Le migliori pratiche: Progettazione per la tornitura CNC

Tornitura CNC è un processo di lavorazione che crea pezzi precisi di forma cilindrica, come alberi e manicotti.

Durante questo processo, il tornio fa ruotare il materiale contro un utensile da taglio controllato da un programma informatico. Il programma consente di raggiungere livelli di precisione elevati, rendendo il CNC in grado di realizzare qualsiasi cosa, dai pezzi più semplici a quelli più intricati.

Un centro di tornitura CNC è un tipo avanzato di macchina che opera con più assi ed è in grado di eseguire varie operazioni di taglio, tra cui la tornitura. Si differenzia dai torni tradizionali e il suo mandrino svolge un ruolo cruciale nell'esecuzione di operazioni di lavorazione precise, con un impatto sulle prestazioni e sull'efficienza complessive.

Il processo di progettazione è il primo passo cruciale per la creazione di componenti funzionali per tutti i tipi di Lavorazione CNC . 

Questo articolo fornisce le migliori pratiche necessarie per la progettazione di pezzi per il processo di tornitura CNC. Se siete interessati alla progettazione per altre tecnologie, consultate:

• Progettazione di parti per la lavorazione CNC
• Progettazione di parti per la modellazione a deposizione fusa (manifattura additiva)
• Progettazione di parti per la fusione laser a letto di polvere (produzione additiva)

Utilizzate le dimensioni e le forme delle scorte di barre

Il materiale da barra è il materiale grezzo e purificato utilizzato nella tornitura CNC. Le sue dimensioni e la sua tolleranza possono spesso essere vantaggiose quando si progetta per la produzione di macchine a vite.

L'utilizzo dei giusti componenti per torni CNC è fondamentale per ottenere prestazioni e manutenzione ottimali. Questi componenti lavorano insieme per migliorare la precisione della produzione e garantire la longevità della macchina.

Il diametro massimo dovrebbe corrispondere al diametro della barra per risparmiare materiale e ridurre la lavorazione del pezzo. Se possibile, utilizzare barre di dimensioni e forme standard piuttosto che diametri e forme speciali. Le materie prime facilmente accessibili sono disponibili da 1 a 20 mm con incrementi di 1 mm e fino a 5 mm per le dimensioni maggiori.

La materia prima deve essere più grande di almeno 0,4 mm se sono necessarie tolleranze sul diametro maggiore.

Utilizzate il più possibile strumenti standard

È necessario specificare dimensioni standard e comuni per fori, filettature, scanalature, zigrinature, ecc. La conoscenza dei componenti della macchina per tornio è fondamentale per un funzionamento e una manutenzione efficaci, in quanto consente di utilizzare nella produzione utensili e calibri facilmente reperibili, anziché quelli che devono essere realizzati appositamente. Si consiglia di consultare questo strumento guida per seguire i processi standard per i torni.

Evitare le operazioni secondarie

I pezzi dovrebbero essere progettati per essere completati al taglio dal materiale della barra, quando possibile. Se non è possibile evitare le operazioni secondarie, cercare almeno di ridurle al minimo.

I torni CNC sono strumenti essenziali nel processo di produzione, in quanto riducono efficacemente la necessità di operazioni secondarie grazie alla rotazione del materiale per rimuovere il materiale in eccesso attraverso il taglio. Molte caratteristiche del pezzo, in particolare le superfici interne e le filettature, devono trovarsi su una sola estremità del pezzo. In questo modo, tutte le lavorazioni possono essere eseguite prima del taglio.

Il maggior numero possibile di caratteristiche, in particolare le superfici interne e le filettature delle viti, devono essere collocate su un'estremità del pezzo.

Prevenzione dei segni dell'utensile

Sebbene i piccoli segni degli utensili siano spesso inevitabili, è importante evitare difetti come graffi o scanalature. Questi non influiscono solo sull'aspetto del pezzo, ma anche sulle proprietà meccaniche.

Le macchine CNC, con la loro precisione e le loro caratteristiche avanzate, svolgono un ruolo cruciale nella prevenzione di tali difetti, garantendo operazioni accurate e senza intoppi.

Per evitare questi difetti, i fianchi delle scanalature e delle altre superfici perpendicolari all'asse del pezzo dovrebbero avere un leggero tiraggio di 0,5° o più. Questo tiraggio impedisce la formazione di segni sulla superficie lavorata durante il ritiro dell'utensile.

Come evitare i segni degli utensili

Utilizzare i sottosquadri in una sola direzione

Le slitte portautensili standard dei torni funzionano ad angolo retto rispetto all'asse del pezzo. Un sottosquadro angolare, sia interno che esterno, è difficile da produrre e dovrebbe essere evitato quando possibile.

Mentre la tornitura CNC si basa sulla rotazione del pezzo stesso, la fresatura CNC prevede la rotazione dell'utensile da taglio per creare pezzi complessi, il che la rende particolarmente adatta ai progetti più intricati.

Le scanalature anulari sono più facili da creare sulla superficie esterna del pezzo rispetto a un incavo interno. Le scanalature esterne possono essere incorporate in utensili di forma. Le scanalature interne richiedono utensili con movimento sia assiale che trasversale. Se potete scegliere, progettate i pezzi in modo che contengano scanalature esterne.

Spazio per gli strumenti di taglio della filettatura

Il processo di filettatura CNC taglia i filetti sulla superficie dei pezzi. Le filettature esterne non devono terminare troppo vicino a uno spallamento o a un diametro maggiore. Deve essere presente un'area per il rilievo della filettatura o per il sottosquadro quando il diametro del pezzo è inferiore al diametro minore della filettatura. Vedere l'immagine seguente.

Limitare la necessità di sbavatura

Una sbavatura è un bordo o una cresta ruvida di una parte lavorata. La sbavatura è un lavoro altamente manuale che comporta costi aggiuntivi per ogni pezzo. Per evitare le bave, vedere le immagini seguenti per alcune raccomandazioni di progettazione quando le filettature delle viti intersecano altre superfici.

Capire le zigrinature

La zigrinatura crea disegni su pezzi rotondi per scopi funzionali o estetici. Un'area zigrinata deve essere stretta e la larghezza non deve superare il diametro.

La godronatura non può produrre un numero esatto di denti, quindi è necessario definire alcuni punti per guidare il produttore:

• Un numero approssimativo di denti o la dimensione generale della zigrinatura (grossolana, media, fine)
• Tipo di zigrinatura (dritta, diagonale, a diamante)
• Utilizzo per la zigrinatura (presa delle dita, aspetto, inserimento a pressione)

Evitare gli angoli acuti

Gli spigoli vivi, sia interni che esterni, possono causare debolezze o richiedere la realizzazione di costosi utensili.

Quando è necessario un angolo acuto, cercare di progettarlo entro limiti specifici che soddisfino comunque i requisiti funzionali del pezzo. A questi angoli si può applicare un taglio commerciale di 0,4 mm per 45°. Un angolo interno può essere reso "tagliente" con un sottosquadro all'angolo. In questo modo si elimina l'inevitabile raggio prodotto da una forma in questa intersezione.

Progettare correttamente le estremità sferiche

Quando è richiesta un'estremità sferica su un pezzo lavorato con tornitura CNC, è meglio progettare il raggio dell'estremità sferica più grande del raggio della parte cilindrica adiacente.

Progettando in questo modo si elimina la necessità di fondere due superfici che potrebbero non essere perfettamente concentriche, perché di solito vengono formate da strumenti separati.

Progettare per le fessure e i piani

Le scanalature e i piani possono essere prodotti con una superficie concava all'estremità o al fondo del materiale, con un raggio di curvatura uguale a quello della fresa. Il fondo o l'estremità possono essere piatti grazie all'avanzamento trasversale della fresa. Se la funzione del pezzo non richiede una superficie piana, si può scegliere una superficie concava, più facile da produrre.

Sapere dove incidere

Le marcature d'impronta possono essere realizzate nell'ambito delle normali operazioni del tornio CNC, come l'incisione di fresatura. Altre posizioni dell'incisione per fresatura richiedono operazioni secondarie.

Attenzione alle parti sottili

Il progetto deve ridurre al minimo i lavori delicati e non supportati di piccolo diametro, quando possibile. In questo modo si riduce la deviazione del lavoro dall'utensile da taglio. È utile che i pezzi siano il più corti possibile. I pezzi corti e spessi sono più facili da lavorare rispetto a quelli lunghi e sottili, poiché questi ultimi richiedono il supporto della contropunta o del supporto fisso.

Progettare per la produzione su richiesta

La progettazione perfetta è una fase cruciale del processo di tornitura CNC. L'altro passo importante è la scelta del luogo giusto per trasformare il progetto in un pezzo finito.

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