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Per programmazione CNC si intende il processo di creazione di istruzioni o codici utilizzati per controllare macchine CNC (Computer Numerical Control). Le macchine CNC sono strumenti di produzione automatizzati che eseguono operazioni precise e complesse, come taglio, fresatura e foratura, su vari materiali.
La programmazione CNC implica la scrittura di una serie di comandi, in genere sotto forma di G-code, un linguaggio di programmazione che specifica le operazioni che la macchina CNC deve eseguire. Questi comandi includono informazioni sui movimenti dell'utensile, le velocità del mandrino, gli avanzamenti (inglese), i cambi utensile e altri parametri necessari per eseguire una lavorazione specifica.
I software di programmazione CNC sono programmi informatici che consentono di creare, modificare, simulare e gestire i programmi CNC. Questi strumenti software forniscono un'interfaccia grafica e una serie di funzionalità per facilitare la programmazione e il controllo delle macchine CNC.
I prodotti software utilizzati per la programmazione CNC possono variare in base al tipo di macchina, al produttore e alle esigenze specifiche dell'utente o dell'organizzazione. Poiché i diversi strumenti software offrono livelli differenti di funzionalità, compatibilità e facilità d'uso, è fondamentale scegliere il software appropriato in base ai requisiti e alle funzionalità della macchina CNC.
La programmazione CNC è importante perché consente ai produttori di raggiungere livelli più elevati di automazione, precisione, efficienza e flessibilità nelle operazioni di lavorazione. Poiché permette di produrre parti complesse con coerenza, qualità e velocità, questo tipo di programmazione rappresenta un componente fondamentale dei processi di produzione moderni.
Il G-code è un linguaggio di programmazione utilizzato per il controllo delle macchine CNC (Computer Numerical Control). È costituito da una serie di comandi o istruzioni che indicano alla macchina CNC come spostare, posizionare e far funzionare i suoi vari componenti, come l'utensile di taglio, il mandrino e le funzioni ausiliarie.
In genere i comandi G-code sono rappresentati da una combinazione di lettere e numeri. Ogni comando ha una funzione specifica e viene eseguito in sequenza dalla macchina CNC. I comandi G-code riguardano una vasta serie di operazioni, inclusi i movimenti dell'utensile, la velocità del mandrino, gli avanzamenti, i cambi di utensile, il controllo del refrigerante e molto altro.
Le fresatrici CNC vengono in genere utilizzate nella lavorazione del legno e possono avere configurazioni diverse per dimensioni e stile. Le fresatrici a 3 assi, ad esempio, possono trovare spazio su un tavolo, mentre quelle a 5 assi arrivano ad occupare un intero locale.
Gli utensili per il taglio al plasma CNC vengono utilizzati per tagliare metalli conduttivi con un getto di plasma caldo. Queste macchine CNC offrono un'elevata precisione a costi ridotti.
Gli utensili per il taglio laser possono essere utilizzati per tagliare materiali di tipo e spessore diversi, incluso il metallo, in base alla potenza del laser.
I torni CNC ruotano il pezzo di lavoro e applicano vari utensili di taglio per creare parti con un profilo di rivoluzione. Spesso vengono programmati manualmente.
Le macchine di fresatura/tornitura combinano entrambe le funzioni in un unico centro di lavorazione. Queste macchine sono in grado di creare profili di rotazione come i torni.
Le fresatrici sono macchine versatili e sono disponibili in diverse configurazioni di fresatura, da 2 a 5 assi.
La fresatura multiasse presenta uno o due assi di rotazione in più rispetto alla fresatura a 3 assi. In questo modo è possibile lavorare a una porzione più ampia della parte.
I sistemi di taglio a getto d'acqua CNC combinano l'acqua ad alta pressione con un supporto abrasivo per tagliare le parti.
Fusion 360 viene comunemente utilizzato per la programmazione CNC ed è noto per le sue funzionalità CAD/CAM integrate. Fusion 360 consente agli utenti di progettare modelli 3D di parti e di generare percorsi utensile e G-code per la lavorazione CNC.
Con Fusion 360, è possibile creare e modificare modelli 3D, definire operazioni di lavorazione e generare percorsi utensile per vari processi CNC, come fresatura, tornitura e taglio con fresa verticale. Il software offre una serie di funzionalità CAM, incluse strategie del percorso utensile, simulazioni, post-elaborazioni e gestione della libreria utensili della macchina.
La funzionalità CAM di Fusion 360 consente agli utenti di definire gli utensili di taglio, impostare i parametri di lavorazione, come avanzamenti e velocità del mandrino, selezionare le strategie di taglio e simulare il processo di lavorazione per rilevare ed evitare collisioni o errori. Una volta completata la configurazione CAM, Fusion 360 genera il G-code corrispondente, che può essere inviato alla macchina CNC per l'esecuzione.
Esegui operazioni complesse in modo automatico e preciso, riducendo allo stesso tempo la dipendenza dal lavoro manuale e gli errori umani e aumentando la produttività.
La programmazione CNC consente di ottimizzare l'uso del tempo di lavorazione supportando la creazione di percorsi utensile più efficienti, nonché la riduzione dei tempi di inattività e degli sprechi di materiale.
Utilizza la stessa macchina per produrre parti diverse semplicemente modificando il programma CNC. Oltre a velocizzare la configurazione, questa versatilità consente di adattarsi rapidamente alle mutevoli esigenze di produzione (inglese).
Una volta creato e verificato, un programma CNC può essere utilizzato più volte per produrre parti identiche. Si tratta di una funzionalità particolarmente utile nei settori in cui la precisione e il controllo della qualità sono fondamentali.
Dopo che il programma sarà stato configurato in modo corretto, la macchina eseguirà le operazioni esattamente come sono state programmate, riducendo il rischio di errori causati da fattori umani come la fatica, la distrazione o le variazioni di competenze.
La programmazione CNC consente di utilizzare tecniche e funzionalità di lavorazione avanzate, come la lavorazione ad alta velocità, la lavorazione multiasse, la lavorazione adattiva e le disposizioni complesse degli utensili.
Utilizza funzionalità aggiuntive per la lavorazione CNC da 3 a 5 assi, la nidificazione e la fabbricazione basate su fogli, nonché la produzione additiva basata su metalli.
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Autodesk Fusion 360, una piattaforma software di modellazione 3D, CAD, CAM, CAE e PCB basata sul cloud per la progettazione e la realizzazione di prodotti. Offre strumenti integrati CAD, CAM e di programmazione CNC per soluzioni di lavorazione 2D e 2,5D, a 3, 3+2 e 5 assi. Sono disponibili diverse opzioni di abbonamento, tra cui una versione gratuita per uso personale, un abbonamento commerciale e una serie di estensioni che consentono di utilizzare tecnologie aggiuntive per soddisfare la richiesta di applicazioni più avanzate.
La programmazione di macchine CNC (Computer Numerical Controlled) è un processo in cui varie istruzioni vengono combinate per definire i movimenti e il funzionamento di una macchina CNC. Eseguendo queste istruzioni, la macchina CNC trasforma alcuni tipi di materie prime in un prodotto finito. La programmazione CNC consente di gestire un'ampia gamma di tipi di macchine, tra cui fresatrici, frese, torni, macchine di tornitura motorizzata e tornio-fresatrici, centri multifunzione, sistemi di elettroerosione a filo (EDM, Electrical Discharge Machining) e robot industriali.
Indipendentemente dal tipo di macchina utilizzata, le istruzioni vengono fornite in uno dei due modi seguenti: tramite l'immissione manuale dei dati (MDI) utilizzando un tipo di interfaccia utente integrata nella macchina CNC oppure generando un file digitale mediante il software CAM (Computer-Aided Manufacturing) offline.
Negli ultimi anni, la complessità delle parti è aumentata notevolmente. Questa tendenza, insieme alla crescente pressione per migliorare la qualità delle parti e aumentare l'efficacia complessiva delle operazioni (OOE), ha spinto la maggior parte dei produttori ad abbandonare la programmazione CNC manuale (MDI) e ad investire nel software CAM.
Il software CAM, come Autodesk Fusion 360, viene utilizzato per creare un file digitale (programma NC) che contiene le istruzioni necessarie per controllare il funzionamento della macchina. Il software CAM consente di definire l'intero processo di lavorazione e spesso utilizza un gemello digitale della macchina, degli utensili di taglio e dei dispositivi di bloccaggio che verranno utilizzati. Poiché questa programmazione "offline" consente di sviluppare il processo di lavorazione lontano dalla macchina fisica, i problemi possono essere simulati ed evitati molto prima della lavorazione effettiva sulla macchina. Grazie al software CAM, i produttori possono ottimizzare l'utilizzo delle macchine CNC ed evitare i costosi tempi di inattività delle macchine causati dall'immissione di dati non necessari.
Esistono tre metodi di base per la programmazione CNC:
1) Immissione manuale dei dati (MDI), in cui un operatore qualificato immette manualmente i vari codici M e G per definire il programma NC. Questo tipo di programmazione è più adatto per parti semplici.
2) Mediante il CAM (Computer-Aided Manufacturing), in cui il software CAM dedicato viene utilizzato per generare uno o più percorsi utensile che verranno impiegati per la lavorazione della parte. Il software CAM consente di esportare questi percorsi utensile in programmi NC che contengono i codici M e G adatti per l'esecuzione su una macchina CNC specifica. Il software CAM è più adatto per geometrie o applicazioni più complesse, come la programmazione di macchine a 5 assi continui.
3) Programmazione conversazionale, in cui un operatore della macchina utilizza routine predefinite per eseguire semplici operazioni di lavorazione (ad esempio, mediante una procedura guidata per programmare automaticamente una semplice tasca rettangolare). Questo tipo di programmazione è più adatto per parti semplici.
Un programma NC in genere combina codici G e M per creare una serie di istruzioni che verranno eseguite da una macchina CNC.
I codici G (o codici geometrici) generalmente controllano come e dove deve muoversi una macchina (ad esempio spostando un asse lineare/rotativo da una posizione all'altra).
I codici M (o codici macchina) vengono utilizzati per controllare diverse modalità o funzioni all'interno della macchina (ad esempio, l'attivazione dell'uso del refrigerante, il caricamento dell'utensile di taglio nel mandrino, l'attivazione e la rotazione in senso orario del mandrino o il posizionamento della macchina in modalità assoluta o incrementale).
La lunghezza di un programma CNC varia in base al componente che verrà lavorato. Ad esempio, è possibile che un semplice programma che esegue alcuni fori in un componente sia costituito solo da alcune righe di codice, che abbia dimensioni di alcuni kilobyte e che venga generato nel software CAM in uso in pochi secondi. Man mano che le dimensioni e la complessità di una parte aumentano, aumentano di conseguenza anche le dimensioni del programma CNC necessario per crearla, nonché il tempo di elaborazione e di esecuzione del programma su una macchina CNC.