Per un funzionamento corretto e un assemblaggio preciso, i componenti cilindrici devono avere diametri uniformi. Tuttavia, la lavorazione CNC spesso genera differenze tra la misura inferiore e quella superiore. Pertanto, per migliorare l'affidabilità e raggiungere la precisione, è importante individuare le cause di queste incongruenze.
Comprensione delle basi della geometria e della tolleranza delle parti cilindriche
Tolleranza
In sostanza, definisce i limiti entro i quali le dimensioni di un componente possono discostarsi dalla misura prevista. Per le dimensioni non critiche, la norma ISO 2768 m/f fornisce linee guida generali per le tolleranze di lavorazione.
Geometria cilindrica
Caratteristiche come rotondità, asse centrale, conicità e cilindricità definiscono le parti cilindriche. Questi aspetti aiutano le diverse parti a ruotare fluidamente, a rimanere allineate e a mantenere un contatto uniforme durante l'assemblaggio e l'uso.
Sistemi di adattamento
In pratica, sistemi di accoppiamento come H7 e H6 specificano come le parti accoppiate si incastreranno tra loro. Utilizzando questi sistemi, i produttori possono controllare i giochi e garantire assemblaggi precisi.
Cause principali delle discrepanze tra il diametro superiore e quello inferiore
Degradazione e piegatura degli utensili
Quando gli utensili si usurano, i loro spigoli iniziano a perdere affilatura a velocità variabili. Questa usura non uniforme modifica il percorso di taglio. Con il passare del tempo, questa usura modifica il diametro e causa conicità sulle parti cilindriche.
Anche gli utensili con lunghezza maggiore del diametro si piegano con maggiore facilità durante il taglio. Questa piegatura asporta il materiale in modo non uniforme. Generalmente, si forma una conicità da un angolo all'altro del pezzo.
Modifiche del diametro causate dal calore
Metalli come l'allume si espandono rapidamente con il calore. Questa espansione altera il diametro longitudinale del pezzo se il metallo rimane esposto al calore per lungo tempo. Senza temperature stabilizzate e controlli di processo, queste variazioni dimensionali persistono.
Quando il telaio e il mandrino di una macchina si riscaldano durante il funzionamento, si dilatano. Questa dilatazione sposta leggermente la posizione dell'utensile durante il taglio. Di conseguenza, le misurazioni potrebbero non corrispondere alle dimensioni effettive del taglio a causa di queste variazioni dovute al calore.
Utensili decentrati e disallineamento della torretta
Se il portautensile è montato fuori centro o la torretta non è allineata correttamente, si verificano errori angolari. A causa di questo disallineamento, il percorso di taglio dell'utensile si sposta. Di conseguenza, si verifica una differenza misurabile tra le dimensioni superiore e inferiore del pezzo.
I cuscinetti del mandrino danneggiati o usurati causano la rotazione radiale del mandrino. Anche una piccola eccentricità fa sì che l'utensile tagli fuori centro. Di conseguenza, si verificano diametri non uniformi lungo il pezzo.
Problemi di movimento e gioco dell'asse
Le macchine più vecchie spesso sviluppano piccoli errori di posizionamento durante i movimenti multiasse. Col tempo, questi errori si sommano. Il percorso utensile si sposta, causando differenze di diametro tra la parte superiore e quella inferiore e creando conicità sulle parti cilindriche.
Il gioco si verifica quando le viti di comando o le viti a sfere sono usurate o allentate. Ciò significa che l'asse non si muove come previsto durante le inversioni. Di conseguenza, l'utensile potrebbe non posizionarsi correttamente e il diametro del pezzo potrebbe variare.
Errori di installazione ed effetto della progettazione dell'attrezzatura sulla coerenza del diametro
Con l'applicazione delle forze di taglio, le sezioni non supportate e sporgenti possono piegarsi. Il disallineamento aggrava ulteriormente questo problema. Tutto ciò crea differenze nel diametro inferiore e superiore e genera anche conicità.
Un pezzo in lavorazione che non riceve un supporto adeguato o non è ben fissato può muoversi durante la lavorazione. A causa di questo movimento, il contatto tra utensile e pezzo cambia. Di conseguenza, si verificano differenze sia nella lunghezza che nel diametro del pezzo.
Vedi anche: Come scegliere il dispositivo CNC giusto
Chatter e vibrazioni nella lavorazione meccanica
Le vibrazioni aumentano se i cuscinetti del mandrino sono usurati e i portautensili non sono bilanciati. A causa di questi problemi, la precisione di lavorazione si riduce. Di conseguenza, la qualità della superficie e i diametri variano lungo il pezzo.
Il taglio con vibrazioni fa sì che l'utensile agisca in modo non uniforme sul materiale. Di conseguenza, la superficie sviluppa motivi irregolari e le dimensioni del pezzo cambiano. I pezzi cilindrici sottili o lunghi sono particolarmente interessati da questo problema.
Misure preventive e migliori pratiche
Rigidità di fissaggio e utensili
Utilizzando contropunte, attrezzature personalizzate o lunette, è possibile supportare parti flessibili o lunghe. Durante la lavorazione, questi supporti preservano la precisione dimensionale dall'alto verso il basso e contribuiscono a ridurre le vibrazioni.
Per ridurre al minimo la flessione dell'utensile, cerca di mantenere basso il rapporto lunghezza-diametro. Costruisci anche configurazioni che massimizzino la rigidità. Questo approccio garantisce un taglio uniforme e preciso lungo le superfici dei pezzi cilindrici.
Controllo delle temperature di misurazione
Prima di controllare le dimensioni, lasciare raffreddare i pezzi lavorati a temperatura ambiente. L'espansione termica può fornire valori di diametro errati se si misurano i pezzi quando sono ancora caldi.
Utilizzare sempre le macchine di misura a coordinate in un ambiente controllato. Inoltre, prima di effettuare la misurazione, assicurarsi che sia la sonda che il pezzo abbiano raggiunto la temperatura ambiente. Tutti questi accorgimenti contribuiscono a evitare che la distorsione termica influisca sui risultati.
Controllo termico
Per limitare la deriva termica, è necessario riscaldare le macchine per un po' prima di avviarle. Inoltre, applicare un flusso di refrigerante e isolare le macchine quando possibile. Infine, mantenere la temperatura dell'officina costante, generalmente compresa tra 20 °C e 22 °C. Tutti questi accorgimenti mantengono stabili le temperature degli utensili e dei pezzi e contribuiscono a ridurre la dilatazione termica.
Mantenere il mandrino e gli utensili in forma
Utilizzando comparatori a quadrante, è possibile verificare regolarmente la concentricità. Questo aiuterà a individuare tempestivamente eventuali disallineamenti. E quando si nota usura, sostituire immediatamente i cuscinetti del mandrino. Inoltre, sui torni CNC, è importante allineare correttamente la torretta. Tutti questi passaggi contribuiranno a mantenere i diametri uniformi sia sul lato inferiore che su quello superiore dei pezzi cilindrici.
Tolleranza e progettazione
Mantieni semplice la progettazione del tuo componente. Tieni conto di fattori come l'accesso agli utensili e i limiti della macchina. Questa pianificazione semplifica l'ispezione e contribuisce a ridurre le variazioni. Inoltre, mantiene stabili le dimensioni durante la produzione.
In base alla funzione del componente, scegliere le classi di tolleranza ISO, la precisione decimale e la tolleranza geometrica e dimensionale (GD&T) . Utilizzare tolleranze ristrette solo quando necessario. Questa metodologia riduce i costi di ispezione e di lavorazione.
Soluzioni di taglio più intelligenti
Sarà necessario installare sonde o sensori per monitorare le condizioni di taglio durante la lavorazione. Grazie all'identificazione precoce di variazioni termiche e vibrazioni, è possibile mantenere uniformi la finitura superficiale e i diametri.
Per evitare flessioni e vibrazioni, impostate avanzamenti e velocità a livelli ottimali. Inoltre, nel vostro software CAM , attivate la levigatura del percorso utensile. Tutto ciò contribuisce a ottenere una qualità superficiale uniforme e un taglio omogeneo.
Risoluzione dei problemi di movimento degli assi
Eseguire regolarmente la calibrazione del sistema e la mappatura del gioco per risolvere i problemi di movimento degli assi. Compensare anche l'allentamento meccanico nelle guide e nelle viti a ricircolo di sfere per il corretto posizionamento degli utensili. Questo contribuirà a ridurre i problemi di conicità e a mantenere i diametri dei pezzi simili.
Per riassumere
In breve, sono molte le cause delle incongruenze tra i diametri superiore e inferiore nei componenti cilindrici. Tra le più importanti ci sono la flessione dell'utensile, la deriva termica, gli errori di movimento e i difetti di configurazione. È possibile migliorare la precisione dimensionale dei componenti prodotti mediante una manutenzione regolare, un controllo macchina corretto e un fissaggio solido.
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Domande comuni
Sì. Quando cambia direzione, il posizionamento dell'asse è influenzato dal gioco e questo problema provoca una differenza di diametro.
La sporgenza del pezzo in lavorazione si piega quando vengono applicate forze di taglio e questa piegatura fa sì che il materiale venga rimosso in modo non uniforme, in particolare all'estremità non supportata. Di conseguenza, si crea una differenza tra i diametri superiore e inferiore o una conicità.
Sì, lo fa. Se il serraggio o il fissaggio non sono corretti, il pezzo inizia a vibrare o a spostarsi dalla sua posizione, con il risultato che i pezzi vengono realizzati con diametri non uniformi.
Sì, a causa di una velocità di avanzamento o di un'accelerazione non corrette, l'utensile inizia a flettersi o vibrare. Questa flessione crea differenze nelle dimensioni dei pezzi.
La conicità si genera generalmente quando si esegue una scanalatura in prossimità della sezione non supportata di un pezzo (soprattutto se il pezzo è sottile o lungo).
