione tra fresatura CNC e tornitura CNC può migliorare notevolmente l'efficienza. Ad esempio, la fresatura CNC viene eseguita sui pezzi dopo la tornitura CNC. I macchinisti possono inoltre produrre caratteristiche asimmetriche sulle parti per sfruttare appieno i vantaggi dei due processi di produzione.
3. Fattori chiave da considerare nelle parti di tornitura CNC
Il diametro esterno della parte. La tornitura CNC è spesso adatta per la prototipazione e la produzione di piccoli volumi. Un fattore chiave da considerare per determinare se la tornitura CNC di un pezzo è il metodo di produzione più conveniente è il diametro esterno (OD) del pezzo. Il tornio CNC ha un limite massimo sul diametro esterno della barra. Quando il diametro esterno supera la dimensione massima consentita dal tornio CNC (come 2.5 pollici), deve essere bloccato separatamente, il che può influire sui tempi e sui costi di consegna.
Strumento CNC. Un altro fattore su cui concentrarsi sono gli utensili CNC. Non importa quanto sottile o piccolo sia l'utensile, il tagliente ha un carattere cilindrico che lascia un raggio durante la lavorazione degli angoli interni. Per alcuni particolari con caratteristiche particolari è necessario scegliere l'utensile CNC più adatto.
Caratteristiche della parte. Per le parti progettate con sottosquadri, la tornitura CNC è una soluzione efficace. Ciò può presentare alcune sfide per la fresatura CNC, che richiede utensili speciali più lunghi con il rischio di vibrazioni, perdita di precisione, scarsa finitura superficiale, ecc.
Parti asimmetriche. Per le parti asimmetriche, la tornitura CNC non è l'ideale.
4. Vantaggi della tornitura CNC
Riduci l'errore umano. La scelta di un servizio di tornitura CNC può ridurre notevolmente l'errore umano. Una volta programmato e impostato, il tornio CNC funziona automaticamente e può produrre pezzi con i risultati attesi.
Migliora l'efficienza della produzione.La maggior parte dei torni CNC lavora a una velocità relativamente elevata e può lavorare a lungo senza interruzioni. Un operatore può supervisionare il funzionamento di più macchine, il che può contribuire a migliorare l'efficienza produttiva senza la necessità di assumere ulteriore manodopera.
Ridurre gli sprechi tasso di materiali. I torni CNC raramente sprecano materiali o risorse disponibili, soprattutto per metalli preziosi, come titanio, alluminio 7075, ecc., risparmiando efficacemente il costo totale.
Alta precisione.La tornitura CNC ha un'elevata precisione di lavorazione e finitura superficiale e le parti prodotte sono sempre di qualità costante.
5. Svantaggi della tornitura CNC
Oltre ai vantaggi della tornitura CNC, dobbiamo considerare anche alcuni dei suoi svantaggi. Naturalmente, la tornitura CNC richiede un investimento iniziale maggiore rispetto alla tornitura manuale.
Richiede costi di installazione elevati
Requisiti tecnici più elevati per la meccanica e capacità di programmazione
Conveniente solo per le parti asimmetriche
I torni CNC necessitano di manutenzione e potrebbero non essere in grado di riparare immediatamente il guasto
Soppesando le caratteristiche della tornitura CNC, i vantaggi superano di gran lunga gli svantaggi.
6. Come funziona la tornitura CNC
CAD / CAM progettazione.Il processo di tornitura CNC è tutto automatizzato, ma è preceduto da una rappresentazione digitale del pezzo richiesto per la progettazione CAD/CAM, che viene poi convertito in G-code, il linguaggio del tornio CNC. Il codice G guida la velocità di avanzamento, la velocità di rotazione, il cambio utensile, ecc. della macchina utensile CNC. Questo spesso può essere simulato su software come MasterCAM di AutoCAD Fusion che consente la visualizzazione del processo di produzione dal materiale al prodotto finale.
Processo di tornitura.Una volta impostato il codice G, l'operatore installa e carica la torretta. La torretta può contenere molti strumenti contemporaneamente. Con le aste fissate in posizione, inizia il taglio automatizzato del materiale in eccesso fino alla realizzazione della parte o del prototipo desiderato
7. Tipo di tornitura CNC
Esistono molti tipi diversi di tornitura CNC come tornitura, sottosquadra, zigrinatura, foratura, sfacciatura, alesatura, ecc. e possono essere eseguite diverse operazioni per ottenere la forma desiderata. Le seguenti sono operazioni comuni che utilizzi nei tuoi progetti di tornitura CNC.
Durante l'affronto, un utensile a punta singola si sposta radialmente o assialmente dal bordo del pezzo per tagliare in modo uniforme strati sottili di materiale, lasciando una superficie liscia. La profondità di taglio della superficie è generalmente relativamente piccola e può essere lavorata radialmente o assialmente in un unico punto.
Tornitura conica.Il taglio a coltello taglia il materiale a forma di cono, dove il diametro del pezzo diminuisce o aumenta da un'estremità all'altra (si pensi, ad esempio, alla forma di una clessidra).
Tornitura della forma.Taglia il materiale e crea parti sagomate con coltelli di forma tonda, curva o liscia.
Tornitura del contorno.Le frese a punta singola possono lavorare parti rotonde, curve o lisce con curve continue.
Smussatura.Lo smusso è generalmente impostato a 45 gradi, per evitare danni al bordo tagliente del pezzo o per sicurezza. I bordi smussati sono più resistenti ai danni rispetto ai bordi squadrati o altri bordi taglienti.
Partizione.Utilizzare uno speciale utensile da taglio per tagliare una scanalatura diritta finché non viene tagliata.
Filettatura. Le scanalature elicoidali sono tagliate per adattarsi ai bulloni con specifiche di filettatura uniforme.
Noioso. Ingrandisci l'apertura esistente.
Foratura. Il processo di rimozione del materiale dall'interno di un pezzo in lavorazione per creare un foro utilizzando uno speciale trapano a coclea.
zigrinatura. Questo serve per tagliare linee rette, linee inclinate o schemi a zigzag incrociati sulla superficie della parte, che possono non solo aumentare l'attrito della parte, ma anche migliorare l'effetto visivo.
Scanalatura.Il processo di lavorazione di una cavità stretta in una parte.
8. Materiali compatibili per tornitura CNC
La tornitura CNC può essere compatibile con centinaia di materiali, inclusi vari metalli o plastiche tra cui scegliere. La scelta del materiale giusto è fondamentale per realizzare una parte personalizzata o un prototipo. Introduciamo alcuni dei materiali più utilizzati e notiamo l'applicabilità comune di ciascun materiale.
Alluminio. L'alluminio è uno dei materiali più utilizzati per la tornitura CNC, ha un ottimo rapporto resistenza/peso ed è estremamente resistente alla corrosione. Le parti in alluminio possono essere anodizzate per migliorare ulteriormente la robustezza e la resistenza alla corrosione e sono disponibili in una varietà di colori per migliorare l'estetica visiva. L'alluminio tornito a controllo numerico è ampiamente utilizzato nel settore aerospaziale, nelle apparecchiature mediche, nelle parti automobilistiche o negli alloggiamenti. I comuni modelli in lega di alluminio includono alluminio 5052, alluminio 7075, alluminio 7075-T6, alluminio 6063-T5, alluminio 7050-T7451, alluminio MIC-6, alluminio 6061-T6, alluminio 2024-T3, ecc.
Acciaio.Poiché l'acciaio ha un'eccellente resistenza e durezza, viene spesso utilizzato in parti ad alta sollecitazione e resistenti all'attrito, come ingranaggi e alberi. I tipi di acciaio comuni sono acciaio legato 4130, acciaio legato 4140, ASTM A36, acciaio 1018, acciaio A36, ecc.
Acciaio inossidabile. Dopo il trattamento termico, l'acciaio inossidabile ha un'eccellente resistenza e resistenza alla corrosione ed è ampiamente utilizzato nel settore aerospaziale, attrezzature mediche, alimenti e altri campi. I modelli comuni in acciaio inossidabile sono acciaio inossidabile 15-5, acciaio inossidabile 17-4, acciaio inossidabile 18-8, acciaio inossidabile 303, acciaio inossidabile 304, acciaio inossidabile 316/316L, acciaio inossidabile 416, acciaio inossidabile 420.
Titanio.Il titanio ha un'eccellente forza, resistenza alla corrosione, biocompatibilità ed è molto adatto per la produzione di impianti medici, aerei e altri campi. La lega di titanio più comunemente usata è il titanio 6Al-4V.
Riepilogo dei materiali metallici comuni per la tornitura CNC
Alluminio | Acciaio inossidabile | Acciaio dolce, legato e per utensili | Altro metallo |
6061-T6 | 303 | Acciaio dolce 1018 | Ottone C360 |
6082 | 304L | Acciaio dolce 1045 | Rame C101 |
7075-T6 | 316L | Acciaio legato 1215 | Rame C110 |
5083 | 2205 duplex | Acciaio dolce A36 | Grado di titanio 1 |
5052 | 17-4 | Acciaio legato 4130 | Grado di titanio 2 |
2014 | 15-5 | Acciaio legato 4140 | Invar |
2017 | 416 | Acciaio legato 4340 | Inconel 718 |
2024 | 420 | Acciaio per utensili A2 | Magnesio AZ31B |
6063 | 430 | Acciaio per utensili A3 |
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7050 | 440C | Utensile in acciaio D2 |
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A380 | 301 | Acciaio per utensili S7 |
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MIC 6 |
| Acciaio per utensili H13 |
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| Acciaio per utensili O1 |
Ci sono anche molte opzioni per la tornitura CNC di materiali plastici comuni.
PVC.Il PVC è un materiale a basso costo con una buona resistenza alla corrosione e resistenza chimica. Può essere utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni, dai giocattoli per bambini ai gasdotti.
Nylon.Il nylon è una plastica versatile ea basso costo resistente al calore, agli agenti chimici e all'abrasione, in alcuni casi può sostituire il metallo e può essere utilizzata per creare parti ad alta resistenza e con tolleranza ridotta.
Plastica | Plastica rinforzata |
ABS | Garolite G-10 |
polipropilene | Polipropilene (PP) 30%GF |
nylon 6 | Nylon 30%GF |
Delrin (POM-H) | FR-4 |
Acetale (POM-C) | PMMA (acrilico) |
PVC | PEEK |
HDPE |
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UHMWPE |
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policarbonato |
|
PET |
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PTFE (Teflon) |
9、Linee guida per la progettazione della tornitura CNC
Riassume i valori raccomandati e tecnicamente fattibili per le caratteristiche comuni delle parti tornite CNC.
caratteristica | Taglia consigliata | Dimensione fattibile |
min. dimensione caratteristica | 2.5 mm Ø | 0.5 mm Ø |
Bordi interni | R 8 mm | R 0.25 mm |
Spessore minimo della parete | 0.8 mm (per metalli) | 0.5 mm (per metalli) |
Fori | Diametro:dimensioni standard delle punte da trapano | Diametro: Ø 0.5 mm |
Discussioni | Taglia: M6 o superiore | Dimensioni: M2 |
10. Processo di trattamento superficiale delle parti rotanti CNC
Le parti di tornitura CNC hanno una varietà di processi di trattamento superficiale tra cui scegliere. Secondo il riepilogo di DDPROTOTYPE, uno dei principali produttori di prototipi in Cina, i post-trattamenti più comuni sono i seguenti.
Come lavorato (Ra 3.2μm / Ra 126μin).Questo è il processo standard di preparazione della superficie più conveniente con le tolleranze più strette, sbavatura e smussatura se necessario.
Finitura (Ra 1.6μm /0.8μm).Di solito le parti finite hanno una finitura superficiale liscia, le tracce non sono evidenti e non è necessaria la lucidatura manuale.
Sabbiatura.Le perle di vetro vengono spruzzate sulla superficie della parte utilizzando un'alta pressione per creare una consistenza granulosa.
Spazzolato + Anodizzato Tipo II (finitura lucida). Una finitura spazzolata prima dell'anodizzazione di tipo II conferisce alla parte un colore lucido, una maggiore durezza e resistenza alla corrosione.
Sabbiato + Anodizzato Tipo II (Opaco). Le parti sabbiate e anodizzate di tipo II hanno una buona resistenza alla corrosione.
Anodizzazione tipo III (anodizzazione dura). Le parti anodizzate di tipo III hanno una migliore resistenza alla corrosione e all'usura.
Verniciatura a polvere. La verniciatura a polvere funziona su tutti i metalli per formare uno strato forte e resistente all'usura sulla superficie della parte.
Trafilatura + elettrolucidatura (Ra 0.8μm / Ra 32μin). Le parti spazzolate ed elettrolucidate hanno una finitura liscia e ben curata.
Ossido nero.Un processo di trattamento superficiale adatto all'acciaio, che viene utilizzato per migliorare la resistenza alla corrosione delle parti in acciaio e può ridurre efficacemente la riflessione.
Rivestimento di conversione del cromato.L'applicazione di un rivestimento di conversione del cromato su una parte aumenta la resistenza alla corrosione mantenendone la conduttività elettrica. A norma RoHS.
Trafilatura (Ra 1.2μm / Ra 47μin). La riduzione della rugosità superficiale della parte con carta vetrata n. 400 – 600 migliora la qualità visiva.
Lucidato (Ra 0.8μm / Ra 32μin). La superficie della parte viene lucidata manualmente in più direzioni per migliorare ulteriormente la finitura superficiale e leggermente riflettente.
11. Tolleranza della tornitura CNC
Se non ci sono specifiche speciali, la tornitura CNC generalmente segue lo standard ISO2768. Vale la pena notare che la tolleranza della dimensione nominale inferiore a 0.5 mm deve essere chiaramente indicata sul disegno.
Limiti per dimensione nominale | Materie plastiche (ISO 2768-m) | Metalli (ISO 2768-f) |
da 0.5 mm* a 3 mm | ± 0.1mm | ± 0.05mm |
Oltre 3 mm a 6 mm | ± 0.1mm | ± 0.05mm |
Oltre 6 mm a 30 mm | ± 0.2mm | ± 0.1mm |
Oltre 30 mm a 120 mm | ± 0.3mm | ± 0.15mm |
Oltre 120 mm a 400 mm | ± 0.5mm | ± 0.2mm |
Oltre 400 mm a 1000 mm | ± 0.8mm | ± 0.3mm |
Oltre 1000 mm a 2000 mm | ± 1.2mm | ± 0.5mm |
Oltre 2000 mm a 4000 mm | ± 2mm |