Fresatura CNC: una guida completa | JS Precision

La fresatura CNC risolve molte sfide produttive. Immagina come un solido blocco di alluminio possa essere trasformato in pochi giorni nella fusoliera di un drone con centinaia di fori di precisione, superfici complesse e tolleranze ristrette.

La risposta è nella "mano magica" della produzione moderna: la fresatura CNC. Oltre a trasformare progetti digitali in parti tangibili, costituisce uno dei motori principali che promuovono l'innovazione in ogni ambito, dall'aerospaziale ai dispositivi medici.

In questa guida completa, curata dagli esperti di JS Precision, scoprirai come la fresatura CNC dà vita alle tue idee con la massima precisione, efficienza e coerenza.

Riepilogo delle risposte chiave

JS Precision: la tua fonte per la fresatura CNC di precisione

JS Precision opera nel settore della fresatura CNC di precisione da 12 anni ed è certificata ISO 9001 e AS9100. L'azienda fornisce servizi a oltre 600 clienti in 12 settori: aerospaziale, medicale, automobilistico, droni, nuove energie e altro ancora.

Ogni anno, JS Precision produce oltre 30.000 componenti di fresatura CNC. Il suo parco macchine comprende modelli di fascia alta di DMG MORI e Haas.

Realizziamo chiodi ossei in lega di titanio per clienti medici, con una precisione costante di ± 0,005 mm, grazie a dispositivi idraulici personalizzati e al controllo dei parametri. I parametri di lavorazione e la verifica della biocompatibilità fanno riferimento alla norma ISO 5832-3 per gli impianti chirurgici.

Produciamo staffe in lega di alluminio per aziende aerospaziali, raggiungendo un tasso di resa del lotto del 99,5%. Lavoriamo morsetti a linguetta per batterie per aziende del settore delle nuove energie, raggiungendo una precisione di ±0,01 mm.

Questa guida è un riassunto pratico di oltre 3000 progetti complessi ed è affidabile.

Vuoi scoprire come JS Precision può personalizzare le soluzioni di fresatura CNC per il tuo settore? Inviaci i requisiti del tuo settore e dei tuoi componenti per ricevere un case study personalizzato gratuito e comprendere i punti chiave della lavorazione industriale in tempi record.

In che modo la fresatura CNC trasforma i disegni digitali in realtà?

La fresatura CNC richiede la collaborazione di controllori, utensili da taglio e attrezzature per convertire i disegni in entità. Di seguito è riportato un riepilogo del processo di lavorazione di base della fresatura CNC.

Dal codice al movimento: il ruolo cerebrale del controller CNC

Il controller CNC è il "cervello", mentre il codice G è il "linguaggio di istruzioni".

Dopo l'importazione dei disegni CAD, il software CAM li converte in codice G, come G01 per il movimento lineare e M03 per la rotazione in avanti del mandrino. Queste istruzioni vengono utilizzate dal controller per attivare i servomotori, guidando la traiettoria del piano di lavoro e del mandrino in modo che corrisponda esattamente al disegno.

Magazzino utensili e cambio utensili

La lavorazione automatizzata in più fasi può essere eseguita utilizzando un magazzino utensili e un cambiautensili.

I centri di lavorazione JS Precision dispongono di un magazzino utensili da 20-40 utensili in cui possono essere immagazzinate frese, punte, ecc. Il sistema cambia automaticamente gli utensili in base ai requisiti del processo di fresatura CNC, eliminando la necessità di interventi manuali e consentendo di eseguire operazioni di fresatura, foratura e maschiatura in un'unica operazione.

Fissaggi: il serraggio stabile è la base della precisione

Il fissaggio del pezzo in lavorazione influisce sulla precisione. JS Precision progetta attrezzature in base al tipo di pezzo, ad esempio con mandrino idraulico o a vuoto.

Ad esempio, per i prototipi di motori automobilistici, un dispositivo di fissaggio personalizzato controlla la forza di serraggio a 500-800 N con una deformazione minima per garantire che l'errore dimensionale sia compreso entro ±0,02 mm, garantendo così la precisione delle parti lavorate con fresatura CNC.

Figura 1 Le fresatrici a controllo numerico convertono i modelli tridimensionali di progettazione assistita da computer (CAD) in una serie di istruzioni per computer.

Come padroneggiare il processo di fresatura CNC, ottenendo una precisione a livello di micron?

Per ottenere una precisione a livello di micron, è necessario ottimizzare il processo di fresatura CNC , il che include l'identificazione degli errori, le strategie di controllo e il feedback delle misurazioni.

Fonti di identificazione degli errori: macchine utensili, utensili da taglio, deformazione termica e vibrazioni

• Errore della macchina utensile: una macchina utensile che non è stata calibrata per 5 anni può avere un errore di guida di 0,03 mm,
• Errore dell'utensile da taglio: durante la lavorazione delle leghe di alluminio, gli utensili da taglio in acciaio rapido si consumano di 0,01 mm ogni 100 pezzi,
• Errore di deformazione termica: quando si opera a 8000 giri/min, un aumento di temperatura di 5℃ può estendere il mandrino di 0,005 mm,
• Errore di vibrazione: il taglio profondo di parti con cavità profonde può facilmente produrre vibrazioni, influenzando la rugosità superficiale.

Strategia di controllo di precisione di JS Precision: dalla prevenzione alla compensazione

• Calibrazione mensile delle macchine utensili con interferometro laser, controllo degli errori di posizionamento entro ±0,003 mm,
• I sensori a infrarossi sulla macchina utensile segnaleranno automaticamente la necessità di sostituzione se l'usura ha raggiunto 0,008 mm.
• Il sistema di raffreddamento a temperatura costante può mantenere il fluido da taglio a 20±1℃ per ridurre la deformazione termica.
• I cuscinetti antivibranti sulla base della macchina utensile riducono le vibrazioni del 10% durante la lavorazione di componenti in acciaio.

Misurazione e feedback: garantire la qualità di ogni parte con i dati

JS Precision ha implementato un sistema di controllo qualità completo , che prevede il campionamento a ogni processo. L'ispezione dimensionale completa dei prodotti finiti viene effettuata tramite una macchina di misura a coordinate.

Ad esempio, per i componenti ottici, vengono misurate 15 dimensioni chiave, ogni dimensione viene misurata 3 volte e viene calcolata la media; qualsiasi deviazione viene utilizzata per regolare i parametri del processo di fresatura CNC.

Figura 2 I pezzi lavorati tramite fresatura CNC hanno capacità incredibili per una lavorazione accurata e di precisione.

Tre assi vs. cinque assi: come scegliere il miglior centro di fresatura CNC per il tuo progetto

La scelta del centro di fresatura CNC più adatto è fondamentale per migliorare l'efficienza e ridurre i costi. I centri di fresatura a tre e cinque assi vantano ciascuno una serie di vantaggi.

Centro di lavoro a tre assi: il re della lavorazione planare economica ed efficiente

Solo il movimento sugli assi X, Y e Z ne consente l'utilizzo con parti planari come piastre e basi, ed è economico e altamente efficiente. Ad esempio, una piastra in lega di alluminio da 200×300 mm potrebbe essere lavorata in 1 ora per circa 50 dollari. Al contrario, una parte con superfici curve complesse richiede numerose operazioni di serraggio, il che può aumentare gli errori.

Centro di lavorazione a cinque assi: uno strumento potente per superfici curve complesse e formature una tantum

Grazie agli assi X, Y, Z + agli assi di rotazione A, C e alla lavorazione multi-angolo, è possibile serrare parti complesse in una sola volta con elevata precisione, adatte per componenti aeronautici e medicali, ma con costi relativamente elevati.

In che modo JS Precision ti aiuta a fare una scelta intelligente?

JS Precision dispone di 10 centri di lavoro a tre assi e 5 a cinque assi. Gli ingegneri suggeriscono, in base alle dimensioni del pezzo, alla complessità, alla precisione e al budget , di scegliere la lavorazione a tre assi per semplici basi in alluminio per ridurre i costi, ad esempio, mentre per giranti complesse in lega di titanio si dovrebbe optare per la lavorazione a cinque assi.

Confronto tra centri di fresatura CNC a tre assi e a cinque assi

Figura 3 Fresatura CNC a 5 assi. La lavorazione continua a cinque assi può produrre forme tridimensionali estremamente complesse con superfici intricate.

Decifrare la logica dei prezzi dei servizi complessi di fresatura CNC

I costi dei servizi di fresatura CNC includono tempo macchina, materiali e costi di post-lavorazione. Conoscere questa logica aiuta a controllare il budget.

Costi del tempo macchina: complessità materiale e geometrica

Il costo del tempo macchina è legato alla difficoltà e al tempo di lavorazione.

Poiché la velocità di lavorazione della lega di titanio è 1/3 di quella della lega di alluminio, a parità di tempo, il costo del tempo macchina è maggiore. I componenti complessi con cavità profonde richiedono una lavorazione cinque volte più lunga rispetto ai cubi semplici. In questo caso, un cubo di alluminio costa 50 dollari all'ora, mentre un componente complesso in lega di titanio costa 300 dollari per 5 ore.

Costi dei materiali: dall'alluminio comune alle leghe speciali costose

I prezzi dei diversi materiali per fresatura CNC variano: l'alluminio 6061 costa circa 10 dollari al kg, mentre la lega di titanio TC4 costa circa 100 dollari al kg. La perdita di materiale è inclusa e stimata al 20% per un pezzo complesso e al 5% per uno semplice.

Post-elaborazione e finitura: le componenti di costo trascurate

Il prezzo sarà influenzato dal trattamento di post-lavorazione: l'anodizzazione per la lega di alluminio costa 20 $/m², la nichelatura per l'acciaio inossidabile 50 $/m², mentre la lucidatura ad alta precisione deve essere eseguita manualmente, il che aumenterebbe di conseguenza i costi.

Riferimento comune sui costi dei materiali e della post-elaborazione

Vuoi avere un'idea chiara della composizione del tuo preventivo per i servizi di fresatura CNC ? Inserisci i requisiti del componente in termini di materiali, dimensioni e post-lavorazione e lascia che JS Precision ti fornisca una ripartizione dettagliata dei costi, ottimizzando al contempo il tuo progetto per una riduzione dei costi.

Quali sono i progetti considerati perfetti per la lavorazione di pezzi tramite fresatura CNC?

La fresatura CNC è la più adatta per i seguenti tre tipi di progettazione, in quanto ne massimizza i vantaggi.

Parti di accoppiamento ad alta precisione e con tolleranze strette

La fresatura CNC eccelle nella lavorazione di componenti accoppiati con tolleranze fino a ±0,01-0,05 mm , inclusi vari supporti aerospaziali e supporti per lenti ottiche che richiedono una tolleranza di ±0,005 mm. JS Precision raggiunge un tasso di rendimento superiore al 99% per questo tipo di componenti lavorati tramite fresatura CNC.

Prototipi funzionali con geometria 3D complessa

Prototipi complessi, come il blocco motore dell'auto e l'alloggiamento del dispositivo indossabile, vengono realizzati direttamente da CAD senza la necessità di stampi. Ciò consente una rapida verifica del progetto e riduce i tempi di ciclo di ricerca e sviluppo.

Parti finali di alto valore in lotti di piccole e medie dimensioni

Può produrre componenti di alto valore in lotti di piccole e medie dimensioni, da 1 a 1.000 pezzi, senza bisogno di stampi per ridurre i costi. Tra gli esempi, a titolo esemplificativo ma non esaustivo, strumenti medico-chirurgici in lotti da 50 a 200 pezzi per lotto e alloggiamenti per sensori industriali in lotti da 100 a 500 pezzi per lotto. La produzione sarà efficiente e la qualità garantita da JS Precision.

Hai bisogno di pezzi lavorati con fresatura CNC? Specifica l'applicazione, la dimensione del lotto e i requisiti di precisione per una valutazione di fattibilità gratuita e consigli DFM.

Ottimizzazione dei parametri del processo di lavorazione della fresatura CNC: oltre le competenze di base

L'ottimizzazione dei parametri mira a garantire precisione, efficienza e durata dell'utensile. Di seguito sono riportate alcune delle tecniche principali:

L'equilibrio aureo tra velocità di taglio e velocità di avanzamento

Efficienza, durata dell'utensile e finitura superficiale sono tutti fattori interconnessi con la velocità di taglio e l'avanzamento. JS Precision individua la soluzione ottimale in base ai materiali e agli utensili per fresatura CNC.

Nel caso della lega di alluminio 6061, gli utensili in metallo duro devono essere utilizzati a 1500 giri/min, con avanzamento di 200 mm/min, mantenendo una finitura superficiale Ra0,8μm e una durata di oltre 500 pezzi. Nel caso dell'acciaio inossidabile 304, la velocità viene ridotta a 800 giri/min e l'avanzamento a 100 mm/min per evitare una grave usura dell'utensile.

Refrigerante e lubrificazione: più che raffreddamento

Il liquido refrigerante lubrifica, rimuove i trucioli e riduce la deformazione dovuta al calore. Materiali diversi richiedono metodi di raffreddamento diversi: raffreddamento a olio per le leghe di alluminio per ridurre il tagliente di riporto, raffreddamento ad aria ad alta pressione per le leghe di magnesio per evitare la combustione, raffreddamento ad aria per i materiali plastici tecnici per evitare la deformazione.

Riferimento ai parametri del processo di lavorazione di fresatura CNC per materiali comuni

Superare i limiti: strategie per superare i materiali difficili da lavorare con la fresatura CNC

Materiali difficili da lavorare, tra cui elevata durezza e scarsa conduttività termica, causano facilmente usura degli utensili e scarsa precisione. JS Precision offre soluzioni personalizzate.

Lavorazione di leghe di titanio e leghe ad alta temperatura

Difficoltà: durezza compresa tra 30 e 45 HRC, scarsa conduttività termica, suscettibile all'incrudimento. Soluzione: applicazione di frese in metallo duro dedicate , velocità di avanzamento più basse e più elevate (300-500 giri/min), raffreddamento ad alta pressione (10-20 MPa).

Leggero ma resistente, sfide nella lavorazione dell'acciaio inossidabile e dell'acciaio per stampi

L'acciaio inossidabile aderisce alla fresa, utilizzare frese rivestite in TiAlN e velocità di avanzamento ottimizzata. Acciaio per stampi (HRC 50+): ricottura per ridurre la durezza, sgrossatura con carburo e finitura con CBN.

Fresatura di precisione di materiali non metallici: materiali compositi e materie plastiche tecniche

A causa della possibilità di facile delaminazione nei materiali compositi, utilizzare frese a spirale ad alta velocità e basso avanzamento, insieme al tampone tampone. Nelle materie plastiche tecniche, la fusione può verificarsi facilmente , pertanto è consigliabile utilizzare frese in acciaio rapido con raffreddamento ad aria per evitare la formazione di bave e deformazioni.

Soluzioni per materiali di fresatura CNC difficili da lavorare

Caso di studio: da 48 ore a 8 ore: come il CNC a 5 assi velocizza i progetti con i droni dell'83%

Punti critici del cliente

Una startup di droni aveva un problema urgente: doveva realizzare una fusoliera in lega di magnesio da 300×200×150 mm con un guscio esterno aerodinamico e nervature di rinforzo interne.

Il processo originale richiedeva sei operazioni di serraggio su tre macchine CNC a 3 assi e richiedeva fino a 48 ore. Sebbene la precisione della singola macchina fosse molto elevata, a causa della ricalibrazione della macchina dopo ogni operazione di serraggio, si verificava un errore cumulativo di 0,1 mm, che si traduceva in un tasso di resa pari solo al 70%, incidendo gravemente sui tempi di lancio del prodotto.

Soluzione di precisione JS

1. Selezione dell'attrezzatura:

Utilizziamo un centro di lavoro a cinque assi (modello DMG MORI NTX2000). Questa macchina supporta il collegamento degli assi X, Y, Z, A e C, consentendo così la lavorazione di tutte le superfici del corpo macchina in un'unica configurazione ed eliminando completamente gli errori cumulativi causati da configurazioni multiple.

2. Soluzione specifica per il materiale:

La lega di magnesio è un materiale infiammabile. Abbiamo personalizzato parametri di taglio specifici (velocità del mandrino: 5000 giri/min, velocità di avanzamento: 800 mm/min) e utilizzato un sistema di raffreddamento ad aria ad alta pressione (pressione di 0,8 MPa) in combinazione con un collettore di nebbie oleose per garantire un raffreddamento efficace evitando al contempo la combustione dei detriti di lega di magnesio.

3. Ottimizzazione del percorso utensile:

Abbiamo applicato la strategia di fresatura dinamica del software Mastercam per ottimizzare il percorso utensile e ridurre i tempi morti. Ad esempio, abbiamo modificato il percorso utensile originale di avanzamento/retrazione lineare in un percorso utensile di avanzamento/retrazione circolare e combinato alcune lavorazioni adiacenti, riducendo i tempi morti da 8 a 2 ore.

Risultati

Applicando la soluzione sopra descritta, il tempo di lavorazione per una singola fusoliera in lega di magnesio è stato ridotto da 48 a 8 ore, migliorando l'efficienza complessiva dell'83%.

Allo stesso tempo, lo stampaggio una tantum ha evitato errori cumulativi e controllato la precisione dimensionale dei pezzi entro ±0,02 mm, aumentando il tasso di resa al 99,5%. Inoltre, la riduzione del numero di operazioni di serraggio ha consentito di risparmiare sui costi di produzione di tre set di utensili speciali, pari a circa 3.000 dollari.

Alla fine, il drone del cliente è stato lanciato con due settimane di anticipo, guadagnando una posizione vantaggiosa sul mercato. Successivamente, hanno firmato un accordo di cooperazione a lungo termine con noi, affidando tutti gli ordini di servizi di fresatura CNC a JS Precision.

Vuoi accelerare e ridurre i costi per progetti come la lavorazione della fusoliera di un drone? Chiama la hotline di JS Precision e fissa un appuntamento per assistere a una dimostrazione di lavorazione presso il nostro centro di fresatura CNC a 5 assi. Offriamo servizi di lavorazione efficienti e di alta precisione che aiuteranno i tuoi prodotti a conquistare rapidamente il mercato.

Figura 4 Fresatura CNC del corpo del drone in lega di magnesio

Collabora con JS Precision: le migliori pratiche per lanciare il tuo prossimo progetto di fresatura CNC

Avviare un progetto di fresatura CNC non è complicato. JS Precision illustra tre best practice per aiutarti a ridurre i costi di comunicazione e gli sprechi di tempo.

Fase 1: I file CAD standardizzati devono essere forniti in formato IGES o STEP.Le dimensioni devono essere specificate, insieme alle tolleranze e ai dati di riferimento. Le dimensioni critiche devono essere espresse in ±0,02 mm. Se vengono proposte strutture progettuali irragionevoli, come raccordi troppo piccoli o cavità troppo profonde, l'ottimizzazione dovrà essere eseguita in un secondo momento.

Fase 2: Indicare chiaramente i materiali di fresatura CNC utilizzati, come la lega di alluminio 6061 e la lega di titanio TC4. Specificare i requisiti di precisione con le dimensioni chiave di ±0,01 mm e indicare chiaramente il trattamento superficiale richiesto (anodizzazione) per evitare rilavorazioni dovute a requisiti poco chiari.

Fase 3: Consulenza DFM gratuita - I nostri ingegneri ottimizzeranno ulteriormente il progetto sulla base dei documenti e dei requisiti ricevuti. Questo potrebbe comportare la standardizzazione dei raccordi per regolare la profondità della cavità. Abbiamo aiutato i clienti a ottimizzare i progetti di gusci fino al 30% in termini di tempi di lavorazione e fino al 25% in termini di costi.

Siete pronti a iniziare il vostro progetto di fresatura CNC? Inviateci le specifiche e il file CAD qui e ricevete subito una consulenza DFM gratuita per ottimizzare il vostro progetto e risparmiare tempo e denaro.

Domande frequenti

D1: Qual è la massima precisione che si può ottenere utilizzando una fresatura CNC?

La precisione dipende dalla classe della macchina utensile e dalle dimensioni del pezzo. Utilizzando le sue macchine utensili a cinque assi di fascia alta, JS Precision può raggiungere ripetutamente una precisione di ±0,01 mm . La precisione specifica dipende dalla valutazione delle dimensioni e del materiale del pezzo.

D2: Come dovrei scegliere tra fresatura CNC e stampa 3D?

Quando il componente richiede elevata resistenza, elevata precisione e un'eccellente qualità superficiale, la fresatura CNC è la scelta migliore. Quando il componente deve avere una struttura interna complessa, essere prototipato rapidamente o avere una resistenza inferiore, è possibile optare per la stampa 3D.

D3: Qual è la dimensione massima dei pezzi che puoi gestire?

Le corse dei centri di lavoro JS Precision variano e anche il diametro dei pezzi può superare i 1500 mm . Vi preghiamo di fornirci i disegni per consentirci di fornire una risposta precisa sulle dimensioni di adattamento.

D4: Quanto tempo intercorre in genere dal preventivo alla consegna?

I componenti più semplici, come i blocchi in alluminio, vengono consegnati entro 2-3 giorni dalla quotazione. Progetti più complessi, come ad esempio le giranti in lega di titanio, richiedono 1-2 settimane. La data esatta di consegna sarà inclusa nel preventivo.

D5: Quale materiale, tra i due, è più adatto alla fresatura CNC: alluminio o acciaio?

L'alluminio è facile da lavorare e poco costoso, adatto a componenti con bassi requisiti di resistenza. L'acciaio ha un'elevata resistenza, ma è più lento da lavorare e gli utensili sono più costosi. Il tuo scenario applicativo determinerà quale sia il più adatto.

D6: Fornite servizi di assemblaggio?

Sì, JS Precision offre un servizio "tutto in uno", dalla lavorazione al trattamento superficiale fino all'assemblaggio finale dei vostri componenti. Garantisce che la qualità complessiva dopo l'assemblaggio soddisfi le vostre esigenze.

D7: Come posso ridurre i costi della lavorazione CNC?

Il nostro servizio DFM ti aiuterà a ridurre efficacemente i costi ottimizzando la progettazione attraverso la riduzione della profondità della cavità e l'unificazione del raggio del raccordo, selezionando materiali appropriati e allentando le tolleranze non critiche.

D8: Oltre alla fresatura, quali altri servizi di lavorazione meccanica fornite?

Oltre alla fresatura CNC, la gamma di servizi offerti da JS Precision comprende tornitura, taglio a filo e taglio laser, in grado di soddisfare la maggior parte delle vostre esigenze di produzione di precisione.

Riepilogo

La fresatura CNC è una sorta di "mano magica" nella produzione di precisione, che trasforma disegni digitali virtuali in componenti di fresatura CNC di alta precisione e qualità . Che si tratti di lavorare superfici curve complesse o raccordi con tolleranze ristrette, può fare tutto con facilità.

Grazie a 12 anni di esperienza, a una matrice completa di attrezzature e a soluzioni su misura, JS Precision aiuta i clienti a superare le sfide della lavorazione meccanica, ad accelerare la produzione e a ridurre i costi.

Il tuo progetto merita di essere realizzato alla perfezione.

Carica subito il file del tuo modello 3D sulla piattaforma di quotazione online di JS Precision e ricevi un preventivo dettagliato con consulenza DFM gratuita in poche ore.Lascia che la precisione potenzi la tua creatività!