Come scegliere tra un centro di lavoro a 5 assi a traliccio e uno a testa girevole?

Siete pronti a investire in una macchina a 5 assi, ma la scelta tra una testa cilindrica e una testa girevole vi confonde. La scelta sbagliata può portare a una macchina che non è in grado di gestire i pezzi più grandi o di raggiungere le caratteristiche di quelli più complessi.

Scegliete una macchina a montante per pezzi piccoli e complessi che richiedono un eccellente sottosquadro e accesso all'utensile, soprattutto nei materiali duri. Scegliere una macchina a testa girevole per la lavorazione di pezzi molto grandi e pesanti in cui la tavola deve rimanere piatta e ferma per sostenere il peso.

Si tratta di una scelta fondamentale che definisce il tipo di lavoro in cui la vostra officina eccellerà per il prossimo decennio. Alcune officine acquistano una bella macchina a montanti tronchi solo per rendersi conto che i lavori più redditizi sono troppo pesanti per essere sollevati dalla tavola. Alcune officine con macchine a testa girevole hanno difficoltà con pezzi medicali piccoli e intricati perché non riescono a mettere un utensile corto e tozzo nella posizione giusta. Il segreto è smettere di guardare la macchina e iniziare a guardare i pezzi. Il pezzo vi dice sempre su quale macchina vuole essere prodotto.

Perché un centro di lavoro a 5 assi con testa girevole è generalmente migliore per i pezzi grandi e pesanti?

Dovete lavorare un'enorme pressofusione o un'enorme struttura aerospaziale. Temete che una macchina a 5 assi standard non sia in grado di gestire l'enorme peso senza perdere precisione.

Una testa girevole è migliore perché il pezzo è bloccato su una grande tavola fissa che si muove solo in X e Y. Tutta l'inclinazione e la rotazione avvengono nella testa, quindi non ci sono quasi limiti pratici al peso e alle dimensioni del pezzo.

Il vantaggio principale di un macchina a testa girevole¹ è la sua struttura. Considerate il piano di lavoro come una semplice base incredibilmente robusta. Il suo unico compito è quello di spostare il pezzo da sinistra a destra e da davanti a dietro. Non deve mai sollevare o inclinare il pezzo. La testa del mandrino, che è molto più leggera del pezzo, gestisce tutte le complesse rotazioni degli assi A e C. Questo design separa completamente il peso del pezzo dagli assi rotativi. Di conseguenza, è possibile lavorare componenti di dimensioni superiori a 2.000 mm, utilizzati nei settori aerospaziale, energetico e della costruzione di stampi, senza preoccuparsi di sovraccaricare il meccanismo di inclinazione della macchina.

Involucro di lavoro e capacità di peso

Il design di una macchina a testa girevole offre due vantaggi principali per i pezzi di grandi dimensioni: un busta di lavoro² e una grande capacità di peso. L'area di lavoro di una macchina a montanti può ridursi drasticamente perché la tavola si inclina in gran parte verso la colonna della macchina, creando potenziali interferenze. Una macchina a testa girevole non presenta questo problema. L'inviluppo di lavoro non è in gran parte influenzato dall'orientamento dell'utensile. Inoltre, i limiti di peso sono significativamente più elevati. Mentre una tavola a cerniera può essere limitata a circa 500 kg, la tavola di una macchina a testa girevole può facilmente supportare diverse tonnellate. Ciò la rende la configurazione predefinita per le industrie che hanno bisogno di lavorare pezzi che non possono essere sollevati a mano.

In che modo un centro di lavoro a 5 assi di tipo Trunnion offre un migliore accesso all'utensile e al sottosquadro su pezzi piccoli e complessi?

Lavorate parti piccole e complesse come impianti medici o giranti. Dovete costantemente lottare per raggiungere elementi stretti e tasche profonde senza utilizzare utensili lunghi e flessibili.

Una macchina di tipo trunnion offre un accesso migliore inclinando il pezzo stesso verso l'utensile. Questo movimento apre il pezzo, consentendo di utilizzare utensili più corti e rigidi per raggiungere facilmente sottosquadri e caratteristiche laterali.

Immaginate di tenere in mano un oggetto piccolo e complesso. Per ispezionare una caratteristica sul lato inferiore, non dovete alzare il collo, ma semplicemente inclinare l'oggetto. Una macchina trunnion funziona esattamente nello stesso modo. Gli assi A e C si trovano nella tavola, che sostiene e inclina il pezzo, spesso in un intervallo enorme, da -30° a +110°. Questa azione sposta efficacemente il pezzo dalla sua stessa strada. L'inclinazione del pezzo crea un'ampia area libera intorno all'utensile, rendendo incredibilmente facile l'accesso a elementi che sarebbero impossibili da raggiungere su una macchina a testa girevole senza un utensile molto lungo. Ecco perché macchine a cerniera³ dominano settori come quello medico e aerospaziale, dove i pezzi piccoli e di alto valore sono la norma.

Il vantaggio di inclinare la parte

Quando la macchina inclina il pezzo da lavorare, si ottiene un vantaggio significativo in termini di dinamica di taglio⁴. È possibile utilizzare l'utensile più corto e rigido possibile per il lavoro. Un utensile più corto devia meno, vibra meno e consente un taglio molto più aggressivo e preciso. Questo porta a finiture superficiali migliori, a una maggiore durata dell'utensile e a tempi di ciclo più brevi. Su una macchina a testa girevole, il pezzo rimane piatto, quindi la testa deve inclinarsi per raggiungere un elemento laterale. Ciò costringe spesso a utilizzare un portautensili e un utensile più lunghi per evitare la collisione della testa del mandrino con il pezzo o l'attrezzatura. Questa lunghezza aggiuntiva introduce una flessione e limita le prestazioni di taglio, cosa che non si può permettere su pezzi complessi e di alta precisione.

Quale design offre maggiore rigidità e stabilità alla punta dell'utensile?

Dovete lavorare materiali resistenti come l'acciaio o il titanio. Sapete che una mancanza di rigidità può provocare vibrazioni, scarsa durata degli utensili e pezzi imprecisi. È necessario sapere quale progetto è fondamentalmente più stabile.

Una macchina di tipo trunnion spesso offre una maggiore rigidità sulla punta dell'utensile perché il suo design consente l'uso di utensili più corti. La stabilità deriva dal fatto che la distanza tra la superficie del mandrino e il tagliente è la più breve possibile.

Questo potrebbe sembrare controintuitivo all'inizio. La macchina a testa girevole ha una testa più semplice e un tavolo solido, che sembra più rigido. Tuttavia, la vera rigidità di taglio⁵ è determinato dal punto di contatto: la punta dell'utensile. Come abbiamo detto, una macchina trunnion inclina il pezzo, creando un gioco che consente di utilizzare utensili molto corti. Un utensile lungo il doppio è molto meno rigido. Consentendo l'uso di utensili più corti, il design a tronco di cono offre una condizione di taglio più stabile. Per questo motivo macchine a cerniera⁶ sono spesso preferiti per la lavorazione di materiali duri e per le operazioni di taglio profondo in cui la pressione dell'utensile è elevata.

Abbinare la struttura al materiale

Anche la struttura complessiva della macchina svolge un ruolo importante. Le macchine trunnion, costruite per gestire le forze dinamiche di una tavola mobile e di un taglio aggressivo, sono spesso molto robuste. Il mandrino fisso è un'unità semplice e resistente. Il mandrino articolato di una testa girevole ha un maggior numero di parti mobili e di giunti nel suo assemblaggio, che possono essere fonte di potenziali vibrazioni. Ciò si traduce in una differenza nell'approccio al taglio. Una macchina a perno è generalmente più adatta per tagli pesanti in materiali duri come l'acciaio, mentre le forze di taglio più leggere di una macchina a testa girevole la rendono ideale per la finitura ad alta velocità di materiali più morbidi come l'alluminio.

Quale lista di controllo finale utilizzare per abbinare i pezzi alla giusta configurazione a 5 assi?

Avete compreso le teorie, ma ora dovete prendere una decisione concreta per la vostra officina. Avete bisogno di una semplice lista di controllo per esaminare i vostri pezzi e scegliere con sicurezza la macchina giusta.

Analizzate i vostri pezzi in base a dimensioni, peso, complessità e materiale. Le risposte indicano direttamente la configurazione corretta della macchina, assicurando che il vostro investimento si adatti perfettamente al vostro lavoro.

Per fare la scelta giusta è necessario porsi le domande giuste. Non iniziate dal catalogo delle macchine. Partite dai pezzi che producete oggi e da quelli che volete produrre domani. Esaminate i 10 lavori più redditizi o più impegnativi e applicate questa lista di controllo. Lo schema che emerge renderà chiara la vostra decisione. Uso questo metodo con i clienti da anni, ed elimina le congetture. Assicura che la macchina acquistata sia una soluzione ai vostri problemi e non la causa di nuovi.

La lista di controllo delle decisioni a 5 assi

Utilizzate questa tabella per valutare il vostro carico di lavoro primario. La colonna con il maggior numero di segni di spunta è probabilmente la scelta giusta per il futuro del vostro negozio.

Conclusione

Una macchina a montante fisso eccelle con pezzi piccoli e complessi realizzati con materiali duri, dove l'accesso agli utensili è fondamentale. Una macchina a testa girevole è la scelta imbattibile per pezzi massicci e pesanti.