La differenza tra fresatura CNC e foratura CNC

Sin dalla Rivoluzione Industriale, le aziende hanno cercato modi nuovi e più efficaci per incrementare la propria produzione e sfruttare al massimo le proprie risorse.

Verso la fine degli anni '40, John T Parsons sviluppò il concetto di "controllo numerico" (NC) con macchine che perforavano il nastro: questo fu l'inizio di qualcosa che avrebbe avuto un impatto duraturo.

Il CNC, ovvero "Computer Numerical Control", è stato il progresso tecnologico di questo processo ed è in circolazione dal 1952, anno in cui Richard Kegg (in collaborazione con il MIT) sviluppò la prima fresatrice CNC (la Cincinnati Milacron Hydrotel, brevettata nel 1958 come "Motor Controlled Apparatus for Positioning Machine Tool"). Questa è stata la vera nascita commerciale della tecnologia, che da allora ha fatto molta strada.

Poiché i progressi nella tecnologia informatica, nella stampa 3D e in altre innovazioni cambiano il panorama tecnologico, la complessità e i dettagli di molti lavori di taglio e lavorazione stanno diventando sempre più complessi e la lavorazione CNC ha dovuto adattarsi per tenere il passo, soprattutto con l’avvento della stampa 3D (che è probabilmente uno dei suoi maggiori concorrenti).

Il CNC è un codice programmabile progettato e inserito in macchine specifiche, che consente loro di eseguire movimenti precisi, prendendo un oggetto virtuale (il progetto) e trasformandolo in uno reale (il prodotto).

Poiché questo codice viene trasformato in "coordinate cartesiane", le macchine funzionano quasi come robot, offrendo un livello di precisione superiore e una qualità che sarà sempre pari a quella del progetto originale.

Quando parliamo di "lavorazione" CNC, ci riferiamo a fresatura, tornitura e foratura, ma nel complesso il termine lavorazione copre un'ampia gamma di tecnologie meccaniche che implicano il contatto fisico per rimuovere materiale, utilizzando una serie di strumenti per farlo. .

Tutte le lavorazioni CNC utilizzano macchine CNC, ma non tutte sono destinate alla lavorazione – e ciò è dovuto al controllo numerico computerizzato e all'utilizzo di sistemi computerizzati che consentono l'automazione del metodo – le macchine CNC potrebbero includere diversi tipi di frese (come come plasma o laser), presse piegatrici e così via, ma comprende anche i computer.

In questo articolo analizzeremo più approfonditamente la fresatura CNC e la foratura CNC, analizzando il significato di questi termini, come funzionano le macchine e in cosa consiste la differenza tra questi due stili tecnologici. Successivamente analizzeremo come vengono utilizzati e cosa riserva il futuro alla lavorazione CNC, in quanto compete con altre tecnologie e innovazioni.

Cos'è la fresatura CNC?

Quando si tratta di fresatura CNC, il processo è sottrattivo, che utilizza il sistema di controllo numerico computerizzato per l'automazione e l'artigianato sottraendo materiali fino alla formulazione dei progetti finalizzati e finiti.

Fresatura è il termine utilizzato per il processo di taglio e foratura di materiali (spesso legno, plastica o metallo) e generalmente utilizza uno strumento cilindrico rotante (una fresa) tenuto in un mandrino. Questi possono variare in forma e dimensione e offrono la possibilità di spostarsi lungo un asse diverso per tagliare ad angolazioni diverse per creare fessure, fori e dettagli nel materiale.

Prima della tecnologia CNC, le fresatrici erano di vari tipi (che andavano individualmente da macchine a 2 assi a macchine a 5 assi) con ogni valore numerico progressivo che aggiungeva un asse o una funzione diversa. Poiché le fresatrici CNC sono gestite da computer, utilizzano un numero qualsiasi di assi (da 2 a 5) e non richiedono operazioni manuali.

Le moderne fresatrici CNC possono essere assemblate sia come centri di lavoro orizzontali che verticali – una macchina verticale ha l'asse orientato in posizione verticale e di solito ha utensili da taglio lunghi e sottili – questi sono generalmente più economici delle frese orizzontali (i prezzi possono arrivare fino a 4- 5 volte diversi) e sono più spesso visti nelle officine (a causa della disponibilità offerta dal prezzo più basso) e sono considerati più facili da usare (con una maggiore visibilità dell'utente della zona di lavoro).

Le macchine orizzontali sono orientate con l'asse in posizione orizzontale e generalmente hanno utensili da taglio più corti e più spessi. Confrontando le due, le macchine orizzontali sono considerate meno versatili, ma anche molto più adatte per lavori di materiali lunghi, poiché consentono anche di creare parti con meno operazioni, una migliore finitura superficiale e una fresatura più rapida.

Data l'ampia gamma di progetti che possono essere creati con una macchina CNC, non sorprende scoprire che sono disponibili diversi tipi di fresatrici CNC, di dimensioni variabili per adattarsi meglio ai lavori per cui vengono utilizzate, ad esempio Mulini a torretta, che lavorano verticalmente con un mandrino fisso (la tavola si regola per eseguire il lavoro), che sono più adatti per lavori di dettaglio, o mulini a letto che sono costruiti su telai più grandi e rigidi e sono spesso utilizzati per la produzione di medie dimensioni che il La torretta sarebbe troppo piccola da maneggiare.

Scegliere la macchina giusta per il lavoro è una decisione importante, poiché le diverse dimensioni, funzioni e capacità operative svolgono un ruolo enorme nel determinare se è adatta o meno allo scopo.

Il processo di fresatura prevede diverse fasi che lo completano dall'inizio alla fine: progettazione della parte richiesta in CAD (Computer-Aided Design), traduzione del file in codice macchina, impostazione del macchinario e autorizzazione alla creazione della parte.

È necessario prestare attenzione, soprattutto nella fase iniziale, per garantire che il modello progettato sia realizzabile e che la macchina sia configurata correttamente per gestirlo.

Che cos'è la perforazione CNC?

A differenza della fresatura CNC, che utilizza più assi e movimenti per formare un prodotto o una parte, la foratura CNC è un processo che utilizza un utensile da taglio rotante, che produce fori rotondi, questo viene fatto in un pezzo fisso ed è comunemente implementato per la produzione di massa in quanto rende la linea di produzione più efficiente.

Simili alla fresatrice CNC, queste macchine utilizzano il codice del computer per automatizzare il processo di foratura mentre lavorano in tandem con il software CNC che vede un progetto creato in CAD formattato in codice e immesso nella macchina, dove segue le istruzioni per forare con maggiore precisione ed efficienza rispetto ai metodi tradizionali.

Mentre le perforatrici CNC si trovano più comunemente in ambienti industriali, sta diventando disponibile una gamma più ampia di macchine più economiche e ne sta aprendo l'utilizzo agli hobbisti e alle piccole imprese.

Queste macchine sono in grado di lavorare con diversi materiali, come vetro, legno, plastica e metalli teneri. Sono disponibili in una vasta gamma di dimensioni e stili, inclusi montanti, da banco e radiali e in ciascuna macchina sono presenti più elementi, come il mandrino (per fissare il mandrino e la punta del trapano), il tavolo (per fornire lo spazio di lavoro per la foratura). macchina), una colonna (per supportare gli elementi della macchina CNC), una punta da trapano (per il lavoro vero e proprio) e un'interfaccia (per il controllo delle macchine con l'input dell'operatore).

Ci sono una serie di fattori da considerare quando si guarda una perforatrice CNC, tra cui le dimensioni dell'area di lavoro disponibile, la sua compatibilità con i progetti in corso, la durata, il livello di coppia, la velocità del mandrino e l'usabilità.

Una volta impostata una macchina, le fasi di usabilità vanno dal caricamento da parte dell'operatore del progetto CAD o CAM (Computer-Aided Manufacturing) da convertire in codice, all'installazione della punta corretta, al fissaggio della materia prima al tavolo, all'avvio del processo di foratura attraverso l'interfaccia, e lasciando che la macchina si metta al lavoro praticando fori di dimensioni e diametri adeguati.

Usi della fresatura CNC

Le fresatrici CNC, con le loro capacità di taglio versatili e precisione superiore, sono utilizzate in molti settori diversi e per una gamma di parti o prodotti diversi.

È disponibile un vasto assortimento di utensili da taglio per la maggior parte delle macchine e questi consentono una maggiore flessibilità e opportunità di lavorare con materiali diversi, il che aumenta ulteriormente l'usabilità della fresatura CNC in diverse linee di lavoro.

I quattro tipi principali di copertura della fresatura:

• Semplice fresatura 
• Conosciuta anche come fresatura di lastre o superfici, viene utilizzata per creare una superficie piana
• Fresatura frontale
• L'asse rotante è impostato perpendicolarmente alla superficie del materiale e combinato con utensili di taglio dentati per tagliare le materie prime, mentre quelli a contatto con il materiale piano vengono utilizzati per la finitura.
• Fresatura angolare
• Come si può immaginare dal nome, questa tecnica prevede che l'asse dell'utensile sia impostato a un angolo rispetto alla superficie della materia prima, il che fornisce un punto intermedio tra la fresatura semplice e quella frontale.
• Fresatura di forme
• Si tratta della fresatura utilizzata per creare parti che non hanno superfici piane e le macchine coinvolte sono spesso dotate di più strumenti diversi durante l'attività, per ottenere le curve o le forme desiderate.

Grazie alla versatilità che offre il processo di fresatura CNC (l'unico limite è la lavorabilità del design), le tecniche vengono utilizzate per un numero enorme di progetti. Sono forse più comunemente associate all'industria automobilistica e aerospaziale (che creano rispettivamente parti di auto e aerei), ma grazie alla loro compatibilità con una varietà di materiali (come acciaio, alluminio, rame, titanio, bronzo, legno, nylon, poliuretano estruso, pietra e plastica), il processo viene utilizzato anche per progetti come:

• scultura
• Prototipo e Modellazione
• Lavorazione del legno
• Strumenti
• Lavorazione dell'alluminio
• Lavorazione plastica
• Arredamento
• Sistemi di Segnaletica d'Eccellenza
• Armadietto e scaffali

A seconda del progetto, dell'utilizzo (sia esso amatoriale o industriale) e della portata del progetto, le fresatrici CNC possono avere un'ampia gamma di utilizzi.

Usi della foratura CNC

Per progetti che richiedono un grado più elevato di precisione, una più ampia versatilità e una maggiore riproducibilità, le foratrici CNC sono un'opzione intelligente: poiché lavorano per progettare, non vi è alcun errore umano coinvolto nel processo, le macchine creeranno parti che replicano il CAD / Progettazione CAM, che consente di ottenere un'elevata coerenza tra i lotti e tra loro: ciò ha portato la foratura CNC a diventare un'opzione popolare per la creazione di parti come mozzi, alberi di macchine, semilavorati per ingranaggi, profili in alluminio o plastica e altro ancora.

Le perforatrici con CNC vengono utilizzate principalmente per l'alesatura, la smussatura e la foratura e sono ampiamente utilizzate nell'industria automobilistica, aeronautica, astronautica, navale e ingegneristica per parti complesse.

Le applicazioni comuni di queste macchine includono:

• Fabbricazione di metallo
• I fori di precisione vengono praticati in materiali metallici solidi per creare parti di precisione. Queste tecniche si trovano spesso nei progetti automobilistici, aerospaziali e dell'edilizia per la produzione di parti finali.
• Fabbricazione del legno
• La macchina CNC fa parte delle operazioni standard dei produttori di legno (come produttori di mobili, ebanisti, ecc.). La perforatrice viene spesso utilizzata insieme ad altre macchine CNC per fornire livelli standardizzati di tornitura, fresatura e rettifica.
• Produzione di componenti e parti.
• È normale che i produttori utilizzino una macchina CNC per la perforazione, soprattutto nei settori in cui precisione e ripetibilità non sono solo una cosa bella da avere, ma fondamentali per il successo dei prodotti (come l'informatica)
• Produzione di materie plastiche
• Grazie alla loro versatilità e alla capacità di lavorare con stili e strumenti diversi per creare prodotti standardizzati, i produttori di diverse materie plastiche utilizzano anche la perforazione CNC per fabbricare parti elettroniche.
• Applicazioni elettriche
• La foratura CNC (e altre macchine CNC) è essenziale per le aziende del settore elettrico. È noto che i produttori di macchine da perforazione le utilizzano come macchine a scarica elettrica in diversi casi.

Il tipo e le dimensioni della macchina, l'utensile o la punta utilizzata e la complessità del lavoro giocano tutti un ruolo nel determinare quale trapano funziona meglio per il lavoro da svolgere, ma con parti intercambiabili e la capacità di creare pezzi di precisione con ripetizione affidabile, la foratrice CNC è sicuramente uno strumento prezioso nelle officine di molte aziende.

La differenza tra fresatura CNC e foratura CNC

La fresatura e la foratura CNC sono entrambe tecnologie sottrattive, che richiedono una quantità maggiore di materiali per ridurli al prodotto finito; le tecnologie non si escludono a vicenda e il loro utilizzo dipende in larga misura da ciò che deve essere fatto.

Sebbene le macchine sembrino simili e funzionino in modo simile, le loro funzioni sono molto diverse.

La differenza principale tra la fresatura CNC e la foratura CNC è la funzionalità, il movimento e il risultato desiderato: per i progetti che richiedono solo fori, la perforazione è l'opzione più appropriata da scegliere, ma se il progetto è più complesso e richiede forme o superfici diverse , allora una fresatrice CNC è la scelta migliore.

I trapani CNC vengono utilizzati per pressare il materiale e creare fori di precisione da una superficie piana, mentre la fresatura esegue tagli lungo assi diversi e può creare una varietà di forme di ritaglio nel materiale grazie alla loro mobilità lungo questi assi.

Le fresatrici possono consentire di utilizzare punte da trapano per tagliare su e giù, ma le perforatrici non consentono di tagliare orizzontalmente con punte da fresa.

La maggior parte delle fresatrici CNC è dotata di tavoli integrati per fissare i materiali e il progetto in posizione, ma questo non è sempre il caso delle trapani CNC: potrebbero essere dotate di una morsa, che può renderle più flessibili nell'installazione in un'area in cui le limitazioni di spazio sono un problema.

Le perforatrici hanno anche il vantaggio di essere spesso notevolmente meno ingombranti delle fresatrici, sebbene nessuna delle due sia particolarmente adatta per le operazioni mobili.

Ci sono pro e contro in entrambe le tecnologie e, al momento di decidere se una macchina di perforazione o fresatura CNC è più appropriata, dipenderà in gran parte dal tipo di lavoro che deve gestire, dalla quantità di spazio disponibile per installarla, la velocità e la qualità dell'interfaccia informatica e delle connessioni disponibili (come la velocità di Internet) e le restrizioni di bilancio dell'azienda.

È inoltre importante notare che molti dispositivi CNC possono funzionare insieme ad altri (oltre alla fresatrice e al trapano) e che avere spazio e budget per estenderli ad altre aree e macchine può aumentare notevolmente le opzioni produttive e creative disponibili.

Fresatura CNC e foratura CNC in conclusione

I progressi tecnologici continuano ad alterare il panorama del settore e le tecniche sottrattive potrebbero non essere più desiderabili come lo erano una volta, soprattutto con opzioni come la stampa 3D disponibile, che costruisce un modello, anziché buttare via i materiali per crearlo. .

Ma questo non vuol dire che il futuro della fresatura o foratura CNC sia limitato: la tecnologia è ancora in evoluzione e cambiamento, man mano che la programmazione dei computer diventa più flessibile, progetti precedentemente non ottenibili diventano realizzabili e materiali diversi vengono introdotti nell’uso comune.

Il CNC offre ancora miglioramenti significativi nella velocità con cui può produrre prodotti in metallo e, per le parti più grandi, le macchine funzionano ancora oltre le capacità dei loro concorrenti tecnologici più vicini.

Il futuro del CNC guarda verso una maggiore integrazione e sincronizzazione tra più macchine, per aumentare l’efficienza e la capacità dell’intero processo di creazione dei pezzi, che vedrà naturalmente ridursi i tempi di produzione, senza un corrispondente impatto sulla qualità.

Man mano che gli strumenti diventano più specializzati e personalizzati, ci sarà un aumento della produttività, della precisione e una minore necessità di tempi di inattività o di raffreddamento poiché questa tecnologia continua a promuovere il progresso di prodotti più creativi e specializzati.

Quando si tratta di processi di produzione, però, il vecchio detto è ancora estremamente appropriato: “Devi scegliere lo strumento giusto per il lavoro giusto”.