Tipi di operazioni di lavorazione | Convenzionale e non convenzionale

La lavorazione meccanica è uno dei primi processi di produzione conosciuti. Qui l'operazione viene eseguita tagliando gli strumenti per rimuovere materiale da un pezzo. COSÌ, ha applicazioni significative nell'automobile, aerospaziale, e settori dell'edilizia dove sono richieste precisione e velocità operativa. Esistono due categorie principali di operazioni di lavorazione: convenzionali e non convenzionali. La conoscenza delle differenze in queste operazioni è utile per prendere decisioni riguardanti le applicazioni di determinati materiali e caratteristiche di progettazione. COSÌ, in questo articolo, descriveremo le lavorazioni meccaniche sottolineandone l'importanza, vantaggi, e usi nelle attuali pratiche industriali.

Cos'è la lavorazione?

Lavorazione è un processo di taglio, o per singola o per successione, del materiale da un pezzo. COSÌ, può dare la forma richiesta, misurare, e finitura superficiale. Di solito viene realizzato utilizzando strumenti, e macchine che impartiscono forza ed energia per ridurre, processo, o formare materiali. Questi materiali sono per lo più metallici, alcuni tipi di plastica, e altri compositi. Inoltre, la precisione della lavorazione aiuta a realizzare parti di ricambio complesse con un supporto ridotto.

A seconda del tipo di utensile utilizzato e dell'energia applicata durante la rimozione del materiale, la lavorazione è classificata in due, convenzionali e non convenzionali. COSÌ, discutiamo queste operazioni in dettaglio.

Operazioni di lavorazione convenzionali

I processi di lavorazione convenzionali utilizzano un utensile da taglio per rimuovere il materiale dal pezzo. Questi sono importanti nella progettazione delle materie prime in parti appropriate richieste in diversi campi. Ecco una spiegazione più dettagliata delle principali lavorazioni convenzionali:

1. Girando

Girando tiene e ruota il pezzo su un tornio. In questo caso un utensile da taglio a punto singolo aiuta a rimuovere il materiale e a produrre parti cilindriche, i.e. aste degli alberi, e boccole. Questo processo determina con precisione il diametro, superficie, e il contorno della parte e può essere utilizzato quando è necessario eseguire conteggi precisi o lavori dettagliati. oltre a questo, è ampiamente utilizzato nelle unità di produzione automobilistica e aeronautica.

2. Fresatura

Fresatura aiuta l'utensile a ruotare attorno a un materiale e i taglienti rimuovono il materiale dal pezzo. Qui, il pezzo non si muove, l'utensile è fermo ma ruota in una fresa a più denti. Rispetto ad altri tipi di macchine, le fresatrici possono eseguire tagli longitudinali e trasversali con assi diversi a vari angoli e profondità. Perciò, possono realizzare parti altamente precise, i.e. ingranaggi, parti del motore, o stampi.

3. Perforazione

La perforazione è il processo di taglio o alesatura di fori rotondi nel pezzo utilizzando uno strumento chiamato trapano. Tuttavia, è una delle operazioni più frequentemente utilizzate nella lavorazione meccanica che prevede la realizzazione di fori per accogliere gli elementi di fissaggio, bulloni, o condotti di fluidi. Possiamo eseguire l'alesatura, noioso, O toccando dopo la perforazione, per trovare il buco o per alterarne la dimensione.

4. Rettifica

Rettifica utilizza una mola abrasiva che ruota mentre taglia più materiale e crea una superficie più fine. È adatto per operazioni di finitura grazie alla sua elevata precisione, tolleranze molto strette, e finiture superficiali lisce su materiali comprensivi di metalli temprati. È ampiamente utilizzato soprattutto nelle industrie di produzione di utensili e nell'industria dell'ingegneria di precisione.

5. Segare

Il taglio può essere esercitato eseguendo movimenti alternativi sulla lama della sega, Possiamo eseguirlo ruotando continuamente attorno al pezzo. Inoltre, viene spesso applicato per tagliare materiali come le barre, metallo, rivestire di legno, e plastica nelle dimensioni corrette per altri processi.

6. Brocciatura

La brocciatura preleva materiale dal componente facendo passare un utensile dotato di denti taglienti. COSÌ, può produrre profili interni o esterni, in forme a taglio unico come le spline, scanalature per chiavette, ingranaggi, eccetera. È estremamente accurato e fornisce una migliore produttività in grandi volumi di produzione. Tuttavia, la brocciatura viene utilizzata al meglio in forme complesse e intricate, che non può essere facilmente prodotto con altre operazioni.

7. Pianificazione

La pianificazione è una forma di fresatura in cui il pezzo ruota lungo una linea retta mentre la fresa resta ferma. Aiuta a generare superfici piane su pezzi grandi e massicci come i condizionatori, tavoli macchina, guide, e ferrovie. oltre a questo, questa operazione di lavorazione è oggi meno utilizzata ma è efficace nella produzione di pezzi di grandi dimensioni con superfici di base molto lisce.

Operazioni di lavorazione non convenzionali

Le operazioni di lavorazione non convenzionali utilizzano energia elettrica, energia chimica, o un laser per rimuovere materiale dal pezzo. Questi metodi sono molto utilizzati nella lavorazione di materiali difficili da tagliare e progetti complessi con elevata precisione. COSÌ, le seguenti sono alcune delle operazioni di lavorazione convenzionali più diffuse.

1. Lavorazione ad elettroerosione (Elettroerosione)

Elettroerosione funziona erodendo il pezzo attraverso scintille elettriche tra l'utensile e il pezzo. In molti casi, l'utensile e il pezzo sono immersi in un liquido dielettrico. È adatto per eseguire lavorazioni su materiali duri e fragili e su geometrie difficili con caratteristiche fini difficilmente ottenibili con la tecnica convenzionale. COSÌ, ne rende appropriato l'utilizzo nella produzione di stampi per l'industria aerospaziale e automobilistica.

2. Lavorazione chimica

La lavorazione chimica è un processo in cui il materiale viene rimosso dall'agente mordenzante mediante una reazione non elettrochimica nel pezzo. Questo metodo viene normalmente utilizzato per creare disegni su un piano e materiali sottili, i.e. metalli e plastiche. Offre una risoluzione accurata e domina l'industria elettronica e aerospaziale, dove parti minuscole richiedono caratteristiche complesse.

3. Lavorazione elettrochimica (ECM)

L'ECM concentra l'elettricità e un elettrolita conduttivo per rimuovere il materiale dal pezzo in lavorazione a una velocità selettiva. È adatto alla lavorazione di forme geometriche difficili in materiali duri e sensibili alle sollecitazioni come le pale delle turbine degli aerei e gli strumenti medici. È significativo per la sua precisione e la possibilità di lavorare con materiali complessi.

4. Lavorazione a getto abrasivo (AJM)

L'Abrasivo AJM dirige il particolato abrasivo ad alta velocità sul pezzo, utilizzando aria o gas per rimuovere il materiale dalla sua superficie. Questa attrezzatura è utile per affettare materiali come vetro argentato o ceramica. Tali materiali non subiscono alcuno stress termico. COSÌ, questo metodo è ampiamente utilizzato in elettronica e ottica per produrre piccole geometrie e strutture superficiali fini.

5. Lavorazione ad ultrasuoni (USM)

USM utilizza vibrazioni ultrasoniche a contatto con la superficie del pezzo per espellere un impasto abrasivo e rimuovere il materiale tramite micro-taglio. Ha un ampio campo di applicazioni per tessuti delicati poiché consente disegni complessi e lucidature delicate. Alcuni esempi sono il settore dei dispositivi medici e quello della gioielleria, dove la precisione è importante.

6. Lavorazione a fascio di elettroni (EBM)

L'EBM utilizza un fascio di elettroni strettamente focalizzato per sciogliere il materiale dalla superficie del pezzo producendo così caratteristiche fini. Questo tipo ad alta precisione è ideale quando si realizzano piccoli fori o parti complesse. COSÌ, assicurarsi che non venga riscaldato da zone termicamente alterate che danneggino i componenti.

7. Lavorazione con raggio laser (LBM)

LBM utilizza un laser concentrato ad alta potenza per sciogliere il materiale lontano dalla superficie del pezzo. COSÌ, può avere molte applicazioni nel taglio, acquaforte, e marcatura. oltre a questo, è accurato, e il percorso utensile produce un piccolo taglio, che è adatto per industrie con schemi di taglio complessi. Questi sono automobilistici, aerospaziale, ed elettronica perché riduce le sollecitazioni meccaniche sul pezzo.

Differenze tra operazioni di lavorazione convenzionali e non convenzionali

Ecco alcune differenze comuni tra le operazioni di lavorazione convenzionali e non convenzionali:

Criteri	Lavorazione convenzionale	Lavorazioni non convenzionali
Fonte di energia	Meccanico (utensili da taglio)	Vari (elettrico, chimico, laser)
Metodo di rimozione del materiale	Taglio con strumenti affilati	Erosione, fusione, o reazioni chimiche
Precisione	Da moderato ad alto (±0,01 mm)	Da alto a ultra-alto (±0,001 mm)
Compatibilità dei materiali	Metalli e plastiche	Materiali duri, ceramica, compositi
Finitura superficiale	Moderare (RA 1.6 – 3.2 µm)	Eccellente (RA < 0.2 µm)
Tasso di produzione	Alto per forme semplici	Più lento per forme complesse
Tempo di installazione	Tempo di configurazione più breve	Tempo di configurazione più lungo
Costo	Costo per parte inferiore	Costo iniziale più elevato
Usura degli strumenti	Usura significativa	Usura minima
Impatto ambientale	Produce trucioli e rifiuti	Spreco minimo, più ecologico
Applicazioni	Produzione generale, settore automobilistico	Dispositivi medici, componenti aerospaziali

Qual è l'operazione di lavorazione migliore, Convenzionale o Non Convenzionale?

La precisione della lavorazione tende a variare in base al processo utilizzato e alla natura del materiale. Generalmente, processi di lavorazione non convenzionali come l'elettroerosione, ECM, e LBM sono più precisi in base alla natura del lavoro, geometria, e tipo di materiale. Perforazione, fresatura, girando, e altre operazioni di lavorazione sono accurate ma normalmente richiedono un'ulteriore finitura per una buona precisione. Insomma, le tecniche di lavorazione convenzionali e non convenzionali sono entrambe buone, ma la loro scelta dipende dal materiale, il tipo di geometria, e la precisione richiesta dello strumento.

Vantaggi e limiti delle operazioni di lavorazione convenzionali

Di seguito sono riportati alcuni dei vantaggi delle operazioni di lavorazione convenzionali:

Vantaggi	Limitazioni
– Costo per pezzo inferiore	– Precisione limitata rispetto ai non convenzionali
– Elevati ritmi di produzione per forme semplici	– Usura significativa dell'utensile
– Processi e strumenti consolidati	– Non adatto per materiali duri o forme complesse
– Versatile per vari materiali	– Genera materiale di scarto (patatine)
– Tempi di attrezzaggio più brevi	– Finitura superficiale meno raffinata

Vantaggi e limiti delle operazioni di lavorazione non convenzionali

Di seguito sono riportati alcuni dei vantaggi delle lavorazioni non convenzionali:

Vantaggi	Limitazioni
– Elevata precisione e tolleranze strette	– Costo per pezzo più elevato
– Adatto per materiali duri e forme complesse	– Tassi di produzione più lenti
– Usura minima dell'utensile	– Sono necessarie configurazioni e calibrazioni complesse
– Ottima finitura superficiale	– Le attrezzature specializzate potrebbero essere meno accessibili
– Minimo spreco, spesso ecologici	– Potrebbero essere necessarie misure di sicurezza aggiuntive

Conclusione

Insomma, tipologie di lavorazioni meccaniche, la lavorazione meccanica è una componente importante nella produzione poiché fornisce diverse tecniche per la formatura e la produzione di componenti. I principali esempi di metodi convenzionali di taglio del materiale sono la tornitura, fresatura, e macinazione. Tutti sono omologati per parti in metallo e plastica. D'altra parte, la lavorazione non convenzionale rende difficile modellare i materiali e i lavori di alta precisione lo richiedono. Possono includere la lavorazione per elettroerosione e raggio laser. Quando si scelgono i giusti metodi di produzione, valutare le somiglianze e le differenze in queste operazioni. Ti aiuterà a scegliere il metodo migliore per una maggiore precisione, rapido, e processi produttivi di alta qualità.

Domande frequenti

1. Qual è la differenza tra tornitura e fresatura?

Nel girare, il pezzo viene ruotato, mentre nella fresatura è l'utensile da taglio che viene fatto ruotare. La tornitura forma parti tubolari mentre la fresatura aiuta a modellare componenti piatti o a sezione trasversale complicati.

2. Quali materiali sono più adatti per l'elettroerosione?

L'elettroerosione è adatta per materiali ad alta tenacità, i.e. acciaio per utensili, titanio, e materiali in carburo di tungsteno, ed è difficile da lavorare utilizzando tecniche convenzionali.

3. Qual è il vantaggio principale della lavorazione non convenzionale?

La lavorazione non convenzionale può lavorare materiali difficili da lavorare. Aiuta anche a lavorare parti con geometria complicata senza eccessiva usura degli utensili e con una precisione molto elevata.

4. Qual è la differenza tra lavorazione chimica ed ECM?

La lavorazione chimica dissolve il materiale utilizzando una sostanza chimica mentre l'ECM dissolve il materiale facendo passare attraverso di esso una corrente elettrica e un elettrolita.

5. Qual è l'uso delle particelle abrasive in AJM?

Nella lavorazione a getto abrasivo, l'impatto ad alta velocità delle particelle abrasive perfora efficacemente la superficie di lavoro rimuovendo il materiale.

6. È anche possibile tagliare tutto il materiale con lavorazione a raggio laser?

LBM può tagliare i materiali più tipici compresi i metalli, plastica, e ceramica. Tuttavia, la differenza nella velocità di taglio dipende dalle proprietà termiche del materiale.