Centro di lavoro verticale CNC a 4 assi: come scegliere la macchina giusta per la tua officina

Cosa aggiunge realmente il Quarto Asse

Su un centro di lavoro verticale il quarto asse è quasi sempre una tavola rotante montata sulla tavola standard, che fa girare il pezzo attorno all'asse X, che è l'asse A. Il mandrino si sposta ancora in X, Y e Z. Ciò che cambia è che il pezzo può essere presentato all'utensile inclinato invece di essere sbloccato e ruotato a mano.

Movimento indicizzato (3 1) rispetto al movimento simultaneo

Nella modalità indicizzata la tavola rotante posiziona il pezzo ad un angolo fisso, blocca e riprende il taglio; il controllo lo tratta come un asse di posizionamento aggiuntivo. L'output CAM standard di solito copre questo aspetto e l'unità rotante necessita solo di una solida precisione di posizionamento.

In modalità simultanea l'asse A si muove mentre l'utensile è nel taglio, ed è così che vengono generati profili avvolti, porte a spirale e forme di camma in un passaggio continuo. Ciò richiede un post-processore che comprenda la cinematica rotativa, un controllo con l'azionamento rotativo integrato anziché aggiunto in seguito e un programmatore che abbia già eseguito lavori a quattro assi.

Disposizione verticale o orizzontale

Un quarto asse su una macchina verticale mantiene il pezzo su un asse rotante orizzontale sotto un mandrino verticale: il fissaggio rimane visibile, i trucioli cadono in modo chiaro e l'attrezzatura è standard. Una macchina orizzontale con pallet rotante raggiunge più facce per passaggio ed elimina meglio i trucioli dai fori profondi, ma costa di più e di solito necessita di un dispositivo per lapide. Al di sotto di un cubo di circa 500 mm, la verticale è normalmente il punto più economico da cui iniziare.

Dove un VMC a 4 assi guadagna terreno

Il lavoro che giustifica un quarto asse è raramente esotico. Si ripete e la relazione angolare tra le facce deve mantenersi da una parte all'altra. Quattro famiglie si presentano ripetutamente:

• Parti cilindriche con piani fresati, asole e fori trasversali
• Contenitori e collettori con bocche su tre o quattro facce
• Alberi e manicotti con sedi per chiavetta e schemi di foratura ad angoli definiti
• Parti in batch che attualmente passano attraverso due o tre dispositivi dedicati

Il quarto asse raramente accorcia il taglio. Elimina l'impostazione e l'impostazione è il punto in cui scompare la maggior parte della tolleranza.

Automotive, nuove energie, costruzione di stampi e lavorazione dello zaffiro sono i settori in cui questo modello si manifesta più spesso. Il volume è ciò che cambia l’aritmetica: con poche centinaia di pezzi al mese, il tempo risparmiato per pezzo supera la flessibilità del fissaggio manuale.

Dimensionamento della macchina: tavola, unità rotante e spazio utensile

L'errore di specifica più comune è dimensionare la macchina in base alla lunghezza del pezzo e dimenticarne l'oscillazione. Un pezzo lungo 300 mm e largo 220 mm necessita di un'unità rotante in grado di afferrarlo, un'area di rotazione che liberi la colonna e una corsa Z sufficiente per raggiungere la faccia superiore. Un'unità rotante da 250 mm può consumare da 200 a 250 mm di corsa Z prima ancora che una parte venga caricata.

Cinque numeri da confermare prima di ordinare

1. Diametro di oscillazione della parte più grande, compresa l'eventuale piastra di fissaggio che ruota con essa
2. Lunghezza utile della tavola rimasta una volta montate l'unità rotante e la contropunta
3. Corsa Z rimanente con l'unità rotante installata, misurata fino alla sommità della parte più alta
4. Interferenza tra il magazzino utensili, la custodia e la rotazione del pezzo, verificata con l'utensile a pieno carico
5. Percorsi del refrigerante e dei trucioli attorno al corpo rotante, dove si raccolgono le particelle fini e inizia la deriva termica

Una macchina di classe 1270 mm con cambio utensile automatico è una via di mezzo comune: una corsa X sufficiente per una tavola rotante e una contropunta affiancate, una Z sufficiente per liberare il corpo rotante e un caricatore sufficientemente profondo per completare un programma misto di foratura e fresatura senza fermarsi.

Fissaggio, tolleranza e costi che nessuno prevede

Un asse rotante è preciso quanto il modo in cui viene tenuto il pezzo. Tra i centri si adattano agli alberi; un mandrino a tre griffe o una morsa autocentrante è adatta ai cilindri corti; un frontalino con nidi personalizzati si adatta a getti scomodi. Ciascuna scelta modifica la quantità di parte che si blocca senza supporto e la lunghezza non supportata viene visualizzata come chiacchiere.

La precisione della rotazione è espressa in secondi d'arco e vale la pena eseguire tale conversione a mano. Un asse rotante con una precisione di 15 secondi d'arco, misurato a un raggio di 300 mm, contribuisce con circa 0,02 mm di errore tangenziale prima che si aggiungano l'errore del mandrino, la crescita termica o l'usura dell'utensile. Su un callout di posizione reale da 0,05 mm, questa rappresenta già una quota importante del budget.

La rotazione continua riscalda anche l'unità rotante. Una tabella che esegue l'indicizzazione alcune volte per ciclo rimane vicina all'ambiente; uno che interpola per venti minuti derive e la deriva si ferma nella relazione angolare tra le caratteristiche. Le macchine costruite per questo lavoro hanno una massa maggiore nella base e nella colonna, e la storia della precisione inizia sotto il tavolo, come spiegato strutture di base rigide e precisione di lavorazione .

Cosa verificare con un costruttore di macchine

Poiché un centro di lavoro verticale a quattro assi è una configurazione piuttosto che un articolo di catalogo, la profondità ingegneristica conta tanto quanto la scheda tecnica.

• Da dove provengono i getti e se la fonderia è interna
• Come viene lavorato, misurato e documentato l'allineamento di base, colonna e tavola
• Se l'interfaccia rotante, il cablaggio e i parametri di controllo sono impostati in fabbrica
• Chi supporta il post-processore quando viene eseguito il primo lavoro simultaneo a quattro assi
• Quali elementi vengono testati sulla macchina prima della spedizione e quali documenti viaggiano con essa

Jiangsu Chuangjia Machinery è un costruttore con questo tipo di integrazione verticale. Fondata nel 2000 come produttore di smerigliatrici superficiali e ora parte del gruppo Nantong Zhongnan Intelligent Technology, gestisce un parco produttivo di circa 100.000 metri quadrati con più di 380 dipendenti, tra cui 30 ingegneri senior e 20 ingegneri di ricerca e sviluppo, e gestisce una propria fonderia, un reparto di lamiera e un reparto di verniciatura oltre a lavorazioni meccaniche e assemblaggio.

Suo gamma di centri di lavoro verticali copre i modelli ZNL1160, ZNL1270, ZNL1580 e ZNL1890 più ZNV1160, ZNV850 e ZNV855, con cambio utensile automatico specificato su ZNL1270 e ZNV855. Lo stesso gruppo costruisce anche centri di lavoro a portale e orizzontali, centri di maschiatura e rettificatrici di precisione.