Fresatrici a portale per grandi componenti e lavorazione CNC di precisione

Una fresatrice a portale è una macchina utensile CNC in cui la testa di fresatura si muove all'interno di una struttura a portale. Questa forma costruttiva consente spazi di lavoro particolarmente ampi ed è quindi adatta a lastre grandi, componenti strutturali, componenti macchina e altri pezzi di grande volume.

Un controllo CNC muove utensile e assi macchina lungo percorsi utensile programmati. A seconda della forma costruttiva della macchina, si muove il portale sopra il pezzo oppure il pezzo viene spostato su una tavola macchina sotto il portale.

Una fresatrice a portale è una forma costruttiva speciale di fresatrice CNC. La sua caratteristica distintiva è la struttura a portale, che consente un ampio spazio di lavoro.

Gantry indica una struttura macchina a portale. Nelle macchine gantry si muove spesso il portale sopra un pezzo fisso o prevalentemente statico.

A seconda di rigidità della macchina, mandrino e progettazione del processo si possono lavorare tra l'altro alluminio, acciaio, acciaio inossidabile, plastica, CFRP, GFRP, legno, materiali espansi e materiali per modellismo.

Sì. Per questo la macchina deve però essere sufficientemente rigida e disporre di un mandrino, un attacco utensile e un raffreddamento adatti all'acciaio. Non ogni macchina a portale leggera è progettata per una lavorazione economica dell'acciaio.

La precisione raggiungibile dipende dalla macchina e dal processo. Oltre alla precisione di posizionamento e alla ripetibilità, influiscono sulla precisione effettiva del componente anche rigidità della macchina, temperatura, utensile, mandrino, bloccaggio del pezzo e strategia di lavorazione.

Le macchine a portale possono essere realizzate nella costruzione industriale di macchine speciali con corse molto ampie. La dimensione sensata dipende dal pezzo massimo, dal processo di lavorazione e dalla superficie produttiva disponibile.

In un portale mobile (sistema gantry) il pezzo rimane fisso mentre si muove il portale, adatto in particolare a pezzi pesanti, grandi e lunghi nonché alla lavorazione di lastre, poiché il pezzo non deve essere mosso con elevata dinamica.

In un portale fisso con tavola mobile si muove invece il pezzo insieme alla tavola, per cui la massa in movimento aumenta con il peso del pezzo. Questa forma costruttiva è adatta a pezzi più compatti e forze di processo elevate, poiché consente di realizzare una struttura macchina molto rigida.

Non è determinabile solo in base al materiale. Oltre a potenza e coppia giocano un ruolo campo di velocità, attacco utensile, supporto del mandrino, raffreddamento, concentricità e diametro utensile.

Anche il materiale indica la direzione: per l'alluminio contano soprattutto velocità, dinamica ed evacuazione trucioli, per acciaio e acciaio inossidabile coppia e stabilità del processo, per la plastica velocità e gestione termica, e per CFRP/GFRP la scelta utensile adeguata e l'aspirazione.

Entrambi i sistemi hanno punti di forza diversi. Le viti a ricircolo di sfere offrono una precisione molto elevata, ma sono più adatte a corse limitate. Gli azionamenti a cremagliera raggiungono, con un'esecuzione di alta qualità, anch'essi una precisione molto elevata e sono particolarmente adatti per assi lunghi, alte velocità di traslazione, grandi macchine a portale e offrono maggiore flessibilità costruttiva.

Quale soluzione sia sensata dipende da corsa, dinamica richiesta e concetto macchina.

I motori passo-passo sono adatti a sistemi più piccoli e meno dinamici e si distinguono per tecnica semplice, costi contenuti e buona posizionabilità. I sistemi closed-loop combinano un azionamento motorizzato con un feedback di posizione, riducendo così il rischio di perdite di passo non rilevate.

I servomotori sono particolarmente adatti a macchine industriali con elevate velocità degli assi, alta dinamica, grandi masse e processi di automazione impegnativi. La scelta corretta dipende da massa, accelerazione, corsa e requisiti del processo.

Cinque assi sono utili quando devono essere realizzate geometrie complesse, superfici a forma libera o più lati di lavorazione senza ripetuti ribloccaggi.

Una tavola a vuoto è particolarmente adatta per lastre di grande superficie. Le tavole a T sono più flessibili per griffe di bloccaggio, attrezzature o morse. A seconda della macchina, entrambi i sistemi possono essere combinati.

I costi dipendono fortemente da spazio di lavoro, rigidità della macchina, mandrino, sistema di assi, controllo, tecnica di bloccaggio e automazione. Per le macchine speciali si dovrebbe quindi sempre valutare l'intera esigenza produttiva.

Le fresatrici a portale generano alte velocità, utensili rotanti e, a seconda del processo, grandi quantità di trucioli o polvere. Un concetto macchina sicuro comprende quindi tipicamente una cabinatura protettiva, porte di accesso interbloccate, un sistema di arresto di emergenza, aspirazione e asportazione trucioli, monitoraggio del processo, controllo di rottura utensile ed eventualmente sistemi di protezione ottica.

La progettazione tecnica di sicurezza concreta deve sempre essere adeguata alla macchina e al suo scopo d'uso.

Il processo inizia con il pezzo e i requisiti produttivi. Da questi vengono derivati cinematica macchina, spazio di lavoro, mandrino, tecnica di bloccaggio, automazione e controllo. Seguono quindi progettazione costruttiva, messa in sicurezza digitale, montaggio, messa in servizio e collaudo.