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Design di pezzi da lavorare a controllo numerico

Benevenuti alla masterclass

 

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La nostra serie di video Insight-Masterclass vi aiuterà a padroneggiare la produzione digitale.

Oltre ai nostri suggerimenti di progettazione mensili, pubblicheremo regolarmente un nuovo video - ognuno di essi vi darà una visione più approfondita di come progettare parti migliori. Tratteremo argomenti specifici come la scelta del giusto materiale di stampa 3D, l'ottimizzazione del vostro progetto per la lavorazione CNC, le finiture superficiali per i componenti stampati e molto altro ancora.

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Insight/Masterclass: Design di pezzi da lavorare a controllo numerico

21.02.2020

Transcript

Salve e benvenuti alla masterclass di questa settimana.

Oggi esamineremo alcuni modi per ottimizzare il design dei pezzi da lavorare a controllo numerico.

 

Come sapete, questa lavorazione CNC è ideale per prototipi e pezzi di serie da realizzare in modo rapido ed economico. Tuttavia, come per qualsiasi altro processo, presenta punti di forza e debolezze, e per sfruttarlo appieno occorre progettare tenendo a mente la lavorazione meccanica.

Per esempio, sin da quando iniziate a buttare giù le vostre idee, dovete pensare alla profondità e al diametro dei fori presenti nel design.

Questo perché molti fornitori praticano i fori con una fresa a codolo anziché con una comune punta di trapano. Lo fanno perché la fresa offre più flessibilità dimensionale e perché la finitura di superficie è migliore rispetto a quando si usa il trapano. È inoltre possibile utilizzare lo stesso utensile per realizzare scanalature e cavità, riducendo il tempo di ciclo ed il costo complessivo per il cliente.

L’unico lato negativo consiste nel fatto che i fori con profondità superiore a sei volte il diametro possono essere difficili da realizzare. La fresa a codolo ha una lunghezza limitata per cui l’inserimento di un elemento di lunghezza superiore può comportare la lavorazione su entrambi i lati del pezzo. Il che richiede tempo e denaro.

Altro aspetto della lavorazione meccanica che di solito comporta l’uso di trapani è la creazione di filettature. Oggi, molte officine usano “maschi” per tagliare i filetti interni, ma noi adottiamo un approccio più moderno con la fresa per filettare.

Si creano filettature precise e si può utilizzare un unico utensile di fresatura per applicare filettature di qualsiasi dimensione nello stesso passo, riducendo così i tempi di realizzazione e configurazione. Questo significa che potete usare filettature UNC e UNF da #2 fino a mezzo pollice, e filettature metriche da M2 a M12, sapendo che tutto funzionerà bene.

Parliamo ora di lettere, logo e numeri. A volte, il pezzo che volete produrre deve riportare un numero, una descrizione o un logo. In tal caso, dovete assicurarvi che il design sia adatto alla fresatura.

Sul piano pratico, la spaziatura tra singoli caratteri e la battuta usata per “scriverli” deve misurare almeno mezzo millimetro ed il testo dovrebbe essere incassato anziché in rilievo. È molto più semplice marchiare il testo sul pezzo che rimuovere tutto il materiale che lo circonda! Inoltre, idealmente, il testo dovrebbe avere dimensioni di 20 punti o superiori, e utilizzare un carattere senza grazie come l’Arial.

L’altro aspetto da considerare in fase di progettazione è l’altezza delle pareti e le dimensioni degli elementi. Poiché anche gli utensili più robusti sono soggetti a una lieve flessione, così come i materiali lavorati, l’altezza delle pareti e le dimensioni degli elementi dipendono molto dalla geometria del singolo pezzo.

Lo spessore minimo degli elementi con cui lavoriamo in Protolabs è mezzo millimetro, mentre la profondità massima è di 51 millimetri. Ma ciò non significa che potete realizzare un dissipatore ad alette di queste dimensioni. Non funzionerebbe affatto!

Bene, questo è più o meno tutto ciò che non dovreste fare o, almeno, che dovreste cercare di evitare di fare. Passiamo ora ad alcuni degli aspetti interessanti di quello che potete fare con la lavorazione CNC.

Per esempio, potete sfruttare la fresatura meccanica con utensili motorizzati. Le serie di utensili utilizzati in queste macchine rende possibile l’inserimento di dettagli quali fori decentrati, fori di alloggiamento o scanalature in parallelo o perpendicolari all’asse “lungo” del pezzo tornito.

 

La differenza in questo caso è rappresentata dalla forma del materiale grezzo piuttosto che dalla forma dell’utensile. I pezzi torniti, quali alberi di trasmissione e pistoni, sono realizzati a partire da una barra rotonda, mentre quelli fresati, come collettori di scarico, custodie di dispositivi o tappi di valvole, utilizzano blocchi quadrati o rettangolari.

Inoltre, siamo ora in grado di offrire la fresatura indicizzata a 5 assi per realizzare anche alcune forme complesse.

Nel caso della fresa convenzionale a 3 assi, potete osservare come il pezzo venga bloccato dalla parte inferiore del blocco di materiale, mentre le caratteristiche di dettaglio sono fresate a partire dall’estremità superiore.

Si rende pertanto necessaria una diversa configurazione per ciascun lato del pezzo, di cui sarà possibile fresare solo la parte inferiore e quella superiore. Con la fresatura indicizzata a 5 assi, è possibile ruotare il pezzo sia sull’asse delle X che su quello delle Y, indicizzati a 90 gradi in qualsiasi angolo, così come ad angoli multipli o composti. Questo permette di realizzare particolari in posizione complicata . I calcoli e la geometria coinvolti nella lavorazione di questi pezzi sono davvero notevoli.

 

Vi ringrazio per l’attenzione. A venerdì prossimo!

Con un ringraziamento speciale a Natalie Constable.

 

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