La fresatura CNC è più manuale di quanto pensi

May 23, 2023

Ero a Pasadena, California, per la superconferenza Hackaday e ho avuto modo di trascorrere del tempo di qualità presso il Supplyframe Design Lab. L'ingegnere residente Dan Hienzsch ha detto che avrei potuto avere qualche ora e mi ha chiesto cosa volevo fare. I vincoli erano che doveva essere abbastanza piccolo da poter essere inserito nel bagaglio da stiva, ma doveva essere abbastanza bello da giustificare l'occupazione del tempo di Dan, con punti bonus per me che imparavo alcune nuove abilità. Ho una discreta falegnameria a casa e, sebbene la mia fattoria di stampanti 3D non sia professionale come quella del Design Lab, conosco i trucchi del mestiere. Ciò lasciava una scelta ovvia: qualcosa di Jolly Wrencher sulla fresatrice industriale CNC a tre assi Tormach.

Una fresatrice CNC è uno strumento fantastico, ma non è un robot onnisciente mangiatore di metalli a cui puoi semplicemente consegnare un file di progettazione. Se pensassi che avere una fresatrice CNC ti trasformerebbe in un mostro del taglio dei metalli senza bisogno di esperienza, ti sbaglieresti di grosso.

Naturalmente la macchina è in grado di tagliare forme arbitrarie con una precisione che sarebbe estremamente impegnativa se eseguita a mano, ma l'abilità dell'operatore non è meno importante di quella di una fresa manuale per garantire che le cose non vadano di traverso. Il buon senso, l'esperienza e il contributo di Dan erano necessari in ogni fase del percorso. Onestamente, sono rimasto sorpreso da quanto l'intera procedura fosse simile alla fresatura manuale. Quindi, se vuoi sapere cosa vuol dire sedersi sulla spalla di un serio operatore di fresatrici CNC, continua a leggere!

Ho detto "Dan, Jolly Wrencher in alluminio!" e quando sono arrivato la mattina dopo, aveva già lavorato segretamente alle mie spalle. Il file SVG che aveva della Wrencher era in realtà composto da piccoli segmenti di linea anziché da morbide curve di Bezier. Il tentativo di far corrispondere tutti gli angoli acuti infinitesimali risultanti farebbe impazzire il software CAD (Fusion 360). Così, invece, Dan ha ricalcato l'immagine originale con curve morbide e completamente nuove e ha ottenuto qualcosa di indistinguibile dall'originale ai miei occhi, ma molto più facile da gestire per il computer.

Con il set di contorni desiderato, dovevamo scegliere i nostri strumenti. Qui c'è un compromesso tra essere fedeli al file di input e realizzare il pezzo in breve tempo. Se Dan scegliesse una testa di taglio troppo grande sulla fresatrice, i dettagli fini sarebbero impossibili da ritagliare: in particolare le punte delle chiavi hanno angoli interni e la loro affilatura è limitata dal diametro della punta. Realizzare l'intero pezzo con la testa migliore sarebbe migliore, ma ci vorrebbe un'eternità. Pertanto la strategia abituale è quella di eseguire una passata approssimativa per estrarre la maggior parte dell'alluminio, quindi eseguire passate più fini con l'utensile più piccolo. Ma quanto grande è grande e quanto piccolo è piccolo? E bastano due passaggi o dobbiamo arrivare a tre?

Alla fine, questo è un giudizio. La sostituzione delle teste degli utensili è molto rapida sul Tormach, ma non lo fa automaticamente. Ciò significava che dovevamo essere presenti proprio al momento giusto per scambiarli. In questo senso, meno cambi di utensile sono meglio di più. Dan ha scelto che la fresa del primo stadio si adattasse perfettamente tra gli occhi della chiave inglese e il bordo del cranio, ma non si è preoccupato dei piccoli dettagli sulle punte delle chiavi inglesi. Un secondo passaggio con uno strumento più sottile li avrebbe gestiti. Un passaggio finale con una punta per smussatura è stato aggiunto solo per scopo espositivo: perché mi piace l'aspetto dei bordi smussati curvati e non potrei mai farlo così bene a mano.

Il software CAM voleva anche conoscere un numero enorme di dettagli sul taglio effettivo, ma la maggior parte di questi aveva buoni valori precedenti grazie all'esperienza di Dan nel taglio dell'alluminio con queste particolari teste portautensili. Tuttavia, ha impostato con disinvoltura la velocità di avanzamento circa il doppio di quella che probabilmente dovrebbe essere, e ha detto che avremmo "cavalcato la jog wheel" per farlo bene.

Ancor prima che attivassimo l'interruttore rosso della macchina, Dan aveva già espresso una serie di giudizi che dipendono dalla sua conoscenza del software, della macchina, degli strumenti e del materiale che stiamo tagliando. Un principiante, come me, avrebbe già perso la partita, al diavolo il CNC.

Abbiamo caricato i file CAM e avviato le procedure di riscaldamento e autolubrificazione del Tormach. Dan si è assicurato che uscisse una sottile nebbia di fluido da taglio, quindi abbiamo iniziato a cercare barre di alluminio di scarto. Il teschio doveva essere di circa 4″ (chiamiamolo 10 cm) quadrato, e il negozio aveva delle barre leggermente più grandi che necessitavano solo di essere tagliate. Una buona lubrificazione e una lama di metallo pulita e affilata sulla sega da taglio hanno reso veloce il lavoro di una pesante barra di alluminio, ma essenzialmente era proprio come faresti a casa con un po' di fluido da taglio e una sega per metalli. Solo più veloce.