Fresatura CNC dalla A alla Z
La fresatura CNC è uno dei principali processi di lavorazione con asportazione di trucioli nell’industria moderna. In questo articolo, FACTUREE illustra tutti gli aspetti fondamentali, tra cui i principi tecnici, i componenti delle macchine e gli utensili. Vengono inoltre trattati i materiali, i settori industriali e i costi.
Cos'è la fresatura CNC?
CNC è l'acronimo di Computerized Numerical Control, ovvero controllo numerico computerizzato.
Nella fresatura CNC, FACTUREE utilizza un utensile rotante che asporta materiale da un pezzo. I movimenti della macchina sono interamente determinati da un programma di controllo. FACTUREE classifica la fresatura CNC come un processo di lavorazione sottrattivo. In questo processo, il materiale viene asportato in modo mirato fino a ottenere le geometrie desiderate.
Le origini tecnologiche del controllo CNC risalgono agli anni '70. Da allora, questa tecnica si è evoluta fino a diventare uno dei processi di produzione più precisi e affidabili.
La differenza fondamentale rispetto alla fresatura convenzionale risiede nel sistema di controllo. Nella fresatura convenzionale, l'operatore guida manualmente l'utensile, il che richiede esperienza e costante attenzione. Nella fresatura CNC, invece, un programma assume il controllo completo del percorso dell'utensile, della velocità di rotazione e dell'avanzamento. In questo modo, la ripetibilità e la precisione aumentano notevolmente.
Il processo di fresatura CNC: passo dopo passo
Il processo di fresatura CNC è un iter strutturato con precisione, che va dalla progettazione digitale fino al controllo di qualità finale. Nel corso di questo processo si attraversano diverse fasi fondamentali.
Le fasi del processo di fresatura CNC possono essere riassunte come segue:
Progettazione
All'inizio di ogni progetto di fresatura CNC c'è la progettazione con un software CAD. In questo processo CAD-CAM prendono forma il progetto digitale e le caratteristiche geometriche del futuro componente, comprese tutte le quote, le tolleranze e le superfici funzionali.
Programmazione
Nella fase successiva, un software CAM converte i dati CAD in programmi CNC leggibili dalla macchina, in formato G-Code. Questo codice definisce i percorsi utensile, la profondità di taglio, la velocità di rotazione e l'avanzamento, costituendo le istruzioni operative precise per la macchina CNC.
Configurazione e modifica
Prima della lavorazione vera e propria, l’operatore seleziona gli utensili adeguati e serra saldamente il pezzo. Successivamente, la macchina esegue i movimenti programmati e asporta il materiale fino a ottenere la geometria desiderata.
Controllo qualità e rifinitura
Al termine della lavorazione, FACTUREE verifica le tolleranze dimensionali di ogni componente. A seconda delle esigenze, seguono poi processi di finitura quali la levigatura, l’anodizzazione o la verniciatura a polvere, al fine di migliorare le caratteristiche superficiali e l’aspetto estetico.
Fresatrice CNC: struttura, assi, macchine speciali
La fresatrice CNC costituisce il cuore della produzione moderna ed è composta da diversi componenti, configurazioni degli assi e tavoli speciali che, insieme, consentono una lavorazione di precisione.
Gli otto elementi chiave
Una fresatrice CNC è costituita da diversi componenti principali che, agendo in sinergia, consentono una lavorazione di precisione.
Componente |
Funzione |
| mandrino | Mantiene l'utensile di fresatura saldamente in posizione |
| Mandrino portautensili | Genera il movimento rotatorio dell'utensile |
| Serraggio del pezzo | Fissa il pezzo durante la lavorazione |
| Dispositivo di cambio utensili | Passa automaticamente da uno strumento all’altro |
| Lubrificante refrigerante | Riduce l'attrito e la generazione di calore |
| Unità di controllo | Elabora il codice G e controlla tutti i movimenti |
| Utensile da fresatura | Rimuove il materiale dal pezzo |
| Pannello di controllo | Consente il controllo e il monitoraggio manuali |
Perché la riqualificazione rappresenta un rischio in caso di cambio di fornitore?
Il numero di assi determina quali geometrie può lavorare una fresatrice CNC.
- Le macchine a 3 assi sono adatte a geometrie semplici con movimenti lungo gli assi X, Y e Z.
- Le macchine a 4 assi sono dotate di un asse rotante che consente di ottenere angoli di lavorazione aggiuntivi.
- Le macchine a 5 assi consentono la lavorazione di componenti e forme complesse, nonché di geometrie ancora più complesse, in un unico ciclo di lavorazione, come nel caso delle pale delle turbine, poiché l’utensile e il pezzo possono essere spostati contemporaneamente in cinque direzioni.
- Le fresatrici a portale, invece, sono progettate per pezzi di grandi dimensioni, in cui l’utensile viene guidato attraverso un portale fisso.
Tavoli speciali per macchine
I tavoli a mensola sono regolabili in altezza e si prestano a soluzioni di serraggio flessibili. I tavoli a griglia o a matrice presentano una griglia di fori che consente un rapido fissaggio dei pezzi. I tavoli lisci offrono una superficie piana e continua e sono particolarmente adatti a pezzi di grandi dimensioni o di forma irregolare.
Metodi, strumenti e cinematica
Il successo della fresatura CNC si basa sulla perfetta armonizzazione tra il processo di fresatura, la cinematica della macchina e la scelta degli utensili adeguati alla geometria specifica.
Panoramica sui processi di fresatura CNC
FACTUREE utilizza diversi processi di fresatura a seconda dei requisiti dei componenti:
- La fresatura piana consente di ottenere superfici piane
- La fresatura di profili segue contorni complessi
- La fresatura a immersione viene utilizzata per realizzare scanalature
- La fresatura di finitura serve a ottenere una finitura di alta qualità
- La fresatura di sgrossatura consente una rapida asportazione di materiale nella lavorazione preliminare
- La fresatura a rulli viene utilizzata soprattutto per gli ingranaggi
- La fresatura circolare consente di ottenere geometrie cilindriche
- La fresatura di contorni 3D consente di realizzare superfici tridimensionali complesse a forma libera
- La filettatura a fresa realizza filettature interne o esterne con un utensile rotante
- La fresatura degli smussi lavora i bordi e gli smussi dei componenti
- La fresatura trocoidale utilizza un percorso circolare dell'utensile per una lavorazione ad alte prestazioni che preserva il materiale
- La fresatura HSC opera con un’elevata velocità di taglio e una profondità di taglio ridotta
- La fresatura a freddo consente di lavorare gli acciai temprati direttamente con la fresa, in alternativa alla rettifica.
Confronto tra fresatrici a 3, 4 e 5 assi
| Criterio | Fresatrici a 3 assi | Fresatrici a 4 assi | Fresatrici a 5 assi |
| Geometria | Geometrie semplici e piane con lavorazione in un'unica direzione | Un asse di rotazione aggiuntivo consente la lavorazione su più lati senza necessità di cambiare il pezzo | Superfici a forma libera complesse e contorni in tutte le direzioni dello spazio |
| Sottosquadri | Non è possibile senza cambiare il serraggio del pezzo | Possibile solo in misura limitata a causa dell'asse di rotazione | Ciò è reso possibile dal movimento simultaneo dell'utensile e del pezzo |
| Tolleranze | Adatto per tolleranze standard | Maggiore precisione grazie al minor numero di operazioni di avvolgimento | Tolleranze molto strette anche in presenza di geometrie complesse |
| Costi | Costo minimo per componente | Livello medio dei costi | Costi elevati dovuti alla maggiore complessità della tecnologia dei macchinari |
| Tempi di consegna | Tempi di lavorazione minimi per pezzi semplici | Tempo medio di elaborazione | Tempi di programmazione più lunghi, ma un numero inferiore di operazioni di cambio formato in produzione |
Tipi di frese
La scelta della fresa giusta dipende dal materiale e dalla geometria.
Tra i tipi più comuni figurano le frese a gambo, le frese toroidali, le frese per raggi, le frese piane, le frese frontali a rullo, le frese sferiche, le frese per raggi angolari, le frese a disco e le frese per filettature.
Le frese in metallo duro e quelle diamantate vengono utilizzate per materiali particolarmente abrasivi o duri.
Varietà dei materiali nella fresatura CNC
La scelta del materiale adeguato è un fattore critico nella fresatura CNC, poiché i diversi gruppi di materiali comportano requisiti specifici per il processo di fresatura e la scelta degli utensili.
Metalli
L'alluminio si distingue per la sua leggerezza e viene spesso impiegato nelle strutture leggere. L'acciaio offre un’elevata resistenza per componenti sottoposti a forti sollecitazioni. Il titanio viene utilizzato nella tecnologia medica e nell’aviazione grazie alla sua biocompatibilità e resistenza. L’ottone viene spesso impiegato per applicazioni decorative e nel settore elettronico.
Plastiche
L'acrilico è adatto ad applicazioni che richiedono un elevato livello estetico, il policarbonato si distingue per l'elevata resistenza agli urti e il POM si caratterizza per la bassa usura, motivo per cui è particolarmente indicato per isolatori o prototipi.
Legno e materiali a base di legno
La fresatura del legno duro e di quello tenero richiede velocità di avanzamento e geometrie degli utensili diverse. I materiali in pannelli come MDF, compensato, multiplex e pannelli truciolari presentano ciascuno requisiti specifici per quanto riguarda gli utensili e il sistema di aspirazione.
Materiali compositi in fibra
La vetroresina e la fibra di carbonio presentano un elevato potere abrasivo, motivo per cui è necessario l’uso di utensili diamantati e di un sistema di aspirazione speciale per ridurre l’usura degli utensili e l’esposizione alla polvere.
Vantaggi e svantaggi, nonché processi di produzione alternativi
Sebbene la fresatura CNC garantisca elevati standard in termini di precisione e flessibilità, per scegliere il processo ottimale è fondamentale valutare in modo globale i vantaggi e gli svantaggi e confrontarla con altri processi di produzione.
Vantaggi della fresatura CNC
Questo processo garantisce un’elevata precisione, un’elevata ripetibilità, una qualità costante, riduce il rischio di errori umani e consente la produzione di pezzi complessi utilizzando un’ampia gamma di materiali diversi. Poiché ogni componente all’interno di una serie soddisfa specifiche identiche, l’efficienza aumenta notevolmente.
FACTUREE utilizza inoltre le fresatrici CNC per un’ampia gamma di materiali e geometrie. Poiché i programmi, una volta creati, possono essere ripetuti tutte le volte che si desidera, questo processo è adatto sia alla produzione di pezzi singoli che a serie più consistenti.
Svantaggi della fresatura CNC
Uno svantaggio della fresatura CNC risiede nella maggiore asportazione di materiale, poiché il materiale in eccesso viene scartato, il che, nel caso di materiali costosi come il titanio, incide direttamente sui costi. Inoltre, l'acquisto di una fresatrice CNC richiede un ingente investimento iniziale e personale qualificato per la programmazione e la configurazione.
In presenza di cavità interne molto complesse, la fresatura CNC si scontra con i limiti fisici, poiché l’utensile deve raggiungere direttamente ogni superficie. In questi casi, la produzione additiva offre spesso la soluzione più praticabile.
Confronto tra le alternative
La produzione additiva è più adatta per componenti con cavità interne complesse e genera meno scarti. Lo stampaggio a iniezione è più conveniente per la produzione di milioni di pezzi in plastica, ma richiede ingenti investimenti iniziali per lo stampo.
Costi, ottimizzazione e approvvigionamento
Fattori che determinano il prezzo
Il prezzo di un componente fresato a controllo numerico dipende da diversi fattori. Il materiale, la complessità delle geometrie, la qualità del file CAD, il numero di pezzi e le tolleranze ristrette richieste determinano insieme il prezzo finale.
Ottimizzazione dei processi nella vita quotidiana
Soluzioni specializzate, come un tavolo di fresatura aggiuntivo per rapide rifiniture manuali in parallelo alla lavorazione CNC vera e propria, contribuiscono ad aumentare l'efficienza nelle attività quotidiane di produzione.
Pezzi fresati a controllo numerico su FACTUREE
FACTUREE è una piattaforma digitale di approvvigionamento per componenti su disegno che si avvale di una rete di oltre 2.000 partner di produzione qualificati in Europa. Offriamo un'ampia gamma di soluzioni di produzione: la nostra rete comprende centri di fresatura CNC certificati con tecnologia a 3, 4 e 5 assi, nonché torni CNC per metalli, materie plastiche e materiali compositi. Tramite FACTUREE è possibile far realizzare con fresatura CNC singoli pezzi, prototipi e serie da piccole a grandi con tolleranze ristrette.
Cercate uno specialista nella fresatura CNC con certificazione ISO 9001 o AS9100, con capacità di lavorazione a 5 assi per superfici a forma libera complesse o con esperienza in campi di tolleranza ristretti? Anche in questo caso troveremo il partner più adatto in base alla specializzazione nei processi, al parco macchine e al livello di certificazione. Senza lunghe ricerche di fornitori!
Presso FACTUREE, la fresatura CNC può essere combinata senza soluzione di continuità con Finitura delle superfici come l'anodizzazione e la verniciatura a polvere, con Tornitura a CNC per componenti torniti e con trattamento termico, tutto da un unico fornitore.
I vostri vantaggi quando acquistate tramite FACTUREE: Rete qualificata di aziende specializzate nella fresatura CNC certificate (DIN EN ISO 9001, AS9100, NADCAP) | Preventivi rapidi per singoli pezzi, prototipi e produzione in serie, dalla lavorazione a 3 assi a quella a 5 assi | Richiesta diretta con indicazione del materiale, del disegno, delle tolleranze e del numero di pezzi | Assistenza tecnica nella scelta dei materiali, metodi di fresatura e ottimizzazione progettuale da parte di un team di esperti | Fresatura CNC combinabile con tornitura, finitura superficiale e trattamento termico da un unico fornitore.
Nota editoriale: La presente guida è stata redatta in collaborazione con gli esperti di tecnologia di produzione di FACTUREE, che vantano un’esperienza pluriennale nel coordinamento di processi produttivi certificati. Tutti i dati riportati sono da intendersi a titolo indicativo; fanno fede esclusivamente la verifica e l’accordo specifici relativi al progetto.
Domande frequenti sulla fresatura CNC
Qual è la differenza tra fresatura e tornitura CNC?
FACTUREE distingue le due tecniche in base al movimento del pezzo. Nella fresatura CNC l'utensile ruota, mentre il pezzo rimane solitamente fermo. Nella tornitura CNC, invece, è il pezzo a ruotare, mentre un utensile fisso asporta il materiale.
Quali materiali può lavorare FACTUREE con la fresatura CNC?
FACTUREE lavora un’ampia gamma di materiali, tra cui metalli come l’alluminio, l’acciaio, il titanio e l’ottone, materie plastiche come l’acrilico, il policarbonato e il POM, nonché materiali a base di legno e materiali compositi in fibra come la vetroresina e la fibra di carbonio.
Quanto tempo occorre per la produzione di un componente fresato a CNC presso FACTUREE?
FACTUREE stabilisce i tempi di consegna in base alla complessità, al materiale e al numero di pezzi del componente. Tramite la piattaforma online, i clienti ricevono già in fase di preventivazione un’indicazione vincolante sui tempi di consegna previsti.
Quali sistemi di assi utilizza FACTUREE nella fresatura CNC?
A seconda delle esigenze dei componenti, FACTUREE utilizza macchine a 3, 4 e 5 assi. Le geometrie complesse a forma libera vengono realizzate su macchine a 5 assi tramite la rete di partner certificati.
La fresatura CNC è adatta alla produzione di pezzi singoli e prototipi?
FACTUREE produce sia pezzi singoli e prototipi che componenti in serie. Il processo di ordinazione digitale è scalabile e copre entrambe le tipologie di applicazione seguendo la stessa procedura.
