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, realizzando vere e proprie opere d'arte. Quando non si pretende di realizzare opere uniche, tutto questo lavoro può essere fatto con l'aiuto di macchine che possono realizzare disegni e intagli e riprodurli identici in qualsiasi momento. Stiamo parlando delle CNC, cioè delle 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. Le macchine non sono specifiche dell'industria del legno e vengono utilizzate anche per tagliare metallo, plastica, poliuretano espanso, ecc. L'idea di inviare comandi a una macchina risale a molto tempo fa: i primi dispositivi di questo tipo furono un telaio nel 1720 che utilizzava carte di carta perforate per ricamare, o il flauto meccanico, inventato nel 1860, che utilizzava un rotolo di carta con dei fori. La tecnologia si è evoluta e nel 1955 sono state vendute le prime macchine industriali a controllo numerico. 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, riprodotta in modo identico, 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, producendo un'immagine 3D. La direzione x è responsabile del movimento avanti e indietro dell'utensile che esegue la lavorazione, y del movimento sinistra-destra e z del movimento su e giù. Oltre a queste direzioni standard, esistono macchine con 4 o addirittura 5 direzioni di movimento. Oltre alle direzioni dell'utensile, c'è anche il movimento di rotazione su uno o due piani. Le macchine sono in grado di eseguire lavori molto fini e possono persino riprodurre sculture.

Le macchine CNC sono molto diverse tra loro, con modelli ad alte prestazioni e alta produttività e modelli altamente efficienti, progettati per l'industria su larga scala e per il settore della produzione. modelli che si adattano perfettamente a un'officina. Indipendentemente dalle dimensioni e dalle prestazioni, tutti hanno alcuni componenti principali:

• Il computer e il controllore CNCè sostanzialmente il cervello della macchina che trasmette all'utensile i comandi necessari per eseguire il movimento. In pratica tutto parte da un disegno digitale che viene trasformato da un programma in codici trasmessi all'utensile. Il computer trasforma 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: per il legno va da 8000 a 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 stessi.
• 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, i più importanti dei quali sono quelli con morsetti o con aspirazione (vuoto). I sistemi moderni utilizzano una combinazione di entrambi.
• Sistema di guida lineare è quello che muove il router sui 3 assi di movimento. Il movimento è ottenuto dal motore che è il collegamento tra le parti elettroniche e meccaniche.

In base alle dimensioni, alla capacità di lavorazione e all'efficienza, le macchine CNC possono essere suddivise in 4 categorie principali:

• Industriale - sono macchine di grandi dimensioni e piuttosto costose, progettate per lunghe ore di lavoro e condizioni operative difficili. Sono equipaggiate per 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 diversi tipi di materiale. Nell'industria del legno possono essere utilizzate per la produzione di mobili, 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 che possono essere posizionati su una scrivania a macchine di medie dimensioni da 1,5/3 metri. Possono eseguire fondamentalmente le stesse lavorazioni delle macchine industriali, ma con meno funzioni (assenza di sistema di aspirazione, sensori speciali sugli utensili, ecc.) Esistono anche produttori che offrono CNC,Centri di lavoro CNC di classe media con il massimo dei servizi. Essi sono macchine adatte ai piccoli produttori di strumenti musicali o di produttori di insegne e loghi in legno.

• Multiax - sono macchine alle quali, quando si lavora sui 3 assi cartesiani, vengono aggiunti altri assi. Si possono avere 4 movimenti rotatori su un piano o 5 movimenti rotatori su 2 piani. Sono utilizzate per realizzare sculture, targhe o trofei.
• Hobby - macchine realizzate da appassionati. Sono auto uniche che portano l'impronta del produttore. Sono realizzate per le esigenze di ciascun proprietario, quindi non possono essere inserite in categorie o gruppi.

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, maggiori competenze di chi li utilizza (programmatori), costi di produzione elevati per piccole serie. Basta soppesare 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.