Utensili per lavorazione CNC vs. utensili per tornio: come scegliere la soluzione di lavorazione più adatta al tuo progetto

Le macchine utensili CNC stanno cambiando l'implementazione di progetti complessi. Se dovete produrre in serie 1000 ingranaggi con una tolleranza di ±0,005 mm o semplicemente tornire alberi cilindrici, potreste incontrare qualche difficoltà nella scelta tra macchine utensili CNC e torni. A volte, scelte sbagliate possono comportare un aumento dei costi e uno spreco di tempo.

Questa guida definirà le differenze tra le caratteristiche principali della lavorazione CNC e quelle degli utensili da tornio e spiegherà perché la lavorazione CNC in Cina rappresenta la scelta migliore per una lavorazione di precisione economica, basandosi su queste differenze.

Dopo aver letto l'articolo, saprai quale tecnologia è necessaria per la geometria, il livello di tolleranza e il budget dei tuoi componenti e come collaborare senza problemi con partner professionali per trasformare i disegni in prodotti qualificati.

Riepilogo delle risposte chiave

Punti chiave:

• Determinismo tecnologico: la scelta dipende dalla forma geometrica del pezzo (corpo complesso o rotante), dai requisiti di tolleranza (± 0,005 mm o ± 0,05 mm) e dal volume di produzione.
• Il CNC domina la produzione moderna: nel paradigma della lavorazione e della produzione CNC, il CNC offre ripetibilità, flessibilità e integrazione senza pari.
• Valutazione dinamica dei costi: per i componenti complessi, il costo complessivo per unità potrebbe essere inferiore per il sistema CNC, mentre la barriera di costo per i torni è più bassa.
• Valore strategico della catena di fornitura cinese: per i progetti che richiedono sia attrezzature di alto livello sia vantaggi in termini di costi, la lavorazione CNC in Cina è una scelta matura.

Perché consultare questa guida? Grazie ai servizi di lavorazione CNC di JS Precision

Questa guida non è meramente concettuale, ma racchiude oltre 15 anni di esperienza aziendale di JS Precision nel soddisfare le esigenze di lavorazione CNC dei clienti nei settori automobilistico, aerospaziale e medico.

Abbiamo realizzato oltre 10.000 progetti di ingegneria di precisione . Un esempio è l'ottimizzazione della linea di produzione di alloggiamenti per turbocompressori per un fornitore di componenti per autoveicoli, con macchine CNC a 5 assi.

Il tempo di completamento delle lavorazioni meccaniche di singoli pezzi è stato ridotto da 45 minuti a 16 minuti, l'aumento di efficienza è stato del 65% con un incremento del tasso di rendimento dall'85% al 99,5%, garantendo così al nostro cliente un risparmio di oltre 2 milioni di dollari all'anno .

La nostra gamma di servizi soddisfa pienamente gli standard ISO 9001:2015 e IATF 16949. Inoltre, ogni macchina è dotata di una macchina di misura a coordinate esagonali per garantire la precisione dei processi secondo gli standard internazionali.

Abbiamo esperienza nella lavorazione e produzione CNC. Abbiamo fornito soluzioni di lavorazione personalizzate per clienti del settore aerospaziale, con una precisione di lavorazione di ±0,002 mm, e nella produzione di componenti per stampaggio a iniezione per clienti del settore medicale, con una riduzione dei costi del 30%-50%.

JS Precision possiede più di 20 centri di lavorazione CNC a 5 assi importati ed è composta da un team professionale di ingegneri programmatori e di processo.

Ciò che ci distingue è la combinazione di competenze tecniche approfondite ed esperienza pratica: non offriamo solo il servizio di lavorazione meccanica in sé, ma ci impegniamo attivamente nell'ottimizzazione della progettazione, nella riduzione dei rischi di produzione e nella risoluzione accurata delle vostre problematiche di produzione.

Se cercate un partner affidabile per convalidare i processi e ottimizzare i costi, contattate JS Precision. Forniteci i disegni e i requisiti dei vostri componenti e i nostri ingegneri vi offriranno un'analisi di fattibilità gratuita per aiutarvi a evitare potenziali perdite.

Cosa significa lavorazione CNC?

La lavorazione CNC è il cuore della moderna produzione di precisione. Molti si chiedono: " Cosa significa lavorazione CNC ?". Padroneggiare i suoi principi è fondamentale per utilizzare efficacemente gli utensili di lavorazione CNC.

Nome completo e nucleo del CNC

CNC è l'acronimo di Computer Numerical Control. È il sistema di controllo delle macchine utensili con codice G pre-programmato e converte i disegni digitali in parti solide. L'automazione elimina completamente l'errore umano, garantendo una precisione costante dei lotti.

Dal digitale al solido: il flusso di lavoro CNC

• Progettazione CAD: creazione di modelli 3D con tolleranza utilizzando SolidWorks .
• Programmazione CAM: conversione nel codice della macchina utensile e generazione ottimale del percorso utensile.
• Post-elaborazione: adattamento ai centri di lavorazione CNC e modifica.
• Esecuzione con macchina utensile: lavorazione secondo il programma per creare il prodotto finale.

La differenza fondamentale tra la lavorazione CNC e la lavorazione tradizionale

La lavorazione CNC presenta notevoli vantaggi: può essere monitorata automaticamente 24 ore su 24, mentre i metodi tradizionali richiedono un lavoro completamente manuale. La costanza raggiunge un CPK > 1,33 , basandosi tradizionalmente sulle competenze dell'operatore; supporta il collegamento a cinque assi, rendendo difficile la gestione di parti complesse.

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Come confrontare gli utensili per lavorazioni CNC e gli utensili per tornitura?

In sintesi, la scelta tra utensili CNC e torni dipende essenzialmente dalla conoscenza dei requisiti dei pezzi. Per aiutarvi a prendere una decisione rapida, vi fornirò un confronto utilizzando le dimensioni riportate di seguito.

Famiglia di utensili per lavorazioni CNC: fresatrici, centri di lavorazione e macchine integrate multifunzione

Tra queste rientrano le fresatrici e i centri di lavorazione, nei quali gli utensili da taglio rotanti e il movimento multiasse dell'oggetto da lavorare consentono una lavorazione multiforme.

Utensili principali per torni: il re della lavorazione dei corpi rotanti

Rotazione del pezzo, taglio con utensile fisso, competenza nelle parti rotanti come alberi, manuale, semiautomatica , tipo CNC, con investimento iniziale molto inferiore rispetto ai centri di lavorazione CNC .

Tabella di confronto delle prestazioni chiave (4D)

Guida alla selezione: decisioni guidate dalle esigenze del progetto

Scegli utensili di lavorazione CNC per parti 3D complesse, processi multipli e tolleranze di ± 0,005 mm. Tornio a corpo rotante semplice, per piccoli lotti , con priorità al budget.

• Se il pezzo ha un contorno tridimensionale complesso, richiede una lavorazione integrata multiprocesso o ha un requisito di tolleranza di ± 0,005 millimetri, sono preferiti gli utensili di lavorazione CNC.
• Se il pezzo è un semplice corpo rotante, richiede solo la prototipazione o una produzione in piccoli lotti, oppure il budget è il vincolo principale, la scelta di utensili da tornio è più conveniente.

Perché i centri di lavorazione CNC sono la spina dorsale dei progetti complessi?

Questi progetti considerano i centri di lavorazione CNC come parte centrale del loro funzionamento e, grazie a sviluppi e miglioramenti, hanno reso i centri di lavorazione indispensabili nella produzione di fascia alta.

Definizione di centro di lavorazione

È in grado di eseguire operazioni di fresatura, foratura e maschiatura grazie alla funzione di cambio utensile automatico , consentendo di completare più processi contemporaneamente con una sola posizione di serraggio.

Confronto con le macchine tradizionali

Il serraggio singolo aiuta a eliminare gli errori nel posizionamento cumulativo e garantisce una precisione di posizionamento di ±0,003 mm . Il cambio utensile tramite ATC richiede solo 0,5-2 secondi e il tempo di inattività si riduce del 40% .

• Minor tempo di serraggio: completa tutte le lavorazioni in un'unica posizione di serraggio in meno tempo rispetto ad altre macchine.
• Precisione migliorata: la precisione di posizionamento è indicata come ±0,003 mm, mentre la ripetibilità è indicata come ±0,001 mm.
• Maggiore efficienza produttiva: il tempo di cambio utensile del sistema di cambio utensile automatico è di soli 0,5-2 secondi , riducendo i tempi di inattività del 40%.

Caso pratico: produzione CNC di alloggiamenti per turbocompressori per autoveicoli

Sfida: Un importante fornitore del settore automobilistico deve produrre alloggiamenti per turbocompressori. I passaggi di turbolenza dei componenti comportano curve complesse con una tolleranza di ±0,03 mm. I metodi convenzionali prevedono 4 macchine e 3 punti di serraggio, con un tasso di scarto del 15% e un tempo di produzione di un singolo pezzo di 45 minuti, insufficiente per la produzione in serie.

Soluzione: JS Precision utilizza un centro di lavoro CNC a 5 assi con sistema di raffreddamento ad alta pressione. Completa la lavorazione di tutte le forme, i sistemi di fori e i canali di flusso in un'unica operazione di serraggio.

Risultati: la percentuale di scarti è stata ridotta allo 0,5% , il tempo è stato ridotto a 16 minuti, la produttività è aumentata principalmente del 181% e la precisione del canale di flusso è stata pienamente conforme agli standard ISO 13485 , facilitando l'ingresso di successo dei clienti nel mercato internazionale.

Chi dovrebbe prendere in considerazione le macchine CNC per la produzione di componenti automobilistici?

Nel settore automobilistico è richiesta un'elevata precisione, per cui le macchine CNC per la lavorazione dei componenti automobilistici stanno diventando la scelta preferita dai produttori.

Le severe esigenze dell'industria automobilistica: la tolleranza dei componenti chiave deve essere di ±0,01 mm , stabile alle alte e basse temperature, con una capacità produttiva di oltre 100.000 unità all'anno per ogni modello di produzione.

Tipici componenti automobilistici lavorati tramite CNC: tra cui componenti base per auto come testate dei cilindri dei motori, pinze dei freni e ingranaggi.

Ruolo dei torni nella filiera automobilistica: i torni sono rimasti una componente essenziale della filiera automobilistica, principalmente per la lavorazione di componenti rotanti semplici come bulloni, dadi e alberi di trasmissione. I torni possono essere abbinati alla lavorazione CNC grazie ai loro minori costi di capitale e alla capacità di produrre in serie componenti semplici in modo efficiente.

La certificazione IATF 16949 è una qualifica essenziale per la produzione di componenti per autoveicoli e i centri di lavorazione CNC di JS Precision sono pienamente conformi a questo standard. Se sei coinvolto nella produzione di componenti per autoveicoli, valuta la possibilità di ottenere un preventivo gratuito da JS Precision per valutare potenziali riduzioni dei costi del 20%-30%.

Figura 1 Un blocco cilindri del motore lavorato a CNC. La produzione di motori è una delle applicazioni più ideali delle macchine utensili CNC nel settore automobilistico.

Quale ruolo gioca la CNC negli ecosistemi di produzione moderni?

La tecnologia dell'Industria 4.0, la lavorazione CNC e la produzione costituiscono il nucleo delle fabbriche intelligenti, stabilendo così la connessione tra il mondo digitale e quello fisico.

Il fulcro centrale della produzione intelligente

L'integrazione dei sistemi CNC con funzionalità MES o ERP consente il tracciamento dei dati e un controllo qualità intelligente. Ciò si traduce in una riduzione del 30% dei tempi di fermo. Di seguito è riportato un confronto dell'efficienza dell'integrazione intelligente delle apparecchiature:

Come emerge chiaramente dai dati, l'integrazione intelligente delle macchine CNC è di gran lunga superiore alle macchine convenzionali in termini di stabilità produttiva, il che ne ha fatto il fulcro dell'attuale tendenza produttiva nel settore.

La lavorazione CNC può raggiungere il controllo del tasso di difetti a livello di ppm tramite controllo del programma e rilevamento in tempo reale.

Evoluzione degli strumenti tradizionali

I moderni torni e fresatrici CNC sono stati integrati con configurazioni automatiche , come i dispositivi di carico e scarico robotizzati, e sono ora parte integrante dei sistemi di produzione flessibili. Non solo, questo sviluppo garantirà anche che gli utensili tradizionali non siano più limitati a un singolo processo , ma soddisfino meglio i requisiti delle linee di produzione intelligenti.

Vuoi sapere come integrare la lavorazione CNC nella tua fabbrica intelligente? Contatta JS Precision con la nota "Integrazione Intelligente" per ricevere una "Guida all'Integrazione di Lavorazione e Produzione CNC" personalizzata e padroneggiare le tecniche di implementazione passo dopo passo.

Figura 2 Il controllo numerico computerizzato (CNC) ha cambiato radicalmente il settore manifatturiero così come lo conosciamo, semplificando i processi di produzione e consentendo di completare attività complesse in modo accurato ed efficiente.

Come valutare il prezzo e il valore di un centro di lavorazione CNC in Cina?

Le lavorazioni CNC in Cina sono molto convenienti. Rappresentano inoltre una catena di fornitura globale ideale. Ora vi aiuteremo a valutarne scientificamente il rapporto costo-efficacia.

Vantaggi del clustering industriale: con il notevole sviluppo della catena di fornitura a Shenzhen, Suzhou e in altre regioni della Cina, le economie di scala hanno portato a costi di produzione inferiori.

Analisi della composizione dei prezzi: il prezzo del centro di lavorazione CNC è fino al 40% più economico rispetto all'Occidente, grazie ai vantaggi in termini di costo della manodopera, delle attrezzature e della logistica.

Fondamentale per la garanzia della qualità: in fase di approvvigionamento, verificare le qualifiche ISO 9001/IATF 16949 e la configurazione delle macchine a cinque assi importate e delle macchine di misura a coordinate.

Massimizzazione del ROI: collaborare con fornitori cinesi di lavorazioni CNC come JS Precision può portare a molteplici vantaggi: ridurre i costi di produzione senza compromettere la qualità; affidarsi ad attrezzature all'avanguardia per gestire progetti di lavorazione complessi; utilizzare una gestione matura della supply chain per abbreviare i cicli di consegna.

Caso di studio: JS Precision utilizza il CNC a cinque assi per salvare i fornitori di componenti da corsa dalla crisi

Un produttore di volanti da corsa di alto livello si trovava ad affrontare sfide produttive. Il processo in due fasi "tornio CNC + fresatrice a 3 assi" presentava un tasso di scarto fino al 5% , un tempo di produzione unitario di 47 minuti e non era in grado di soddisfare i requisiti degli ordini durante le stagioni di punta delle competizioni automobilistiche.

Sfida fondamentale

Ci sono tre principali colli di bottiglia in questo processo:

• Due serraggi comportano un errore di posizione cumulativo di ±0,1 mm , che non è in grado di soddisfare lo standard dei componenti per le corse.
• Il tempo di risposta da un processo all'altro e il serraggio/posizionamento occupano il 30% del tempo totale.
• La capacità produttiva mensile è di soli 450 pezzi , il che rende difficile far fronte all'ordine urgente di 1000 pezzi al mese.
• Il costo totale di scarto + rilavorazione fa sì che il costo del singolo pezzo raggiunga i 45 $ .

La soluzione di JS Precision

JS Precision non si è limitata a sostituire l'attrezzatura, ma ha ricostruito l'intero processo. I dettagli e i dati della soluzione sono riportati di seguito:

1. Aggiornamento delle attrezzature e personalizzazione degli impianti:

È stato adottato un centro di lavoro CNC verticale a 5 assi tedesco DMG MORI 50, con un dispositivo di precisione pneumatico sviluppato internamente. La ripetibilità è di ±0,003 mm, consentendo di completare l'intero processo senza una seconda acquisizione ed evitando gli errori che possono verificarsi durante la seconda acquisizione.

2. Ottimizzazione dell'utensile e dei parametri di taglio:

Nel caso della lega di alluminio 6061, sono stati utilizzati inserti PCD da 12 mm per eseguire la tornitura frontale a una velocità lineare di 800 m/min con avanzamento di 0,2 mm/giri/min. Per la fresatura laterale e la foratura, vengono utilizzati utensili con rivestimento in metallo duro. La strategia di fresatura dinamica consente una profondità di taglio fino a 3,5 mm e si traduce in un aumento dell'efficienza del 60%.

3. Ottimizzazione della programmazione e del raffreddamento:

Il collegamento a cinque assi ottimizza il percorso utensile per rendere il bordo laterale dell'utensile tangente alla superficie curva durante la fresatura laterale, riducendo la forza di taglio del 40%. Nel frattempo, il sistema di raffreddamento interno ad alta pressione da 70 bar raffredda a una portata di 25 litri/minuto, impedendo alla lega di alluminio di attaccarsi o di generare un tagliente di riporto , aumentando così la durata dell'utensile di 2,5 volte.

Risultati quantitativi:

Dopo l'implementazione della nuova soluzione sono stati osservati risultati significativamente positivi:

• Tempo di ciclo del singolo pezzo ridotto da 47 a 22 minuti , con un aumento dell'efficienza di lavorazione del 113%.
• La capacità produttiva mensile è aumentata da 450 a 1440 pezzi, con un incremento della produzione del 220%.
• Tasso di scarto ridotto dal 5% allo 0,2%, con quasi zero rilavorazioni .
• Il costo del singolo pezzo è stato ridotto a 29 $, con un risparmio del 35% e il nuovo investimento è recuperabile entro 4 mesi.

Se stai riscontrando problemi di efficienza o qualità, prenota una consulenza gratuita con un ingegnere JS Precision . Personalizzeremo una soluzione di lavorazione CNC specifica per te.

Figura 3 Nucleo del volante da corsa in lega di alluminio lavorato a CNC

Come prendere la decisione finale: scegliere la soluzione di lavorazione giusta per il tuo progetto

Tuttavia, la scelta di utensili/torni CNC implica l'integrazione di considerazioni tecnologiche e commerciali. Per prendere le decisioni migliori, segui questi tre passaggi:

Fase 1: definire i criteri di successo del progetto

Gli aspetti importanti da definire: la precisione è più importante del prezzo? Il numero di pezzi prodotti è di 100 unità o di 100.000 unità? Si tratta di una forma complessa nello spazio 3D o semplicemente di una forma rotativa?

Fase 2: valutare le capacità del fornitore

Il rischio principale associato alla selezione del fornitore è la competenza. I criteri enfatizzano: supporto ingegneristico, controllo qualità, competenze di project management, che si allineano rispettivamente con la riduzione dei costi, il controllo qualità e la stabilità dei tempi di consegna.

Fase 3: Avviare un'indagine professionale

Durante le richieste ai fornitori, è necessario essere pronti con i documenti richiesti, come disegni CAD 3D con segni di tolleranza, dettagli sui materiali (come lega di alluminio 6061 e lega di titanio Ti6-Al4V), requisiti di capacità di produzione e tempi di ciclo per la consegna.

Sulla base di queste informazioni, gli ingegneri di JS Precision forniranno una soluzione completa che comprende l'ottimizzazione dei processi, l'analisi dei costi e la valutazione dei rischi.

Domande frequenti

D1: Per un semplice pezzo di albero, dovrei scegliere un tornio CNC o un tornio convenzionale?

Per i livelli IT7 e superiori o per lavorazioni che richiedono un elevato grado di precisione, un tornio CNC garantisce la riproducibilità dei pezzi prodotti. Quando si deve produrre una sola unità con un grado di precisione inferiore , un tornio convenzionale risulta più economico.

D2: I costi di avviamento (programmazione, attrezzature) per la lavorazione CNC sono elevati?

L'allestimento comporta dei costi, ma il costo viene compensato durante la produzione di ogni singolo pezzo. Quando si tratta di pezzi complessi, il vantaggio di non dover rilavorare il materiale in un secondo momento va ben oltre i costi di allestimento.

D3: La tecnologia CNC è in grado di lavorare tutti i materiali che un tornio può lavorare?

Sì, il CNC può lavorare tutti i materiali lavorati dai torni e anche i materiali difficili da tagliare, come le leghe di titanio, possono essere gestiti meglio nel processo CNC grazie ai suoi parametri controllabili e al sofisticato sistema di raffreddamento.

D4: Quale è più adatto per la produzione in piccoli lotti (ad esempio, 50 pezzi)?

Nel caso di componenti più semplici, il tornio impiega meno tempo e costa meno; nel caso di componenti complessi, anche per produzioni in piccoli lotti, il vantaggio della precisione della macchina CNC supera la perdita dovuta alla rilavorazione.

D5: Come faccio a stabilire se il mio progetto richiede una lavorazione CNC a 5 assi?

Nelle situazioni in cui potrebbero esserci più superfici da lavorare non ortogonali, o situazioni in cui è necessario eseguire lavorazioni su più facce in un'unica configurazione per evitare l'aggiunta di errori, è necessario ricorrere alla lavorazione CNC a 5 assi.

D6: I tempi di consegna sono affidabili quando si sceglie un fornitore CNC cinese?

La disponibilità di fornitori cinesi autentici e trasparenti sui loro programmi di consegna è garantita da JS Precision, che consegna il 98% degli ordini nei tempi previsti e gestisce i propri progetti in modo efficace.

D7: Cosa si intende esattamente per "precisione" nei centri di lavorazione CNC?

Verrebbero presi in considerazione l'accuratezza di posizionamento (ad esempio, ±0,003 mm), la ripetibilità (ad esempio, ±0,001 mm) e la precisione del contorno. Da questi parametri verrebbero determinate la funzionalità di assemblaggio e la longevità dei componenti.

D8: La qualità della lavorazione CNC in Cina può davvero competere con quella dei fornitori locali?

I leader del settore cinese utilizzano processi di gestione della qualità e attrezzature armonizzati a livello globale (ad esempio, IATF16949). I prodotti di JS Precision sono di qualità pari a quelli dei produttori locali e hanno un prezzo molto più basso.

Riepilogo

La scelta tra utensili di lavorazione CNC e torni dipende dai parametri del progetto e dai requisiti aziendali. Quando si tratta di produzione in serie complesse, i centri di lavorazione CNC garantiscono risultati efficaci ed efficienti, mentre la lavorazione CNC in Cina offre una soluzione economicamente sostenibile.

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