Centri di lavoro CNC orizzontali: cosa sono e come funzionano
I centri di lavoro CNC orizzontali sono macchine utensili automatizzate, progettate per eseguire lavorazioni complesse di fresatura, foratura e maschiatura su componenti meccanici con un elevato grado di precisione. La loro caratteristica principale è l’orientamento orizzontale del mandrino, che lavora parallelamente al pavimento.
Struttura dei centri di lavoro CNC orizzontali
I centri di lavoro CNC orizzontali sono costituiti da diverse componenti chiave:
- Mandrino orizzontale: Questo è il cuore della macchina che permette di effettuare lavorazioni pesanti garantendo elevati volumi di esportazione. È un elemento chiave responsabile del fissaggio e della rotazione degli utensili da taglio come frese, punte da trapano e maschiatori, che eseguono le lavorazioni sul pezzo.
- Tavola rotante: La tavola rotante o indexata consente di ruotare il pezzo di lavoro senza doverlo rimuovere dalla macchina. Questa capacità di rotazione rende i centri di lavoro CNC orizzontali particolarmente efficienti per lavorazioni multi-facciali e per geometrie complesse, riducendo significativamente i tempi morti tra un’operazione e l’altra.
- Magazzino utensili automatico: Questi macchinari sono dotati di un magazzino utensili capace di contenere un gran numero di utensili, che vengono automaticamente cambiati durante le operazioni senza necessità di intervento manuale.
- Struttura del montante: Solitamente, i centri di lavoro CNC orizzontali utilizzano un montante fisso o mobile per sostenere la tavola di lavoro, che si muove lungo gli assi X, Y e Z per garantire una precisa lavorazione.
Funzionamento e applicazioni
Il funzionamento dei centri di lavoro orizzontali è guidato da un sistema di controllo numerico computerizzato (CNC), che permette di automatizzare e monitorare ogni aspetto del processo di lavorazione. Il CNC controlla il movimento della macchina, la velocità del mandrino, e gli avanzamenti lungo gli assi per eseguire operazioni di lavorazione con precisione e ripetibilità.
1. Movimentazione e assi
I centri di lavoro CNC orizzontali operano su tre assi principali: X, Y e Z, che definiscono il movimento della tavola e del mandrino. Alcuni modelli possono essere dotati di un quarto o addirittura di un quinto asse. Nel caso della nostra fresatrice a montante mobile Emera, questa può arrivare fino a 8 assi, ciò permette di aumentare la complessità delle geometrie fresate e ridurre i tempi di lavorazione. Emera può montare non solo un mandrino orizzontale, ma 8 diverse tipologie di teste con il sistema di cambio automatico. Gli assi classici sono:
- Asse X: Movimento laterale della tavola (sinistra-destra).
- Asse Y: Movimento verticale (alto-basso).
- Asse Z: Movimento longitudinale del mandrino (avanti-indietro).
- Asse A o B: Gli assi rotativi possono ruotare il pezzo, rendendo possibile lavorare superfici diverse senza dover rimuovere e riposizionare il pezzo.
2. Mandrino
Il mandrino orizzontale è il componente rotante della macchina, responsabile dell’alloggiamento degli utensili. Può essere equipaggiato con frese, punte da trapano, maschiatori e altri utensili a seconda del tipo di lavorazione da eseguire. La velocità del mandrino è controllata dal CNC e varia in base al materiale da lavorare e al tipo di utensile utilizzato. Il mandrino orizzontale permette di applicare forze maggiori rispetto a quelli verticali, rendendolo più adatto a lavorazioni pesanti.
3. Tavola rotante
Uno dei principali vantaggi dei centri di lavoro CNC orizzontali è la tavola rotante o indexata, che consente di ruotare il pezzo durante la lavorazione. Questa funzione riduce notevolmente la necessità di intervento manuale per riposizionare il pezzo, migliorando l’efficienza e riducendo i tempi di inattività. Ad esempio, se si deve lavorare su quattro facce di un componente, la tavola può ruotare automaticamente il pezzo, consentendo all’utensile di accedere a ciascuna faccia senza doverlo rimuovere e riposizionare.
4. Magazzino utensili
I centri di lavoro orizzontali sono dotati di magazzini utensili automatici (ATC, Automatic Tool Changer), che possono contenere decine, se non centinaia, di utensili. Il CNC è in grado di cambiare automaticamente gli utensili in base alle istruzioni del programma, rendendo possibile eseguire operazioni di fresatura, foratura, maschiatura e altre lavorazioni senza l’intervento dell’operatore. Ciò permette di eseguire interi cicli di lavorazione senza interruzioni.
5. Lubrificazione e raffreddamento
I centri di lavoro CNC orizzontali sono dotati di sistemi di lubrificazione e raffreddamento avanzati. Gli ugelli erogano un fluido refrigerante direttamente sull’utensile e sulla zona di taglio, riducendo l’attrito, abbassando la temperatura e aumentando la durata degli utensili. Questo è particolarmente importante quando si lavora su materiali tenaci come acciai e leghe di titanio, che generano molto calore.
6. Programmazione CNC
Il funzionamento di un centro di lavoro orizzontale è definito da un programma CNC scritto in codice G (G-code), che è un linguaggio di programmazione standard per macchine CNC. Questo programma indica alla macchina quali operazioni eseguire, a quale velocità muoversi, la profondità dei tagli, la rotazione del mandrino e la selezione degli utensili.
Utilizzi e applicazioni
I CNC orizzontali sono preferiti in molte industrie per la produzione di componenti di grandi dimensioni o per la necessità di lavorare su pezzi molto pesanti. Tra le applicazioni più comuni troviamo:
- Industria automobilistica: Per la produzione di blocchi motore, scatole del cambio, componenti strutturali e altre parti che richiedono lavorazioni su più facce.
- Industria aerospaziale: Utilizzati per la lavorazione di parti complesse di grandi dimensioni come telai, strutture di ali e componenti per motori.
- Industria dell’energia: Particolarmente utili per la realizzazione di componenti per turbine, pompe e valvole di grandi dimensioni.
- Lavorazioni generiche di componenti in metallo: Possono includere ingranaggi, alloggiamenti per macchine, piastre e supporti, dove è fondamentale l’elevata precisione nelle lavorazioni multi-lato.
Vantaggi dei centri CNC orizzontali
I vantaggi principali dei centri di lavoro CNC orizzontali includono:
- Efficienza: Grazie alla tavola rotante, è possibile lavorare più superfici del pezzo in un’unica impostazione, riducendo i tempi di movimentazione del pezzo e aumentando la produttività.
- Rigidità e precisione: Il design orizzontale conferisce maggiore stabilità alla macchina, specialmente durante lavorazioni di materiali pesanti come titanio e acciaio, consentendo tolleranze più strette.
- Automazione: Con il magazzino utensili automatico, questi macchinari sono capaci di eseguire più operazioni senza interventi manuali, rendendoli ideali per la produzione in serie.
Considerazioni sui materiali
I centri di lavoro CNC orizzontali sono generalmente utilizzati per materiali metallici tenaci come acciaio INOX, ghisa e leghe di titanio, ma possono anche essere impiegati per lavorazioni su leghe leggere o materiali compositi, a seconda delle esigenze specifiche.
In sintesi, i centri di lavoro CNC orizzontali rappresentano una soluzione estremamente versatile e performante per industrie che necessitano di lavorazioni complesse, multi-facciali, su componenti di grandi dimensioni o di forma non molto complessa. Grazie alla loro capacità di automatizzare gran parte del processo, offrono un eccellente ritorno sull’investimento in termini di produttività e precisione.
Soluzione universale
La nostra fresatrice a montante mobile Emera è il centro di lavoro orizzontale ideale per chi cerca precisione, versatilità e alte prestazioni nelle lavorazioni di materiali duri e tenaci. Grazie alla sua robusta struttura a montante mobile, garantisce una rigidità superiore anche durante le lavorazioni più pesanti, riducendo vibrazioni e migliorando la qualità delle finiture. Teste intercambiabili uniti alla tavola rotante e alla capacità di lavorare su 8 assi permette di ottimizzare i tempi di produzione lavorando su più superfici senza riposizionamenti. L’Emera offre un’elevata flessibilità applicativa, rendendola perfetta per settori come l’aerospaziale, automotive ed energia.
