CNC - Lavorazione del legno assistita da computer

Non molto tempo fa ho scritto di Alexander Grabovetskiy e come intaglia il legno con lo scalpello come faceva il suo bisnonno, creando vere e proprie opere d'arte. Quando non si ha la pretesa di realizzare opere uniche, tutto questo lavoro può essere fatto con l'aiuto di macchine che possono produrre disegni e sculture e riprodurli identici in qualsiasi momento. Si tratta delle CNC, ovvero le macchine a controllo numerico come le conosciamo noi, o router CNC per usare un termine internazionale.

Il nome CNC sta per Computer Numerical Control (controllo numerico computerizzato) e si riferisce al fatto che gli utensili per la lavorazione del legno sono controllati da comandi numerici provenienti da un computer. L'idea di inviare comandi a una macchina risale a molto tempo fa: i primi dispositivi di questo tipo furono il telaio del 1720, che utilizzava carte perforate per ricamare, o il flauto meccanico, inventato nel 1860, che utilizzava un rotolo di carta bucherellato. La tecnologia si è evoluta e nel 1955 sono state vendute le prime macchine CNC industriali. Con l'avvento e lo sviluppo dei computer e delle tecnologie informatiche, le macchine CNC hanno raggiunto prestazioni notevoli.

Qualsiasi CNC utilizza un programma informatico per azionare un sistema meccanico. La lavorazione viene eseguita con grande precisione, viene riprodotta in modo identico e la macchina svolge il lavoro meglio di un operatore. In generale, il computer coordina i movimenti del sistema meccanico nelle 3 direzioni cartesiane x, y e z, ossia lunghezza, larghezza e altezza, creando un'immagine 3D. La direzione x è responsabile del movimento avanti-indietro dell'utensile di lavorazione, la direzione y del movimento sinistra-destra e la direzione z del movimento su-giù. Oltre a queste direzioni standard, esistono macchine con movimenti a 4 o addirittura 5 direzioni. Oltre alle direzioni degli utensili, anche il movimento di rotazione viene eseguito su uno o due piani. Le macchine possono produrre lavori molto fini, persino sculture.

Le macchine CNC sono molto diverse tra loro: si va dai modelli ad alte prestazioni, alta produttività ed elevata efficienza progettati per l'industria su larga scala a progetti che si adattano perfettamente a un laboratorio. Indipendentemente dalle dimensioni e dalle prestazioni, tutti hanno alcuni componenti principali:

• Computer e controller CNC è sostanzialmente il cervello della macchina che trasmette all'utensile i comandi necessari per realizzare il movimento. In pratica tutto parte da un disegno digitale che viene trasformato da un programma in codici che vengono trasmessi all'utensile. Il computer converte i comandi in segnali digitali e il controllore CNC in impulsi che controllano il sistema meccanico.
• Router è l'insieme che contiene l'utensile (fresa, trapano, coltello, ecc.) e il dispositivo che lo fa ruotare. La velocità di rotazione è regolabile, nel caso degli utensili per la lavorazione del legno, tra gli 8000 e i 30.000 giri al minuto. Le macchine per la lavorazione del legno possono lavorare anche metalli non ferrosi (alluminio), mentre per gli oggetti in ferro sono necessari sistemi di raffreddamento perché gli utensili si riscaldano a causa dell'attrito. A seconda del modello e delle sue prestazioni, il computer può variare la velocità di rotazione in base al materiale, controllare il cambio automatico degli utensili o i sensori degli utensili.
• Il sistema di serraggio, che ha lo scopo di mantenere il pezzo in posizione e fissarlo per la lavorazione. Esistono varie forme o sistemi di bloccaggio, il più importante dei quali è il bloccaggio con morsetti o l'aspirazione (vuoto). I sistemi moderni utilizzano una combinazione dei due.
• Sistema di guida lineare è ciò che muove il router sui 3 assi di movimento. Il movimento è realizzato con l'aiuto del motore, che è il collegamento tra l'elettronica e la meccanica.

Per dimensioni, capacità di lavorazione ed efficienza, le macchine CNC possono essere suddivise in 4 grandi categorie:

• Industriale - sono macchine di grandi dimensioni e piuttosto costose, progettate per lunghe ore di lavoro e condizioni operative gravose. Sono equipaggiate in modo da essere principalmente efficienti, con alta velocità di lavorazione, cambio utensile automatico, sistema di aspirazione della polvere di legno, sistema di serraggio avanzato. Possono essere equipaggiate per molti tipi di materiali. Nell'industria del legno possono essere utilizzate sia per la produzione di mobili, sia per porte o per la realizzazione di loghi, disegni o insegne speciali.

• Classe media (per i laboratori) - sono più piccoli e leggeri. Le dimensioni possono variare da piccoli CNC da appoggiare sulla scrivania fino a macchine di medie dimensioni da 1,5/3 metri. Sono in grado di eseguire le stesse lavorazioni di quelle industriali, ma con meno funzioni (nessun sistema di aspirazione, sensori speciali sull'utensile, ecc.) Alcuni produttori offrono anche macchine CNC, Centri di lavoro CNC di classe media con le massime strutture. Sono macchinari adatti ai piccoli produttori di strumenti musicali o di produttori di insegne e loghi in legno.

• Multiax - sono macchine a cui vengono aggiunti assi supplementari durante la lavorazione sui 3 assi cartesiani. Possono essere a 4 - rotazione su un piano o a 5 - rotazione su 2 piani. Sono utilizzate per realizzare sculture, targhe o trofei.
• Hobby - auto realizzate da appassionati. Sono auto uniche che portano il marchio del costruttore. Sono realizzate per le esigenze di ciascun proprietario, quindi non possono essere classificate o raggruppate.

L'uso dei CNC nella produzione presenta molti vantaggi: velocità di produzione, flessibilità, riproducibilità, efficienza, aumento della qualità, riduzione della manodopera. Gli svantaggi non sono molti, ma nemmeno trascurabili: investimento elevato, maggiori costi di manutenzione, maggiore qualificazione degli operatori (programmatori), costi di produzione elevati per piccole serie. Basta valutare i vantaggi e gli svantaggi per capire se vale la pena investire.

La polvere e i trucioli del legno e dei pannelli a base di legno hanno sempre rappresentato un problema, ma ci sono Strumenti intelligenti in grado di aumentare l'efficienza della rimozione della polvere ridurre il consumo energetico.