Le macchine CNC per il marmista – tante tipologie per diverse esigenze

Sei un marmista e vuoi acquistare una CNC per aumentare le capacità produttive del tuo laboratorio ma non sai come divincolarti tra le varie tipologie e modelli?
In questo articolo facciamo un pò di chiarezza sulle macchine CNC focalizzandoci principalmente sulle macchine CNC del settore lavorazione marmo e del granito.

Macchine CNC in generale

Prima di tutto definiamo cosa si intende per macchine CNC e perchè dovrebbero interessare ad un marmista.

Una macchina CNC (Computer Numerical Controlled machines) è un dispositivo elettromeccanico che riesce a tradurre delle istruzioni digitali (file CAD) in movimenti degli assi estremamente precisi.
I movimenti assi permettono la creazione di oggetti finiti grazie all’utilizzo di specifici utensili che dipendono dal materiale da lavorare e dal tipo di lavorazione da eseguire.

Oggi esistono 2 tecniche di lavorazioni CNC per creare oggetti fisici a partire da un file CAD:

• La lavorazione CNC (CNC Machining) che permettono la creazione di un oggetto asportando materiale da un blocco di materiale iniziale. Tecnica sottrattiva.
• Stampanti 3D che permetteno la creazione di oggetti aggiungendo materiale (additive manufacturing). Tecnica additiva.

In questo articolo parleremo solamente della prima tecnica perchè nel settore della lavorazione del marmo si utilizzano macchine CNC che creano il prodotto finito asportando il materiale da un blocco grezzo iniziale.

Cosa sono i software cad/cam

Un software CAD/CAM è l’integrazione di 2 software distinti, il CAD (Computer-Aided Design) che permette di creare disegni e modelli 3D ed il CAM (Computer-aided manufaturing) che permette di generare i percorsi utensili (e le simulazioni) che la macchina CNC seguirà per la realizzazione dei pezzi finiti.
I percorsi utensili sono dei comandi G-Code, delle istruzioni che il controllo della macchina CNC riesce ad interpretare e a tradurre in movimenti assi.
Rispetto alle lavorazioni manuali, una macchina CNC permette di avere una produzione più veloce ed una precisione più elevata. L’utilizzo di macchine CNC è quindi indicato quando è necessario eseguire lavorazioni ripetitive che richiedono alta precisione e ripetibilità.

Catena logica di una lavorazione CNC

Operatore → CAD →  CAM → Controllo → Azionamenti →  Motori → Assi → Utensile

L’operatore (progettista, ingegnere, architetto, disegnatore) sviluppa il disegno, cioè il modello, attraverso un software CAD. L’operatore, a partire dal modello CAD crea la lavorazionevcon un programma CAM. Il CAM permette di selezionare gli utensili da utilizzare e di scegliere i parametri di esecuzione come il passo, la velocità di avanzamento e gli affondamenti.
Tramite il CAM l’operatore simula la lavorazione e ne verifica la fattibilità, i tempi di realizzazione e il prodotto finito.
A questo punta esporta la lavorazione in un formato file compatibile con la macchina CNC da utilizzare. Il file non è altro che una sequenza di istruzioni G-CODE scritte con la sintassi che la macchina in cui viene usato riesce ad interpretare.
L’operatore importa il file in macchina e fa partire la lavorazione.
Il Controllo della macchina legge il file e invia dei comandi agli azionamenti che comandano i motori che trasmettono il moto agli assi.
nel caso di una macchina CNC con utensile gli assi muovono il mandrino al quale è collegato l’utensile opportuno che gira a velocità elevata. L’utensile va a contatto con il materiale da lavorare e tramite asportazione di materiale crea l’oggetto finito.

Tipologie di macchine CNC nel settore lapideo

1. Pantografi CNC
2. Centri di lavoro CNC
3. Frese CNC
4. Sagomatrici CNC
5. Robot antropomorfi
6. Waterjet – CNC a getto acqua

Prima domanda da porsi: Cosa vuoi realizzare?

Esistono diverse tipologie di macchine CNC perchè esistono diverse tipologie di lavorazioni che si possono fare. Per questo bisogna prima chiedersi cosa si vuole realizzare e poi scegliere la macchina più adatta.
Dire “ho bisogno di una CNC” è come dire “ho bisogno di un mezzo motorizzato su ruote”.
OK, ma cosa?
Un motorino per muoversi in città, un furgone per trasportare merce, un’auto per spostarsi da una città all’altra, un autobus?
Sono tutti mezzi che in un certo senso fanno la stessa cosa, “si muovono su strada”,  ma ovviamente tra uno e l’altro c’è tanta differenza.

Lo stesso vale per le macchine CNC. Vediamo di seguito le 6 tipologie di macchine CNC utilizzate nell’industria della lavorazione della pietra.

1. Pantografo CNC

Partiamo dalle macchine CNC più piccole, per la realizzazione di scritte, inicisioni, rilievi: il Pantografo CNC.  

Generalmente macchine a 3 assi.
Possono avere un asse aggiuntivo come il 4° asse rotante, tornio.
Le misure utili non superano i 2500 mm in X e 250 mm in Z.

Caratteristiche generali (ma non vicolanti ) di un pantografo CNC:

• Detti anche incisografi CNC.
• Assi generalmente 3.
• Gli utensili sono diamantati con attacco mezzo gas o a gambo cilindrico.
• Cambio utensili generalmente manuale.
• Lavorazioni tipiche: Scritture, incisioni, bassorilievi.
• Settore: produzione lavori di Artefuneraria e piccola oggettistica.

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2. Centro di lavoro CNC

I centri di lavoro sono macchine CNC più grandi rispetto ai pantografi. 

Generalmente macchine a 4 o 5 assi.
Le misure utili sono maggiori rispetto a qu

elli di un pantrografo per esempio 3000 x 2000 mm e una Z oltre 400 mm.

Caratteristiche generali (ma non vicolanti ) di un centro di lavoro CNC:

• Vengono detti anche contornatrici.
• Assi più di 3
• Utilizzano utensili diamantati di vario tipo e l’attacco utensile avviene tramite cono mandrino.
• Il cambio utensile è automatico.
• Lavorazioni tipiche: piani cucina, top, piatti doccia, stipiti, frontoni.
• Settore: produzione per edilizia ed arredamento

3. Frese CNC

Le Frese CNC sono macchine con una corsa in Z oltre 650 mm che montano sia il disco come una fresa tradizionale che utensili CNC come frese a candela e mole da scasso.
Sono macchine almento 5 assi per la produzione di sculture e oggetti 3D.

Caratteristiche generali (ma non vicolanti ) di un centro di lavoro CNC:

• Dette anche sagomatrici.
• Assi generalmente 5
• L’utensile è un disco diamantato e una fresa può montare diversi diametri di dischi.
• Hanno cambio utensile manuale perchè lavorano appunto con dischi,
• Lavorazioni tipiche: sculture, oggetti 3D di grandi dimensioni.
• Settore: produzione per edilizia ed arredamento.

4. Sagomatrice CNC 5 ASSI e oltre

Centro di lavoro a CN da 5 in su. In un unico impianto tutte le funzioni di una sagomatrice e di una fresa a controllo numerico. Generalmente queste macchine sono anche dotate di un tornio.
È una macchina altamente produttiva e può creare svariati prodotti per l’arredo e l’edilizia in genere. Tecnicamente è capace di eseguire anche piccole incisioni e rilievi, ma utilizzare una macchina CNC di questa mole e con queste potenze sarebbe veramente uno spreco utilizzarla per lavorazioni così piccole.
Spesso chi ha una macchina Sagomatrice 5 assi come questa ha anche una macchina cnc più piccola, per esempio un patografo CNC che utilizza per lavorazioni “piccole” o più leggere.

• Assi generalmente 5 o più.
• Hanno cambio utensile automatico.
• Utilizzano sia utensili diamantati di vario tipo con attacco cono e sia dischi diamantati.
• Lavorazioni tipiche: piani cucina, top, piatti doccia, stipiti, frontoni, scale, forme geometriche varie, sculture 3D.
• Spesso come accessori hanno anche un tornio e una laser copiatore.
• Settore: produzione per edilizia, arredamento e scultura in genere.
  

5. Waterjet

Macchine CNC che non utilizzano utensili diamantati ma tagliano a getto d’acqua utilizzando un particolare un materiale abrasivo detto garnet.

Garnet Waterjet

Le waterjet possono lavorare spessori ridotti rispetto alle macchine CNC con utensili diamantati ma sono ideali per reakizzazione di tagli lineari,  tagli curvi e la creazione di intarsi.

• Assi generalmente 3, ma esistono ormai waterjet anche a 5 assi.
• In gergo le waterjet vengono chiamate anche macchine “Taglio-acqua”.
• Lavorano con acqua e abrasivo garnet.
• Permettono tagli curvi in maniera molto veloce.

6. Robot antropomorfi

I robot antropomorfi sono macchine CNC multiasse che eseguono le operazioni muovendosi con un certo numero di gradi di libertà.
Hanno un’ampia area di lavoro, per esempio un robot può raggiungere i 3.5 mt di altezza e i 7 mt di raggio.
Con i robot antroporfi è possibile eseguire realizzazioni scultoree, busti e fontane, ma anche lavorazioni tradizionalmente eseguite con fresatrici a ponte o macchine CN, come piani cucina, piatti doccia, lavelli ecc.

• I robot antropomorfi generalmente hanno 5 o più assi
• Generalmente hanno cambio utensile automatico.
• Utilizzano utensili diamantati di vario tipo con attacco cono.
• Lavorazioni tipiche: sculture 3D.
• Settore: produzione per edilizia, arredamento e scultura in genere

Conclusione

A seconda della tipologia di prodotti finiti che vuoi realizzare esiste una macchina CNC adatta.
Le dimensioni utili, il numero degli assi, il tipo di utensile, la velocità di movimento sono solamente alcune caratteristiche da analizzare per identificare la tipologia corretta. Ovviamente queste macchine hanno anche prezzi diversi per cui la valutazione deve essere accurata ed attenta.