Lavorazione CNC è una parte essenziale della produzione moderna, rivoluzionando il modo in cui le parti vengono prodotte in molti settori. Questa tecnologia migliora notevolmente l'efficienza e la precisione delle parti lavorate, consentendo progettazioni più complesse e precise. Esistono diversi tipi di macchine CNC con diverse configurazioni degli assi, che vengono utilizzate per scopi specifici a seconda del design e dei requisiti del pezzo. In questa guida discuteremo di tutto ciò che devi sapere sulla lavorazione CNC a 3, 4 e 5 assi e sulle differenze tra loro.
La differenza principale tra la lavorazione CNC a 3 assi, 4 assi e 5 assi è la gamma di movimento. Sulle frese CNC a 3 assi, l'orientamento dell'utensile da taglio rimane costante durante tutto il percorso di taglio, mentre sulle frese a 4 e 5 assi il pezzo può anche muoversi. AN-Prototype riassume la gamma di movimento delle fresatrici a 3, 4 e 5 assi:
- 3 assi con assi X, Y, Z
- 4 assi con assi X, Y, Z e A
- 5 assi con assi X, Y, Z, B e C
Cos'è un "asse"?
Gli assi lineari più basilari di una macchina utensile CNC sono gli assi X, Y e Z. Le macchine CNC utilizzano software per controllare il movimento degli utensili da taglio attorno a un pezzo. Gli assi vengono utilizzati per descrivere il movimento lungo un determinato percorso. Immaginiamo quanto segue, l'asse X sarà parallelo alla parte anteriore del tuo corpo, spostandosi da sinistra a destra e possibilmente da destra a sinistra. L'asse Y è la direzione perpendicolare a te (avanti e indietro), mentre l'asse Z è verticale. In una tipica fresatrice CNC, la tavola si muove sul piano X/Y. Il mandrino, che sostiene l'utensile da taglio, si muove sull'asse Z. Si noti che l'utensile da taglio ruota nel mandrino, ma questo movimento rotatorio non è considerato un asse di movimento. Queste gamme di movimento definiscono uno spazio tridimensionale in cui l'utensile da taglio CNC esegue l'operazione di taglio. Tutte le macchine CNC sono costruite attorno a questi assi di base per ogni foro, taglio e caratteristica lavorata. Oggi, le macchine CNC più avanzate aggiungono un quarto o quinto asse per espandere ancora di più la lavorazione senza ripristinare il pezzo. In effetti, il primo passo nella maggior parte dei progetti CNC è “azzerare” gli assi. Questo è il processo che indica alla macchina CNC dove si trova il materiale per ottenere il prodotto finale più accurato.
Cos'è la lavorazione CNC a 3 assi?
La lavorazione CNC a 3 assi è il tipo più semplice di multiasse e rimane il cavallo di battaglia della produzione moderna. Di solito ha un pezzo fisso e un mandrino che si muove lungo tre assi (X, Y e Z). L'asse X è parallelo all'utensile da taglio, consentendo alla testa di fresatura di spostarsi lungo la lunghezza del pezzo. L'asse Y mantiene una posizione perpendicolare all'utensile da taglio, consentendo all'utensile da taglio di raggiungere ciascuna estremità del pezzo. Allo stesso modo, quando si regola l'avanzamento Z, l'asse Z è perpendicolare all'utensile, facendo sì che l'utensile tagli lungo la superficie del pezzo. La lavorazione CNC a 3 assi è l'opzione più semplice per lavorare tutti e sei i lati di un pezzo, ma richiede una nuova configurazione dell'attrezzatura per ciascun lato, che può essere costosa. Con una singola impostazione dell'attrezzatura, è possibile lavorare solo un lato del pezzo.
La lavorazione CNC a 3 assi è anche la più economica e viene utilizzata principalmente per realizzare parti che non richiedono molto lavoro di dettaglio, ad esempio è possibile praticare fori, tagliare spigoli vivi, maschiare fori, appiattire superfici e fresare fessure, ecc. Quindi, se hai a che fare con parti lisce da 2D a 2.5D, scegli la lavorazione CNC a 3 assi. Anche in questo caso il pezzo deve essere piatto e completamente immobile.
Cos'è la lavorazione CNC a 4 assi?
4 assi La lavorazione CNC prevede l'utilizzo di una fresatrice a controllo numerico computerizzato con quattro assi per creare parti più complesse rispetto alle parti CNC a 3 assi. Una fresatrice a 4 assi può muovere l'utensile in quattro direzioni grazie al movimento del quarto asse. L'aggiunta di un quarto asse di rotazione attorno all'asse X, chiamato asse A, consente molte nuove possibilità di lavorazione. Consente il movimento attorno ad un asse verticale, consentendo alla macchina di raggiungere una gamma dinamica di movimento a 360 gradi senza dispositivi speciali.
Gli assi aggiuntivi su una fresatrice CNC a 4 assi la rendono una scelta più economica rispetto a una fresatrice CNC a 3 assi. Inoltre, la fresatura CNC a 4 assi offre una migliore qualità complessiva per le parti prodotte rispetto alla fresatura CNC a 3 assi perché può lavorare quattro lati contemporaneamente senza riposizionare il pezzo. Pertanto il processo è anche esente da possibili errori umani.
Cos'è la lavorazione CNC a 5 assi?
Lavorazione CNC a 5 assi è un metodo versatile e popolare per produrre parti strutturalmente complesse. Si tratta di tagliare il materiale nella forma desiderata utilizzando una macchina CNC a cinque assi. Vale la pena notare che il numero di assi in una macchina CNC solitamente determina l'orientamento dell'utensile e della tavola durante la lavorazione. Tuttavia, la lavorazione CNC a 5 assi offre notevoli vantaggi rispetto alla lavorazione a 3 assi grazie al maggior numero di assi e alle capacità della lavorazione CNC a 5 assi. Le macchine a 5 assi consentono la rotazione su due piani e l'utensile da taglio è in grado di muoversi in tre direzioni. Inoltre, le fresatrici CNC a 5 assi possono gestire compiti altamente complessi senza errori.
Una macchina CNC a 5 assi utilizza questi tre assi lineari e due assi aggiuntivi: A e B. L'asse A rappresenta l'asse di rotazione lungo l'asse X, mentre l'asse B rappresenta la rotazione/movimento attorno all'asse Y. Tuttavia, a volte la meccanica si sposta sull’asse C invece che sull’asse B. L'asse C rappresenta la rotazione lungo l'asse Z.
Esistono due tipi principali di macchine CNC a 5 assi: 3+2 macchine CNC a 5 assi e macchine full continue a 5 assi.
Nella lavorazione CNC a 3+2 assi, i due assi di rotazione funzionano indipendentemente l'uno dall'altro, il che significa che il pezzo può essere ruotato di qualsiasi angolo composto rispetto all'utensile da taglio per lavorare la caratteristica. Tuttavia, la rotazione simultanea di entrambi gli assi durante la lavorazione è impossibile. La lavorazione 3+2 può produrre forme 3D altamente complesse. La lavorazione continua completa a 5 assi può ruotare due assi rotanti contemporaneamente durante la lavorazione e l'utensile si muove linearmente nelle coordinate XYZ. La lavorazione a 5 assi offre ai progettisti un'enorme flessibilità per progettare geometrie 3D molto complesse e può anche produrre parti con superfici 3D curve complesse.
Qual è la differenza tra la lavorazione CNC a 3 assi, 4 assi e 5 assi?
È fondamentale comprendere i vantaggi e gli avvertimenti dei tre tipi di lavorazione CNC. Aiuta a mantenere un equilibrio tra fattori quali costi, qualità del prodotto e tempo. Quando si confrontano le capacità di lavorazione a 3, 4 e 5 assi, la lavorazione CNC a 5 assi, sebbene più efficiente della lavorazione CNC a 4 e 3 assi, non è sempre adatta a tutte le parti. Inoltre, non tutte le parti adatte alla lavorazione CNC a 3 e 4 assi sono adatte alla lavorazione a 5 assi. Tuttavia, se le parti lavorate mediante lavorazione a 3 assi vengono lavorate da un CNC a 5 assi, il costo di produzione aumenterà astronomicamente.
1. Accuratezza e precisione
Alta precisione e tolleranze elevate sono alcune delle caratteristiche principali della lavorazione CNC. Sebbene la lavorazione CNC a 3 assi offra una buona precisione, possono verificarsi errori umani a causa del costante riposizionamento del pezzo. Tuttavia, per la maggior parte delle applicazioni, questo margine di errore è insignificante. Tuttavia, la minima deviazione può portare a scarse prestazioni nelle applicazioni aerospaziali sensibili.
Allo stesso tempo, le macchine CNC a 4 e 5 assi non richiedono riposizionamenti multipli; pertanto, generalmente non soffrono degli errori di disallineamento tipici della lavorazione CNC a 3 assi. Queste macchine CNC a 4 e 5 assi possono aggiungere funzionalità di lavorazione ai pezzi su più piani/posizioni utilizzando un unico dispositivo. Tuttavia, il riposizionamento coerente nella lavorazione CNC a 3 assi è un fattore che influisce sulle deviazioni della lavorazione.
2. Costo
Il costo del pezzo prodotto è un altro parametro importante che differenzia tra la lavorazione a 3 assi, 4 assi e 5 assi. In generale, le macchine CNC a 3 assi rappresentano l'opzione più economica per l'acquisto, la manutenzione e per la produzione di parti semplici. Tuttavia, fattori quali l'operatore della macchina e la disponibilità delle attrezzature spesso influiscono sul costo di funzionamento di una macchina a 3 assi in officina.
Allo stesso tempo, le macchine a 4 e 5 assi sono molto avanzate e dotate di funzionalità migliorate, che le rendono relativamente costose. Tuttavia, le loro potenti caratteristiche li rendono la scelta perfetta per condizioni uniche.
3. Applicazione
Il requisito o la complessità della progettazione della parte è ciò che determina quale tipo di servizio di lavorazione CNC scegliere. Puoi creare semplici componenti aerospaziali utilizzando una macchina CNC a 3 assi. Tuttavia, lo sviluppo di componenti complessi per altri campi può essere effettuato utilizzando la lavorazione CNC a 4 o 5 assi.
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