I tempi di lavorazione dei progetti CNC, soprattutto quando vengono impiegate per scopi artigianali o hobbistici, sono spesso gravati da lunghe fasi di attrezzaggio. Spesso si finisce per impiegare più tempo ad allestire la macchina che non per effettuare la lavorazione vera e propria. E quando si parla di lavorazioni fronte-retro eseguite su macchine a tre assi, è frequente che, a causa di un attrezzaggio errato, si scopra che il fronte non combacia con il retro soltanto alla fine della seconda lavorazione…

Questo almeno è successo più volte a svariati miei clienti, soprattutto nel primo periodo di utilizzo. Così, dopo aver suggerito come fare con complicate spiegazioni telefoniche, disegni, modelli e sessioni remote a diversi di loro, ho pensato che sarebbe stato più utile pubblicare un post con alcune indicazioni riguardo ad un paio di metodi che risolvono il problema una volta per tutte.

Materiali e fissaggi

La necessità di fissare (staffare) la parte da lavorare in modo più o meno saldo dipende naturalmente dal materiale da lavorare, dalla profondità e velocità della lavorazione e dal diametro dell’utensile. In generale, maggiore è lo sforzo di asportazione che la macchina dovrà fare, meglio dovrà essere fissato il materiale da lavorare.
Esistono molti metodi di fissaggio; dal “blando” biadesivo sino all’estremo staffaggio meccanico, passando incollanti a caldo, tavole a vuoto, morse a ghiaccio, tavole elettromagnetiche e svariati altri metodi. Negli esempi che seguono, utilizzeremo i due estremi: biadesivo (per fissaggio di resine CAM, materie plastiche, legno etc.) e staffaggio meccanico (la soluzione più robusta, adatta a tutti i materiali).

Cosa serve

Supponendo che sia disponibile una tavola con scanalature a T (e che non intendiamo fresarla!), è sufficiente procurarsi:

• piani rigidi dello spessore di almeno 20 mm (a seconda delle esigenze di PVC, resina fenolica, plexiglass, alluminio – da evitare MDF e truciolare)
• dadi a T per il fissaggio alla tavola
• Bulloni con testa a brugola
• Viti con testa svasata
• 4 staffe meccaniche (vedi disegno, reperibili in varie misure presso le utensilerie)
  
• Spine cilindriche in acciaio, reperibili presso utensilerie (es. 6 mm)
• Biadesivo
• Frese cilindriche
• Punte da foratura

Le dimensioni variano a seconda della macchina, dei piani e del loro spessore etc. In seguito vengono fornite indicazioni generiche, ma non è in ogni caso difficile adattare i progetti alle proprie esigenze.

Due metodi: squadra e spine

Per poter riprendere con successo un pezzo già lavorato (es. fronte) dopo averlo smontato dalla macchina (es., per lavorare il retro) è necessario che ci siano dei riferimenti sicuri che consentano un efficace “riposizionamento” della parte, senza che venga perso il riferimento rispetto alle coordinate della macchina.
Ovvero, ci vuole sul piano di lavoro qualche “punto fisso” al quale riferirsi per ricollocare correttamente la parte in una posizione diversa (es. ribaltata).
Negli esempi successivi utilizzeremo due metodi di riferimento: una squadra e delle spine. In seguito entreremo nel dettaglio dei vantaggi e svantaggi di questi due metodi. Per il momento, vediamo come si presentano gli staffaggi “finiti” nei due casi:

Attrezzaggio per lavorazioni fronte-retro con squadra e biadesivo

 

Attrezzaggio per lavorazioni fronte-retro con spinatura centrale

 

Squadra: Nell’attrezzaggio con una squadra presentato (il più semplice da realizzare) si presuppone il fissaggio della parte da lavorare tramite biadesivo. Questo fissaggio, come già detto in precedenza, è adatto solo per lavorazioni leggere (es. modellismo) su materiali morbidi e non porosi (es. resine CAM, materie plastiche, plexiglass, alcuni legni).
La forma del grezzo deve essere tale da assicurare una buona superficie di contatto (es. un parallelepipedo basso e largo). Il piano martire deve essere di materiale non poroso.

Vantaggi :

• Fissaggio rapido
• Possibilità di fissare anche alcuni materiali elastici, non staffabili meccanicamente

Svantaggi :

• Tenuta modesta
• Difficoltà in alcuni casi nel distaccare la parte dopo la lavorazione
• Possibilità che sulla parte rimangano residui di colla
• Relativamente al metodo “Squadra”, il grezzo deve essere un parallelepipedo  perfettamente squadrato e, per alcuni programmi CAM, delle dimensioni specificate dal programma.

In ogni caso, per questo tipo di staffaggio va usato un biadesivo sottile, non spugnoso, non permanente.

Spine: Nel secondo tipo di attrezzaggio per lavorazioni fronte-retro si utilizzano invece delle spine cilindriche come riferimento per ricollocare la parte, e uno staffaggio meccanico anziché tramite biadesivo. 

Vantaggi:

• Tenuta molto affidabile, possibilità di lavorare materiali duri (es. metalli)
• Possibilità di fissare in modo solido anche parti con una pianta di dimensioni ridotte rispetto all’altezza
• Relativamente al metodo “Spine”, è sufficiente che il piano di appoggio e il piano superiore siano paralleli. Non è indispensabile che gli altri lati siano squadrati, o che la forma sia un parallelepipedo, a condizione che il grezzo sia di dimensioni sufficienti a contenere la parte da realizzare.

Svantaggi:

• Più complesso realizzare l’attrezzaggio
• La parte da fissare va “preparata” (forata)

Nota: il tipo di fissaggio (biadesivo/meccanico) è intercambiabile tra questi due metodi. Li ho usati entrambi a titolo di esempio. La differenza sostanziale tra i metodi consiste nell’uso di una squadra nel primo caso, e di spine nel secondo, non nella modalità di fissaggio della parte.

Nota: per entrambi i metodi viene usato un doppio piano martire. Quello inferiore (comune ad entrambi i metodi) resta fissato stabilmente al piano di lavoro della macchina. Quello superiore (diverso per i due metodi) viene montato su quello inferiore tramite spine e bulloni. Questo accorgimento consente di utilizzare il metodo preferito a seconda del tipo di lavorazione da effettuare, e – realizzando più piani “secondari” -, di preparare “fuori macchina” dei “caricatori” pronti.

Preparazione del piano martire principale

La dimensione del piano deve essere coerente con il passo tra le cave a T della macchina. Lo spessore suggerito è 20-25 mm.
Il piano martire va stabilmente fissato al piano della macchina con staffaggi meccanici (vedere immagine). Successivamente, misurando il passo tra le cave, vanno effettuati 8 fori. I fori nella metà dei lati (rossi) debbono avere esattamente il diametro delle spine cilindriche reperite (es. 6 mm), e una profondità uguale a circa la metà dello spessore del piano martire. I fori in corrispondenza degli spigoli (arancio) debbono essere passanti, coincidenti con il centro delle cave, e debbono avere un diametro che consente il passaggio dei bulloni per i dadi a T (es. 6-8 mm). Gli stessi fori vanno ripassati per una profondità sufficiente ad annegare la testa dei bulloni a brugola che verranno utilizzati, con una adeguata punta (es. 10-13 mm).

Foratura del piano martire principale

Completata la foratura, il piano martire fa fissato stabilmente al piano di lavoro della macchina con bulloni a brugola e dadi a T, collocati nei fori disposti in corrispondenza dei bordi (rossi).

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