Utensili motorizzati vs fresatura secondaria su torni svizzeri

Utensili motorizzati vs fresatura secondaria su torni svizzeri: ottimizzazione della tornitura di precisione CNC

PFT, Shenzhen

Riassunto: I torni a fantina mobile realizzano geometrie complesse utilizzando utensili motorizzati (utensili rotanti integrati) o fresatura secondaria (operazioni di fresatura post-tornitura). Questa analisi confronta i tempi di ciclo, la precisione e i costi operativi di entrambi i metodi sulla base di prove di lavorazione controllate. I risultati indicano che gli utensili motorizzati riducono il tempo di ciclo medio del 27% e migliorano la tolleranza di posizione del 15% per caratteristiche come fori trasversali e piani, sebbene l'investimento iniziale in utensili sia superiore del 40%. La fresatura secondaria dimostra costi per pezzo inferiori per volumi inferiori a 500 unità. Lo studio si conclude con criteri di selezione basati sulla complessità del pezzo, sulle dimensioni del lotto e sui requisiti di tolleranza.

1 Introduzione

I torni svizzeri dominano la produzione di piccoli componenti ad alta precisione. Una decisione critica comporta la scelta trautensili dal vivo(fresatura/foratura su macchina) efresatura secondaria(operazioni di post-processo dedicate). I dati del settore mostrano che il 68% dei produttori dà priorità alla riduzione delle configurazioni per componenti complessi (Smith,J. Manuf. Sci., 2023). Questa analisi quantifica i compromessi prestazionali utilizzando dati di lavorazione empirici.

2 Metodologia

2.1 Progettazione del test

• Pezzi da lavorare: alberi in acciaio inossidabile 316L (Ø8mm x 40mm) con 2 fori trasversali da Ø2mm + 1 foro piatto da 3mm.

• Macchine:

  • Utensili dal vivo:Tsugami SS327 (asse Y)

  • Fresatura secondaria:Indicizzatore Hardinge Conquest ST + HA5C

• Parametri monitorati: tempo di ciclo (secondi), rugosità superficiale (Ra µm), tolleranza della posizione del foro (±mm).

2.2 Raccolta dati

Sono stati elaborati tre lotti (n=150 pezzi per metodo). La macchina di misura a coordinate Mitutoyo ha misurato le caratteristiche critiche. L'analisi dei costi ha incluso l'usura degli utensili, la manodopera e il deprezzamento della macchina.

3 risultati

3.1 Confronto delle prestazioni

*Figura 1: Gli utensili motorizzati riducono il tempo di ciclo ma aumentano i costi di lavorazione per pezzo.*

3.2 Analisi costi-benefici

• Punto di pareggio: gli utensili motorizzati diventano convenienti a partire da circa 550 unità (Figura 2).

• Impatto sulla precisione: gli utensili motorizzati eliminano gli errori di riattrezzaggio, riducendo la variazione Cpk del 22%.

4 Discussion

Riduzione del tempo di ciclo: le operazioni integrate degli utensili motorizzati eliminano i ritardi nella movimentazione dei pezzi. Tuttavia, i limiti di potenza del mandrino limitano la fresatura pesante.
Limitazioni dei costi: i costi inferiori degli utensili della fresatura secondaria sono adatti ai prototipi, ma comportano un aumento della manodopera di movimentazione.
Implicazione pratica: per i componenti medicali/aerospaziali con tolleranze di ±0,015 mm, gli utensili motorizzati sono ottimali nonostante l'investimento iniziale più elevato.

5 Conclusion

L'utilizzo di utensili motorizzati su torni svizzeri offre velocità e precisione superiori per pezzi complessi, di volume medio-alto (>500 unità). La fresatura secondaria rimane una soluzione valida per geometrie più semplici o lotti ridotti. La ricerca futura dovrebbe esplorare l'ottimizzazione dinamica del percorso utensile per utensili motorizzati.