Il mondo della lavorazione CNC (Controllo Numerico Computerizzato) è vasto e complesso, e acquisire una solida comprensione dei principi fondamentali è essenziale per il successo. Per coloro che stanno appena entrando nel campo, ecco 29 consigli tecnici e approfondimenti progettati per aumentare la tua conoscenza e aiutarti a navigare nelle sfide comuni.
1. La Relazione tra Condizioni di Taglio e Risultati di Lavorazione
Tre fattori principali influenzano la temperatura di taglio: velocità di taglio, tasso di avanzamento e profondità di taglio. Questi stessi fattori, quando regolati, influenzano anche la forza di taglio e la durata dell'utensile in modi diversi. Ad esempio, aumentare la profondità di taglio aumenta la forza di taglio in modo più drammatico rispetto all'aumento del tasso di avanzamento o della velocità di taglio.
La forza di taglio è proporzionale alla profondità di taglio, il che significa che se la profondità di taglio viene raddoppiata, anche la forza di taglio raddoppierà. Al contrario, aumentare la velocità di taglio tende a ridurre gradualmente la forza di taglio. Questi principi sono cruciali per comprendere come ottimizzare i parametri di lavorazione per ottenere il miglior equilibrio tra produttività, usura dell'utensile e qualità della superficie.
2. Monitoraggio del Truciolo come Strumento Diagnostico
L'aspetto dei trucioli (trucioli di metallo) prodotti durante la lavorazione offre indizi vitali sul processo di lavorazione. Se i trucioli si rompono o il loro colore cambia bruscamente, ciò potrebbe indicare problemi come forza di taglio eccessiva o surriscaldamento. Gli operatori possono utilizzare la formazione e il colore dei trucioli per monitorare se le condizioni di taglio sono entro i limiti normali, evitando così potenziali danni agli utensili e ai pezzi in lavorazione.
3. Cambiamenti Proporzionali nella Forza di Taglio
In pratica, la forza di taglio cambia in modi prevedibili:
- Raddoppiare la profondità di taglio comporterà il raddoppio della forza di taglio.
- Raddoppiare il tasso di avanzamento aumenta la forza di taglio di circa il 70%.
- Raddoppiare la velocità di taglio riduce la forza di taglio, sebbene questa diminuzione sia graduale.
Questa relazione spiega perché strategie di lavorazione come l'uso di G99 (avanzamento per rivoluzione) sono preferite quando si aumenta la velocità di taglio senza influenzare significativamente la forza di taglio.
4. Colore del Truciolo come Indicatore di Temperatura
Diversi colori dei trucioli corrispondono a diverse gamme di temperatura:
- I trucioli bianchi indicano temperature inferiori a 200°C.
- I trucioli gialli suggeriscono temperature tra 220–240°C.
- I trucioli blu scuro si verificano a circa 290°C.
- I trucioli blu segnalano temperature tra 320–350°C.
- I trucioli viola o neri si verificano a temperature superiori a 500°C.
- I trucioli rossi rappresentano temperature estreme superiori a 800°C.
Questi indicatori di colore aiutano i macchinisti a mantenere temperature di taglio ottimali, che sono cruciali per mantenere l'integrità del materiale e prevenire l'usura dell'utensile.
5. Precisione nella Tornitura di Archi Concavi
Quando si torniscono archi concavi, possono sorgere problemi quando il valore misurato effettivo (X) differisce significativamente dal diametro previsto (Y). Ad esempio, se X supera Y di più di 0,8 mm, l'utensile da tornitura potrebbe sfregare contro il punto di partenza dell'arco, potenzialmente danneggiando la superficie o causando errori dimensionali. Utilizzare la geometria corretta dell'utensile, come un utensile con un angolo del bordo di taglio minore di 52 gradi, può aiutare a evitare questo problema.
6. Codici G Comuni nei Sistemi FANUC
Comprendere i codici G nel tuo sistema CNC è essenziale per una lavorazione efficiente. Nei sistemi FANUC, i codici G comuni includono:
- G21: Modalità di input metrica.
- G54: Sistema di coordinate di lavoro predefinito.
- G96/G97: Controllo della velocità superficiale costante.
- G99: Avanzamento per rivoluzione.
- G80: Annulla ciclo preimpostato.
- G40: Annulla compensazione del raggio del naso dell'utensile.
Ogni codice serve a una funzione specifica e aiuta gli operatori a controllare vari aspetti del processo di lavorazione. Ad esempio, utilizzare G96 per controllare la velocità superficiale può garantire una finitura costante su tutto il pezzo, indipendentemente dalle variazioni di diametro.
7. Calcolo della Velocità di Taglio del Filetto
Quando si tagliano filetti, una formula generale per determinare la velocità del mandrino ottimale è S = 1200 / fattore di sicurezza del passo (con un fattore di sicurezza tipico di 0,8). Una corretta velocità del mandrino assicura profili di filettatura puliti e precisi e minimizza l'usura dell'utensile, specialmente in applicazioni ad alta precisione.
8. Standard del Passo del Filetto
Nei filetti esterni, il passo è tipicamente **1,3 volte il passo nominale (P)**, mentre i filetti interni utilizzano un passo di **1,08P**. Comprendere questa differenza è fondamentale per ottenere tolleranze strette e garantire che i filetti esterni e interni si accoppino correttamente durante l'assemblaggio.
9. Compensazione Manuale del Raggio del Naso dell'Utensile per Smussatura
Quando si smussa manualmente, calcolare la compensazione del raggio del naso dell'utensile è cruciale per una lavorazione accurata. Per smussare dal basso verso l'alto:
- Z = R * (1 - tan(a/2))
- X = R * (1 - tan(a/2)) * tan(a)
Quando si smussa dall'alto verso il basso, la formula cambia leggermente, ma i principi rimangono gli stessi. La corretta compensazione assicura angoli precisi e transizioni fluide tra le superfici.
10. Impatto della Velocità di Taglio e della Forza sulla Durata dell'Utensile
La relazione tra velocità di taglio e forza di taglio è cruciale per la durata dell'utensile. Man mano che la velocità di taglio aumenta mentre il tasso di avanzamento rimane costante, la forza di taglio diminuisce. Tuttavia, velocità di taglio elevate possono anche portare a un'usura accelerata dell'utensile a causa dell'aumento del calore generato. Quando le forze di taglio e le sollecitazioni interne superano la capacità dell'utensile, può verificarsi un guasto catastrofico dell'utensile.
11. Regolazione della Velocità del Mandrino per Compensare l'Aumento dell'Avanzamento
Per ogni aumento di 0,05 mm nel tasso di avanzamento, ridurre la velocità del mandrino di 50–80 RPM. Questa riduzione compensa l'aumento della forza di taglio e del calore generato dal maggiore avanzamento, consentendo un'usura più bilanciata dell'utensile e prevenendo il guasto dell'utensile.
12. Considerazioni Speciali nella Tornitura CNC
Quando si utilizzano torni CNC, tenere a mente questi fattori:
- Molti torni CNC economici utilizzano azionamenti a frequenza variabile (VFD) per il controllo della velocità senza gradini, il che può causare problemi di coppia a basse velocità.
- Assicurarsi che gli utensili possano completare la loro operazione completa in un singolo ciclo, specialmente durante le operazioni di finitura.
- Utilizzare G96 per controllare la velocità superficiale e mantenere una finitura costante su diametri variabili.
Inoltre, quando si filetta su un tornio CNC, dovrebbero essere utilizzate velocità più elevate per garantire filettature lisce e di alta qualità.
13. Vibrazione e Rottura dell'Utensile Durante la Scanalatura
La scanalatura spesso causa vibrazioni e rottura dell'utensile, che risultano da una forza di taglio eccessiva e da una rigidità insufficiente dell'utensile. Utilizzare sporgenze dell'utensile più corte, angoli di scarico più ampi e inserti più larghi può migliorare la rigidità dell'utensile e ridurre la possibilità di guasti. Quando si selezionano gli utensili per scanalatura, considerare l'equilibrio tra la dimensione dell'utensile e le forze di taglio che possono sopportare.
14. Cause di Vibrazione Durante la Scanalatura
Cause comuni di vibrazione includono:
- Sporgenza dell'utensile troppo lunga, riducendo la rigidità.
- Rigidità della macchina insufficiente, causando all'utensile di gestire più forza di taglio di quanto la macchina possa sopportare.
- Velocità di avanzamento lente, che aumentano la forza di taglio unitaria e causano vibrazioni.
Aumentare la velocità del mandrino o utilizzare configurazioni di macchina più rigide può mitigare questi problemi.
15. Instabilità Dimensionale nel Tempo
Quando si lavora un lotto di parti, le dimensioni possono iniziare a deviare dopo diverse ore a causa dell'usura dell'utensile. Man mano che gli utensili si usurano, le forze di taglio aumentano, il che può causare lo spostamento del pezzo nel mandrino, risultando in dimensioni instabili. Ispezionare regolarmente la condizione dell'utensile e riadattare la forza di serraggio può aiutare a mantenere l'accuratezza dimensionale su lunghe serie.
16. Formati di Sottoprogrammi FANUC
Nei sistemi FANUC, i sottoprogrammi possono essere formattati in due modi:
- P0000000: Le prime tre cifre indicano il numero di cicli, mentre le ultime quattro cifre indicano il numero del programma.
- P0000L000: Le prime quattro cifre indicano il numero del programma, seguite dal conteggio dei cicli.
Comprendere questi formati aiuta a semplificare la gestione del programma ed evitare errori.
17. Limiti del Numero di Sequenza G71
Quando si utilizza G71 per cicli di sgrossatura, assicurarsi che i valori P e Q non superino i numeri di sequenza del programma. Superare questi limiti nei sistemi FANUC risulterà in un allarme che segnala un formato G71-G73 improprio.
18. Foratura di Fori Profondi
Quando si forano fori profondi, evitare di rettificare le scanalature dei trucioli per mantenere l'efficienza dell'evacuazione dei trucioli. Una corretta evacuazione dei trucioli è cruciale per prevenire la rottura dell'utensile e garantire fori profondi puliti e accurati.
19. Offset dell'Arco nella Direzione Z
Quando il punto di inizio dell'arco rimane lo stesso ma la direzione Z è spostata di "a" mm, il diametro di base dell'arco si sposterà di a/2. Questo principio aiuta i macchinisti a fare aggiustamenti precisi alle dimensioni delle parti senza alterare la geometria complessiva.
20. Modifica del Diametro del Foro
Ruotando il trapano durante la lavorazione, i macchinisti possono regolare il diametro del foro da forare. Questo metodo è particolarmente utile nelle applicazioni di lavorazione personalizzata dove sono necessari piccoli aggiustamenti del diametro senza cambiare utensili.
21. Opzioni di Caricamento del Materiale
Quando si alimenta il materiale nelle macchine CNC, ci sono tre opzioni principali:
- Una parte per configurazione.
- Due parti per configurazione.
- Alimentazione a barra completa.
Ogni metodo ha i suoi vantaggi, a seconda del materiale utilizzato e delle dimensioni dei pezzi da lavorare.
22. Foratura dell'Acciaio Inossidabile
Quando si fora l'acciaio inossidabile, utilizzare un trapano centrale più piccolo per garantire un'azione di taglio adeguata. Per i trapani in cobalto, evitare di rettificare le scanalature dei trucioli per prevenire la ricottura durante il processo di foratura.
23. Utilizzo di Programmi Macro al Posto dei Sottoprogrammi
I programmi macro possono sostituire i sottoprogrammi in alcuni sistemi, riducendo i numeri di programma e semplificando la gestione del programma. L'uso di macro elimina anche molti errori comuni associati alle chiamate di sottoprogrammi.
24. Gestione dell'Ovalità nei Filetti
Se si verifica ovalità durante la filettatura, il pezzo potrebbe essersi allentato nel mandrino. In tali casi, prendere passaggi di filettatura aggiuntivi con l'utensile di filettatura può aiutare a correggere il problema.
25. Minimizzazione della Deviazione del Diametro su una Pressa a Trapano
Quando si fora direttamente su una pressa a trapano, possono verificarsi deviazioni del diametro. Tuttavia, alesare il foro risulta tipicamente in
deviazioni del diametro entro tolleranze accettabili.
26. Identificazione dei Problemi con gli Utensili
Un problema comune con i filetti esterni è l'eccessiva forza di taglio che causa la rottura dell'utensile. Per evitare ciò, i macchinisti dovrebbero monitorare attentamente le forze di taglio e sostituire gli utensili secondo necessità per evitare guasti all'utensile.
27. Gestione di Velocità di Avanzamento Elevate
Quando si opera a velocità di avanzamento elevate, ridurre la velocità del mandrino può aiutare a bilanciare le forze di taglio aumentate generate dall'avanzamento più alto. Per ogni aumento di 0,05 mm nell'avanzamento, ridurre la velocità del mandrino di 50–80 RPM.
28. Comprendere la Vita dell'Utensile Durante la Tornitura
Durante le operazioni di tornitura, aumentare la velocità di taglio può ridurre le forze di taglio ma anche accelerare l'usura dell'utensile. Al contrario, velocità di taglio più basse estendono la vita dell'utensile ma possono portare a un aumento delle forze di taglio se la velocità di avanzamento è troppo alta.
29. Finitura Superficiale e Geometria dell'Utensile
La geometria dell'utensile gioca un ruolo significativo nel determinare la finitura superficiale delle parti lavorate. Utilizzare utensili con angoli di spoglia, angoli di scarico e preparazione del bordo appropriati aiuta a minimizzare le bave e garantisce finiture superficiali lisce, che sono cruciali nelle operazioni di lavorazione ad alta precisione.
Comprendendo questi 29 consigli sulla lavorazione CNC, sia i principianti che i professionisti possono ottenere una comprensione più profonda del mestiere, migliorando l'efficienza ed evitando errori comuni. Per chiunque sia coinvolto nella lavorazione CNC, padroneggiare questi principi migliorerà significativamente le loro capacità, portando infine a prodotti di migliore qualità e flussi di lavoro più efficienti.
