Nella produzione moderna, la capacità di un torno CNC di lavorare una vasta gamma di materiali dimostra certamente il suo valore. Che si tratti di componenti automobilistici, motori per energie rinnovabili o parti complesse in settori diversi, comprendere i materiali che un torno CNC è in grado di processare aiuta nella pianificazione produttiva ed evita errori costosi. La varietà di materiali lavorabili è più ampia di quanto si possa pensare, e comprende metalli comuni, leghe speciali e materiali non metallici. Per comprendere meglio i tipi di materiali adatti ai torni CNC, analizziamo alcuni dei materiali più comuni e come lavorarli per ottenere risultati ottimali.
I metalli sono i materiali più utilizzati per i torni CNC a causa della loro resistenza e versatilità. I metalli più comuni da lavorare sono l'acciaio, l'alluminio e il rame, ognuno adatto a lavorazioni specifiche grazie alle caratteristiche uniche di ciascuno.
L'acciaio è noto per la sua durata. Tra i diversi tipi di acciaio, come l'acciaio al carbonio e l'acciaio legato, l'acciaio al carbonio è quello più utilizzato. È robusto ed economico, ideale per componenti comuni come ingranaggi, alberi e persino tamburi dei freni di veicoli commerciali. I torni CNC lavorano in modo eccellente l'acciaio al carbonio, realizzando forme con tolleranze dimensionali molto strette, fino a 0,01 mm. Altre forme di acciaio legato, che contengono elementi come cromo o nichel, sono più resistenti. Sono destinati a componenti come quelli dell'industria oleodinamica, soggetti a pressioni elevate e usura. I torni CNC non tagliano l'acciaio legato in modo casuale, ma scelgono il tipo di taglio più appropriato per ogni tipo di acciaio, garantendo che il materiale non venga danneggiato.
Le macchine utensili a tornio CNC funzionano altrettanto bene con l'alluminio, specialmente per applicazioni nel settore delle nuove energie. Le proprietà leggere dell'alluminio lo rendono perfetto per gli alloggiamenti dei motori e altri componenti per veicoli a nuova energia. È essenziale per l'efficienza energetica, contribuendo ad aumentare l'autonomia dei veicoli. L'alluminio tende inoltre ad essere più morbido della maggior parte delle leghe non ferrose, il che permette velocità del mandrino più elevate e, di conseguenza, tempi di ciclo più brevi. Ad esempio, il tornio CNC utilizzato per realizzare alloggiamenti in alluminio per motori può formare la carcassa esterna e praticare i fori richiesti contemporaneamente, eliminando la necessità di operazioni secondarie. Per questi motivi, i produttori utilizzano torni CNC per componenti in alluminio.
Proprio come la lavorazione CNC, i torni CNC funzionano bene con il rame e le sue leghe (ottone e bronzo). Questo è particolarmente utile per connettori elettrici e termici, e scambiatori di calore realizzati in rame. Parti decorative e alcuni tipi di valvole possono essere realizzati in ottone, una lega di rame e zinco. Il suo buon finitura superficiale è un ulteriore vantaggio. Il fatto che questi componenti siano malleabili è un ulteriore beneficio, poiché possono sopportare il processo di taglio senza rompersi. Inoltre, l'accuratezza del tornio CNC è di grande importanza, poiché i componenti in rame devono rispettare tolleranze molto strette con altre parti all'interno del sistema elettrico.
Oltre ai metalli, i torni CNC possono lavorare vari materiali non metallici. Questo è prezioso per settori che utilizzano componenti non metallici più leggeri e resistenti alla corrosione. I principali materiali non metallici sono plastica, legno e grafite.
Tra i molti utili materiali non metallici, le materie plastiche sono ampiamente utilizzate perché leggere, economiche e disponibili in diversi tipi. Alcune delle plastiche che possono essere lavorate con macchine tornio CNC sono ABS, PP e nylon. L'ABS è utilizzato per componenti come ingranaggi in plastica e alloggiamenti per dispositivi di piccole dimensioni grazie alla sua resistenza e tenacità agli urti. Il PP è impiegato per tubi e contenitori flessibili e resistenti ai prodotti chimici. Le macchine tornio CNC devono prestare maggiore attenzione alla velocità durante il lavoro con le plastiche. Questo perché il calore generato da un taglio troppo rapido potrebbe fondere o deformare la plastica. Tuttavia, con le giuste impostazioni, le macchine tornio CNC possono produrre parti in plastica precise e lisce che soddisfano le specifiche di progetto desiderate. Ad esempio, le macchine tornio CNC vengono utilizzate nella produzione di raccordi in plastica per apparecchiature per le nuove energie, garantendo una tenuta perfetta.
Potresti pensare che il legno sia un materiale strano per un tornio CNC, ma è ideale per realizzare pezzi personalizzati o ornamentali. Rovere e acero sono tra i migliori tipi di legno duro perché sono stabili e lisci. I torni CNC possono produrre oggetti in legno come impugnature personalizzate per utensili, ringhiere o persino gambe di tavoli in legno. I torni CNC sono molto precisi, quindi tutti i pezzi sono uniformi, elemento fondamentale per la produzione di massa. Rispetto al tornio manuale, un tornio CNC può produrre pezzi di legno identici più rapidamente, senza mai stancarsi.
Il grafite è lavorato bene sulle macchine tornio CNC, specialmente nel settore fotovoltaico (energia solare). Il grafite di grado fotovoltaico viene utilizzato per realizzare tubi guida, le cui pareti interne devono essere lisce per controllare la fusione del silicio e mantenere il campo termico. Questi tubi hanno un diametro compreso tra 300 e 500 mm e una lunghezza tra 400 e 600 mm, dimensioni che i torni CNC possono gestire con facilità. Sono progettati per effettuare tagli lenti e costanti per evitare che il grafite fragile si rompa, ottenendo così un tubo con la levigatezza esatta richiesta per l'equipaggiamento solare. Per questo motivo, la maggior parte dei produttori del settore fotovoltaico utilizza macchine tornio CNC per componenti in grafite.
Per la produzione di fascia alta e l'aerospaziale, dove lo standard industriale è ancora considerato convenzionale, i materiali richiesti sono più specializzati. Ciò avviene perché questi settori devono utilizzare materiali di grado elevato in grado di resistere a condizioni avverse. Sebbene sia necessaria una configurazione più accurata, per questi materiali estremamente resistenti, le macchine utensili CNC avanzate sono più che capaci.
Le leghe di titanio sono estremamente resistenti, leggere e resistenti alla corrosione. Questo le rende ideali per componenti aerospaziali come fissaggi aeronautici e parti del motore. L'unico problema con il titanio è che è molto duro e tagliarlo può risultare difficile. Per i componenti aerospaziali in titanio, i torni CNC devono essere dotati di utensili specifici in metallo duro e funzionare a velocità più basse, in modo da evitare il surriscaldamento sia dell'utensile che del titanio. Anche con queste regolazioni, il tornio CNC riesce a produrre pezzi precisi secondo le rigide specifiche del settore aerospaziale. Un esempio è la produzione di bulloni in titanio per aerei. Il tornio CNC raggiunge una tolleranza di 0,005 mm, necessaria per questi bulloni.
Oltre a quelli menzionati, le macchine utensili CNC sono utilizzate anche per la lavorazione personalizzata di leghe resistenti ad alte temperature, come Inconel, Hastelloy o altre leghe speciali, tutte caratterizzate da eccellenti proprietà di resistenza meccanica a temperature superiori ai 1000°C. Queste leghe vengono impiegate nella produzione di componenti per motori a reazione o centrali elettriche. La principale difficoltà nella lavorazione di tali leghe risiede nel fatto che sono molto dure, generano un eccesso di calore durante il taglio e usurano rapidamente gli utensili di taglio. La macchina utensile CNC è dotata di scambiatori di calore e utilizza utensili in materiali ultra-duri, come il nitruro di boro cubico (CBN). Alcuni operatori di macchine utensili CNC forniscono sistemi personalizzati progettati appositamente per la lavorazione di queste leghe. Tale ingegnerizzazione personalizzata riguarda tutti i componenti del sistema, al fine di garantire una lavorazione uniforme delle leghe. Questo tipo di progettazione su misura consente ai produttori di lavorare le leghe refrattarie senza compromettere la qualità della finitura.
Comprendere i materiali che possono essere lavorati su un tornio CNC è metà della battaglia. È necessario anche impostare i parametri corretti e utilizzare gli utensili da taglio appropriati per il materiale selezionato. Alcuni passaggi pratici possono portare ai risultati desiderati.
L'utensile da taglio scelto deve essere adatto al materiale da lavorare. Per utensili in metallo duro (resistenti e adatti alla lavorazione della maggior parte dei metalli, tra cui acciaio e alluminio, nonché altre leghe), questi sono efficaci sui metalli. Per la lavorazione di materiali non metallici (come plastica e legno), utilizzare utensili in acciaio rapido (HSS), più affilati e meno inclini a danneggiare il materiale in lavorazione. Per leghe particolarmente resistenti (come il titanio), scegliere utensili in nitruro di boro cubico (CBN) o rivestiti in diamante, capaci di tagliare e resistenti all'abrasione. L'utilizzo di un utensile errato danneggia il pezzo e distrugge lentamente il tornio CNC.
Infine, le impostazioni di velocità e avanzamento del CNC devono essere adeguate al materiale da tagliare. La velocità di avanzamento del tornio CNC indica la velocità e la forza con cui l'utensile agisce sul materiale durante il taglio, mentre la velocità si riferisce al regime di rotazione del materiale. Velocità di taglio più basse sono adatte solo per metalli più morbidi come l'alluminio, mentre velocità più elevate risultano più efficienti (finitura liscia) e produttive (taglio più rapido); al contrario, metalli più duri come il titanio richiedono velocità più elevate. Per lavorazioni su alluminio, la velocità del tornio CNC è di 2000 giri/min, mentre per il titanio è di 500 giri/min.
Il passo successivo è la preparazione dei materiali prima dell'uso. Per metalli come acciaio e rame, ciò include la pulizia da sporcizia, ruggine e altre impurità. Le impurità possono danneggiare le macchine utensili del tornio CNC e causare irregolarità di taglio. Per materiali non metallici come il grafite, la macchina funziona meglio quando il materiale è già dimensionato. Questo riduce al minimo il tempo di lavorazione e aumenta l'efficienza. Potrebbe essere necessario un trattamento termico per alcuni materiali, come l'acciaio legato, per facilitare il taglio. Questi passaggi aiutano a garantire che il tornio CNC funzioni in modo efficiente e produca componenti di qualità.
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