La lavorazione CNC ad alta velocità, o lavorazione ad alta velocità (HSM, dall'inglese High Speed Machining), è un metodo per lavorare i pezzi nell'industria meccanica che si distingue per maggiore efficienza, precisione e qualità dei pezzi lavorati rispetto ai processi convenzionali.
Che cos'è la lavorazione ad alta velocità?
Questo metodo, sempre più diffuso nelle officine meccaniche, viene adottato per gli ottimi vantaggi che offre. Oltre a rendere i pezzi più precisi e ad aumentare l'efficienza, è dimostrato che questa tecnica riduce i tempi di produzione e non richiede un intervento umano significativo. Questo abbatte notevolmente i costi di produzione e anche i tempi di consegna.
La lavorazione ad alta velocità si esegue con la tecnologia del controllo numerico computerizzato CNC; i procedimenti sono quindi automatizzati e richiedono un intervento minimo degli operatori. Ma che cos'è il CNC ad alta velocità? Occorre precisare che la lavorazione ad alta velocità può essere eseguita in una sola operazione, ma anche in una combinazione di più operazioni, a seconda della macchina impiegata.
Il termine può riferirsi alla velocità di taglio, alla velocità del mandrino, alla velocità di avanzamento o alla portata di asportazione del truciolo. Nella lavorazione ad alta velocità il mandrino raggiunge una velocità da 3.000 a 6.000 giri/min e un diametro compreso tra 25 e 30 millimetri; quanto alle velocità, questi processi permettono di lavorare con velocità di taglio da cinque a dieci volte superiori rispetto ai metodi convenzionali.
In questo tipo di lavorazione, la profondità e la velocità di taglio, così come l'avanzamento, dipendono dai pezzi da lavorare (forma, materiale, ecc.).
Applicazioni del CNC ad alta velocità
Il tipo di materiale da lavorare ha un ruolo molto importante nella meccanica. Non è la stessa cosa lavorare un pezzo di alluminio, di acciaio o di titanio; influiscono anche la durezza del materiale e le dimensioni del pezzo. Ma uno dei grandi vantaggi del CNC ad alta velocità è che consente di lavorare pezzi di qualsiasi tipo. La versatilità delle macchine che permettono questa lavorazione ne ha favorito l'impiego in diversi settori industriali.
Oltre che nella meccanica, il CNC ad alta velocità viene utilizzato nel settore aerospaziale, ma anche nella produzione di stampi e matrici. In entrambi i settori si lavorano metalli molto resistenti, come titanio, acciaio inossidabile e alluminio. Si pensi, ad esempio, che nella produzione di stampi e matrici bisogna realizzare grandi volumi di questi elementi, cioè produzioni in serie e in grandi quantità. Per questo è molto consigliabile lavorare ad alta velocità.
Vantaggi della lavorazione ad alta velocità
Il CNC ad alta velocità offre molti vantaggi all'industria meccanica. Per cominciare, sostituisce le lavorazioni con grandi profondità e bassa velocità di taglio (frequenti nella lavorazione convenzionale) con altre di profondità minore ma a velocità più elevata; in questo modo aumenta la quantità di truciolo asportato. La velocità di taglio elevata riduce inoltre le forze di taglio e la dimensione dei trucioli.
Poiché le forze di taglio diminuiscono, è possibile lavorare spessori molto sottili, a partire da 0,2 millimetri. Questo tipo di lavorazione consente inoltre una precisione molto maggiore sul profilo e migliora la qualità della superficie del pezzo. Il CNC ad alta velocità permette di smaltire quasi tutto il calore generato durante il processo attraverso i trucioli e riduce il coefficiente di attrito tra i trucioli e l'utensile da taglio.
Un altro vantaggio di questa tecnica è che si possono lavorare acciai molto duri e aumenta anche la vita utile dell'utensile da taglio. Infine, come già anticipato, i tempi di produzione si riducono, con conseguente riduzione dei tempi di consegna; non è richiesta una presenza costante degli operatori, il che contribuisce a ridurre i costi di produzione.
Come deve essere una macchina ad alta velocità?
Per ottenere tutti i vantaggi della lavorazione CNC ad alta velocità, la macchina e i suoi utensili devono soddisfare una serie di requisiti. L'impianto deve essere in grado di rispondere alle velocità richieste, oltre che al profilo da ottenere. Inoltre, il CNC integrato nella macchina deve avere la capacità di prevedere come cambiare le traiettorie degli utensili da taglio; ad esempio, poter passare molto rapidamente da una foratura a una tornitura, oppure ruotare il pezzo secondo l'angolo desiderato.
Gli utensili della testa devono essere molto resistenti all'usura e adatti ai processi eseguiti. Infine, perché la lavorazione ad alta velocità funzioni, è indispensabile utilizzare software CAM e CAD in grado di creare progetti e strategie adeguati a questo tipo di lavorazioni.