Tecnologia di tornitura del tornio CNC

Cos'è un tornio CNC? Come impostare la tornitura del tornio CNC?
Tornio a controllo numerico o tornio CNC si riferisce a una macchina utensile di tipo tornio utilizzata per lavorare parti di rivoluzione utilizzando un software per computer che utilizza dati alfanumerici, seguendo la X cartesiana, Assi Y. Serve a produrre in quantità e con precisione, perché il computer che incorpora il controllo è responsabile dell'esecuzione del pezzo.

Un tornio CNC può eseguire tutti i lavori che normalmente vengono eseguiti da diversi tipi di tornio come quello parallelo, copiare, girevole, automatici e anche verticali. La sua redditività dipende dal tipo di pezzo lavorato e dal numero di pezzi che devono essere lavorati in serie.

Tornio CNC

Controllo numerico
Il primo sviluppo nel campo del controllo numerico fu portato avanti dall'inventore americano John T. Parsons insieme al suo dipendente Frank L. Rubato, negli anni '40. Il controllo numerico (CN) è un sistema di automazione per macchine utensili in cui i numeri, vengono utilizzati lettere e simboli. Quando cambia il compito da svolgere, il programma di istruzioni viene modificato.
I caratteri stabiliti per questi programmi sono disciplinati dalla norma DIN 66024 E 66025 standard. Alcuni dei personaggi lo sono:
N – corrisponde al numero di blocco o di sequenza. Dopo la lettera, viene posizionato il numero dei blocchi da programmare. Il numero di blocchi deve essere compreso tra 1 E 999.
Funzionamento
IL “X” E “Z” gli assi possono muoversi simultaneamente interfogliati, con conseguente lavorazione conica o sferica a seconda della geometria dei pezzi.
Gli utensili vengono posizionati in portautensili fissati ad una testa che può ospitare fino a 20 diversi portautensili che ruotano in base al programma scelto, facilitando la realizzazione di parti complesse.
Nel programma di lavorazione, la velocità di rotazione della testa del pezzo, Come parametri è possibile inserire l'avanzamento dei carri longitudinale e trasversale e le coordinate di esecuzione del pezzo. La macchina opera a velocità di taglio e di avanzamento molto più elevate rispetto ai torni convenzionali, quindi vengono utilizzati strumenti in metallo duro o ceramica per ridurre l'affaticamento del materiale.

Vite a ricircolo di sfere con filetto arrotondato rettificato

Architettura generale di un tornio CNC
Le caratteristiche dei torni CNC rispetto ad un normale tornio universale sono le seguenti:
Motore e testa principale
This motor limits the real power of the machine and is what causes the rotating movement of the parts. Normally, current CNC lathes are equipped with a direct current motor, which acts directly on the spindle with a transmission by pulleys interposed between the location of the motor and the spindle, being unnecessary any type of transmission by gears.
These DC motors provide an almost infinite range of rotation speeds from zero to a maximum determined by the characteristics of the motor, which is programmable with the execution program of each part. Many engines incorporate two speed ranges, one for slow speeds and the other for fast speeds, in order to obtain the most favorable torque. The spindle has at its end the adaptation for the corresponding claw plates and a hole to be able to work with a bar.

The characteristics of the motor and main spindle of a CNC lathe can be the following:

Main spindle bore diameter: 100 mm
Main spindle nose: DIN 55027 NO. 8 / Camclock No. 8
Morse cone No. 2
Speed range: 2
Variable spindle speed: I: 0-564 rpm II: 564-2000 giri/min
Motor power: 15 kW
Movable bench and trolleys
In order to facilitate the rapid movement of the longitudinal and transverse carriages, the guides on which they slide are tempered and ground with a hardness of the order of 450 HB. These guides have an automated permanent greasing system.
The spindles of the carriages are made of hardened and ground balls ensuring great precision in the movements, these spindles work by the principle of recirculation of balls, mediante il quale una vite senza fine si aggancia ai rispettivi carrelli. Quando la vite senza fine gira, il carrello si muove longitudinalmente attraverso le guide del letto. Queste viti non hanno gioco quando si cambia il senso di rotazione e offrono poca resistenza. Per evitare danni derivanti dalla collisione del carrello con un ostacolo, incorporano una frizione che disinnesta il gruppo e arresta la forza di avanzamento.
Ogni vettura ha un motore indipendente che può essere servomotore o motore encoder caratterizzato da elevata potenza ed elevata coppia a bassi giri. Questi motori funzionano come un motore AC convenzionale, ma con un encoder ad esso collegato. L'encoder controlla gli esatti giri dati dal motore e frena nel punto esatto che segna la posizione programmata dell'utensile.
D'altra parte, la struttura del bancale determina le dimensioni massime dei pezzi lavorabili. Esempio delle specifiche del basamento di un tornio CNC:

Altezza tra i punti: 375 mm
Diametro ammesso sul letto: 760 mm
Diametro sul carro longitudinale 675
Diametro ammesso sulla slitta trasversale. 470 mm
Z, Avanzamento di lavoro dell'asse X. 0-10000 mm / min
Movimenti rapidi Z, Assi X 15/10 M / min
Forza di spinta longitudinale 9050 N
Forza di spinta trasversale 9050 N

Elementi di fissaggio torniti su torni CNC

Regolazione posizionamento carrello
Nonostante la qualità degli elementi che intervengono nella mobilità dei carri longitudinali e trasversali, non esiste alcuna garanzia totale di riuscire a raggiungere la posizione degli utensili nella posizione programmata.
Per correggere eventuali errori di posizionamento sono presenti due sistemi elettronici, uno diretto e l'altro indiretto. The direct positioning adjustment system uses a measurement ruler located in each of the bench guides, where an optical reader acts that accurately measures the position of the carriage. transferring existing deviations to the CPU (Central Processing Unit) where it is automatically reprogrammed until the correct position is achieved.
Tool holders
The CNC lathe uses a drum as a tool holder where six to twenty different tools can be located, depending on the size of the lathe, or its complexity. The tool change is controlled by the machining program, and at each change, the carriages move back to a position where the rotation and selection of the appropriate tool take place to continue the machining cycle. When the machining of the part is finished, the carriages move back to the initial position of withdrawal from the work area so that it is possible to change parts without problems. The tool-holder drum, known as a revolver, incorporates a servomotor that makes it rotate, and a hydraulic or pneumatic system that interlocks the revolver, thus giving an accuracy that is normally between 0.5 E 1 micron of a millimeter. The tools have to be adjusted to suitable coordinates in an accessory external to the lathes according to the dimensions indicated by the program. In most cases, interchangeable carbide inserts are used, which means that when the insert needs to be replaced, it is not necessary to remove the tool holder from its housing.

TOOL SETTER
This accessory allows us to facilitate the setting of the tools to be used in machining. Le sonde di presetting utensile sono facilmente installabili su centri di lavoro CNC e centri di tornitura, consentendo il funzionamento automatizzato con i seguenti vantaggi:

Notevole risparmio di tempo con tempi di fermo macchina ridotti
Misurazione accurata della lunghezza e del diametro dell'utensile
Calcolo e correzione automatici della compensazione utensile
Eliminazione degli errori di configurazione manuale
Accessori e periferiche
Gli accessori della macchina sono conosciuti come quelle apparecchiature che, come parte di esso, vengono acquistati da un fornitore esterno, perché sono universalmente applicabili per quel tipo di macchina. Per esempio, una batteria per auto ne è un accessorio.
Tutte le macchine che hanno il funzionamento CNC integrato necessitano di una serie di accessori che nel caso di un tornio sono specificati di seguito:
processore (Unità di controllo del processo)
Grafica dinamica di solidi e percorsi
Editor del profilo
Periferiche di ingresso
Periferiche di uscita

Stainless steel parts turned by CNC lathes

Stainless steel parts turned by CNC lathes
UCP (Central Processing Unit)
Main article: Central processing unit
The CPU or CPU is the calculation brain of the machine, thanks to the microprocessor it incorporates. The computing power of the machine is determined by the installed microprocessor. Any of the CPUs on the market can be installed on each machine, Per esempio: FAGOR, FANUC, SIEMENS, eccetera. The normal thing is that the client chooses the characteristics of the machine he wants and then chooses the CPU that best suits him for performance, price, service, eccetera.

The main functions entrusted to the PCU is to develop the command and control orders that the machine must have in accordance with the machining program that the programmer has established. such as calculating the exact position that the tools must have throughout the work process, controllando lo spostamento dei corrispondenti carrelli longitudinali e trasversali. È inoltre necessario controllare i fattori tecnologici della lavorazione, ovvero i giri del mandrino e gli avanzamenti di lavoro e di corsa rapida nonché il cambio utensile.

D'altra parte, la CPU integra le diverse memorie del sistema, che può essere EPROM, rom, RAM e BUFFER, che servono per archiviare i programmi e fungono da disco rigido di qualsiasi computer.
La periferica di input più significativa e importante è la tastiera installata sul pannello di controllo della macchina, da dove è possibile apportare correzioni e modifiche al programma iniziale, persino sviluppare un programma di lavorazione individuale. Esistono molti tipi di periferiche di input con maggiore o minore complessità, which if they have to be built is resistant to aggressive environments such as those found in workshops.

The most important output peripheral is the monitor, which is where we are informed of the machining execution process and we can see all the values of each sequence. We can also control the manual movement of the trolleys and other moving parts of the machine.
Sequence number N
Sequence refers to the set of non-contradictory orders that can be given to the machine at once. They are identified by the letter N, and up to 9999 successive orders can be given on a normal lathe. If the program is not very long, they can be numbered from 10 A 10, in case it is necessary to introduce an unforeseen complementary order, so we will have N10, N20, N30, eccetera. or we could have, N10, N11, N20, eccetera.
Preparatory functions G
Sotto la lettera G accompagnata da un numero sono raggruppate un'ampia varietà di funzioni che permettono al tornio di svolgere i compiti adeguati e necessari per il suo lavoro.

Esistono cinque tipi fondamentali di funzioni preparatorie:

Funzioni di mobilità.
Funzioni tecnologiche.
Funzioni di conversione.
Funzioni di lavorazione speciali.
Funzioni modali.

1- Funzioni di mobilità Le funzioni di mobilità più importanti sono le seguenti:

G00. Scorrimento veloce. Indica il movimento più veloce possibile del carrello portautensili, dal punto di riferimento al punto in cui ogni utensile inizia a lavorare. Bisogna prestare particolare attenzione nell'utilizzo di questa funzione in quanto la traiettoria non è controllata dall'utente ma il tornio agisce esclusivamente in base alla velocità massima di spostamento. Non lo meccanizzi mai. Agisce solo all'inizio del programma, each time there is a tool change, and at the end of the program when returning to the reference point.

G01. Linear interpolation. Indicates that the tool is moving at the programmed work feedrate, allowing classic turning and facing operations as well as cone machining.
G02 Circular interpolation to the right (clockwise) It is used when it is necessary to machine spherical or radial areas with controlled speed.

G03. Circular interpolation to the left (counterclockwise). It is used when it is necessary to machine empty spherical areas, or left-hand radii.

There are other G mobility functions, less important and depending on the equipment that is installed in the machine.

2- Technological functions The technological functions are those that refer to the way of programming the spindle speed and the work advance. La velocità di rotazione del mandrino è programmabile ai giri al minuto desiderati, per quale funzione verrà preceduto G97, oppure può essere programmato per ruotare ad una velocità di taglio costante in m / min. In questo caso viene indicato con la funzione G96. Lo stesso accade con la velocità di avanzamento del lavoro, se si vuole programmare l'avanzamento in mm / rev, è anteposta la funzione G95 e se si vuole lavorare in mm / min è anteposta la funzione G94.

3- Funzioni di conversione La funzione più importante di questo gruppo è quella che corrisponde allo spostamento di zero per individuare lo zero pezzo che si effettua tramite la funzione G59. Ci sono anche funzioni se la dimensione è in pollici o millimetri. Anche se quello che verrà utilizzato normalmente è già stato preimpostato. Un altro caso di conversione è se si programma con quote assolute o quote incrementali.

4- Funzioni di lavorazione speciali. La più popolare di queste funzioni è quella corrispondente ad un ciclo di filettatura rappresentato dalla funzione G33. Altre funzioni di questo tipo si trovano ad affrontare, perforazione, toccando, alesatura, eccetera.

5- Funzioni modali. Nei programmi CNC, ci sono funzioni che, una volta programmato, rimangono attivi finché non viene programmata una funzione contraria, oppure il programma viene terminato. Queste funzioni sono chiamate funzioni modali. In un blocco si possono programmare quante funzioni si desidera, purché non siano incompatibili tra loro. Per esempio, le funzioni G00 e G01 non possono essere programmate in un blocco.
Vantaggi e svantaggi dei torni CNC rispetto a quelli convenzionali
Vantaggio:
Permettono di ottenere una maggiore precisione nelle lavorazioni.
Consentono la lavorazione di parti più complesse.
It can be easily changed from machining one part to another.
Operator errors are reduced.
CNC lathes are getting cheaper.
Machining times are reduced.

As disadvantages the following can be indicated:
Need to carry out a program prior to machining the first part.
High cost of tools and accessories, which implies a high investment.
Convenience of having a large occupation for the machine due to its high cost.

Parti in ottone lavorate da tornio CNC

Chip formation
The lathe has evolved so much that it is no longer just a matter of removing material at high speed, but the parameters that make up the process have to be closely controlled to ensure the final results of economy, quality and precision.

The way to treat the chip becomes a complex process, where all the technological components of machining intervene, so that it can have the size and shape that does not disturb the work process. Failure to do so would rapidly build up masses of long, stringy chips in the machining area, forming tangled and uncontrollable skeins.

The shape that the chip takes is mainly due to the material being cut and can be ductile as well as brittle and brittle.

The advance with which one works and the depth of the pass are quite responsible for the shape of the chip, and when it cannot be controlled with these variables, it is necessary to resort to choosing the tool that incorporates an effective chip breaker. 16 greater efficiency than a normal lathe is faster

Dry and coolant machining
Today dry turning is completely viable and is used in many applications. C'è una tendenza recente ad eseguire la lavorazione a secco ogni volta che la qualità dell'utensile lo consente. In molti casi una zona con temperatura limite più elevata può essere un fattore positivo.

Tuttavia la lavorazione a secco non è adatta a tutte le applicazioni, soprattutto per la perforazione, maschiatura e alesatura per garantire l'evacuazione del truciolo.

Operazioni, materiali, parti, requisiti di qualità, e i macchinari devono essere valutati attentamente per identificare i vantaggi derivanti dalla rimozione della fornitura di refrigerante.
Fondamenti tecnologici della tornitura
Nella svolta ci sono sei parametri chiave:
A causa dei loro meccanismi di funzionamento, I torni CNC consentono di regolare al massimo le condizioni di lavorazione e quindi di ottenere il miglior tempo di tornitura possibile.

Velocità di taglio (Vc). È definita come la velocità lineare alla periferia dell'area da lavorare. Your choice is determined by the material of the tool, the type of material of the part and the characteristics of the machine. A high cutting speed allows machining in less time but accelerates tool wear. The cutting speed is expressed in meters / minute.
Part rotation speed (N). Usually expressed in revolutions per minute. It is calculated from the cutting speed and the largest diameter of the pass being machined.
Advance (F). Defined as the penetration speed of the tool in the material. In turning it is usually expressed in mm / rev. Tuttavia, in order to calculate the turning time, it is necessary to calculate the feedrate in mm / min for each pass.
Depth of pass. It is the radial distance that a tool covers in its working phase. It depends on the characteristics of the piece and the power of the lathe.
Machine power. È espresso in kW, ed è ciò che limita le condizioni generali di lavorazione, quando non è limitato da altri fattori.
Tempo di svolta (T). È il tempo impiegato da tutti gli utensili per eseguire la lavorazione senza tener conto di altri problemi come eventuali arresti di controllo o il tempo per mettere e togliere il pezzo dalla testa, che può variare a seconda di ciascuna parte e macchina. Si calcola sommando i tempi parziali di ogni attrezzo.