Tornitura CNC di precisione: soluzioni per la lavorazione di componenti di alberi complessi

In un pacemaker cardiaco è presente un albero motore in lega di titanio, che ha un diametro di soli 0,8 mm e richiede una precisione di posizionamento di 5 micrometri. D'altra parte, c'è la ruota cicloidale incorporata nel riduttore RV di un robot industriale, il cui errore di contorno deve essere controllato entro 3 micrometri.

La moderna tecnologia di tornitura CNC di precisione sta progressivamente abbattendo una barriera dopo l'altra nella produzione, cosa che in precedenza si pensava fosse impossibile da raggiungere.

Questo articolo approfondirà come questa tecnologia consenta di trasformare complessi componenti di alberi dai disegni di progetto a oggetti fisici perfetti, aiutandovi a trovare percorsi di lavorazione affidabili. Grazie a questo sistema di tornitura CNC di precisione , è possibile soddisfare diverse esigenze di lavorazione di complessi componenti di alberi.

Riepilogo delle risposte principali

Lavorazione di alberi ad alta difficoltà: la forza della tornitura di precisione JS

Molti problemi complessi nella lavorazione di precisione di alberi richiedono esperienza per essere risolti, e JS Precision vanta una particolare esperienza in questo campo. Con oltre 15 anni di esperienza nel campo della tornitura CNC di precisione, JS Precision serve clienti di tutti i settori e aree applicative, tra cui medicale, aerospaziale e automobilistico.

Ad esempio, JS Precision ha anche lavorato alberi in Inconel per un cliente del settore aerospaziale con un diametro di 15 mm e una lunghezza di 120 mm, raggiungendo una rotondità di 1,2 μm. Ha anche lavorato alberi per sensori in acciaio inossidabile 316 per un cliente che produce componenti elettronici per il settore automobilistico, con un diametro di 5 mm e una lunghezza di 80 mm, raggiungendo una rugosità superficiale di Ra 0,4 μm.

Questi sono solo alcuni dei numerosi progetti di successo intrapresi da JS Precision. L'azienda è in grado di gestire alberi da 0,5 mm a 300 mm di diametro, utilizzando materiali di difficile lavorazione come leghe di titanio, acciaio inossidabile e leghe di alluminio.

Questa guida è una sintesi di anni di esperienza pratica di JS Precision. Ogni suggerimento e metodo è stato verificato in produzione, quindi la sua professionalità e praticità sono assolutamente affidabili.

JS Precision vanta una vasta esperienza nella tornitura CNC di precisione e può quindi gestire alberi realizzati in un'ampia varietà di materiali difficili da lavorare. Per qualsiasi esigenza, inviateci i disegni dei componenti e vi forniremo rapidamente un preventivo dettagliato e avvieremo un processo di lavorazione efficiente in termini di tempo.

I principali vantaggi dei pezzi torniti CNC di precisione

La tornitura CNC è preferita nella produzione di componenti di alberi complessi per i seguenti vantaggi principali:

• Precisione e ripetibilità estreme: grazie al controllo del sistema CNC, il processo di tornitura secondo il progetto digitale preimpostato elimina gli errori umani. Che si tratti del primo o del centesimo pezzo, ogni pezzo tornito CNC si adatta esattamente al progetto per soddisfare i requisiti di precisione del lotto.
• Incredibile efficienza produttiva: i programmi preimpostati consentono ai torni CNC di gestire una produzione costante 24 ore su 24, 7 giorni su 7, con un fabbisogno di manodopera molto limitato in loco. Adatto per ordini di grandi volumi: maggiore è il volume di produzione, maggiore è il vantaggio in termini di costo unitario.
• Sofisticatezza senza pari: le funzioni di foratura, fresatura e maschiatura sono integrate nei moderni centri di fresatura e tornitura per offrire "lavorazione completa in un'unica operazione", liberando completamente i pezzi dai vincoli di progettazione.
• Qualità superficiale superiore: i parametri di taglio ottimizzati e i percorsi utensile di finitura consentono ai pezzi di raggiungere direttamente superfici quasi lucidate, riducendo così ulteriori processi di rettifica.

Di seguito è riportato il confronto tra la tornitura CNC e la tornitura convenzionale per dimostrare visivamente i vantaggi:

Questa efficiente modalità di elaborazione consente a ogni lotto di componenti torniti CNC di mantenere una qualità stabile, adattandosi completamente ai severi requisiti della produzione di fascia alta.

Se avete bisogno di componenti torniti CNC di alta qualità, il servizio di tornitura CNC di precisione offerto da JS Precision è la scelta migliore. Possiamo sfruttare appieno i nostri vantaggi tecnici e garantire una produzione efficiente. Dopo aver effettuato l'ordine, vi informeremo tempestivamente sullo stato di avanzamento della produzione, così potrete attendere con tranquillità.

Figura 1: Il processo di tornitura CNC prevede il fissaggio del materiale grezzo sul tornio, dove viene ruotato mentre un utensile da taglio a punta singola si muove parallelamente all'asse di rotazione, modellando il materiale di conseguenza.

Cosa rende gli utensili fondamentali nella tornitura di precisione CNC

Nella tornitura di precisione CNC, l'utensile determina la precisione, l'efficienza e la qualità della lavorazione. I fattori essenziali da considerare sono:

Progettazione specifica per il materiale: utensili progettati in base alle proprietà del materiale da lavorare. Ad esempio, le leghe di titanio richiedono utensili con elevata durezza e resistenza alle alte temperature, mentre per le leghe di alluminio gli utensili devono garantire elevate prestazioni nell'asportazione di truciolo, pertanto i loro parametri micro-geometrici sono diversi.

Sistema di rigidità estrema: basato su sistemi di serraggio ad alta precisione come un portautensili termoretraibile, dopo il raffreddamento, il portautensili riscaldato serra saldamente e reprime le microvibrazioni durante le alte velocità, migliorando così la precisione della lavorazione.

Controllo della rottura dei micro-trucioli: la precisione nella progettazione della scanalatura garantisce che la rottura dei trucioli avvenga entro i parametri impostati durante il taglio a livello di micron, senza impigliamento dell'utensile o del pezzo, per una lavorazione fluida.

Monitoraggio e gestione intelligenti: monitoraggio dell'usura degli utensili in tempo reale e in corso d'opera, previsione della durata utile e sostituzione tempestiva prima che si verifichi un deterioramento della qualità, per garantire la stabilità della lavorazione e una qualità uniforme dei pezzi.

JS Precision pone grande enfasi sulla selezione e la gestione degli utensili nella tornitura di precisione CNC , utilizzando utensili ottimali abbinati a componenti realizzati con materiali diversi. Scegliendo il nostro servizio, godrete di un'esperienza di lavorazione fluida ed efficiente. Siamo in grado di sviluppare rapidamente una soluzione di utensili una volta ricevute le vostre esigenze.

Figura 2: Per ottenere la precisione nella tornitura CNC sono essenziali utensili da taglio di alta qualità.

Come progettare sistemi di serraggio avanzati per parti tornite CNC complesse

La lavorazione di componenti torniti CNC complessi richiede utensili avanzati per mantenere la precisione. I principali metodi di progettazione includono:

• Principio di riferimento unificato: il metodo di definizione di un riferimento stabile con la regola di posizionamento a sei punti può ridurre gli errori di conversione del riferimento, garantendo la precisione di posizionamento delle caratteristiche di lavorazione.
• Controllo della deformazione delle pareti sottili: il mandrino espanso idraulicamente applica uniformemente una pressione radiale, con una deformazione < 5 μm. L'espansione idraulica si adatta alla parete interna del pezzo, prevenendo deformazioni localizzate.
• Soluzione antivibrante per alberi sottili: le variazioni in tempo reale delle condizioni di vibrazione consentono una regolazione immediata della rigidità di supporto di un portautensili magnetoreologico intelligente. La variazione della viscosità del fluido magnetoreologico controlla le vibrazioni e quindi gestisce la precisione di lavorazione.
• Parti personalizzate di forma irregolare: il design ottimizzato in termini di topologia dei mandrini dedicati si adatta perfettamente alla superficie delle parti di forma irregolare, garantendo un serraggio affidabile e prevenendo lo spostamento durante la lavorazione.

La tabella seguente illustra le varie soluzioni di utensili con i relativi scenari e effetti applicabili:

Questi progetti possono risolvere efficacemente il problema del serraggio nella lavorazione di pezzi torniti CNC e fornire un supporto stabile per la lavorazione ad alta precisione di pezzi complessi.

JS Precision progetta utensili avanzati per componenti torniti CNC complessi, garantendo la massima precisione di lavorazione. Se avete esigenze particolari per la lavorazione dei pezzi, come forme irregolari o pareti sottili, non esitate a contattarci: possiamo personalizzare una soluzione di utensili dedicata per voi e accelerare la produzione una volta effettuato l'ordine.

Vincere la sfida: tornitura CNC di precisione del titanio

Sfide e soluzioni per la tornitura CNC di precisione del titanio:

• Sfide di gestione termica: data la bassa conduttività termica della lega di titanio, potrebbe verificarsi un accumulo di calore durante il taglio. Il refrigerante ad alta pressione viene iniettato direttamente nella zona di taglio per dissipare rapidamente il calore o controllare la temperatura per garantire la stabilità dimensionale.
• Controllo dell'incrudimento: vengono utilizzati parametri di taglio ottimali con velocità inferiori e velocità di avanzamento appropriate in base alle caratteristiche della lega di titanio per ridurre al minimo l'incrudimento superficiale e l'usura dell'utensile.
• Gestione della reattività chimica: le leghe di titanio tendono a reagire facilmente con gli utensili da taglio ad alte temperature. Utensili speciali, come gli utensili in metallo duro a grana ultrafine, sono stati selezionati per resistere a questa reazione chimica e aumentarne la durata.
• Compensazione della deformazione elastica: il modulo elastico delle leghe di titanio è piccolo e si deforma facilmente. Durante la progettazione, vengono aggiunte quantità di compensazione preimpostate. I valori di deformazione saranno calcolati in base a simulazioni ed esperienza . Eventuali aggiustamenti saranno effettuati durante la programmazione.

Queste soluzioni mirate risolvono efficacemente le difficoltà di lavorazione della tornitura CNC di precisione del titanio e offrono la possibilità di una produzione in serie di componenti per alberi in lega di titanio.

Come ottimizziamo il processo di tornitura CNC per alberi complessi

L'ottimizzazione del processo di tornitura CNC è fondamentale per migliorare la qualità di lavorazione di componenti di alberi complessi. JS Precision ottimizza il processo nei seguenti modi:

1. Avvio digitale:

Dopo aver ricevuto il modello 3D del componente, i tecnici analizzeranno i dati per definire parametri di lavorazione ragionevoli. Nel frattempo, viene effettuata una revisione completa del progetto per verificare se la struttura del componente soddisfa i requisiti di lavorazione. Qualsiasi problema riscontrato verrà risolto e comunicato tempestivamente al cliente.

2. Programmazione intelligente:

Nel processo di programmazione CAM, non solo vengono generati percorsi utensile precisi, ma vengono anche eseguiti controlli di collisione per evitare collisioni tra utensili e macchine utensili, attrezzature o pezzi. Inoltre, i parametri di taglio vengono ottimizzati in base al materiale del pezzo e ai requisiti di lavorazione, garantendo la massima efficienza nella lavorazione con la premessa di garantire la qualità della lavorazione.

3. Processo di produzione snella:

• Sgrossatura: questo processo prevede un'elevata profondità di taglio e un'elevata velocità di avanzamento per rimuovere il materiale in eccesso sulla superficie di lavoro, in vista della successiva lavorazione.
• Semifinitura: in base alle esigenze di finitura, la sovrametallo di lavorazione dei pezzi viene mantenuta uniforme per evitare errori durante la finitura dovuti a una sovrametallo non uniforme.
• Finitura: con utensili da taglio nuovi di zecca, viene impiegato un metodo di lavorazione con profondità di taglio ridotta, alta velocità e avanzamento lento per garantire che i pezzi raggiungano la precisione dimensionale e la finitura superficiale finali.

4. Ispezione online:

Durante il processo di lavorazione, con l'ausilio di una sonda, le dimensioni chiave dei pezzi vengono misurate automaticamente. Se viene rilevata una deviazione dimensionale , il sistema compensa l'usura dell'utensile in tempo reale, in modo da garantire la precisione dimensionale di ciascun pezzo.

Questa soluzione completa per l'ottimizzazione del processo di tornitura CNC può migliorare significativamente il tasso di qualificazione della lavorazione di componenti di alberi complessi e ridurre il ciclo di produzione.

Figura 3: La tornitura di precisione CNC è completamente automatizzata, con velocità regolabili per una maggiore precisione, eliminando la necessità di sagomatura manuale.

Caso di studio di precisione JS: tornitura di precisione di un albero motore in lega di titanio per un robot medico in miniatura

Requisiti del cliente

Un'azienda produttrice di apparecchiature medicali ha richiesto un albero motore in lega di Ti (Ti-6Al-4V) per un robot chirurgico. Il componente ha un diametro di soli 3 mm e una lunghezza di 50 mm.

Oltre alle dimensioni ridotte, il componente richiede anche più filettature miniaturizzate con passi diversi, una camma eccentrica e un foro profondo 15 mm per ridurne il peso. La rotondità complessiva dovrebbe essere inferiore a 2 μm e la rugosità superficiale dovrebbe raggiungere Ra 0,4 μm. Il primo lotto di 100 pezzi sarà consegnato entro due settimane.

Sfide principali

• In primo luogo, la lega di titanio è un materiale difficile da lavorare e si indurisce facilmente, oltre ad accumulare calore durante il taglio. Questo componente molto piccolo richiede un controllo ancora maggiore sui parametri di taglio.
• Il pezzo in lavorazione è sottile, con un elevato rapporto lunghezza-diametro di 16,7, quindi si deforma e vibra facilmente sotto le forze di taglio , influenzando la precisione della lavorazione.
• Inoltre, questo componente è caratterizzato da una serie di caratteristiche complesse, con un passo minimo della filettatura di 0,5 mm e un'eccentricità della camma eccentrica di 0,3 mm. È estremamente difficile mantenere la precisione di posizione relativa tra tutte le caratteristiche di lavorazione realizzate in un unico serraggio.
• Infine, il rapporto lunghezza-diametro del foro profondo che riduce il peso raggiunge 5, il che rende difficile la rimozione dei trucioli durante la foratura e porta facilmente a pareti del foro ruvide o alla rottura della punta del trapano.

Soluzione di precisione di JS Precision

Per tutti questi problemi, JS Precision ha una soluzione completa.

Utensili: viene progettato e realizzato un mandrino di espansione idraulica in miniatura, con la lunghezza della sua sezione di serraggio rigorosamente controllata a 8 mm per fornire una forza di serraggio sufficiente a tenere saldamente il pezzo ma senza sovraposizionarlo.

Selezione dell'attrezzatura: utilizzo di un tornio longitudinale di tipo svizzero, con mandrino ad alta precisione e portautensili motorizzato, che consente di eseguire tutte le operazioni di tornitura di diametri esterni, filettatura, fresatura eccentrica e foratura profonda in un'unica operazione di serraggio. In questo modo, è stato possibile ridurre l'errore di serraggio.

Utensili e raffreddamento: vengono impiegati utensili da taglio in microleghe dure, ottimizzati per leghe di titanio, con taglienti appositamente trattati per una migliore affilatura. Un sistema di raffreddamento ad alta pressione da 70 bar garantisce un'asportazione fluida dei trucioli e controlla efficacemente la generazione di calore da taglio.

Controllo qualità: un sistema di controllo visivo ad alta risoluzione è integrato nel processo di lavorazione per eseguire un'ispezione al 100% in macchina delle dimensioni critiche dei pezzi e della qualità della superficie, consentendo il rilevamento e la correzione tempestivi dei problemi.

Risultati e valore

Grazie a tutte le soluzioni sopra descritte, JS Precision ha consegnato il primo lotto di 100 pezzi in 12 giorni, con due giorni di anticipo rispetto ai tempi di consegna richiesti dal cliente. I pezzi consegnati erano perfettamente conformi ai disegni: rotondità controllata entro 1,5 μm e rugosità superficiale di Ra 0,3 μm, ben oltre le aspettative del cliente.

Il cliente ha ricevuto componenti fondamentali che possono essere assemblati direttamente senza ulteriori lavorazioni, il che ha consentito di risparmiare tempo prezioso per il lancio di successo dei suoi dispositivi medici di fascia alta e ha creato una solida base per una cooperazione a lungo termine tra le due parti.

JS Precision risolve in modo efficiente le sfide di lavorazione di componenti torniti CNC di precisione, prendendo come esempio uno specifico albero motore per robot medicali in miniatura. Se avete componenti più complessi che richiedono lavorazioni meccaniche, contattateci e forniteci i vostri disegni per ottenere una soluzione. La consegna sarà rapida dopo l'ordine.

Figura 4: Albero motore in lega di titanio (Ti-6Al-4V)

Come identificare un produttore qualificato di pezzi torniti di precisione?

La scelta di un produttore qualificato di componenti torniti di precisione richiede una valutazione multidimensionale per assicurarsi che risponda alle vostre esigenze di lavorazione:

Matrice delle capacità tecniche: include attrezzature avanzate, database di processo e team tecnico. Le attrezzature avanzate sono il fondamento della precisione, una libreria di processi completa fornisce soluzioni mature e un team di professionisti risolve le sfide tecniche.

Profondità del sistema di qualità: la certificazione ISO 9001 non sostituisce i rigorosi sistemi richiesti da IATF 16949, né fornisce registrazioni standardizzate dei controlli di qualità nell'intera catena del valore, dalle materie prime ai prodotti finiti.

Esperienza industriale: i requisiti dei componenti variano notevolmente nei vari settori. È opportuno privilegiare i produttori che hanno già ottenuto risultati positivi nel settore target, ad esempio quello medico o aerospaziale, poiché comprendono in dettaglio le esigenze di quel particolare settore.

Meccanismo per il miglioramento continuo: è necessario implementare un sistema di ottimizzazione dei processi a ciclo chiuso basato sui big data. L'analisi dei dati deve essere utilizzata per ottimizzare i processi e promuovere qualità ed efficienza.

Il vantaggio JS: il tuo partner per componenti torniti CNC di precisione complessi

In qualità di azienda specializzata nella lavorazione di pezzi torniti CNC di precisione , JS Precision presenta numerosi vantaggi fondamentali che la rendono un partner affidabile:

Profondità tecnica:

Le officine di alta precisione di JS Precision sono dotate di hardware avanzato e ad alte prestazioni, come torni longitudinali a fantina mobile e apparecchiature di collaudo ad alta precisione. Abbiamo maturato una solida conoscenza dei processi che prevedono la lavorazione di materiali difficili da lavorare, come leghe di titanio e Inconel, e geometrie complesse.

Nel caso dei componenti in Inconel, ad esempio, è stato sviluppato un set di parametri di taglio e soluzioni di raffreddamento esclusivi in ​​grado di migliorare in modo efficace l'efficienza e la qualità della lavorazione.

Impegno per la qualità:

JS Precision considera "zero difetti" un obiettivo raggiungibile e ha implementato un sistema di controllo qualità completo. A partire dall'approvvigionamento delle materie prime, ogni lotto viene controllato testandone le prestazioni e la composizione. Durante il processo, viene eseguito un controllo online in tempo reale per ogni dimensione e, prima di lasciare la fabbrica, ogni componente viene controllato dettagliatamente per dimensioni e aspetto.

Modello di cooperazione:

JS Precision può partecipare allo sviluppo del progetto il prima possibile per offrire ai clienti una consulenza DFM gratuita. Partendo dai disegni dei componenti, analizzeremo le difficoltà del processo, forniremo suggerimenti di ottimizzazione e aiuteremo i clienti a ridurre i costi di elaborazione e ad abbreviare il ciclo di sviluppo.

Consegna affidabile:

JS Precision comprende profondamente l'importanza dei tempi di consegna per i clienti. Attraverso una gestione scientifica della supply chain e una pianificazione della produzione, garantiamo consegne puntuali .

Organizziamo razionalmente la sequenza di produzione in base allo stato dell'ordine del prodotto, monitoriamo in tempo reale l'approvvigionamento delle materie prime e l'avanzamento della produzione e, in caso di circostanze particolari, comunichiamo tempestivamente con i clienti per trovare insieme soluzioni.

Domande frequenti

D1: Quale grado di rugosità superficiale si può ottenere mediante tornitura di precisione?

Il processo di tornitura di precisione generale di JS Precision può raggiungere una rugosità superficiale di Ra 0,4 μm. Dopo processi successivi, come la profilatura a rulli, la rugosità superficiale può raggiungere Ra 0,1 μm o addirittura superare la finitura a specchio, per soddisfare la maggior parte dei requisiti di alta precisione.

D2: Quali sono i principali vantaggi della tornitura di precisione rispetto alla rettifica?

La tornitura di precisione è in grado di realizzare forme complesse in un'unica configurazione, con maggiore efficienza e la stessa finitura a specchio. È inoltre particolarmente adatta all'integrazione di più processi, riducendo i cambi attrezzatura, garantendo tolleranze geometriche più elevate e riducendo i costi di lavorazione.

D3: Quali dimensioni di pezzi torniti CNC potete gestire?

JS Precision Equipment è in grado di lavorare pezzi torniti CNC con diametri da 0,5 mm a 300 mm . È quindi in grado di fornire servizi di lavorazione meccanica di precisione sia per microparti che per pezzi di grandi dimensioni.

D4: Quali sono le differenze nei parametri quando si torniscono diversi gradi di acciaio inossidabile, ad esempio 303 rispetto a 316?

L'acciaio inossidabile 303 contiene zolfo ed è facile da tagliare; JS Precision utilizzerà una velocità di avanzamento maggiore. L'acciaio inossidabile 316 è più resistente e gli utensili devono essere più affilati, con velocità inferiori e refrigerante ad alta pressione per garantire la rottura del truciolo e la qualità della superficie.

D5: La tornitura di precisione è adatta alla prototipazione di piccoli lotti?

La tornitura di precisione è particolarmente adatta alla prototipazione di piccoli lotti, poiché la tornitura CNC non richiede stampi speciali. I prototipi possono essere realizzati rapidamente dopo la programmazione, per soddisfare le esigenze di verifica iterativa e produzione di lotti di piccole e medie dimensioni, con un risparmio di tempi e costi.

D6: Quali materiali supportate?

JS Precision supporta la tornitura di precisione di vari tipi di metalli, tra cui alluminio, acciaio inossidabile, titanio, rame, acciaio legato e alcuni materiali plastici tecnici come PEEK e Delrin. I materiali applicabili possono essere consigliati in base alle esigenze.

D7: Gli spigoli vivi dei pezzi torniti necessitano di smussatura? Come si possono trattare?

La smussatura degli spigoli vivi sui pezzi lavorati è importante perché un bordo affilato può fungere da punto di concentrazione di sollecitazioni, oltre a essere pericoloso. JS Precision applica il controllo programmabile del percorso utensile per smussare o passivare tutti gli spigoli vivi in ​​modo accurato e affidabile.

D8: Quanto tempo passa dalla richiesta alla ricezione di un preventivo?

JS Precision promette un preventivo preliminare chiaro e trasparente per i pezzi standard con disegni completi entro 2 ore, mentre per i pezzi complessi i preventivi saranno forniti dopo aver comunicato con i clienti entro 4 ore.

Riepilogo

La tornitura CNC di precisione è il fulcro della produzione moderna, in grado di bilanciare perfettamente le massime prestazioni dei materiali con un controllo digitale preciso. Distinguersi tra partner tecnicamente competenti e più esperti si rivelerà un fattore decisivo per il successo dei vostri componenti critici.

In qualità di produttore affidabile di componenti torniti di precisione, JS Precision contribuirà all'ottimizzazione del design, al servizio completo dalla progettazione alla consegna dei prodotti finiti e al superamento delle numerose sfide che si presentano durante la lavorazione di componenti di alberi complessi.

Carica subito i disegni dei tuoi componenti per un'analisi di fattibilità produttiva professionale e un preventivo competitivo. Lavoriamo insieme per creare un modello di eccellenza nella produzione di precisione.