Vi siete mai chiesti perché la stessa macchina CNC può avere efficienze di produzione molto diverse? Il segreto sta nelle attrezzature! In questo articolo analizzeremo come la scelta delle giuste attrezzature CNC possa rivoluzionare la produzione di piccoli lotti, facendo risparmiare tempo e aumentando l'efficienza. Preparatevi ad apprendere consigli pratici che possono trasformare il vostro processo di lavorazione!
Attualmente, le operazioni di lavorazione possono essere classificate a grandi linee in due categorie, in base al volume di produzione:
Tra queste due categorie, la produzione ad alto dosaggio e basso volume rappresenta circa il 70-80% del valore totale della produzione nella lavorazione meccanica e rappresenta il settore primario dell'industria. Questa prevalenza è dovuta alla crescente domanda di componenti personalizzati e specializzati in vari settori industriali.
Una domanda comune nella lavorazione CNC è: Perché l'efficienza produttiva di macchine utensili CNC identiche varia in modo significativo?
La risposta sta spesso nella scelta e nell'implementazione di soluzioni di fissaggio. Una scelta inadeguata di attrezzature per macchine utensili CNC può ridurre drasticamente l'efficienza della produzione, con conseguente aumento dei tempi di attrezzaggio, diminuzione della precisione e potenziali problemi di qualità.
Per affrontare questo aspetto critico della lavorazione CNC, forniremo una panoramica completa della selezione razionale e dell'utilizzo ottimale delle attrezzature CNC.
La scelta di attrezzature adeguate nella lavorazione CNC è fondamentale per garantire precisione, efficienza e qualità nel processo di produzione. Quando si scelgono i dispositivi di fissaggio, è necessario soddisfare due requisiti fondamentali:
Oltre a questi requisiti fondamentali, considerate i seguenti quattro principi chiave:
L'analisi tecnica mostra che l'uso di apparecchi ha un impatto significativo.
Le statistiche dimostrano che oltre 50% delle imprese nazionali scelgono infissi inadeguati per le loro Macchine utensili CNC.
Il tempo di ciclo per la produzione di piccoli lotti è composto dal "tempo di produzione (preparazione/attesa)" e dal "tempo di lavorazione del pezzo". Poiché il "tempo di lavorazione del pezzo" nella produzione di piccoli lotti è breve, la durata del "tempo di produzione (preparazione/attesa)" ha un impatto fondamentale sul ciclo di lavorazione complessivo.
Per migliorare l'efficienza della produzione, è necessario trovare il modo di ridurre il "tempo di produzione (preparazione/attesa)". I seguenti tre tipi di macchine utensili CNC e i dispositivi di fissaggio sono raccomandati per l'uso prioritario nella produzione di piccoli lotti:
Le attrezzature modulari, note anche come "attrezzature a blocchi", sono costituite da una serie di elementi standardizzati di attrezzature per macchine utensili con funzioni e dimensioni diverse.
I clienti possono assemblare rapidamente vari tipi di macchine utensili I dispositivi vengono montati in base alle necessità, come i blocchi di costruzione.
Poiché l'attrezzatura modulare consente di risparmiare tempo nella progettazione e nella produzione di attrezzature speciali, riduce significativamente i tempi di preparazione alla produzione, abbreviando così il ciclo di produzione di piccoli lotti e migliorando l'efficienza produttiva.
Inoltre, l'attrezzatura combinata presenta vantaggi quali l'elevata precisione di posizionamento, l'ampia flessibilità di serraggio, la riciclabilità, il risparmio di energia e di materiale nella produzione e il basso costo di utilizzo.
Pertanto, per la lavorazione di piccoli lotti, soprattutto per le forme complesse del prodotto, l'uso di attrezzature combinate dovrebbe essere prioritario.
Le pinze piatte combinate di precisione sono un tipo di componente della categoria dei dispositivi combinati.
Rispetto ad altri componenti delle attrezzature combinate, le pinze piatte combinate di precisione sono più versatili, standardizzate, facili da usare e affidabili nel serraggio.
Di conseguenza, sono ampiamente utilizzati a livello globale.
Le pinze piatte combinate di precisione offrono un'installazione e un serraggio rapidi, riducendo i tempi di preparazione alla produzione e migliorando l'efficienza nella produzione di piccoli lotti.
Attualmente, l'intervallo di serraggio comunemente utilizzato per le pinze piatte combinate di precisione a livello globale è di 1000 mm e la forza di serraggio è generalmente limitata a 5000Kgf.
È importante notare che le pinze piatte combinate di precisione non sono uguali alle tradizionali morse per macchine.
Le morse per macchine tradizionali hanno funzioni limitate, bassa precisione di produzione, non possono essere utilizzate in gruppo e hanno una vita utile breve, il che le rende inadatte all'uso su macchine utensili e centri di lavoro CNC.
Le pinze piatte combinate di precisione, invece, sono un nuovo tipo di pinze piatte provenienti da paesi industriali sviluppati come l'Europa e l'America, progettate specificamente per le esigenze delle macchine utensili e dei centri di lavoro CNC.
Questi prodotti offrono i vantaggi di un'ampia flessibilità di serraggio, un'elevata precisione di posizionamento, un serraggio rapido e la possibilità di essere utilizzati in gruppo, rendendoli ideali per l'impiego su macchine utensili e centri di lavoro CNC.
Il morsetto elettrico a magneti permanenti è un nuovo tipo di morsetto che utilizza il neodimio, il ferro e il boro e altri materiali magnetici permanenti avanzati come fonte di forza magnetica ed è progettato sulla base dei moderni principi dei circuiti magnetici. In pratica, l'uso di morsetti elettrici a magneti permanenti ha dimostrato di migliorare significativamente l'efficienza complessiva delle macchine utensili e dei centri di lavoro CNC.
Il processo di bloccaggio e rilascio della pinza a magneti permanenti richiede solo 1 secondo, riducendo notevolmente i tempi di bloccaggio. Inoltre, il morsetto elettrico a magneti permanenti non ha elementi di posizionamento e di serraggio che occupano spazio come i morsetti per macchine utensili tradizionali, rendendo il campo di serraggio più ampio e consentendo un migliore utilizzo della tavola di lavoro e della corsa di lavorazione della macchina utensile CNC.
La forza di aspirazione della pinza a magnete permanente è in genere di circa 15-18 kgf/cm.2È quindi importante assicurarsi che la forza di aspirazione sia sufficiente a sopportare la forza di taglio. L'area di adsorbimento non deve essere inferiore a 30 cm.2La forza di serraggio non deve essere inferiore a 450 kgf.
Le attrezzature per macchine utensili possono essere classificate in otto tipi:
Le pinze piatte sono molto versatili ed economiche e sono ideali per il serraggio di pezzi di forma quadrata di piccole dimensioni. La scanalatura a V o il blocco a V sulla ganascia consentono anche il serraggio di superfici cilindriche.
Caratteristiche:
Le pinze piatte offrono un serraggio comodo, un funzionamento rapido e affidabile e un posizionamento preciso, che le rende adatte a una serie di pezzi quadrati, ma non ideali per il serraggio di pezzi in lamiera sottile. Nelle fresatrici CNC, le pinze piatte sono spesso fissate con metodi di serraggio meccanici a vite, pneumatici o idraulici, come illustrato nella figura. I tipi comunemente utilizzati sono:
(a) Pinze piatte universali con fissaggio a vite;
(b) Pinze piatte con calibro sinusoidale idraulico;
(c) Pinze piatte pneumatiche di precisione;
(d) Pinze piatte di precisione idrauliche.
Per i pezzi più grandi o di forma irregolare che non possono essere bloccati con pinze piatte o altri morsetti, è possibile utilizzare piastre di pressatura per il bloccaggio diretto, oppure fissare i pezzi attraverso i fori di processo utilizzando bulloni.
(a) Pinze piatte universali con fissaggio a vite;
(b) Pinze piatte con calibro sinusoidale idraulico;
(c) Pinze piatte pneumatiche di precisione;
(d) Pinze piatte di precisione idrauliche.
Ccaratteristica:
Il serraggio e l'allineamento con le piastre di pressatura richiedono una notevole quantità di tempo e la posizione e l'altezza della piastra di pressatura devono essere considerate con attenzione nella programmazione della lavorazione per evitare interferenze con la utensile da taglio.
Il metodo di penetrazione dei bulloni attraverso i fori di processo è poco ingombrante e facile da implementare, ma la posizione del foro deve essere allineata con la posizione della scanalatura a T sulla macchina utensile. In caso contrario, la fabbricazione di una piastra di supporto per la penetrazione dei bulloni diventa un compito gravoso.
Questo metodo è più adatto per pezzi di forma particolare, pezzi di grandi dimensioni e pezzi che non possono essere bloccati con pinze piatte.
I mandrini possono essere classificati in mandrini a due griffe, mandrini autocentranti a tre griffe, mandrini a quattro griffe e mandrini a sei griffe in base al numero di ganasce che possiedono.
I mandrini autocentranti a tre griffe ad azione singola e i mandrini a quattro griffe sono ampiamente utilizzati su fresatrici e centri di lavoro CNC. Il mandrino autocentrante a tre griffe è molto richiesto per il suo centraggio automatico e le sue comode capacità di serraggio. Di conseguenza, durante la lavorazione di pezzi cilindrici di piccole e medie dimensioni su macchine CNC e centri di lavoro, il mandrino autocentrante a tre griffe è molto richiesto. a CNC Nelle fresatrici o nei centri di lavoro, il mandrino autocentrante a tre griffe ad azione singola è spesso utilizzato per il bloccaggio.
I mandrini possono essere fissati con diversi metodi, tra cui vite meccanica, pneumatica, idraulica e altri.
Le caratteristiche di un mandrino includono un serraggio comodo e affidabile, il centraggio automatico e l'idoneità per i pezzi cilindrici.
Ccaratteristica:
Il serraggio del mandrino è comodo e affidabile, con un elevato grado di precisione di posizionamento ripetibile. È particolarmente adatto alla produzione di elettrodi per stampi.
Caratteristiche: serraggio facile e affidabile, ampio campo di applicazione, ma le parti devono essere realizzate con materiali che assorbono il magnetismo.
È adatto per pezzi con un ampio piano di posizionamento o un'ampia area sigillabile.
Alcune fresatrici a controllo numerico, come le fresatrici per piastre a parete, sono dotate di una piattaforma a vuoto generale per facilitare l'installazione dei pezzi. Per i pezzi di forma regolare, come quelli rettangolari, è possibile inserire delle speciali strisce di gomma direttamente nella scanalatura di tenuta dell'attrezzatura. Queste strisce di gomma sono disponibili in sezioni circolari cave o solide e devono soddisfare determinati requisiti dimensionali. Una volta posizionati i pezzi sulla superficie, è possibile avviare la pompa del vuoto per bloccarli saldamente in posizione.
Tuttavia, per i pezzi di forma irregolare, l'uso di strisce di gomma non è adatto. In questo caso, è necessario applicare del mastice di gomma, comunemente noto come stucco, intorno ai pezzi da sigillare. Questo processo non solo è lungo e inefficiente, ma anche noioso.
Per superare questa sfida, è possibile utilizzare una speciale piattaforma del vuoto di transizione, che può essere posizionata sopra la piattaforma del vuoto generale.
Quando si lavorano pezzi meccanici come scanalature, frizioni, ingranaggi e altro su un centro di lavoro, si utilizza spesso il metodo della piastra divisoria per dividere equamente ogni slot del dente e produrre pezzi di alta qualità. Questo metodo garantisce che ogni pezzo venga lavorato in modo accurato e coerente.
Per i lotti medio-piccoli di pezzi, si possono utilizzare attrezzature combinate per il bloccaggio durante la lavorazione su un centro di lavoro. Tuttavia, quando si lavora una grande quantità di pezzi, per il bloccaggio si utilizzano di solito attrezzature speciali o di gruppo.
Vale la pena notare che il centro di lavoro è più adatto alla lavorazione di pezzi singoli o di piccoli lotti, e quindi l'uso di attrezzature speciali o di gruppo è meno comune nelle macchine utensili CNC.
La Figura 10-8 illustra un'attrezzatura utilizzata per la foratura di un manicotto. Nonostante la varietà di scopi, tipi e strutture, le attrezzature per macchine utensili sono composte dai seguenti elementi fondamentali.
a) Schema delle parti del coperchio posteriore
b) Dima di foratura per la realizzazione di fori
Si tratta di vari componenti utilizzati per stabilire la posizione corretta del pezzo all'interno dell'attrezzatura. Quando il pezzo è posizionato da un piano, i perni o le piastre di supporto fungono da elementi di localizzazione (Figura 10-9).
a) Perno di supporto
b) Piastra di supporto
Esistono tre forme di perni di supporto: quelli a testa piatta per il posizionamento di superfici lavorate, quelli a testa sferica per il posizionamento di superfici grezze grezze e quelli filettati che aumentano l'attrito ma non sono adatti alla rimozione dei trucioli, utilizzati principalmente per il posizionamento laterale. Quando il pezzo è posizionato da una superficie cilindrica esterna, i blocchi a V e le bussole di posizionamento servono come elementi di posizionamento (Figura 10-10).
a) Blocco a V
b) Manicotto di localizzazione
Quando il pezzo da lavorare viene posizionato da un foro, i mandrini e i perni di posizionamento fungono da elementi di posizionamento (Figura 10-11). Nella Figura 10-8, il perno cilindrico, il perno a diamante e la piastra di supporto nell'attrezzatura per la realizzazione di un foro radiale di 10 mm nel coperchio posteriore sono tutti elementi di localizzazione che assicurano che il pezzo da lavorare occupi la posizione corretta nell'attrezzatura.
a) Individuazione del perno centrale
b) Perno di localizzazione
I dispositivi di serraggio servono a mantenere la posizione corretta del pezzo nell'attrezzatura, assicurando che la posizione non venga compromessa quando il pezzo è soggetto a forze esterne (come la forza di taglio, la gravità, l'inerzia) durante il processo di lavorazione. Come mostrato nella Figura 10-8, la rondella aperta nell'attrezzatura di foratura è un elemento di bloccaggio che, insieme alla vite e al dado, forma il dispositivo di bloccaggio.
Questi elementi servono a determinare la posizione corretta dell'utensile rispetto all'attrezzatura e a guidare l'utensile durante la lavorazione. Tra questi, gli elementi di presetting sono parti dell'attrezzatura che impostano l'utensile, come il blocco di presetting e lo spessimetro sull'attrezzatura della fresatrice. Gli elementi di guida sono parti dell'attrezzatura che impostano l'utensile e lo guidano. La boccola del trapano nell'attrezzatura di foratura mostrata nella Figura 10-8 è un elemento di guida.
È la base dell'attrezzatura della macchina utensile, utilizzata per collegare vari elementi o dispositivi dell'attrezzatura in un insieme e attraverso la quale l'attrezzatura viene installata sulla macchina utensile. Nella Figura 10-8, il corpo del dispositivo di foratura collega tutti gli elementi del dispositivo in un unico insieme.
Si tratta di componenti che determinano la posizione corretta dell'attrezzatura sulla macchina utensile, come chiavi di posizionamento, perni e bulloni di fissaggio.
A seconda dei requisiti del pezzo, l'attrezzatura può talvolta essere dotata di meccanismi di indicizzazione, dispositivi di carico e scarico, dispositivi di espulsione del pezzo (o dispositivi di pulizia dell'utensile).
Il ciclo di lavorazione dei lotti è composto da tre parti: tempo di attesa della lavorazione, tempo di lavorazione del pezzo e tempo di preparazione della produzione. Il tempo di attesa della lavorazione comprende principalmente il tempo di bloccaggio del pezzo e il cambio degli utensili.
Nelle macchine utensili manuali tradizionali, il tempo di bloccaggio del pezzo può richiedere fino a 10-30% del ciclo di lavorazione di massa. Di conseguenza, il bloccaggio del pezzo è diventato un fattore cruciale nel determinare l'efficienza della produzione ed è quindi un obiettivo chiave per migliorare le prestazioni dell'attrezzatura della macchina utensile.
Per migliorare l'efficienza della produzione durante la lavorazione di massa, è necessario utilizzare attrezzature speciali progettate per il posizionamento rapido e il bloccaggio (e l'allentamento) rapido. Si consigliano i seguenti tre tipi di attrezzature per macchine utensili:
Il morsetto idraulico/pneumatico è un morsetto specializzato che utilizza la pressione dell'olio o dell'aria come fonte di alimentazione. Questo tipo di attrezzatura utilizza elementi idraulici o pneumatici per ottenere un posizionamento, un supporto e una pressione precisi sul pezzo.
Uno dei vantaggi dell'attrezzatura idraulica/pneumatica è la capacità di determinare rapidamente e con precisione la posizione del pezzo, della macchina utensile e dell'utensile l'uno rispetto all'altro.
L'uso di un'attrezzatura idraulica/pneumatica garantisce un posizionamento preciso del pezzo, con conseguente elevata precisione di lavorazione. Inoltre, la rapidità del processo di posizionamento e serraggio riduce significativamente il tempo necessario per bloccare e rilasciare il pezzo.
Queste attrezzature presentano inoltre il vantaggio di un design compatto, capacità di serraggio a più stazioni, taglio pesante ad alta velocità e controllo automatico. Queste caratteristiche rendono le attrezzature idrauliche/pneumatiche particolarmente adatte per l'uso in macchine utensili CNC, centri di lavoro e produzione flessibile linee, soprattutto per la lavorazione di massa.
L'attrezzatura elettrica a magneti permanenti offre una serie di vantaggi, tra cui la rapidità di serraggio, la facilità di serraggio a più stazioni, la possibilità di eseguire lavorazioni sfaccettate con un unico serraggio, un serraggio stabile e affidabile, l'efficienza energetica e il rispetto dell'ambiente e il controllo automatico.
Rispetto alle tradizionali attrezzature per macchine utensili, l'attrezzatura elettrica a magneti permanenti riduce significativamente il tempo di serraggio, il numero di operazioni di serraggio e migliora l'efficienza di serraggio.
Questi vantaggi rendono l'attrezzatura elettrica a magneti permanenti adatta sia alla produzione di piccoli che di grandi lotti, rendendola un'opzione versatile per le varie esigenze di produzione.
La base liscia non è comunemente usata in Cina, ma è ampiamente utilizzata nei paesi industrializzati come l'Europa e l'America. Questo tipo di apparecchio è costituito da un vuoto fine della base del dispositivo che ha subito una lavorazione di finitura.
La parte di collegamento di posizionamento tra i componenti, la macchina utensile e la superficie di posizionamento dei pezzi sull'attrezzatura sono già state completate e rifinite. Il risultato è una base di fissaggio liscia e lucida, pronta per l'uso.
Gli utenti hanno la possibilità di produrre attrezzature personalizzate per soddisfare le loro esigenze specifiche. La superficie liscia della base del dispositivo consente un ciclo più breve per la produzione di questi dispositivi speciali e riduce il tempo di preparazione della produzione. Questo, a sua volta, accorcia il ciclo complessivo della produzione di massa e aumenta l'efficienza produttiva.
Inoltre, il costo di produzione di un apparecchio professionale può essere ridotto con l'uso di una base liscia.
Per questo motivo, questo tipo di base di fissaggio è particolarmente adatto alla produzione su larga scala con tempi e scadenze strette.
L'esperienza ha dimostrato che per migliorare l'efficienza delle macchine utensili CNC non è sufficiente scegliere le macchine utensili e le attrezzature giuste, ma è anche importante utilizzarle in modo efficace. Ecco tre metodi comuni per raggiungere questo obiettivo:
Il metodo a più stazioni si basa sull'idea di ridurre il tempo di serraggio dell'unità e di aumentare il tempo di serraggio effettivo. tempo di taglio dell'utensile bloccando più pezzi contemporaneamente.
Un'attrezzatura multistazione è un'attrezzatura con più posizioni di posizionamento e serraggio. Con il progresso delle macchine utensili CNC e la richiesta di una maggiore efficienza produttiva, l'uso delle attrezzature multistazione è diventato sempre più diffuso.
Nella progettazione di morsetti idraulici/pneumatici, morsetti combinati, morsetti a magnete elettropermanente e morsetti piatti combinati di precisione, l'inclusione di un design a più stazioni sta diventando sempre più comune. Questo design consente una maggiore efficienza e produttività nei processi di produzione di massa.
Un metodo per ottenere il bloccaggio a più stazioni consiste nel posizionare più morsetti su un unico banco di lavoro. Le attrezzature utilizzate in questo approccio devono essere progettate tenendo conto della standardizzazione e della precisione, per garantire che soddisfino i requisiti di lavorazione su una macchina CNC.
Questo metodo di serraggio di gruppo massimizza l'escursione della macchina utensile CNC, con conseguente usura bilanciata dei componenti della trasmissione. Inoltre, le attrezzature possono essere utilizzate separatamente per il bloccaggio di più pezzi o insieme per il bloccaggio di pezzi più grandi, offrendo versatilità e aumentando l'efficienza produttiva per soddisfare le diverse esigenze dei vari processi produttivi.
Il metodo di cambio rapido locale consiste nel modificare rapidamente la funzione o la modalità dell'attrezzatura sostituendo rapidamente parti dell'attrezzatura, come l'elemento di posizionamento, l'elemento di bloccaggio, l'elemento di impostazione dell'utensile e l'elemento di guida, sulla macchina utensile CNC.
Ad esempio, le pinze a ganasce piatte combinate a cambio rapido possono cambiare rapidamente la loro funzione di serraggio sostituendo le ganasce, ad esempio passando dal serraggio di materiali quadrati al serraggio di materiali a barre. Allo stesso modo, la modalità di serraggio può essere cambiata rapidamente sostituendo l'elemento di serraggio, ad esempio passando dal serraggio manuale a quello idraulico.
Il metodo di cambio rapido locale riduce significativamente il tempo necessario per la sostituzione e la regolazione dei dispositivi ed è particolarmente vantaggioso per la produzione di piccoli lotti.
Le attrezzature sono un componente essenziale di un centro di lavoro CNC. Ogni centro di lavoro CNC richiede l'uso di attrezzature, che variano a seconda del prodotto da lavorare. Tuttavia, nonostante le differenze tra le attrezzature utilizzate, i requisiti delle attrezzature nei centri di lavoro CNC sono simili, con alcune variazioni per le attrezzature utilizzate per pezzi speciali.
Quali sono i requisiti di un centro di lavoro CNC per le attrezzature?
È risaputo che i centri di lavoro CNC possiedono una precisione eccezionale e sono comunemente utilizzati per la lavorazione di pezzi o stampi che richiedono un'elevata precisione.
Di conseguenza, i centri di lavoro CNC hanno requisiti rigorosi per la precisione dei dispositivi di posizionamento delle attrezzature e per l'accuratezza dell'indicizzazione e del posizionamento.
Per soddisfare le esigenze delle attrezzature per la lavorazione ad alta velocità nei centri di lavoro CNC, idraulico e pneumatico Spesso si scelgono forze di bloccaggio rapide, in particolare per bloccare i pezzi durante tempi di lavorazione prolungati.
In genere, il sistema di bloccaggio idraulico è dotato di un serbatoio, che compensa le perdite interne ed evita che i pezzi si allentino sull'attrezzatura.
Il centro di lavoro CNC lavora il pezzo attraverso il contatto utensile-pezzo, e il pezzo deve essere saldamente bloccato dall'attrezzatura per fornire un ampio spazio operativo per l'utensile in rapido movimento e per il cambio rapido dell'utensile.
Per i pezzi con lavorazioni complesse e cambi multipli di utensile, la struttura dell'attrezzatura deve essere semplice, facile da usare e aperta per facilitare l'ingresso e l'uscita dell'utensile e prevenire le collisioni tra l'utensile e il pezzo durante i movimenti di lavorazione.
È noto che il centro di lavoro CNC è soggetto a mobilità e multi-deformazione durante la lavorazione, pertanto è essenziale che l'attrezzatura sia altamente adattabile a diversi pezzi e requisiti di serraggio.