lavorazione

Operazione, o serie di operazioni, avente lo scopo di conferire a un materiale forma opportuna e dimensioni prestabilite per renderlo idoneo a determinate funzioni.

Tipi di lavorazione

La scelta del tipo di l. dipende da natura e qualità del materiale, da caratteristiche tecnologiche, forme iniziali e finali, caratteristiche meccaniche del pezzo finito, grado di finitura, tolleranze ammesse. Una prima classificazione distingue le l. senza asportazione di truciolo, comprendenti sia le l. per deformazione plastica sia le l. per fusione, e le l. con asportazione di truciolo. Si hanno poi l. elettrochimiche come l’elettroerosione, e l. che usano fasci di energia raggiante, come la l. con fascio laser. Si può classificare un pezzo meccanico anche in base al suo grado di l. quando, a prescindere dalle l. precedenti, il pezzo finito ha subito una l. di finitura superficiale in funzione delle tolleranze stabilite.

Tra le l. senza asportazione di truciolo, le l. per deformazione plastica si basano sulla proprietà di vari materiali (metalli e leghe metalliche, materie plastiche) di lasciarsi deformare permanentemente, in diversa misura, sotto l’azione di forze esterne sufficientemente intense. Il campo di deformazioni permanenti del materiale deve essere ampio e il carico al limite di elasticità deve essere superato. All’aumentare della temperatura di lavoro si ha, a parità di forza, una maggiore deformazione del materiale; perciò si eseguono l. a caldo o l. a freddo in relazione al grado di deformabilità richiesto, e spesso le l. iniziano a caldo e terminano a freddo. A seconda di come si realizza la deformazione permanente del materiale, si distinguono varie l., ognuna in genere preceduta, seguita o alternata con altre l. collaterali o secondarie e in grado di dare come risultato, a seconda dei casi, un pezzo finito o un pezzo grezzo o semilavorato, tale cioè da essere sottoposto a l. successive (laminazione, trafilatura, estrusione, fucinatura, stampaggio, imbutitura). Senza asportazione di truciolo è anche la l. per fusione, il cui complesso di operazioni è pure noto come fonderia, che si esegue portando i materiali (che devono essere industrialmente fusibili) allo stato liquido ed effettuando poi la colata del materiale fuso in forme riproducenti il pezzo da costruire; esso subisce poi successive l. superficiali (finitura).

Le l. con asportazione di truciolo, tipiche (ma non esclusive) dei materiali metallici, vanno dalla semplice limatura al taglio di ruote dentate di vario tipo e si eseguono a freddo. Alcune l., come limatura, scalpellatura, foratura, segatura ecc. possono essere manuali; si usano utensili di forme e tipi diversi (lime, scalpelli, trapani, seghe ecc.) e un apposito banco, per cui si parla anche di l. al banco o aggiustaggio. Le l. più importanti sono eseguibili con macchine utensili, cioè con macchine operatrici munite di utensile, che trasformano in prodotto finito, con forma e dimensioni precise, un pezzo grezzo o semilavorato, in virtù del moto conferito all’utensile (moto principale o di lavoro o di taglio) e al pezzo (moto di avanzamento o di alimentazione). Sono l. con asportazione di truciolo per es., la tornitura, la fresatura, la trapanatura, la piallatura, la brocciatura ecc. La produzione oraria dipende da velocità di taglio, velocità di avanzamento, potenza della macchina utensile, natura e stato del materiale, dimensioni del pezzo, caratteristiche degli utensili.

L. ottica

Il complesso di l. necessarie per ottenere, a partire dalla materia prima (vetro, quarzo, materie plastiche), i cosiddetti pezzi d’ottica (lenti, prismi ecc.). Essa comprende il taglio iniziale, che fissa grossolanamente la forma del pezzo, e la successiva smerigliatura delle superfici, via via più accurata sino alla lucidatura finale e svolta nelle prime fasi da macchine a mole diamantate e nelle fasi finali a mano. I limiti di tolleranza di forma e scabrezza delle superfici sono tali da non superare, nelle dimensioni lineari, qualche decimo di micrometro. Il controllo delle superfici lavorate si esegue in genere con metodi interferometrici, per cui tale fase della l. si chiama anche l. a frangia.

Diagramma di lavorazione

Grafico impiegato nelle imprese di produzione che descrive lo sviluppo di una l. industriale, articolato nelle sue varie fasi. Esso si usa in fase di progettazione dell’impianto, o per l’analisi dei flussi di materiale, la valutazione delle interferenze e delle incompatibilità delle diverse l., per l’analisi dei costi.

Le l. meccaniche si effettuano su uno o più pezzi, in piccola o grande serie (l. di massa) a seconda del numero di pezzi di uguale tipo da eseguire, con cui anche le fasi successive della l. variano. Nella moderna organizzazione degli impianti industriali, le l. continuative si effettuano di solito con macchine utensili in cui alimentazione dei pezzi da lavorare, esecuzione della l. vera e propria e scarico del pezzo finito sono operazioni automatizzate. Il governo delle varie fasi è affidato a un computer che, mediante dispositivi di misura, provvede anche al controllo dimensionale del pezzo finito per l’accettazione in base alle tolleranze dimensionali. Ciò ha quasi ovunque soppiantato l’organizzazione manuale delle l. continuative, in cui un nastro trasportatore, che porta il pezzo da lavorare, si arresta per un tempo prefissato (tempo base) in modo che gli operai disposti in serie lungo di esso compiano la propria parte di lavoro.

Con l’affermarsi di metodi e applicazioni della sintesi dei sistemi di controllo automatico (➔ controllo), basate sull’analisi del comportamento dinamico (teoria del controllo e del controllo ottimo), e dallo sviluppo del controllo automatico delle macchine utensili, sono nati i centri di l., con sistema automatico di caricamento dei pezzi, di controllo della forza dell’utensile e di cambio dello stesso, con magazzini di macchina per più di 100 utensili, programmabili in automatico nel sequenziamento e nell’esecuzione delle operazioni. I centri di l. hanno proprietà di flessibilità, programmabilità e integrabilità tipiche dei robot. I primi sistemi FMS sono insiemi coordinati di macchine, integrati da un sistema di trasporto dei pezzi programmabile dal controllo supervisore, per produzioni di medio volume e con limitata variabilità. Se i sistemi di trasporto iniziali erano gli stessi impiegati nelle linee dell’automazione rigida (carrelli su binari, vie a rulli, binari sopraelevati con ganci sospesi, nastri trasportatori), con dispositivi per biforcazioni o incroci, controllati tramite la rete informatica di supervisione, gli AGV (auto;mated guided vehicle), carrelli automatici guidati su pista magnetica, permettono una configurazione meno onerosa, poiché la pista magnetica si ottiene con un filo fissato sotto il pavimento, che porta anche i segnali di controllo e misura dello stato dell’AGV. La diffusione capillare di dispositivi di misurazione e di reti con elaborazione distribuita, che raccolgono e aggregano dati e trasmettono comandi, permette di soddisfare richieste di qualità dei prodotti possibili solo con una verifica continua dei processi produttivi, rimanendo la verifica a campione sul prodotto solo per constatare il raggiungimento del livello di qualità richiesto. L’integrazione orizzontale del livello operativo ha spinto verso quella verticale con il livello tattico, per es. per le attività di progettazione-produzione-vendita gestite in modo integrato da sistemi CIM, realizzati in diverse fasi riguardanti il sistema informativo, quello di supporto per la documentazione tecnica, il sistema CAD/CAM (➔ CAD) e l’inserimento nel sistema dei FMS con più centri di l., attivi in modo non presidiato per interi turni e con una gestione unificata dei magazzini e dei flussi di parti. I robot, integrati in celle con diversi elementi cooperanti, permettono, per es. nei processi di assemblaggio, dove la manipolazione, la predisposizione e la combinazione di pezzi riguarda un numero rilevante di elementi, operazioni di inserimento molto complesse e verifiche di insieme anche con parti in moto. Ciò richiede la cooperazione di robot e macchinari di vario tipo con precisioni elevate e notevole capacità di affrontare situazioni variabili, per cui si hanno celle multirobot che gestiscono il proprio lavoro, ne verificano i risultati e si coordinano con l’intero sistema di produzione.