Perché un centro di maschiatura è la scelta migliore per i pezzi in alluminio anziché in acciaio?

Non riuscite a trarre profitto dalla lavorazione di pezzi in alluminio su frese per impieghi gravosi. I tempi di ciclo sono troppo lunghi e la finitura è approssimativa. Avete bisogno di una soluzione più rapida.

I centri di maschiatura sono ottimizzati per l'alluminio perché i loro mandrini ad alta velocità e bassa coppia si adattano perfettamente alla natura morbida e duttile dell'alluminio. Utilizzano un'accelerazione rapida e cambi utensile fulminei per ridurre al minimo il tempo di non taglio, mentre non hanno la coppia di bassa intensità necessaria per tagliare l'acciaio duro senza stallo o vibrazioni.

Alcuni proprietari di officine commettono l'errore di acquistare la macchina sbagliata per il lavoro da svolgere. Cercano di tagliare l'acciaio con un centro di maschiatura e rompono il mandrino, oppure tagliano l'alluminio con una fresa pesante e perdono tempo. Vi spiego perché il centro di foratura e maschiatura è il re della lavorazione dell'alluminio e perché dovreste tenerlo lontano dall'acciaio pesante.

In che modo l'alta velocità del mandrino di un centro di maschiatura è vantaggiosa per la lavorazione dell'alluminio?

Si notano bordi ruvidi sulle parti in alluminio. La lucidatura richiede ore. Vi chiedete perché la vostra macchina non riesca a lasciare subito una finitura a specchio.

Le alte velocità del mandrino (oltre 20.000 giri/min) fondono efficacemente il materiale di alluminio. Questa velocità impedisce al metallo tenero di aderire all'utensile (bordo costruito), creando una finitura superficiale liscia e utilizzando la forza centrifuga per espellere istantaneamente i trucioli, impedendo il taglio.

L'alluminio è un metallo difficile perché è morbido e appiccicoso. Se lo si taglia lentamente, si comporta come una gomma da masticare. Si attacca all'utensile da taglio. Questo si chiama "bordo costruito¹." Quando ciò accade, l'utensile non taglia in modo netto, ma strappa il metallo. In questo modo si ottiene una superficie ruvida e brutta da lucidare in seguito.
A centro di maschiatura² risolve questo problema con la velocità pura. La maggior parte dei nostri modelli funziona a velocità pari o superiori a 20.000 giri/min. Alcuni raggiungono anche i 30.000 giri/min. Quando l'utensile gira a questa velocità, l'alluminio viene via in modo pulito. Lascia immediatamente una superficie lucida. Non è necessario lucidarla in seguito. In questo modo si risparmia un'intera fase della produzione.
Pensate anche ai chip. Ad alta velocità, la forza centrifuga agisce come un motore a reazione. I trucioli vengono immediatamente allontanati dalla zona di taglio. In questo modo si evita che i trucioli graffino il pezzo o si aggroviglino intorno all'utensile. La chiamiamo strategia "leggera e veloce". Si eseguono tagli piccoli, ma si procede in modo incredibilmente veloce. Per i piccoli pezzi sotto i 50 mm, questo è l'unico modo per ottenere un'elevata precisione. Gli elettromandrini di alta gamma utilizzati in queste macchine hanno un'escursione inferiore a 1µm, garantendo la stabilità anche alla massima velocità.

Perché la bassa coppia è un fattore limitante quando si usano i centri di maschiatura per l'acciaio?

Si cerca di praticare un foro nell'acciaio, ma la macchina si blocca. Il mandrino urla e l'utensile si rompe. Avete spinto la macchina oltre il suo limite.

L'acciaio richiede un'elevata forza di taglio per tranciare il materiale, il che richiede una coppia elevata a basse velocità. I centri di maschiatura utilizzano mandrini a trasmissione diretta progettati per la velocità, non per la potenza. Non hanno la forza di torsione necessaria per tagliare efficacemente l'acciaio, con conseguenti vibrazioni, slittamento degli utensili e sovraccarico del motore.

È necessario comprendere la differenza tra cavalli e coppia. I centri di maschiatura sono veloci, ma non hanno la forza necessaria per l'acciaio. L'acciaio ha un'elevata resistenza al taglio e durezza (durezza Brinell 200-400+). Per tagliarlo, è necessaria una grande forza di torsione (coppia), soprattutto alle basse velocità.
I mandrini dei centri di maschiatura sono solitamente "azionamento diretto³" o "elettromandrini". Collegano il motore direttamente all'utensile per ottenere un elevato numero di giri. Questo design sacrifica la coppia. Quando si cerca di maschiettare un foro nell'acciaio inossidabile, la resistenza è enorme. Il mandrino potrebbe non avere abbastanza forza per girare il rubinetto.
Questo provoca "chattering" o vibrazioni. L'utensile potrebbe scivolare o fermarsi completamente. Se l'utensile si ferma mentre la macchina cerca di muoversi, si rompe. Ho visto clienti rovinare mandrini costosi nel tentativo di forzarli a tagliare acciaio legato. È come cercare di trainare un rimorchio con un'auto da corsa. Il motore è veloce, ma si brucia sotto il carico pesante. Se dovete tagliare l'acciaio, avete bisogno di una macchina con un cambio o una potenza superiore, non di una trasmissione diretta ad alta velocità.

Caratteristica	Requisiti dell'alluminio	Requisiti dell'acciaio	Capacità del centro di maschiatura
Durezza del materiale	Morbido (50-150 HB)	Duro (200-400 HB)	Ottimizzato per Soft
Velocità richiesta	Alto (>10k RPM)	Basso (<6k RPM)	Eccellente
Coppia richiesta	Basso	Alto	Povero
Strategia di taglio	Leggero e veloce	Pesante e lento	Leggero e veloce

In che modo i tassi di accelerazione e decelerazione rapida dei centri di maschiatura riducono i tempi di ciclo per l'alluminio?

Si vede la macchina perdere secondi solo per girare a regime. Nella produzione di massa, questi secondi sprecati si sommano a ore di produzione perse ogni giorno.

I centri di maschiatura sono caratterizzati da parti mobili ultraleggere e potenti servomotori. Possono passare da 0 a 12.000 giri/min in soli 0,6 secondi. Questa drastica riduzione del tempo di non taglio consente movimenti rapidi di stop-and-go, essenziali per l'esecuzione di fori in parti di alluminio.

Il tempo è denaro, soprattutto quando si producono migliaia di pezzi come le custodie dei telefoni o le parti di automobili. Una normale fresa richiede tempo per accelerare e rallentare. È come un camion pesante. Un centro di maschiatura è come un'auto sportiva. Può passare da 0 a 12.000 giri/min in 0,6 secondi. Può accelerare fino a una velocità di 48 metri al minuto in una frazione di secondo (0,18 secondi).
Perché è importante? Perché la foratura e la maschiatura comportano molte operazioni di avvio e arresto. Si esegue un foro, ci si ferma, ci si sposta e se ne esegue un altro. Se la macchina è lenta a reagire, si perde tempo ad "aspettare". Noi chiamiamo questo fenomeno "tempo di non taglio⁴."
Riducendo questi tempi di inattività, è possibile praticare i fori molto più rapidamente. Ad esempio, per un involucro di alluminio complesso, una macchina standard potrebbe impiegare 4 ore. Con l'accelerazione rapida di un centro di maschiatura, possiamo completare il lavoro in 1,8 ore. Si tratta di un salto di efficienza di quasi 55%. La macchina non aspetta, agisce istantaneamente. La maschiatura rigida rimane perfettamente sincronizzata perché il motore risponde istantaneamente.

Come si colloca la velocità di cambio utensile di un centro di maschiatura rispetto a un centro di lavoro CNC?

Si contano i secondi mentre la macchina scambia gli utensili. Uno, due, tre, quattro. Sembra un'eternità quando si hanno venti utensili da utilizzare.

I centri di foratura e maschiatura utilizzano un caricatore "a disco volante" che cambia gli utensili in 0,9-1,2 secondi. I centri di lavorazione standard utilizzano cambi di tipo a braccio più lenti, che richiedono 2-4 secondi. Il vantaggio di velocità del 50% è fondamentale per i processi che richiedono frequenti cambi di utensili.

Il cambio utensile è la parte più impegnativa della macchina. In un centro di foratura e maschiatura, utilizziamo un design specifico chiamato "cambio utensili". "rivista "disco volante⁵. Si trova proprio accanto al mandrino. È piccolo e leggero. Per questo motivo, può scambiare un utensile in circa 0,6-1,2 secondi (da utensile a utensile). Il tempo da chip a chip è di circa 1,6 secondi.
Ora, fate un confronto con un centro di lavoro verticale standard. Queste macchine di solito utilizzano un pesante braccio meccanico o un braccio a ombrello. Impiegano da 2 a 4 secondi per cambiare un utensile. Non sembra una grande differenza, vero?
Ma pensate a un pezzo che necessita di 20 utensili diversi. Si risparmiano 2 secondi per ogni cambio. Si tratta di 40 secondi risparmiati per pezzo. In un anno, si tratta di migliaia di dollari. Gli utensili sono anche più piccoli (di solito BT30), il che li rende più leggeri da spostare. La combinazione dell'utensile leggero e del magazzino compatto rende il centro di maschiatura da 30% a 50% più veloce nel cambio degli ingranaggi rispetto a una fresa standard.

Conclusione

I centri di maschiatura dominano la lavorazione dell'alluminio grazie all'elevato numero di giri, all'accelerazione rapida e al cambio rapido degli utensili, ma non dispongono della coppia necessaria per l'acciaio; la scelta della macchina giusta garantisce efficienza e durata.

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