UTENSILI, MACCHINE

UTENSILI, MACCHINE

. Prendono il nome di macchine utensili particolari macchine operatrici aventi lo scopo di eseguire sui materiali, con l'impiego di appropriati utensili, operazioni dirette ad assegnare loro forma e dimensioni stabilite. Nell'uso comune, tale denominazione viene limitata alle macchine destinate alla lavorazione dei metalli dei legnami e delle pietre.

Gli utensili, pur caratterizzando talvolta la macchina che li impiega, non costituiscono un organo della macchina stessa, la quale ha lo scopo di sostenerli, attribuire loro il necessario moto relativo rispetto al materiale lavorato, vincere le resistenze che essi incontrano durante il lavoro.

Poiché l'utensile, sotto l'azione delle sollecitazioni meccaniche e termiche cui è sottoposto, si consuma e perde progressivamente le caratteristiche iniziali, esso deve periodicamente essere rigenerato o sostituito.

Alcune macchine utensili (per es., le presse, i magli, le trafilatrici, i laminatoi, ecc.) agiscono deformando permanentemente il materiale senza modificarne la massa, altre (per es., le cesoie, le punzonatrici, ecc.) separando direttamente il materiale in parti, altre (tornî, trapani, alesatrici, fresatrici, seghe, rettificatrici, piallatrici, limatrici, dentatrici, ecc.) asportando trucioli, altre infine (saldatrici) unendo tra loro varie parti e quindi aumentando la massa del materiale.

Le macchine utensili primitive, l'origine di alcune delle quali si perde nell'oscurità dei tempi, hanno avuto lo scopo di sostituire l'azione diretta dell'uomo per raggiungere una maggior produzione e precisione, rendendo contemporaneamente il lavoro meno gravoso; esse hanno impiegato inizialmente gli stessi utensili usati nel lavoro manuale e imitato il movimento che a questi imprimeva la mano dell'uomo. La sostituzione dell'energia meccanica al lavoro umano e i progressi compiuti nella tecnica della distribuzione, trasformazione e utilizzazione dell'energia hanno contriuuito in larga misura all'evoluzione delle forme costruttive delle macchine utensili ed alla possibilità di aumento della loro potenzialità.

Non sempre è facile individuare i caratteri comuni e differenziali tra le varie macchine utensili, le quali sogliono classificarsi con criterî molto diversi, come, ad esempio, in base al lavoro compiuto, alle modalità con le quali il lavoro viene eseguito, ecc., e difficilmente soddisfacenti in modo completo.

In qualsiasi macchina utensile si distinguono l'incastellatura, gli organi per sostenere il pezzo lavorato, che talvolta possono mancare, gli organi per sostenere l'utensile, quelli infine destinati a imprimere a quest'ultimo il necessario moto relativo rispetto al pezzo lavorato e che caratterizzano lo schema geometrico e cinematico della macchina stessa.

Nelle macchine operanti con asportazione di truciolo, il moto relativo si realizza comunemente come risultante di due movimenti: quello di lavoro a velocità elevata e quello di alimentazione a velocità relativamente più piccola.

Tali movimenti possono essere contemporanei (tornio, trapano, fresatrici, ecc.) oppure verificarsi successivamente e alternativamente (piallatrici, limatrici, ecc.).

Le macchine utensili possiedono in genere dispositivi atti a modificarne le caratteristiche cinematiche (per es., realizzazione di movimenti relativi diversi dell'utensile, possibilità di variare la velocità di lavoro e di alimentazione, ecc.), ciò che conduce a un allargamento del campo di applicazione e permette una conveniente ed economica utilizzazione al variare delle condizioni di lavoro.

Poiché durante il lavoro, per la reazione del materiale sull'utensile, sono in gioco sollecitazioni che possono essere anche molto importanti e spesso di grandezza periodicamente variabile, la macchina deve essere costruita con materiali adatti e proporzionata non solo in modo da resistere alle sollecitazioni stesse senza subire deformazioni elastiche eccessive e senza entrare in vibrazione, ma anche in modo che sia evitato un consumo troppo rapido delle superficie di accoppiamento. Ciò è importante per la sicurezza e la durata della macchina e per la precisione delle lavorazioni.

La razionale progettazione e costruzione di una macchina utensile e la sua economica utilizzazione in servizio richiedono quindi la conoscenza precisa dei fenomeni che si verificano durante la lavorazione, delle proprietà e comportamento del materiale lavorato e dell'utensile, della influenza dei numerosi fattori in giuoco, i quali debbono essere accuratamente individuati e analizzati.

Nel campo delle macchine lavoranti con asportazione di truciolo, il problema tecnico della razionale utilizzazione della macchina e dell'utensile è stato per la prima volta posto, studiato e risolto con metodo scientifico, con larghezza di mezzi e con ampia visione degli scopi industriali dall'americano F. W. Taylor.

Il Taylor studiò principalmente il lavoro di sgrossatura al tornio e pervenne alla formulazione di leggi, valevoli nei limiti delle sue esperienze, che permisero di sottrarre all'empirismo, fino allora regnante, la determinazione degli elementi della lavorazione e con ciò anche di stabilire su basi razionali l'organizzazione del lavoro nelle officine meccaniche.

I risultati di queste ricerche e di quelle condotte successivamente da numerosi sperimentatori hanno guidato e accelerato il progresso delle macchine utensili.

L'introduzione di materiali per utensili di caratteristiche ognora più elevate ha richiesto la costruzione di macchine appropriate per utilizzarne in modo completo la crescente capacità produttiva.

Lo sviluppo industriale moderno in genere e quello delle costruzioni meccaniche di serie e di massa in particolare, con le richieste di mezzi sempre più adeguati alle necessità della produzione e dell'economia, rappresenta uno dei fattori più importanti del progresso delle macchine utensili, il quale, mentre da una parte ha condotto alla produzioni di macchine di dimensioni sempre più grandi e sempre più potenti destinate alla lavorazione di pezzi di grande mole, ha portato dall'altra sia alla costruzione di macchine semplici robuste precise ma di elevata capacità produttiva, destinate a eseguire solo un limitato gruppo di operazioni, sia a quella delle complesse macchine semiautomatiche e automatiche.

La tendenza generale delle costruzioni meccaniche verso una precisione sempre maggiore e la necessità, nella lavorazione in serie, di ottenere prodotti di dimensioni e forma compresi entro limiti di tolleranza sovente molto ristretti, hanno portato la costruzione delle macchine utensili verso una precisione sempre più alta, favorita dal contemporaneo sviluppo di mezzi di misura e di controllo.