La brocciatura CNC è un processo di lavorazione altamente preciso ed efficiente che utilizza la tecnologia di controllo numerico computerizzato (CNC) per creare complesse caratteristiche superficiali su diversi pezzi. Consiste nel movimento alternato lineare di un utensile da taglio specializzato, chiamato broccia, che rimuove progressivamente materiale dal pezzo a ogni passaggio.
Cos'è la brocciatura CNC?
La brocciatura CNC può essere descritta come un processo di lavorazione dei metalli che prevede l'utilizzo di un utensile da taglio controllato da computer per condurre o guidare una broccia a più denti attraverso un pezzo di lavoro, risultando in caratteristiche interne o esterne complesse come sedi per chiavetta, scanalature o denti di ingranaggio. Il motivo per cui il metodo rimane importante è perché è stato utilizzato per fornire finiture superficiali di alta qualità con tolleranze molto strette.
Tipi di brocciatrici CNC
Differenti configurazioni in termini di dimensione dei pezzi da lavorare, tipologia di brocciatura richiesta e volumi determinano le varie forme disponibili per le brocciatrici CNC. I tipi comuni sono:
1. Brocciatrici CNC orizzontali
In linea con questa modalità, l'operazione avviene in orizzontale lavorando sul lavoro svolto tramite mandrini montati su di essi. Le parti interne come sedi per chiavetta, scanalature e dentature per alberi o componenti cilindrici vengono prodotte al meglio utilizzando macchine CNC orizzontali.
2. Brocciatrici CNC verticali
Questi sistemi hanno un movimento verticale mentre rimuovono i materiali in eccesso dai loro pezzi con speciali lame di taglio note come brocce. Possono essere utilizzati nella produzione di caratteri esterni insieme a scanalature e profili di planarità per oggetti di forma irregolare come lastre piane realizzate in metallo.
3. Centri di brocciatura CNC
I centri di brocciatura CNC sono macchine utensili che combinano diverse operazioni di lavorazione, tra cui fresatura e foratura con movimento lineare a pistone della slitta che trasporta l'attrezzatura di utensileria ad essa collegata, consentendo la lavorazione completa del pezzo in un'unica configurazione massimizzando rispettivamente l'efficienza e la riduzione dei tempi di gestione.
4. Brocciatrici CNC per usi speciali
Per applicazioni o settori di nicchia potrebbero esistere progetti specializzati per settori specifici che richiedono determinate forme che includono frese per ingranaggi massicce, tra le altre, ma che utilizzano la tecnologia di brocciatura. Ciò potrebbe implicare, ad esempio, la lavorazione di ingranaggi di grandi dimensioni nella linea di produzione di ingranaggi o di scanalature su alberi scanalati.
5. Accessori per brocciatura CNC
Le macchine di fresatura, tornitura o multitasking esistenti possono essere adattate con accessori o moduli di brocciatura per conferire loro la capacità di brocciatura. Tali accessori rappresentano una soluzione economica per aggiungere capacità di brocciatura a strutture già installate mantenendo bassi i costi operativi.
Caratteristiche della brocciatura
1) Elevata produttività. Le brocce operano con più denti simultaneamente e, dopo una sola passata, possono eseguire sia la sgrossatura che la finitura.
(2) Elevata durata della broccia. La velocità di brocciatura è moderata, lo spessore di ogni dente tagliato è basso; di conseguenza, anche la forza di taglio applicata diminuisce in modo insignificante e si riduce il calore generato dal taglio.
(3) Elevata precisione di lavorazione. Il grado di tolleranza dimensionale della brocciatura generalmente va da IT8 a IT6 e la rugosità Ra è compresa tra 0.8 e 0.1 μm.
(4) Brocciatura di un solo movimento principale (movimento lineare), struttura semplice e facile da usare.
( 5) Ampia gamma di lavorazioni. La brocciatura può lavorare fori passanti rotondi, così come qualsiasi altra forma complessa come superfici piane senza ostacoli per le superfici esterne, ma non può completare fori a gradino, fori non passanti o fori a parete sottile.
(6) I costi elevati di brocciatura, l'aumento della complessità, oltre alla standardizzazione e alle specifiche delle parti, nella produzione di piccoli lotti di un unico pezzo vengono raramente applicati.
Utensili per brocciatura per macchine CNC
Utensili per brocciatura per macchine CNC
Nelle operazioni di brocciatura CNC, esistono strumenti di brocciatura specializzati progettati per funzionare con macchine CNC. Questi utensili sono costituiti da una barra o da un supporto in grado di trattenere saldamente un inserto o la broccia. Inoltre, questo tagliente è costituito da una serie di denti che crescono progressivamente di dimensioni e asportano materiale al suo passaggio.
Materiali e rivestimenti per utensili
I materiali duri e resistenti all'usura utilizzati nella produzione di utensili per brocciatura includono acciaio rapido (HSS) e carburi cementati. I tipi HSS sono pensati per la lavorazione di pezzi relativamente più morbidi mentre quelli in carburo cementato sono adatti per materiali più duri, ad esempio applicazioni abrasive. Inoltre, tali utensili possono essere rivestiti con rivestimenti avanzati a film sottile come nitruro di titanio (TiN), nitruro di alluminio e titanio (AlTiN), tra gli altri, per migliorarne le prestazioni, la durata dell'utensile e la resistenza all'usura.
Durata e manutenzione dell'utensile
Diversi fattori determinano la durata degli utensili per brocciatura, come il materiale del pezzo da lavorare, i parametri di taglio e persino la qualità della manutenzione dell'utensile. Una garanzia di prestazione costante si ottiene attraverso una corretta manutenzione come l'ispezione regolare, l'affilatura e la sostituzione dei denti usurati o danneggiati garantendo il massimo utilizzo di questi strumenti nel tempo.
Vantaggi della brocciatura CNC
Finitura superficiale uniforme e di alta precisione
La capacità di produrre finiture superficiali interne o esterne estremamente precise e uniformi è uno dei principali vantaggi della brocciatura CNC. Rispetto ad altri processi di lavorazione, questo metodo fornisce una migliore finitura superficiale con tolleranze strette eliminando qualsiasi necessità di ulteriori operazioni di finitura.
Tassi elevati di rimozione del materiale
Grazie agli elevati tassi di rimozione del materiale, la brocciatura CNC è un processo efficiente per cicli di produzione di grandi volumi. Questo processo è particolarmente utile per creare sottosquadri profondi, forme interne intricate e profili complessi che sarebbero impossibili o troppo difficili da realizzare utilizzando le tecniche di lavorazione tradizionali.
Versatilità nella compatibilità dei materiali
D'altra parte, un altro grande vantaggio della brocciatura CNC è che può ospitare quasi tutti i tipi di materiali come metalli, plastica e compositi. Con tale versatilità le aziende possono impegnarsi in vari settori tra cui quello automobilistico, aerospaziale e degli utensili.
Soluzione ad Alto Valore
La brocciatura CNC offre una soluzione conveniente per cicli di produzione ad alto volume. È richiesto un tempo minimo di configurazione prima di iniziare l'operazione; le parti prodotte sono sempre di buona qualità, riducendo così i requisiti di ispezione e rilavorazione che, di conseguenza, riducono i costi complessivi di produzione.
Confronto tra i processi di brocciatura, sagomatura, alesatura e foratura
Processo di lavorazione | Azione di taglio | Applicazioni tipiche | Vantaggi | Limiti |
Brocciatura | Movimento alternativo lineare di un utensile multi-dente per creare forme interne o esterne complesse | Scanalature interne, scanalature, dentature di ingranaggi, poligoni | Elevata finitura superficiale, elevata velocità di asportazione del materiale, forme complesse | Strumento specializzato richiesto per ogni applicazione, limitato a forme diritte/elicoidali |
Shaping | Movimento lineare alternativo di uno strumento a punto singolo per generare superfici piane | Lavorazione di superfici irregolari, sedi per chiavetta, scanalature | Versatile, può lavorare forme irregolari | Processo più lento, limitato alle superfici piane |
Noioso | Movimento rotatorio di un utensile a punto singolo o multipunto per allargare o rifinire superfici cilindriche interne | Allargamento o finitura delle canne dei cilindri e delle superfici dei cuscinetti | Finitura superficiale liscia e di alta precisione | Limitato alle superfici cilindriche interne |
Perforazione | Movimento rotatorio di una punta da trapano per creare fori cilindrici | Esecuzione di fori, perforazione di fori profondi, perforazione con pistola | Produzione rapida di fori, varie dimensioni di fori | Limitato ai fori cilindrici, potenziale formazione di bave |
Applicazione di brocciatrici CNC
Le brocce rotanti CNC sono ampiamente utilizzate in diversi settori manifatturieri, in particolare per lavorazioni meccaniche altamente precise e produzione di massa.
Alcune aree in cui vengono comunemente applicati includono:
1.Industria aerospaziale
Con le brocciatrici CNC è possibile lavorare componenti aerospaziali ad alta precisione e resistenza, come gusci di veicoli spaziali, parti di motori, pale di turbine, ecc.
2. Industria automobilistica
Alcune delle parti automobilistiche che possono essere lavorate dalle brocciatrici CNC includono, tra gli altri, assali, fusi a snodo, ingranaggi e alberi motore.
3.Industria elettronica
Gli involucri dei prodotti elettronici, i circuiti stampati e le guide possono essere tutti realizzati su una brocciatrice CNC.
4.Industria manifatturiera di strumenti di precisione
Questi includono microscopi come microscopi elettronici e telescopi.
Conclusione
La presente invenzione riguarda miglioramenti in un processo di lavorazione specializzato chiamato brocciatura CNC. Si tratta di un processo di lavorazione specializzato che combina brocce multi-dente con la tecnologia di controllo numerico computerizzato (CNC) per produrre caratteristiche interne o esterne complesse su un pezzo. Componenti con complesse caratteristiche interne o esterne possono essere prodotti in modo efficiente attraverso questo metodo mediante utensili da taglio a dente singolo combinati con la precisione e l'automazione dei sistemi CNC.
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