La scelta del portautensili sbagliato su un tornio CNC può bloccare l'intera produzione. O si perde tempo con continui cambi di utensili manuali o si è pagato troppo per un sistema complesso di cui non si ha bisogno.

Per i lavori semplici e a singola operazione su pezzi piccoli, è sufficiente un solo portautensili. Per qualsiasi lavoro che richieda più utensili o processi, un portautensili rotante come una torretta o un sistema di utensili a gruppi è essenziale per migliorare l'efficienza e consentire l'automazione.

Molti produttori si trovano di fronte a questa scelta. Acquistano un semplice tornio per risparmiare, poi passano ore al giorno a fermare la macchina per scambiare gli utensili a mano. D'altro canto, alcuni acquistano un enorme centro di tornitura quando producono solo semplici perni. Il sistema di utensili è il cuore della produttività di un tornio CNC. Definisce il tipo di lavoro che si può fare e la velocità con cui lo si può fare. Non si tratta solo di scegliere se tenere un utensile o molti altri, ma di adattare le capacità della macchina direttamente ai pezzi da produrre.

Quale montante si può scegliere quando sono necessari più utensili?

I vostri lavori diventano sempre più complessi e un solo utensile non è più sufficiente. Siete stanchi di fermare la macchina per ogni singola operazione e sapete che deve esserci un modo più efficiente.

Se avete bisogno di più utensili, potete scegliere tra una torretta rotante, una slitta portautensili o una torretta elettrica. Ogni sistema può contenere più utensili ed è progettato per diversi livelli di complessità, velocità e volume di produzione.

Oggi le opzioni sono molto più avanzate e ognuna risolve un problema diverso. Si sta andando oltre il mondo "uno strumento alla volta". Il passo successivo è la scelta del giusto sistema multiutensile¹. Una slitta portautensili allineata consente di effettuare cambi rapidi su pezzi di piccole dimensioni. Una torretta rotante standard è il cavallo di battaglia versatile, in grado di contenere 8-12 utensili per una varietà di lavori. A torretta di potenza² è il risolutore di problemi per eccellenza, che trasforma il vostro tornio in una macchina multifunzione. La vostra scelta definirà le capacità della vostra officina.

Sistemi multiutensile a confronto

Le tre opzioni principali per contenere un maggior numero di utensili hanno ciascuna uno scopo ben preciso. Un sistema di utensili a gruppo dispone 4-8 utensili in linea sulla slitta trasversale. È incredibilmente veloce perché basta spostare gli assi X e Z per cambiare gli utensili, senza tempi di indicizzazione. Questo lo rende perfetto per la produzione di grandi volumi di pezzi piccoli e semplici. La torretta rotante standard è la scelta più comune. Può contenere 8-12 utensili e li indicizza in posizione. È più flessibile e può gestire lavori più lunghi che richiedono una contropunta. Per ottenere una capacità ancora maggiore, alcune officine montano piastre di supporto sulle stazioni della torretta, creando un sistema ibrido. La torretta elettrica, o torretta per utensili vivi, è simile a una torretta standard, ma aggiunge un motore per azionare gli utensili rotanti. In questo modo è possibile fresare, forare e maschiare sulla faccia o sul lato di un pezzo, combinando più operazioni in un'unica configurazione.

Sistema di utensili	Numero tipico di utensili	Il meglio per...	Caratteristiche principali
Utensili per bande	4 - 8	Piccoli pezzi, alti volumi, lavori critici per la velocità.	Cambio utensile più rapido (movimento lineare).
Torretta rotante	8 - 12	Lavori generici, di media complessità, variegati.	Versatilità e buona capacità degli utensili.
Torretta di potenza	8 - 12+	Pezzi complessi che necessitano di fresatura, foratura e tornitura.	Combina le operazioni (capacità di lavorare al tornio).

Quando è opportuno scegliere un utensile a nastro rispetto a una torretta rotante?

L'obiettivo è produrre migliaia di piccoli pezzi nel minor tempo possibile. Avete sentito dire che l'attrezzaggio dei gruppi è veloce, ma non siete sicuri che rinunciare alla flessibilità di una torretta sia la mossa giusta.

Scegliete l'utensileria a cricchetto quando la priorità assoluta è il tempo di ciclo più breve per i pezzi corti e di piccolo diametro. Il cambio utensile istantaneo e lineare è molto più veloce del movimento di indicizzazione di una torretta, il che la rende ideale per la produzione di grandi volumi.

La bellezza di Utensili per bande³ è la sua semplicità e velocità. Un cliente che produceva migliaia di piccoli distanziali in alluminio è venuto prima di noi. Il loro tornio a torretta⁴ passava quasi altrettanto tempo a indicizzare che a tagliare. Siamo passati a un tornio a utensili multipli e il tempo di ciclo è diminuito di quasi 40%. Poiché gli utensili sono semplicemente allineati sulla slitta, il cambio utensile è solo un rapido spostamento dell'asse X-Z. Non c'è una torretta da sbloccare, ruotare e bloccare. Non c'è una torretta da sbloccare, ruotare e bloccare. Ciò la rende imbattibile per lavori semplici e di grande volume. Lo svantaggio è che il numero di utensili è limitato e la configurazione può interferire con la contropunta, quindi non è adatta a pezzi lunghi e sottili. Una torretta è la scelta più versatile, ma per la velocità pura sul pezzo giusto, non c'è niente di meglio di un'utensileria a nastro.

Il compromesso velocità/flessibilità

La decisione tra l'utensileria a nastro e la torretta rotante è una classica battaglia tra specializzazione e generalizzazione. L'utensileria a nastro è una macchina specializzata. È progettata per una sola cosa: produrre un pezzo specifico di piccole dimensioni nel minor tempo possibile. Eliminando il tempo di indicizzazione rotazionale, si possono ridurre i secondi critici del tempo di ciclo. Su un ciclo di 100.000 pezzi, quei secondi si sommano a un enorme risparmio sui costi. È anche molto rigido per le sue dimensioni, poiché gli utensili sono montati direttamente sulla slitta trasversale. Tuttavia, non è flessibile. Il numero di utensili è limitato dalla lunghezza fisica della slitta e non è adatta a pezzi che richiedono molte operazioni diverse o il supporto di una contropunta. Una torretta rotante è generalista. È più lenta nel cambiare gli utensili, ma può contenerne di più e può essere configurata per un'ampia varietà di lavori, sia brevi che lunghi. È la scelta sicura e flessibile per un'officina con lavori futuri sconosciuti.

Quale sistema di utensili offre la migliore rigidità per tagli pesanti e tolleranze strette?

State affrontando lavori che richiedono tagli di sgrossatura pesanti in materiali difficili. Dovete rispettare tolleranze strette, ma avete problemi di vibrazioni e sospettate che il vostro portautensili sia l'anello debole.

Per ottenere la massima precisione e rigidità su pezzi di piccole dimensioni, l'utensileria a cricchetto è spesso superiore grazie al suo design semplice e diretto. Per la sgrossatura pesante di pezzi più grandi e complessi, un robusto sistema a torretta rotante offre la massa e la stabilità necessarie.

La rigidità è tutto quando si spinge forte una macchina. La risposta a quale sistema sia più rigido dipende dal lavoro. Per i lavori con tolleranze ridotte su pezzi piccoli, l'utensile a nastro è il re. Grazie al minor numero di parti mobili, all'assenza di meccanismi di indicizzazione e alle sporgenze ridotte degli utensili, le possibilità di gioco o di vibrazioni sono minori. La struttura è semplice e solida. Tuttavia, quando è necessario asportare molto materiale da un pezzo più grande, la massa di un utensile di grandi dimensioni è un fattore determinante. torretta rotante⁵ e la robusta macchina a cui è collegata offre una migliore stabilità. L'ampia e pesante fusione della torretta assorbe le vibrazioni dei tagli pesanti come un sistema di utensili più piccolo non può fare. Si tratta di abbinare il giusto tipo di rigidità al giusto tipo di lavoro.

Comprendere le fonti di rigidità

La rigidità di un sistema di utensili deriva dalla minimizzazione del numero di interfacce e dalla massimizzazione della massa e della forza di serraggio. Un semplice montante per utensili su una slitta composta ha molti punti potenziali di flessione. L'utensileria Gang migliora questo aspetto montando gli utensili direttamente sulla slitta trasversale, creando un percorso di carico molto breve e rigido. È per questo che eccelle nella precisione. Una torretta rotante, invece, ha un maggior numero di componenti - il disco della torretta, l'accoppiamento, il meccanismo di azionamento - che possono introdurre un accumulo di tolleranze. Ma su un tornio di grandi dimensioni progettato per il taglio pesante, l'intero sistema è sovradimensionato per compensare. Il disco della torretta massiccio e il telaio della macchina per impieghi gravosi lavorano insieme per smorzare le vibrazioni, rendendo questo tornio la scelta migliore per i tassi di asportazione del materiale elevati su lavori grandi e difficili.

In che modo la scelta del sistema di utensili influisce sulle dimensioni complessive e sull'area di lavoro del tornio CNC?

State progettando il layout della vostra officina e dovete scegliere un nuovo tornio. Vi rendete conto che il sistema di utensili non influisce solo sulle prestazioni, ma determina l'intera dimensione e forma della macchina.

Il sistema di utensili definisce fondamentalmente l'ingombro della macchina. I torni a fantina mobile sono tipicamente compatti, con un vano di lavoro più piccolo, mentre i torni a torretta sono più grandi per fornire spazio alla torretta e a un'eventuale contropunta.

Quando si acquista un sistema di utensili, si acquista anche un'architettura di macchina. Una volta un cliente voleva creare una cella per piccole viti medicali. Abbiamo scelto una serie di piccole torni per utensili a banda⁶. Il loro design compatto ci ha permesso di inserire tre macchine nello spazio in cui sarebbe andato un tornio tradizionale. Una macchina utensile per gruppi non ha bisogno di profondità e altezza supplementari per ospitare una torretta rotante di grandi dimensioni. L'intera macchina può essere più piccola. Un tornio a torretta, per sua natura, ha bisogno di più spazio. La torretta è un componente di grandi dimensioni e il basamento della macchina deve essere sufficientemente lungo per consentire alla torretta di spostarsi senza interferire con il mandrino o la contropunta. Si tratta quindi di una macchina più grande e più generica. La scelta degli utensili ha un impatto diretto sull'utilizzo dello spazio e sul flusso di lavoro.

L'architettura della macchina

Il sistema di utensili e il basamento della macchina sono progettati insieme. Un basamento inclinato, ad esempio, è spesso utilizzato con entrambi i sistemi perché offre un'eccellente rigidità e consente la caduta dei trucioli. In un tornio con utensili a coordinate, la tavola inclinata fornisce una solida base per la compatta slitta trasversale lineare e l'area di lavoro si concentra su pezzi piccoli e corti. Al contrario, un tornio a torretta ha bisogno di più spazio per respirare. Il progetto deve tenere conto della rotazione completa della torretta, garantendo che possa liberare il mandrino, il pezzo e la contropunta durante la sua corsa massima. Ciò comporta spesso una testa più grande, un bancale più lungo e un alloggiamento più profondo, con un ingombro complessivo della macchina significativamente maggiore. La scelta di una torretta elettrica aggiunge ulteriore complessità, poiché il progetto deve includere lo spazio per il motore di azionamento e gli ingranaggi all'interno dell'alloggiamento della torretta.

Conclusione

Scegliete un sistema di utensili per la velocità sui pezzi piccoli, una torretta standard per la versatilità e una torretta di potenza per lavori complessi e a più operazioni. L'abbinamento del sistema di utensili ai vostri pezzi è la chiave per un'operazione di tornio CNC redditizia ed efficiente.

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