Lavorazione composta con fresa a controllo numerico è una tecnologia di produzione che integra più processi, quali tornitura, fresaturae la foratura sulla stessa macchina utensile, completando la lavorazione in un'unica configurazione. È particolarmente adatto per pezzi con strutture complesse e requisiti di alta precisione e può migliorare significativamente l'accuratezza della lavorazione e l'efficienza della produzione.
Vantaggi della lavorazione composta con fresa a tornire:
Riduzione dei tempi di serraggio: È possibile lavorare un singolo pezzo sulla stessa macchina utensile di fresatura-tornitura, compresa la lavorazione del diametro esterno, foro interno lavorazione, lavorazione delle scanalature, foratura e fresatura dei piani. In questo modo si evitano molteplici operazioni di pick-and-place ed errori di posizionamento.
Elevata precisione di lavorazione: Grazie alla riduzione degli errori di posizionamento e alla migliore rigidità della macchina utensile, le tolleranze geometriche sono più facili da controllare.
Catena di processo più corta: La lavorazione di fresatura-tornitura riduce le fasi di sgrossatura, semifinitura e finitura, facilitando una consegna più rapida.
Adattabilità a geometrie complesse e materiali difficili da lavorare: Per i pezzi con geometrie complesse, fori irregolari o strutture a pareti sottili, le fresatrici-tornitrici offrono maggiori vantaggi rispetto ai tradizionali torni/fresatori separati.
Caso di studio: Raccordi in grafite WELDO PTFE + 15%
Di seguito è riportato un tipico caso applicativo di WELDO Machining (WELDO) che illustra il valore pratico della lavorazione di fresatura e tornitura di parti in materiali compositi dissimili.
Materiale/Specifiche del raccordo
Materiale: PTFE matrice + 15% grafite riempitivo (aumenta la resistenza all'usura/le proprietà di scorrimento)
Tipo di pezzo: Struttura composita boccola-disco, comprese caratteristiche quali diametro esterno, foro interno, scanalatura e superfici fresate
Quantità: Da prototipo alla produzione in lotti (circa 10.000 pezzi)
Metodo di lavorazione
WELDO utilizza un centro di lavoro di fresatura-tornitura per completare i seguenti processi in un'unica configurazione:
Sgrossatura del diametro esterno (tornitura)
Fresatura e scanalatura del diametro esterno
Fresatura e foratura di superficie
Finitura della superficie e ispezione
Risultati
Il numero di setup è stato ridotto da 3 a 1, riducendo gli errori di posizionamento di circa 30%.
Il tempo di ciclo di lavorazione è stato ridotto di circa 40%.
Le tolleranze dei pezzi finiti sono controllate entro ±0,02 mm e la rugosità superficiale Ra ≤ 1,6 μm.
Il materiale (PTFE + grafite 15%) ha caratteristiche di scorrimento ed espansione termica complesse; la fresatura-tornitura riduce il rischio di deformazione.
Perché scegliere la fresatura-tornitura?
Poiché questo pezzo è realizzato in plastica composita/riempitivo di grafite, è soggetto a deformazioni termiche, vibrazioni di taglio e micro-spostamento durante la lavorazione. L'elevata rigidità, il completamento di una singola attrezzatura e i vantaggi del collegamento multi-processo delle macchine di fresatura-tornitura facilitano il controllo di rischi quali l'espansione termica e la deformazione da taglio. WELDO Gli ingegneri sottolineano che: "Completare più fasi di fresatura-tornitura in un unico setup non solo migliora l'efficienza, ma aumenta anche in modo significativo la coerenza della lavorazione".
Tipi di parti tipicamente applicabili:
Parti dell'albero: Come ad esempio gli alberi di trasmissione delle automobili, i mandrini delle macchine utensili, gli alberi dei rotori dei motori, ecc. Questi pezzi richiedono spesso la lavorazione di diametri esterni, filettature e piani. La fresatura-tornitura può completare più processi in un'unica configurazione, garantendo coassialità e precisione.
Parti del disco: Compresi volani, flange, coperchi delle valvole, ecc. Le operazioni di tornitura, fresatura e foratura possono essere eseguite sulla stessa macchina, riducendo i tempi di cambio formato.
Manicotti e parti ad anelloCome le canne dei cilindri idraulici, i manicotti dei cuscinetti e gli anelli di tenuta meccanica. La fresatura-tornitura può completare la lavorazione di cerchi interni ed esterni, scanalature per l'olio e filettature in un'unica operazione, garantendo un'elevata concentricità.
Parti di forma irregolareCome ad esempio i componenti strutturali aerospaziali, i componenti medicali e le articolazioni dei robot. A causa delle loro forme complesse, comprese quelle con fori inclinati o superfici curve, è necessario un funzionamento multiasse; la fresatura-tornitura consente di ottenere una lavorazione di alta precisione.
Alberi filettati o scanalaticome gli alberi degli ingranaggi e le aste di controllo idraulico. I metodi tradizionali richiedono più macchine utensili, mentre la tecnologia di fresatura-tornitura consente di ottenere una formatura unica, migliorando notevolmente l'efficienza.
Applicazioni industriali della lavorazione composta della fresa a tornio cnc
Aerospaziale: Componenti di alta precisione come alberi di turbine e connettori.
Produzione automobilistica: Componenti che richiedono coerenza, come alberi di trasmissione, flange e bielle.
Dispositivi medici: Parti di alta qualità superficiale, come nuclei di valvole e impianti.
Apparecchiature industriali: Parti che richiedono la concentricità dei fori interni ed esterni, come i corpi valvola e le canne dei cilindri.
Precauzioni per l'operatore
Per garantire un funzionamento regolare, stabile ed efficiente della lavorazione composta della fresa a tornio, gli operatori devono concentrarsi su quanto segue:
Calibrazione di macchine utensili e progettazione di attrezzature: Assicurano un'eccellente precisione geometrica della macchina utensile, un'elevata rigidità del dispositivo e una buona ripetibilità del posizionamento.
Ottimizzazione del programma: La lavorazione di fresatura-tornitura utilizza comunemente utensili multiasse/alimentati, ponendo requisiti elevati in termini di compensazione degli utensili, parametri di taglio e gestione del magazzino utensili. La verifica e la simulazione del programma devono essere eseguite in anticipo.
Comprensione delle proprietà dei materiali: Come nel caso precedente del PTFE+grafite, l'espansione termica, il calore di taglio e la tenacità differiscono dai metalli e richiedono la scelta di rivestimenti e condizioni di taglio corretti.
Impostazione dei parametri di taglio: Quando si passa dalla tornitura alla fresatura sullo stesso pezzo, è necessario considerare l'impatto delle diverse condizioni di taglio, delle direzioni di taglio e dell'entrata/uscita dell'utensile sulla deformazione del pezzo.
Gestione del raffreddamento e della lubrificazione: Soprattutto quando si tagliano materiali compositi o plastiche rinforzate con cariche, le condizioni di lubrificazione e raffreddamento influiscono direttamente sulla qualità della superficie e sulla deformazione.
Monitoraggio della temperatura e della deformazione del pezzo: Durante la lavorazione continua, prestare attenzione all'aumento della temperatura del pezzo e all'andamento della deformazione e, se necessario, utilizzare un controllo di misura intermedio o online.
Sicurezza e protezione delle macchine utensili: Durante il processo di fresatura e tornitura, si verificano numerose azioni come il cambio dell'utensile, il cambio di direzione del mandrino e l'intervento degli utensili elettrici. Gli operatori devono prestare attenzione alla protezione della sicurezza, allo stato di cambio utensile automatico e alla prevenzione delle collisioni.
Problemi e soluzioni
| Problema | Soluzione |
| Le operazioni multiple e la commutazione degli strumenti comportano una programmazione complessa e un elevato rischio di errore. | Utilizzare un software CAM dedicato per supportare le macchine di fresatura-tornitura, condurre verifiche di simulazione e impostare percorsi sicuri per evitare le collisioni. |
| La deformazione/espansione termica del pezzo durante una singola operazione di serraggio causa una riduzione della precisione. | Ottimizzare la progettazione delle attrezzature (attrezzature di riduzione della deformazione, attrezzature di raffreddamento), controllare la temperatura di taglio, eseguire lavorazioni segmentate e fornire un feedback di misura online. |
| Le proprietà dei materiali (ad esempio, plastiche composite, materiali rinforzati con cariche) causano l'usura degli utensili e l'instabilità della lavorazione. | Selezionare gli utensili adatti al materiale, regolare la velocità di taglio e l'avanzamento, aumentare la lubrificazione o utilizzare mezzi di raffreddamento e monitorare l'usura degli utensili. |
| Geometria complessa del pezzo e difficoltà di accesso all'area di fresatura. | Utilizzare 5 assi o configurazioni di utensili elettrici per consentire agli utensili di raggiungere direttamente posizioni difficili da lavorare, riducendo i cambi di utensile/morsetto. |
| Elevati costi di investimento in attrezzature e di formazione del personale. | Sviluppare un modello di ROI, inizialmente pilotato su pezzi tipici; formare gli operatori e i programmatori e poi espandere il programma dopo aver accumulato esperienza. |
Sintesi
La lavorazione composta di tornitura e fresatura, che rappresenta una tendenza significativa nella moderna tecnologia di lavorazione, può migliorare significativamente l'efficienza della lavorazione, la precisione e la capacità di gestire pezzi complessi. Nella WELDO Il caso di studio del componente PTFE+grafite di cui sopra dimostra il valore apportato dal funzionamento coordinato di un singolo impianto e di più processi.
Se avete parti simili che devono essere lavorate e siete attualmente concentrati sulla velocità di lavorazione, sulla qualità e sui costi, potete contattateci per l'assistenza.
FAQ di lavorazione composta del mulino a tornio cnc
Quali tipi di pezzi sono adatti alla lavorazione di fresatura-tornitura?
Pezzi che possiedono contemporaneamente caratteristiche di diametro esterno/interno rotante, nonché caratteristiche planari, scanalate, fori e fresature. Questa soluzione è particolarmente adatta per pezzi di forma irregolare, strutture a pareti sottili, materiali difficili da lavorare e applicazioni che richiedono più operazioni in un'unica configurazione.
Quali risparmi sui costi si possono ottenere con la lavorazione di fresatura-tornitura?
I principali risparmi includono: meno impostazioni, meno tempo di movimentazione manuale e di cambio utensile/morsetto, meno tempo di lavorazione e meno attrezzature. Inoltre, la maggiore precisione riduce i tassi di rilavorazione e di scarto, riducendo così i costi del controllo qualità.
Qual è il rischio maggiore rispetto alla tradizionale tornitura e fresatura separate?
Il rischio maggiore è la deformazione del pezzo o le incongruenze dimensionali dovute a un singolo errore di impostazione o a una progettazione impropria di attrezzature/programmazione. Anche un cattivo controllo della commutazione degli utensili, della rigidità della macchina e delle vibrazioni può portare a fluttuazioni della qualità.
Quali sono i parametri che gli operatori dovrebbero monitorare durante la lavorazione di fresatura-tornitura?
È necessario monitorare le condizioni dell'utensile (usura, rottura), la temperatura/espansione termica del pezzo, le vibrazioni della macchina utensile, il carico del mandrino, la forza di taglio/alimentazione, la stabilità del posizionamento dell'attrezzatura e il feedback delle misure online. In caso di aumento della temperatura o di tendenza alla deformazione, la calibrazione deve essere messa immediatamente in pausa.
