Servizi di fresatura e tornitura CNC: selezione strategica delle frese per lavorazioni unificate e ad alta efficienza

Grazie ai servizi di fresatura e tornitura CNC , i progettisti possono davvero dedicare anima e corpo all'ottimizzazione del progetto, alla selezione dei materiali e alle specifiche di tolleranza. Tuttavia, un aspetto critico che tende a essere sottovalutato si cela nel mandrino della macchina utensile: l'utensile da taglio.

La selezione arbitraria degli utensili da taglio è come far gareggiare i velocisti con scarpe di cuoio, il che non solo limita le prestazioni, ma comporta anche rischi nascosti di sforamenti di costo e di qualità. Il vero vantaggio competitivo deriva dalla consapevolezza che gli utensili da taglio non sono beni di consumo, ma risorse.

In questo articolo esamineremo cosa stanno facendo oggi le migliori aziende di fresatura CNC per utilizzare metodi di lavorazione scientifica e trasformare i vostri progetti in prodotti realizzati alla perfezione.

Vedrai come la conoscenza pratica degli strumenti del mestiere, per quanto riguarda JS Precision, viene implementata durante l'intero processo di fresatura e tornitura CNC, per dare al tuo progetto il rapido avvio che merita fin dall'inizio.

Riepilogo delle risposte chiave

Punti chiave

1. Il processo di attrezzaggio rappresenta il ponte fondamentale dell'ingegneria che collega l'intento della progettazione con il risultato finale fisico del prodotto fabbricato, influenzando in modo significativo il costo, la qualità e i tempi di consegna .

2. Scegliere un approccio strategico richiede più di un semplice acquisto da catalogo, perché implica un attento coordinamento tra scienza dei materiali, dinamica delle macchine utensili e processi di lavorazione.

3. Una comunicazione tempestiva tra le parti interessate e i fornitori in merito alle soluzioni al problema degli utensili è uno dei modi migliori per ottimizzare i costi complessivi relativi ai servizi di fresatura e lavorazione CNC .

4. I migliori fornitori rendono l'esperienza prevedibile e riproducibile per ottenere un vantaggio competitivo creando database di strumenti e basi di conoscenza dei processi.

Esperienza di precisione JS: strategia efficiente per utensili di fresatura e tornitura CNC

Nella produzione di precisione, la precisione e l'efficienza della fresatura CNC dipendono in larga misura dalla professionalità della strategia di attrezzaggio.

Con oltre un decennio di esperienza nei servizi di fresatura e tornitura CNC, JS Precision offre la personalizzazione professionale degli utensili a oltre 500 clienti in settori di fascia alta come l'aerospaziale, la medicina e le nuove energie.

Abbiamo completato oltre 1000 progetti di lavorazione meccanica in lotti su componenti complessi e particolari. La nostra efficienza di lavorazione è migliorata in media di oltre il 30%, mantenendo il tasso di difettosità al di sotto dello 0,5%.

I nostri principali vantaggi derivano da tre pilastri:

• Database proprietario di utensili e processi, completamente conforme allo standard ISO 13399 , che integra parametri di lavorazione per oltre 1000 parti con materiali e caratteristiche differenti , garantendo un rapido abbinamento della soluzione di utensili più valida.
• La stretta collaborazione con i principali fornitori di utensili a livello mondiale consente di accedere in tempi rapidi a un supporto personalizzato per gli utensili e allo sviluppo di utensili speciali per parti specifiche.
• Dalla progettazione iniziale della soluzione all'ottimizzazione dei parametri a medio termine, fino al monitoraggio dell'usura post-elaborazione, i servizi completi di gestione degli utensili consentono un controllo dei costi end-to-end per l'intero ciclo di vita.

In uno di questi progetti di lavorazione di componenti strutturali in lega di titanio per un cliente aerospaziale, la soluzione originale di utensili generici ha comportato un ciclo di lavorazione di 12 ore per pezzo e un'elevata usura degli utensili.

JS Precision ha scelto utensili rivestiti in TiAlN personalizzati in combinazione con parametri di taglio ottimizzati e strategie di fresatura dinamica , riuscendo così a ridurre il ciclo di lavorazione a 7 ore per pezzo, raddoppiando la durata dell'utensile e riducendo il costo complessivo per pezzo del 40%.

Vuoi ottimizzare l'efficienza e i costi del tuo progetto di fresatura CNC? Contatta subito il team di ingegneria di JS Precision, invia i disegni dei componenti e i requisiti di lavorazione e ricevi gratuitamente una soluzione di utensili personalizzata e un report di calcolo dei costi.

Perché gli utensili strategici sono il cuore dei servizi di fresatura e tornitura CNC?

Gli utensili sono molto più di un semplice "utensile da taglio". Nei migliori servizi di fresatura e tornitura CNC di precisione, rappresentano il collegamento principale tra il raggiungimento dell'obiettivo desiderato e il progetto effettivo.

Nella scelta degli utensili più adatti, è essenziale un allineamento preciso della geometria, dei rivestimenti e dei materiali dell'utensile alle specifiche esigenze di funzionalità e precisione. Questo fa la differenza in termini di efficienza del processo, in termini di costi, qualità e, se questo aspetto viene ignorato, anche il potenziale delle migliori macchine di fresatura e tornitura CNC di precisione.

Dimensione della qualità: gli utensili sono la garanzia diretta della precisione

Gli utensili si riferiscono a materiali inappropriati che possono causare vibrazioni, flessioni degli utensili o altri problemi che possono causare errori di dimensione o irregolarità della superficie.

Utensili efficaci con geometria ottimizzata del vano truciolo, materiali resistenti o rivestimenti speciali prevengono le difficoltà di taglio, garantendo così una migliore precisione dimensionale e una migliore qualità superficiale sui componenti fresati CNC. Nella lavorazione degli ingranaggi, vengono utilizzati utensili rivestiti ad alta precisione per mantenere valori di rugosità superficiale sui denti inferiori a Ra0,8μm.

Dimensione dei costi: gli strumenti ad alte prestazioni offrono un migliore rapporto costi-efficacia

Sebbene gli utensili di bassa qualità siano meno costosi in termini di prezzo unitario, la loro usura è elevata e la loro lavorazione è lenta.

Gli utensili da taglio ad alte prestazioni sono costosi, ma gli avanzamenti elevati, la lunga durata dell'utensile e l'elevata percentuale di successo del primo pezzo possono ridurre i costi complessivi di lavorazione. È evidente che utensili di alta qualità aumentano l'efficienza della lavorazione di oltre il 30% e possono ridurre i costi complessivi del 25-35%.

Dimensione dell'efficienza: riduzione dei tempi senza taglio per una maggiore produttività

Portautensili modulari a cambio rapido, sistemi di presetting utensili di precisione e una gestione scientifica della durata degli utensili possono contribuire a ridurre i tempi di fermo macchina, un aspetto di grande importanza per la lavorazione automatizzata e la consegna urgente dei prodotti ordinati . A questo proposito, un sistema di utensili modulare può ridurre i tempi di cambio utensile da 15 a 3 minuti.

Figura 1 vari tipi di fresa

Come ottenere tolleranze ristrette con i servizi di fresatura e tornitura CNC?

Il raggiungimento di tolleranze di ±0,01 mm e superiori è il valore fondamentale dei servizi di fresatura e tornitura CNC. Questo valore valuta anche la precisione delle macchine utensili, oltre a dipendere fortemente dalle strategie di attrezzaggio . Solo attraverso l'ottimizzazione combinata di utensili da taglio, processi e ambienti è possibile raggiungere la precisione richiesta nella produzione di alta qualità.

Resistenza alla deformazione della forza di taglio: la rigidità è il fondamento della precisione

La lavorazione di particolari ad alta precisione richiede lavorazioni meccaniche conformi alle linee guida ANSI/ASME B94.19 , che prevedono l'utilizzo di utensili da taglio corti e robusti. Nella lavorazione di cavità profonde, è necessario l'impiego di portautensili bilanciati dinamicamente e con smorzamento delle vibrazioni. Ad esempio, nella lavorazione di un foro 10 volte più grande dei particolari da lavorare, l'errore di rettilineità può essere limitato a 0,005 mm/m.

Tecniche di microlubrificazione e raffreddamento: gestione della temperatura per prestazioni affidabili

Quando si lavorano materiali difficili da lavorare, come leghe di titanio e acciaio inossidabile, i fluidi di lavorazione comuni non sono efficaci nel raggiungere il bordo di lavorazione.

L'utilizzo della tecnologia di lavorazione a nebbia salina o di raffreddamento interno ad alta pressione e dei rivestimenti di lavorazione offre un controllo efficace sulle temperature e sulla deformazione termica. La tecnologia di raffreddamento interno ad alta pressione può ridurre le temperature di lavorazione di oltre il 40%, garantendo una certa costanza nella precisione di lavorazione.

Gestione predittiva dell'usura degli utensili: evitare in anticipo i rischi di precisione

La deriva di precisione può essere considerata una conseguenza dell'usura dell'utensile. Le migliori aziende di fresatura CNC hanno creato modelli per la previsione della durata attraverso l'osservazione dei dati di taglio. La capacità di JS Precision di monitorare i dati può variare la precisione entro ±0,002 mm.

Cerchi tolleranze definitive? Contatta JS Precision tramite la nostra hotline di assistenza e comunica le tolleranze e i materiali richiesti. Ti verrà fornito un report di analisi DFM gratuito per aiutarti a definire una strategia di utensili e processi per mantenere le tolleranze definitive.

Il materiale è importante: come le principali aziende di fresatura CNC abbinano gli utensili al lavoro

Ogni materiale richiede utensili molto diversi, rendendo irrilevanti gli approcci generalizzati. Le aziende di fresatura CNC di successo hanno le loro soluzioni proprietarie. I punti principali per l'abbinamento tra i tre materiali più comuni sono i seguenti:

Leghe di alluminio: ricerca dell'efficienza e della finitura superficiale

Le leghe di alluminio presentano una viscosità più elevata e pertanto richiedono utensili con ampi angoli di spoglia e un notevole spazio per il truciolo. Miscelando un rivestimento lucidante in AlCrN per prevenire la formazione di tagliente di riporto, è possibile ottenere un'elevata velocità di asportazione del metallo e una superficie altamente lucidata , riducendo così del 30% il ciclo di lavorazione dei cerchi in lega di alluminio nel settore automobilistico.

Acciai inossidabili e leghe ad alta temperatura: soddisfare i requisiti di resistenza e resilienza

È possibile notare che l'acciaio inossidabile e le leghe resistenti alle alte temperature presentano sia durezza che tenacità. Ciò rende necessari utensili altamente resistenti al calore e all'usura per la lavorazione. L'utilizzo di una matrice in metallo duro a grana fine con rivestimento e taglienti in TiAlN/AlTiN è altamente efficace e viene utilizzato per la lavorazione di impianti medicali in acciaio inossidabile 316L.

Materiale composito: tagliente specializzato anti-delaminazione

I compositi in polimero rinforzato con fibra di carbonio (CFRP) sono altamente abrasivi e hanno una scarsa resistenza interlaminare, pertanto è indispensabile una fresa speciale con rivestimento in PCD. L'uso di bordi affilati può facilitare il taglio delle fibre. Nell'industria aerospaziale , la percentuale di riduzione degli scarti può scendere al di sotto del 2%, rispetto al precedente 15% .

Figura 2 Fresa rivestita in TiAlN

Parametri chiave e strategie per servizi di fresatura e lavorazione CNC ottimizzati

Il coordinamento dei parametri fondamentali degli utensili è fondamentale per ottimizzare al meglio i servizi di fresatura e lavorazione CNC. Una combinazione scientifica di strategie deve garantire un equilibrio tra efficienza, qualità e costi.

Bilanciamento della quantità e della flessibilità degli utensili

Gestire un ampio catalogo di utensili è costoso. L'approccio attuale consiste nel creare un utensile base flessibile, in grado di adattarsi alla maggior parte delle esigenze specifiche con teste intercambiabili, barre di prolunga, ecc., e in grado di produrre in serie multiple e in piccoli lotti . Questo approccio di JS Precision può ridurre le scorte di utensili fino al 40% e soddisfare oltre il 95% delle esigenze di lavorazione.

Ottimizzazione coordinata della velocità di avanzamento e della velocità del mandrino

Aumentare semplicemente la velocità del mandrino non comporta necessariamente un miglioramento dell'efficienza. È necessario impostare i parametri in modo collaborativo, in base alla velocità di taglio e all'avanzamento per dente ottimali.

Il taglio ad alta velocità utilizza una profondità di taglio ridotta e un avanzamento elevato , affidandosi a utensili ad alta rigidità e alle prestazioni dinamiche della macchina utensile. In questo modo, è in grado di migliorare l'efficienza del 40% nella lavorazione dell'acciaio per stampi.

Gestione e simulazione degli strumenti digitali

L'integrazione di modelli 3D degli utensili con valori di compensazione nel sistema CAM e nella macchina utensile consente di evitare le collisioni tramite simulazione virtuale. La gestione digitale dell'inventario e della durata utile consente un approvvigionamento e una sostituzione precisi, che rappresentano uno standard della lavorazione moderna . I tempi di taglio di prova si riducono del 60% e si evitano danni alle attrezzature.

Quali tipi di componenti richiedono la sinergia tra fresatura e tornitura CNC?

Per quanto riguarda i pezzi complessi che contengono un corpo rotante e un contorno irregolare, l'effetto sinergico dei vantaggi della fresatura e tornitura CNC (fresatura e tornitura composite) è molto ampio, il che può migliorare notevolmente la precisione e l'efficienza della lavorazione.

Corpi valvola e connettori ad alta precisione

I corpi valvola e i connettori ad alta precisione presentano spesso sistemi di fori eccentrici e complesse scanalature sulle superfici terminali. Un centro di tornitura e fresatura può completare tornitura, fresatura e maschiatura in un'unica configurazione, evitando errori di serraggio secondari. La lavorazione idraulica dei corpi valvola può controllare tolleranze di posizione entro ±0,008 mm per raggiungere un tasso di successo del 99%.

Giranti ed eliche

La girante e l'elica presentano superfici complesse a forma libera e la combinazione di tornitura e fresatura consente di completare la lavorazione di precisione dei contorni durante la rotazione del pezzo, rappresentando la soluzione ottimale per una produzione efficiente e di alta precisione . Il ciclo di lavorazione delle giranti dei motori aeronautici può essere ridotto del 50%.

Alberi di precisione poliedrici

Gli alberi di precisione poliedrici richiedono la formazione di una sede per chiavetta e la creazione di un piano di appoggio. Tradizionalmente, questa procedura prevede diverse fasi di serraggio. Nelle macchine di fresatura-tornitura, l'albero può essere lavorato fresando dopo la tornitura, riducendo così le fasi di processo e migliorando la precisione. La lavorazione di precisione degli alberi motore consente una correzione dell'errore di coassialità fino a 0,005 mm e un aumento dell'efficienza del 35%.

Componenti complessi con problemi di precisione di serraggio? Inviateci i vostri disegni 3D e JS Precision valuterà la possibilità di lavorazione tramite fresatura-tornitura e vi fornirà una soluzione di lavorazione completa.

Figura 3 Una macchina di tornitura-fresatura CNC, nota per la sua precisione e accuratezza, può combinare i due processi ed eseguirli simultaneamente.

Come la tecnologia emergente degli utensili trasformerà il servizio di fresatura e tornitura CNC?

La natura in continua evoluzione della tecnologia degli utensili ha continuato a spingere i confini del servizio di fresatura e tornitura CNC , garantendo il superamento dei limiti della lavorazione convenzionale per l'aggiornamento della produzione di precisione.

Strumenti intelligenti e monitoraggio dei processi

La tecnologia intelligente consente l'integrazione di microsensori per il monitoraggio delle forze di taglio, della temperatura e di altri fattori. La tecnologia interagisce con il sistema della macchina utensile per garantire una lavorazione adattiva, anticipare l'usura dei componenti e aumentare la stabilità della lavorazione del 60%. La tecnologia garantisce una riduzione degli scarti.

Additivo e sottrattivo ibrido

La produzione ibrida additiva e sottrattiva combina la deposizione laser di metalli con la successiva fresatura di precisione. Questa tecnologia può essere utilizzata per riparare componenti costosi e realizzare stampi con passaggi di raffreddamento conformati, aumentando così l'efficienza di raffreddamento del 40% e accelerando il processo di formatura.

Rivestimento nano e substrato personalizzato

I rivestimenti ultra-nano migliorano la durezza superficiale e la lubrificazione. Substrati in metallo duro specializzati possono essere adattati specificamente a materiali specifici , prolungando la durata degli utensili durante la lavorazione delle leghe ad alta temperatura da 3 a 5 volte.

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Caso di studio reale: alloggiamenti per sensori aerospaziali, con un miglioramento dell'efficienza del 30% e una precisione di ±0,005 mm

Sfide dei clienti

Il compito consisteva nel lavorare l'alloggiamento del sensore in lega di alluminio 7075 , che presenta un canale di flusso profondo e stretto con rapporto di 8:1, una parete sottile di 0,8 mm e una tolleranza entro ±0,005 mm. La precedente soluzione di utensili generici presentava vibrazioni, fluttuazioni dimensionali superiori a 0,01 mm, una finitura superficiale del canale di flusso Ra pari a 1,6 μm, un tempo di ciclo di 8 ore/pezzo e un tasso di resa pari solo all'85%, il che rendeva impossibile la produzione in serie.

Soluzione di precisione JS

JS Precision ha formato un team tecnico specializzato e ha sviluppato un piano di ottimizzazione tre in uno attraverso un'analisi completa delle caratteristiche dei componenti e dei punti critici di elaborazione:

1. Reingegnerizzazione degli utensili:

Abbandonando gli utensili generici, è stata introdotta una fresa antivibrazione ad alta rigidità e piccolo diametro per la finitura di pareti sottili, per ridurre l'impatto della forza di taglio sulle pareti sottili, progettare una speciale fresa a punta tonda con collo lungo e bordo affilato per canali di flusso profondi e stretti, utilizzare un sistema di raffreddamento interno ad alta pressione per garantire una buona rimozione dei trucioli.

2. Ristrutturazione del processo:

Il metodo convenzionale di sgrossatura del contorno è stato successivamente sostituito da un approccio di fresatura dinamica, la fresatura trocoidale. Questo approccio prevede l'utilizzo di ampie distanze di passo con piccole profondità di taglio, garantendo forze di taglio costanti, promuovendo così un'elevata efficienza nella lavorazione di superfici grezze e riducendo l'usura degli utensili.

3. Ottimizzazione dei parametri:

I valori di velocità del mandrino, velocità di avanzamento e profondità di taglio sono stati ottimizzati con precisione per ogni fase di tornitura e fresatura, a partire dalle operazioni di sgrossatura di tornitura e fresatura, sulla base di una libreria di parametri fornita dal produttore dell'utensile e di un database di caratteristiche delle macchine utensili di JS Precision.

Risultato

• Salto di efficienza: il tempo di lavorazione per pezzo è diminuito da 8 ore a 5,6 ore , ovvero del 30%, grazie all'aumento dell'efficienza di sgrossatura e agli elevati tassi di successo nel processo di finitura.
• Precisione rivoluzionaria: le specifiche sulle tolleranze delle pareti sottili sono state mantenute a ±0,005 mm e la planarità delle superfici di montaggio era di 0,01 mm.
• Ottimizzazione della qualità e dei costi: la qualità della superficie ha raggiunto un valore Ra di 0,8 μm e il tasso di resa è migliorato al 99,5%, insieme a una riduzione del 15% del costo degli utensili.

Hai altre sfide simili nella lavorazione di componenti complessi? Condividi le tue sfide progettuali e JS Precision ti fornirà soluzioni personalizzate per replicare i risultati ottenuti in termini di riduzione dei costi e miglioramento dell'efficienza.

Figura 4 Diversi tipi di alloggiamento del sensore

Domande frequenti

D1: Come faccio a scegliere gli utensili da taglio giusti per il mio progetto di lavorazione CNC?

La scelta dell'utensile dipende in larga misura dal materiale da lavorare, dal tipo di lavorazione, dalla precisione della tolleranza e dalla potenza disponibile sulla macchina utensile. È sempre consigliabile fare riferimento alla gamma base offerta da fornitori affidabili di utensili da taglio. Per applicazioni più complesse, è consigliabile rivolgersi a professionisti come JS Precision per servizi di consulenza.

D2: Quanto può rappresentare in media il costo di un utensile da taglio rispetto al costo di lavorazione?

Sebbene il costo degli utensili da taglio normalmente incida dal 3% all'8% del costo totale della lavorazione, contribuisce direttamente al costo del tempo di lavorazione nella fascia più alta. L'utilizzo di utensili da taglio di qualità superiore per ridurre i tempi di lavorazione è più costoso rispetto ad altre opzioni, se calcolato su scala economica.

D3: Quali sono le caratteristiche principali degli utensili da taglio utilizzati nella lavorazione dell'acciaio inossidabile?

In particolare, le proprietà più importanti dell'utensile da taglio da utilizzare durante la lavorazione dell'acciaio inossidabile sono: elevata rigidità per resistere alle forze di taglio , tagliente affilato per evitare l'incrudimento e strati protettivi ad alta temperatura con buona resistenza al calore (ad esempio, AlTiN).

D4: Per la lavorazione ad alta velocità (HSM) sono sempre necessari utensili speciali?

Giusto. Gli utensili HSM tendono ad avere specifiche geometriche che contribuiscono a ridurre le forze di taglio durante il funzionamento. I portautensili richiedono un elevato grado di precisione, come l'HSK, insieme a un maggiore bilanciamento dinamico per un funzionamento fluido a velocità più elevate.

D5: Quali sono le considerazioni specifiche da tenere in considerazione nella scelta della testa di fresatura per lavorazioni di fresatura-tornitura?

È necessario prestare particolare attenzione alla velocità massima, alla coppia e alla capacità di carico radiale o assiale . La scelta deve essere commisurata alla capacità dell'asse C o della torretta motorizzata della macchina utensile, e la rigidità offerta dall'interfaccia di serraggio utensile (CAPTO, HSK-E, ecc.) deve essere presa in considerazione per garantire la stabilità del processo di lavorazione.

D6: Perché sarebbe necessario lavorare con utensili più piccoli della dimensione finale della feature?

L'utilizzo di utensili più piccoli per la pulizia degli angoli garantirà l'eliminazione di qualsiasi materiale rimasto negli angoli a causa di utensili più grandi, che potrebbero non essere in grado di raggiungere. Questo passaggio è essenziale per determinare le dimensioni finali del pezzo.

D7: Quale supporto esclusivo offre JS Precision ai suoi clienti?

Il nostro servizio di supporto comprende l'intero processo, dall'analisi di fattibilità iniziale e dalle raccomandazioni per la selezione del sistema alla gestione del ciclo di vita del sistema e all'impostazione dei parametri durante il processo di produzione. La nostra consolidata conoscenza dei processi aiuta a eliminare gli approcci per tentativi ed errori e vi consente di applicare immediatamente le migliori pratiche.

D8: Qual è la procedura per confermare un ordine quando ricevo un preventivo per una lavorazione CNC?

Il processo è piuttosto fluido. Una volta ricevuta la conferma del preventivo, invieremo un ordine contrattuale, che verrà firmato da voi, insieme a un acconto del 30-50%. Successivamente, attiveremo il processo di approvvigionamento dei materiali e la programmazione della produzione, insieme a una dashboard di progetto.

Riepilogo

La produzione di precisione si basa sulla strategia di attrezzaggio come una delle variabili centrali che distinguono il successo dal fallimento. In questo modo, stabilisce un legame tra materiali, macchine utensili e processi, trasformando al contempo i progetti in oggetti fisici accurati.

JS Precision lo sa bene. Non forniamo solo servizi di fresatura e tornitura CNC, ma agiamo come un'estensione del vostro team di produzione: un partner ingegneristico con una profonda conoscenza ed esperienza nel settore degli utensili.

Dal momento in cui condividi i tuoi disegni con noi , la strategia di attrezzaggio è inclusa nella soluzione e costituisce una garanzia fondamentale di una base solida ed efficiente per il progetto.

Agisci ora e sfrutta appieno le potenzialità trasformative della strategia di strumenti professionali.

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