Cosa significa lavorazione a 5 assi?
Le moderne macchine utensili possono avere più assi di lavorazione, fino a 5 in simultanea, soprattutto nelle lavorazioni più complesse. Quella che viene definita come lavorazione completa a 5 assi combina 3 assi lineari e 2 rotanti, spostandoli simultaneamente per interpolare complesse superfici da lavorare. Non tutti i particolari richiedono interpolazioni simultanee e alcune macchine, come quelle della serie VARIAXIS j di Mazak, offrono funzionalità multi-asse ma in simultanea, grazie a configurazioni a 4+1 oppure 3+2 assi. In questo caso i due assi rotanti si combinano per inclinare il pezzo in varie posizioni ed eseguire fresature lungo i 3 assi lineari. Questo processo, noto anche come posizionamento a 5 assi, utilizza il quarto e il quinto asse per orientare l'utensile (o il pezzo) in posizione fissa, anziché doverlo spostare in continuo durante il processo di lavorazione.
Quali sono i settori più indicati per le lavorazioni a 5 assi?
Questa capacità consente di lavorare profili pezzo tra i più complessi, ecco perché sono particolarmente utilizzati nei settori aerospaziale, dell'automotive, in particolare quello sportivo, degli stampi e medicale. Le applicazioni sono tra le più varie: dalle protesi di articolazioni del settore medicale, alle parti strutturali di un aeromobile, per le quali vengono impiegate macchine di grandi dimensioni come la nostra VHP 160XL (Vortex Horizonal Profiler) - progettata specificatamente per lavorazioni ad alta velocità di leghe di alluminio.
Quali sono i vantaggi principali della lavorazione a 5 assi?
I vantaggi sono molteplici: in primo luogo i 5 assi consentono di lavorare superfici pezzo estremamente complesse in un unico set-up macchina e con un solo programma CNC, aumentando la produttività grazie ai tempi di elaborazione e di ciclo ridotti. Questo è ciò che noi definiamo "concetto di lavorazione DONE-IN-ONE". Secondariamente, la lavorazione a 5 assi si traduce in una riduzione dei tempi e dei costi impiegati per l’approntamento delle attrezzature, quindi in maggiore reddittività e rientro più veloce dall’investimento. Infine, la lavorazione a 5 assi contribuisce a ottimizzare la precisione del particolare finito che non necessita di essere manipolato su diverse postazioni lavoro per il suo completamento, dato che ogni ripresa espone potenzialmente alla riduzione di precisione nella lavorazione. Per esempio, un gruppo valvola può essere lavorato su 5 lati, riducendo il tempo complessivo di attraversamento e migliorando la precisione del particolare.
Quanto è complicato passare dalle lavorazioni ordinarie a 3 assi a quelle a 5 assi?
In effetti, pensare di passare da semplici operazioni di tornitura e fresatura a processi di lavorazione completa a 5 assi può scoraggiare. Ma quest'opportunità rappresenta un beneficio enorme per chi vuole portare la propria produttività a livelli superiori e aprire a nuovi mercati, come quello aerospaziale. La progettazione della macchina riveste un importante aspetto da considerare nella scelta del modello. Ad esempio Mazak, considerato che la deformazione del pezzo dovuta al carico di lavorazione rappresenta una possibile problematica per questa tipologia di lavorazioni, ha dotato le macchine della serie VARIAXIS di un’apposita tavola rotobasculante sostenuta su entrambi i lati in modo da scongiurare questo inconveniente. Allo stesso modo, molte macchine Mazak sono dotate di una serie di funzioni intelligenti, come l'INTELLIGENT THERMAL SHIELD, che consente di mantenere costante la precisione di lavorazione a 5 assi anche in presenza di derive termiche. Il grande cambiamento per i neofiti delle lavorazioni a 5 assi è rappresentato dall’aumento di complessità del programma di lavoro. Poiché l’utensile si muove simultaneamente in più direzioni, il suo percorso risulterà più impegnativo da programmare. Di conseguenza, l’integrazione di un 5 assi risulterà più complessa rispetto a una macchina a 3 assi ma, con un adeguato supporto, il guadagno in termini di produttività ripagherà ampiamente le difficolta iniziali.
Quanto è complicata la programmazione di una macchina a 5 assi?
La programmazione a 5 assi rappresenta un salto di qualità per la maggior parte delle officine meccaniche perché implica il passaggio dall'utilizzo di disegni 2D tradizionali alla digitalizzazione di solidi tramite CAD/CAM, sfruttando diverse configurazioni utensile e strategie di taglio, come i percorsi utensile trocoidali. La capacità del CNC è un requisito essenziale per integrare con successo i 5 assi nelle lavorazioni. Ad esempio, SmoothX, il CNC Mazak dedicato alle lavorazioni fino a 5 assi, svolge molte operazioni in automatico a vantaggio dell'operatore, grazie anche a specifiche funzioni di programmazione avanzata. SmoothX infatti, include funzionalità come “3D Assist” che, consentendo l’importazione diretta di file 3D nel CNC della macchina, digitalizza il modello solido in linguaggio MAZATROL (fino a 2,5 assi) minimizzando i tempi di programmazione complessivi ed eliminando la possibilità di errori di immissione manuale. Oppure la funzione “Quick EIA”, che consente la visualizzazione ad alta velocità dei percorsi utensile importati da CAD/CAM, o “Wiew Surf”, che monitorizza il percorso utensile alla ricerca di eventuali anomalie che possono compromettere la qualità di finitura superficiale del pezzo. Oltre a questo, SmoothX comprende la funzione di calibrazione e controllo stato macchina “MAZACHECK” che, in combinazione con una sonda di misurazione, garantisce una precisione costante della lavorazione, rilevando e compensando automaticamente le deviazioni che possono influire sul centro di rotazione della macchina.
È possibile automatizzare le operazioni a 5 assi?
Nonostante l’automazione di processo non sia un requisito fondamentale per questo tipo di lavorazioni, si rivela particolarmente utile nel caso di produzioni diversificate in piccoli lotti, dove l’eliminazione delle pause dovute ai diversi set-up contribuisce a ridurre il tempo totale di inattività, e di conseguenza improduttivo, della macchina. In questo caso, macchine come il nostro centro di lavoro compatto a 5 assi simultanei VARIAXIS i-300 AWC, che integra un dispositivo cambia pezzo automatico e un magazzino utensili espandibile di grande capacità controllato e programmato direttamente da CNC, fanno la differenza. Per concludere, l’integrazione di soluzioni a 5 assi in un’officina o un reparto produttivo rappresenta indubbiamente un cambiamento radicale nella gestione del lavoro che necessita, almeno nelle prime fasi, di un supporto tecnico per lo sviluppo delle applicazioni. Mazak si è guadagnata un’ottima reputazione per quanto concerne la qualità del supporto offerto ai propri clienti, un vantaggio prezioso per chi si approccia alla tecnologia di lavorazione a 5 assi.