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Il nuovo centro di lavoro verticale DGM serie CMX 1100

Tecnologie CNC – breve introduzione

Le macchine a controllo numerico uniscono l’affidabilità della macchina alla versatilità della programmazione umana fornendo uno strumento ideale per effettuare lavorazioni meccaniche in serie, contando sulla precisione con bassissimi margini negativi.

La geometria del pezzo e i movimenti che verranno eseguiti durante la lavorazione vengono codificati come una griglia di punti e inseriti dall’operatore nel computer che controlla la macchina.

La macchina si limita successivamente a eseguire in maniera sequenziale le istruzioni ricevute, traducendole nel prodotto finito.

Proprio a causa del suo carattere automatico una macchina CNC non è in grado di rispondere ad imprevisti che potrebbero sorgere durante la lavorazione, per questo è decisiva la presenza costante di un operatore qualificato per monitorare il processo e intervenire in caso di necessità.

Una macchina CNC di alto livello è in grado di produrre pezzi identici con una precisione di oltre un centesimo di millimetro, mantenendo contenuti i costi unitari. Per tali motivi la tecnologia CNC trova applicazione in molti settori produttivi in cui siano necessarie operazioni di lavorazione metallica (tornitura, fresatura o piegatura di materiali).

Il Cambio Automatico dell’Utensile incrementa l’automazione del processo produttivo

La continua evoluzione delle lavorazioni industriali ha comportato la necessità di integrare alla lavorazione ulteriori macchinari per incrementarne la produttività e salvaguardare gli strumenti dall’usura.

Tutti i macchinari CNC in grado di lavorare con più utensili esigono la presenza di un sistema di Cambio Automatico dell’Utensile o ATC (dall’inglese Automatic Tool Changer). Tale sistema permette di cambiare l’utensile utilizzato dalla macchina durante la lavorazione, o sostituirlo se usurato e rappresenta un passo avanti importante per la produttività dell’intera catena produttiva.

I parametri che distinguono un sistema ATC sono la velocità di scambio e il numero di utensili che è in grado di gestire e il loro valore dipende dalle scelte strutturali del sistema.

Un sistema di cambio utensili automatico consiste di due parti fondamentali: un magazzino utensili e un gruppo di scambio.

Il magazzino utensili contiene gli utensili necessari alla lavorazioni e può  assumere forme diverse a seconda del numero di pezzi necessari: le tipologie più efficienti sono i magazzini a tamburo e i magazzini a catena. Un magazzino a tamburo contiene meno pezzi della sua controparte a catena ma impiega meno tempo a cercarli e a posizionarli per la sostituzione.

Il gruppo di scambio è invece il meccanismo che si occupa di sostituire l’utensile e centrarlo per la lavorazione, attraverso un braccio meccanico dotato di pinze che ruota su un perno centrale.

Per rendere efficiente questa operazione diventa importante la scelta degli utensili: questi devono poter essere afferrati, centrati e estratti dal mandrino con facilità.

La tecnologia ATC sta trovando sempre più spazio nell’automazione dei processi industriali in quanto consente di ridurre i tempi morti tra lavorazioni diverse e libera l’operatore dalla necessità di intervenire manualmente in caso si renda necessario cambiare l’utensile o sostituirlo perchè usurato.

Il nuovo centro di lavoro verticale DGM serie CMX 1100V

Il centro di lavoro verticale DMG serie CMX 1100 della DMG MORI ITALIA voluto da Officine Feletti per strutturare ulteriormente il parco macchinari è stato scelto per la sua robustezza ed elevata versatilità, e per la possibilità di lavorare una serie di pezzi per i più diversi campi di applicazione. Ha la caratteristica di disporre dei seguenti assi:  

  • Asse X 1140
  • Asse Y 560
  • Asse Z 510
  • 4° asse continuo,

dove sull’asse X  è stato inserito il sistema di misura diretto di serie.

Si presta efficacemente alla lavorazione di elementi quali corpi pompa, piastre di collegamento, chiocciole, all’interno di lavorazioni quali ad esempio cicli di fresatura, foratura, maschiatura, incisione, ecc.

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La rimozione del truciolo 2a parte

Questo è il secondo articolo che approfondisce la rimozione del truciolo. Nel primo articolo ci siamo concentrati sulle operazioni di truciolatura, come si stanno innovando in relazione all’evoluzione tecnologica e scientifica.

Le lavorazioni che prevedono la formazione di truciolo

Tornitura – il pezzo viene ruotato durante la lavorazione, può essere esterno o di fronte, generalmente ha una bassa produttività, aumentabile con macchine automatizzate. Non ha bisogno di lavoratori specializzati.

Trivella – è usata per lavorare superfici interne o profili per l’allargamento di fori o la creazione di solchi. Caratteristica fondamentale è la rigidità dell’utensile, per evitare la generazione di vibrazioni che potrebbero compromettere la stabilità del macchinario.

Foratura – è la lavorazione per la realizzazione di fori circolari di varie dimensioni e profondità. Avviene in due modi, infilando l’utensile all’interno del foro, o per piccole correzioni sul diametro. Il processo è altamente produttivo e può essere fatto solo con manodopera specializzata.

Taglio – Generalmente, è una piccola parte di un processo produttivo.

Filettatura – Interna o all’aperto, esegue l’accoppiamento elicoidale tra due elementi su superfici.

Zigrinatura – Modifica la morfologia superficiale di una superficie di rivoluzione, generalmente cilindrica, attraverso una successione predeterminata di piccole incisioni.

Fresatura – Attua forme di vario tipo con strumenti di taglio che ruotando rimuovono il materiale. È una lavorazione estremamente versatile, con produttività medio-bassa, che prevede manodopera professionale e specializzata.

Brocciatura – Esegue profili, tagli, fessure, sezioni dentate su superfici piane interne o esterne, con una buona finitura superficiale. La prestazione è avanzata ma riguarda strumenti piuttosto costosi.

Rettifica – Processo produttivo finalizzato all’eliminazione di eventuali deformazioni, con elevata precisione di lavorazione e notevole grado di finitura superficiale. È una lavorazione costosa e che richiede abilità e specializzazione.

Shaping – Viene eseguito su superfici piane o profili rettilinei di parti relativamente piccole ed è adatto per piccoli lotti produttivi.

Piallatura – Simile alla modellatura, dalla quale si differenzia per essere adatta a grandi superfici.

L’efficacia delle lavorazioni di rimozione del truciolo

Troppo spesso ci si concentra sul contenimento dei costi complessivi di produzione.

Ottimizzare l’intero processo a fronte di un costo maggiore, permette invece di raggiungere alti rendimenti economici per ciclo produttivo. Gestito complessivamente in maniera più strutturata ed efficace, un processo quale la rimozione del truciolo riesce così a contenere il costo per unità. Lo stesso controllo qualità per l’individuazione di difetti e non conformità, comporta costi ed eventuali dilazioni nelle tempistiche di consegna che possono aumentare, nel caso i difetti di produzione non vengano risolti.

Organizzazione e flessibilità sono necessari in un mercato molto attivo, e che richiede tempi di realizzazione sempre più brevi. La mancata reattività ed efficacia determinano spesso un forte turn over del parco clienti, con conseguenze sui costi di gestione e commerciali.

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La rimozione del truciolo 1a parte

Questo è il primo articolo che approfondisce la rimozione del truciolo. Nel secondo articolo ci concentriamo sulle varie lavorazioni che producono trucioli.

Le operazioni di truciolatura sono il cuore della tecnologia meccanica, si innovano al passo con l’evoluzione tecnologica e scientifica

Con la lavorazione a truciolo si intendono tutti i processi manuali o automatizzati dove il materiale è soggetto a modifiche di forma. Queste ultime vengono eseguite da uno strumento che sottrae materiale: per questo motivo i processi di asportazione sono definiti tecnologia sottrattiva.

I processi di rimozione dei trucioli consentono di ottenere gradi di finitura superficiale e precisione dimensionale conformi alle specifiche tecniche più stringenti, soprattutto quando la forma è complessa.

Sono diverse le variabili che influenzano questi processi:

  • lo strumento (forma e materiale);
  • i parametri tecnologici (velocità di taglio, velocità di avanzamento e profondità di passata);
  • la gestione del refrigerante (qualità, grado di pulizia e pressione), la macchina utensile e il materiale per essere lavorato.

Le operazioni di rimozione dei trucioli possono essere suddivise in due macro-famiglie: quelle per l’implementazione di pezzi con forme assiali-simmetriche, cioè con simmetria rotazionale, e quelli per produrre qualsiasi forma, anche molto complessa. Indipendentemente dal processo, le fasi di lavorazione prevedono operazioni di sgrossatura, con la rimozione di grandi volumi di materiale e processi di finitura per raggiungere le specifiche del progetto. Le operazioni aggiuntive di semi-finitura e super-finitura possono essere necessarie solo in casi particolari.

L’evoluzione della rimozione del truciolo

La rimozione del truciolo ha avuto varie fasi evolutive. Come è facile immaginare, solo da qualche decennio la tecnologia meccanica supporta questa fase, soggetta a continue innovazioni proposte e sviluppate dalle stesse aziende dalla forte richiesta di competitività.
I centri di lavoro, macchine utensili estremamente versatili, sono oggi in grado di eseguire diversi tipi di lavorazione senza doversi così rivolgere ad un parco macchine composito. La scelta tra un centro di lavoro e una macchina utensile è basata sul tipo di produzione (complessità, quantità di pezzi, precisione, ecc.). Oggi ci si dirige verso evoluzioni di HSM – lavorazione ad alta velocità, che garantiscono sempre più risparmio di produttività. Le macchine utensili adatte a un tipo di tecnologia devono avere un mandrino rigido e preciso, sistemi di avanzamento rapido, operazioni frequenti, area di lavorazione pulita con lo smaltimento truciolo molto rapido.

La lavorazione criogenica potrebbe essere lo standard del prossimo futuro, rappresenta ancora una novità e questi processi sono ancora in fase di studio. Nascono dall’esigenza di ridurre l’impatto ambientale connesso ai refrigeranti (Azoto liquido o CO2). Le lavorazioni standard iniziano ad essere affiancate da quelle non convenzionali. Ultrasuoni e laser, oggi possono essere integrate nella stessa macchina, definita ibrida.

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L’automazione avanzata nella lavorazione di precisione

Vista la forte propensione dei produttori verso ristretti margini di errori, componenti sempre più piccoli e tempi di consegna sempre più rapidi, l’automazione avanzata si impone con applicazioni sempre più diffuse in un numero crescente di manifatture del tessuto industriale.

L’automazione infatti ha molti vantaggi: aumenta la ripetibilità delle parti nei processi di lavorazione micro e ultra-precisi, e riduce significativamente i tempi richiesti per produrre un pezzo.

L’eliminazione del costo della manodopera riduce i costi per pezzo, soprattutto nelle applicazioni di maggiore volume, e allontana il cliente dal rischio della volatilità dei prezzi dovuta al mercato del lavoro.

Il futuro dell’automazione avanzata è in continua evoluzione. Sviluppata per soddisfare le richieste del produttore, basa le sue innovazioni sull’assecondamento dei clienti, i quali esigono che si superino i limiti precedentemente imposti di velocità e precisione della lavorazione, innescando un ciclo virtuoso di innovazione nel campo della lavorazione di precisione.

L’automazione avanzata spinge verso soluzioni che prevedono un crescente uso di dispositivi elettronici e meccanici. Un componente fondamentale dei sistemi di automazione avanzati è il controller di movimento elettronico. Questi vanno a controllare velocità e posizione del dispositivo meccanico.

I primi controller di movimento elettronici sono stati proposti sul mercato utilizzando software di programmazione proprietari, unici per ogni produttore di macchine.

I sistemi informatici impiegati nella produzione automatizzata, quali i programmable logic controller (PLC), sono hardware componibili che risalgono  agli anni settanta, e che consentono agli addetti di programmare le lavorazioni sulla base di un codice comune e di fornire un controllo affidabile e in tempo reale sui complessi processi di lavorazione.

L’obsolescenza tecnologica è stata causa ed effetto di una rapida implementazione e sostituzione con controlli basati su PC, che continuano oggi ad evolvere costantemente. Inizialmente erano sorti dei problemi con il time lag, fattore essenziale da risolvere per ottenere risultati precisi e accurati. Questi problemi tuttavia sono stati in gran parte risolti isolando le architetture di controllo dal sistema operativo dei PC.

Inoltre, l’hardware del PC tradizionale spesso subiva guasti nell’ambiente di produzione. Inizialmente si risolse isolando il PC dall’officina, rendendo l’usabilità un nuovo problema. Oggi sono disponibili molte soluzioni per PC  progettate specificamente per l’uso in ambienti produttivi difficili.


Questi miglioramenti hanno portato ad un’accettazione generalizzata dei sistemi di controllo del movimento basati su PC. Attualmente, i controlli su PC sono versatili, intuitivi e consentono agli utenti di sviluppare sistemi automatizzati personalizzati basati su piattaforme comuni che utilizzano hardware standard e compatibili. Utilizzando i controller dal PC, le interfacce utente possono essere rese semplici e intuitive. Ciò offre vantaggi nella formazione degli operatori ed elimina costosi errori di programmazione.

I controlli su PC possono essere integrati con la registrazione di dati di monitoraggio della macchina, la quale fornisce informazioni statistiche. Questa integrazione tra controllo e monitoraggio consente di ridurre i tempi di fermo dell’impianto e di aumentare il numero delle parti lavorate.

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La Tornitura a controllo numerico

Tempo di lettura: 4’

Leggi questa breve introduzione al processo di lavorazione della tornitura con tecnologia CNC.

La tornitura incontra il CNC

La lavorazione per asportazione di truciolo, detta anche tornitura, permette di modellare materiali metallici e non metallici attraverso l’uso di macchine utensili, la cui funzione principale è eliminare il materiale in eccesso. Le macchine utensili più recenti consentono lavorazioni meccaniche ad alte velocità, essendo dotate di potenza e robustezza molto elevate. Tra queste spiccano indubbiamente le macchine CNC, che attraverso i software specifici programmano e impostano i movimenti e le funzioni della macchina stessa. L’interfaccia software delle macchine CNC presuppone infatti che tutte le informazioni vengano associate attraverso un codice alfanumerico, linguaggio di programmazione, a una serie di istruzioni che costituiscono il programma di lavoro. Le macchine CNC sono adatte per lavorazioni meccaniche di alta precisione che richiedono lunghi tempi di esecuzione. Nonostante ciò, necessitano del regolare controllo di un operatore specializzato, che oltre all’impostazione del programma deve provvedere anche alla preparazione dei grezzi da lavorare ma anche all’intervento diretto in caso dell’insorgere di errori, per le dovute correzioni.

Elementi CAD-CAM del processo di tornitura CNC

Per una massima efficienza della tornitura e quindi per il miglior servizio destinato ai clienti, l’officina meccanica Feletti (link interno ) associa di prassi sistemi di automazione integrati CAD-CAM ai torni automatizzati CNC.

CAD, acronimo di Computer Aided Drafting, identifica il software di disegno tecnico o meccanico per realizzare modelli vettoriali in 2D e 3D. CAM invece, acronimo di Computer Aided Manifacturing, indica il software che analizza modelli geometrici tridimensionali, costruiti con software CAD. Il software CAM genera quindi le istruzioni che vengono interpretate dalle macchine a controllo numerico (CNC).

L’insieme di queste istruzioni che viene creato dal software CAM ha come nome G-CODE, o standard ISO.   Il movimento della testina o dell’utensile necessario per il processo di tornitura avviene a partire dai tre assi: asse X, asse Y e asse Z.  Eventualmente esistono macchine dotate di quarto e quinto asse. Nella tornitura in particolare, con le macchine utensili CNC, il materiale da lavorare viene fatto roteare contro l’utensile, il quale rimane fisso.

Prima che un pezzo in lavorazione sia terminato con una passata di finitura, generalmente si effettuano più passate di sgrossatura. Il controllo delle macchine CNC offre la possibilità di programmare cicli di tornitura frontale e longitudinale con la funzione G84. L’utensile deve essere posizionato al punto di partenza prima di inserire il ciclo nel programma. Oltre alle coordinate del punto finale della tornitura, col parametro D3 si specifica la profondità di passata così che il controllo possa calcolare da solo il numero di passate. La differenza tra tornitura frontale o longitudinale sta nella sequenza di immissione delle coordinate del punto finale di tornitura (ZX o XZ).

I vantaggi della tornitura con macchine CNC

Nella tornitura CNC la traiettoria è controllata istante per istante e  viene descritta attraverso movimenti simultanei e coordinati fra gli assi.

I vantaggi dell’incontro tra tecnologia CNC e tornitura sono la riduzione esponenziale dei tempi morti dovuti agli spostamenti manuali, l’abbattimento degli errori di posizionamento delle operazioni manuali, la riduzione dei tempi di lavorazione e l’eliminazione delle parti manuali di utilizzo della macchina per concentrare l’attenzione sulla tecnologia e sul processo di produzione.