10 passaggi chiave nella fabbricazione di utensili di fresatura per la moderna lavorazione CNC

10 fasi essenziali nella produzione di utensili di fresatura per la lavorazione CNC avanzata

La fabbricazione di utensili di fresatura è un processo in rapida evoluzione. Con la continua evoluzione delle tecnologie di produzione, la fabbricazione di utensili di fresatura è ora più specializzata che mai. Ha un impatto diretto sull'accuratezza della lavorazione, sulla durata degli utensili e sulla produttività complessiva.

Pertanto, sia che produciate pezzi per l'industria aerospaziale sia che produciate un semplice pezzo industriale che può essere utilizzato quotidianamente nella maggior parte delle aziende, la qualità degli utensili di fresatura CNC avrà un impatto critico sul raggiungimento di risultati di qualità e costanti.

I produttori di oggi dipendono fortemente dagli ultimi progressi delle soluzioni di fresatura per ottenere tolleranze più strette, minori tempi di inattività e una maggiore efficienza complessiva rispetto al passato.

In questa guida illustreremo ciascuna delle 10 fasi chiave della fabbricazione di utensili di fresatura per dimostrare come gli utensili di fresatura definiscano ciò che si può ottenere con la fresatura CNC.

1. Comprendere i requisiti dell'applicazione

Per creare un utensile di fresatura efficace, un ingegnere di produzione deve innanzitutto capire a cosa servirà l'utensile. Gli ingegneri devono conoscere elementi quali la velocità del mandrino, la durezza del materiale (HRC), le forze assiali e le condizioni termiche. Questo è molto importante perché gli utensili di fresatura per l'alluminio sono molto diversi da quelli utilizzati per gli acciai temprati e il titanio. L'analisi dell'intero ambiente di processo consente ai produttori di utensili di creare utensili di fresatura CNC in grado di fornire i migliori risultati possibili.

2. Scegliere il giusto materiale per gli utensili

Le prestazioni degli utensili di fresatura dipendono in larga misura dal substrato scelto per l'utensile. Ogni substrato ha caratteristiche diverse.

• HSS: Economico, Versatile per uso generale

• Carburo: Grande durezza - Grande resistenza al calore.

• Ceramica: Eccellente resistenza alle alte temperature.

• PCD: Miglior substrato per applicazioni su materiali non ferrosi.

Quando si sceglie un substrato per un utensile di fresatura durante il processo di fabbricazione, è importante scegliere il substrato corretto in modo che l'utensile funzioni in modo ottimale in termini di resistenza all'usura, precisione e durata. I carburi sono i substrati più utilizzati per le moderne macchine CNC, perché rappresentano un equilibrio tra tenacità e durezza.

3. Lavorazione e sinterizzazione della polvere (per utensili in metallo duro)

La produzione di utensili in carburo prevede l'aggiunta di piccoli pezzi di carburo di tungsteno (TC) insieme a un materiale legante (bond) come il cobalto. La miscela diventa una polvere che può essere pressata in uno stampo e trattata termicamente attraverso il processo di sinterizzazione. È durante questo processo che il TC viene fuso insieme, creando un materiale molto denso ed estremamente duro, ideale per le operazioni di fresatura CNC. Pertanto, qualsiasi errore nella precisione di questo processo avrà un effetto diretto sulla resistenza fisica finale dell'utensile in metallo duro.

4. Modellatura e formatura di precisione

Dopo aver preparato il grezzo dell'utensile, inizia la formatura vera e propria con l'utilizzo di macchine direttifica CNC, sistemi di lavorazione laser e altri processi di produzione EDM avanzati per creare la forma geometrica di base del grezzo dell'utensile, insieme ai profili delle scanalature, agli angoli di spoglia, agli angoli di elica e alle dimensioni. È molto importante che il grezzo dell'utensile sia formato con assoluta precisione, poiché ogni minima deviazione dalle specifiche potrebbe causare una cattiva evacuazione del truciolo, dissipazione del calore o qualità della superficie.

I sistemi di rettifica multiasse (MAG) utilizzati nella produzione di soluzioni avanzate per utensili di fresatura forniscono una precisione sub-micronica con alti livelli di ripetibilità durante la fase di produzione di massa.

5. Preparazione dei bordi e affilatura

I bordi affilati sono utili quando si taglia per secondi o minuti, ma in condizioni di taglio molto impegnative, la durata di un utensile può essere notevolmente aumentata con un bordo microaffilato. La preparazione dei bordi comporta l'arrotondamento o la levigatura dei bordi di taglio per ridurre il numero di microfratture e rendere i bordi stabili. I metodi più comuni per eseguire questa fase sono la spazzolatura, la finitura a trascinamento e la sabbiatura microabrasiva. Questa fase è particolarmente importante per gli utensili utilizzati nella fresatura CNC ad alta velocità, a causa delle maggiori forze e temperature associate a queste applicazioni.

6. Applicazione del rivestimento

Oggi i produttori di CNC fanno largo uso di utensili rivestiti. Le applicazioni di rivestimento aiutano a proteggere gli utensili dall'usura, aumentano la resistenza al calore e riducono l'attrito. Alcuni dei rivestimenti più comunemente applicati sono:

• TiN (Nitruro di Titanio)

• TiAlN (nitruro di titanio e alluminio)

• AlTiN (Nitruro di alluminio e titanio)

• DLC (carbonio simile al diamante)

Il giusto rivestimento può allungare la vita degli utensili per applicazioni ad alta richiesta fino al 200-500% ed è un fattore critico da considerare in applicazioni selezionate.

7. Ispezione e test di qualità

Ogni utensile viene esaminato a fondo per garantire la qualità al livello degli standard industriali e per questo processo tutti i dispositivi di misurazione laser, i microscopi ad alta risoluzione e le macchine di misura a coordinate misurano i seguenti parametri durante l'ispezione dell'utensile fino a quando non vengono superati tutti i test di garanzia della qualità.

• Tolleranze dimensionali

• Corse

• Finitura della superficie

• Spessore del rivestimento

• Equilibrio dell'utensile

Con l'aumento della complessità della produzione basata su CNC, aumenta anche la necessità di garantire la qualità come fattore principale per il successo delle soluzioni di fresatura. Spesso i produttori eseguono test sulle prestazioni di utensili campione per determinare le prestazioni di taglio e la longevità che i loro utensili sono in grado di fornire.

8. Bilanciamento e lucidatura

La fresatura CNC ad alta velocità richiede un corretto bilanciamento degli utensili. Se un utensile non è bilanciato, può causare vibrazioni, usura eccessiva, scarsa qualità della finitura e guasti al mandrino. Lucidando il tagliente dell'utensile, si crea un flusso uniforme di trucioli durante le operazioni di taglio, con conseguente riduzione del calore durante il taglio e miglioramento dell'efficienza complessiva degli utensili utilizzati in queste applicazioni, soprattutto nei settori che utilizzano lavorazioni di alta precisione (come l'aerospaziale, la lavorazione di stampi, la produzione di componenti automobilistici, ecc.

9. Personalizzazione e sviluppo di geometrie speciali

Alcune applicazioni richiedono utensili di fresatura unici o personalizzati a causa di materiali e geometrie speciali. La personalizzazione può comportare la progettazione di utensili con design a elica variabile, scanalature multiple, variazioni del raggio d'angolo e persino sistemi di raffreddamento. Questo processo offre ai produttori la possibilità di sviluppare utensili specifici per una determinata applicazione che consentiranno di migliorare i tempi di ciclo e la precisione.

10. Imballaggio e tracciabilità

Dopo la produzione dell'utensile, l'ultima fase consiste nel confezionarlo ed etichettarlo correttamente. Ogni utensile ha un numero di lotto, specifiche del materiale, tipo di rivestimento e numero d'ordine del cliente. La possibilità di tracciare l'utensile per tutta la sua durata è fondamentale nei settori della difesa e dei dispositivi medici, dove la qualità è molto importante.

Riflessioni finali

A causa della natura complessa della progettazione delle moderne frese CNC, i produttori devono affrontare grandi sfide per realizzare prodotti di alta qualità. Con la continua evoluzione della tecnologia, fornire soluzioni di fresatura CNC potenti, efficienti e precise rimarrà una sfida continua per molti produttori. Offriamo frese CNC all'avanguardia, progettate specificamente per i processi produttivi contemporanei e in grado di soddisfare le applicazioni di lavorazione più impegnative.

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