Che cos’è la produzione a Controllo Numerico Computerizzato (CNC)
La lavorazione CNC è un metodo di produzione in cui la fabbricazione avviene tramite una serie di comandi scritti come istruzioni di codice specifiche. La produzione CNC si basa su un processo sottrattivo, nel quale il materiale viene rimosso durante il processo di lavorazione, a differenza della produzione additiva, in cui il materiale viene aggiunto progressivamente al componente.
Principio di funzionamento delle macchine CNC
La caratteristica distintiva delle moderne macchine CNC è che operano sulla base di istruzioni CNC fornite dall’utente sotto forma di file digitali, codificati con dati di lavorazione. La fase iniziale consiste nella progettazione di componenti lavorabili tramite software CAD. Sia i processi CAD (Computer Aided Design) sia CAM (Computer Aided Manufacturing) vengono eseguiti utilizzando software come AutoCAD, SolidWorks, Fusion 360, ecc., che consentono la preparazione del modello per la produzione, la simulazione e la verifica. In questo modo viene creato un programma CNC completo per la lavorazione e la produzione della geometria finale del pezzo. Una parte fondamentale del processo CAM è la prevenzione delle collisioni tra il pezzo e gli utensili, che richiede simulazioni in tempo reale.
La fase successiva prevede la selezione dei corretti parametri di lavorazione, inclusi velocità di taglio, avanzamento, ecc. L’insieme completo dei dati viene quindi convertito nel linguaggio di programmazione della macchina, noto come codice G.
Processi di lavorazione CNC
I processi automatizzati che costituiscono parte integrante della lavorazione CNC comprendono principalmente fresatura, tornitura, foratura, rettifica e varie operazioni di post-processo. Tali processi vengono selezionati in base ai requisiti del prodotto finale.
Operazione di fresatura CNC
La fresatura è una tecnica di produzione universale che consente di ottenere elevata precisione e tolleranze ristrette. Può essere eseguita su un’ampia varietà di materiali. Un utensile da taglio rotante viene utilizzato per rimuovere materiale sotto forma di trucioli quando entra in contatto con il pezzo.
La fresatura comprende generalmente fresatura di estremità, fresatura di smusso, fresatura frontale, nonché foratura, alesatura e maschiatura. Questi processi permettono la produzione di un’ampia gamma di geometrie complesse.
Operazione di tornitura CNC
La tornitura è l’opposto della fresatura, in quanto l’utensile da taglio si muove lateralmente mentre il pezzo ruota. Le operazioni di tornitura CNC sono normalmente utilizzate per la produzione di alberi. Il pezzo in rotazione viene portato gradualmente a contatto con l’utensile in movimento per asportare materiale sotto forma di trucioli. La tornitura è applicabile sia a superfici cilindriche esterne sia interne.
Rettifica
La rettifica utilizza mole abrasive rotanti per rimuovere materiale con l’obiettivo di ottenere una finitura superficiale di alta qualità e un’elevata precisione dimensionale. Viene quindi impiegata principalmente come operazione di finitura dopo le fasi di fresatura e taglio.
Post-lavorazione dei componenti lavorati
Per ottimizzare le proprietà dei metalli per applicazioni specifiche, dopo la lavorazione CNC vengono eseguiti trattamenti successivi sui pezzi lavorati. I trattamenti termici migliorano la microstruttura interna, mentre i trattamenti superficiali modificano la superficie del componente. I trattamenti termici più comuni per i componenti in acciaio includono la ricottura di distensione per ridurre le tensioni interne. Per i componenti in alluminio, l’anodizzazione è spesso utilizzata per aumentare la durezza o migliorare l’aspetto estetico.
Lavorazione CNC e capacità produttiva
La lavorazione CNC può essere utilizzata per un’ampia gamma di materiali, inclusi metalli, materie plastiche, schiume, materiali compositi e legno. Le geometrie semplici vengono realizzate con fresatrici a 3 assi, mentre le macchine multiasse, in particolare le fresatrici CNC a 5 assi, sono utilizzate per la produzione di componenti con geometrie complesse. Le macchine CNC a 3 assi utilizzano tre assi di movimento lineare, mentre quelle a 5 assi possono anche ruotare la testa di taglio e/o il piano macchina. Le macchine CNC multiasse aumentano la flessibilità del processo produttivo, ma comportano costi più elevati.
Sebbene la lavorazione CNC sia un processo rapido grazie alla completa automazione, la lavorazione manuale è ancora presente nel settore manifatturiero, in particolare per piccoli lotti e per il rapid prototyping (RP). Tuttavia, la lavorazione CNC domina una parte significativa del mercato della produzione dove la precisione è essenziale ed è parte integrante di numerosi settori industriali.
Tendenze nella lavorazione CNC: sharing economy e piattaforme di produzione
Come emerge dagli aspetti descritti in precedenza, la produzione CNC è una componente essenziale di molti settori industriali ed è utilizzata ovunque sia richiesta precisione. In particolare per volumi di produzione piccoli e medi, la lavorazione CNC rappresenta una scelta sensata.
Tuttavia, la produzione CNC è anche associata a un elevato livello di complessità. La pianificazione CAD/CAM è impegnativa, le macchine di precisione multiasse sono costose e richiedono una manutenzione regolare. Negli ultimi anni, la carenza di personale qualificato è diventata sempre più evidente.
