Per lavorare materiali diversi come il metallo, le leghe ferrose, il legno e alcune materie plastiche si utilizzano macchine per la lavorazione meccanica specifiche. Sono note come macchine utensili e servono a dare forma a questi pezzi solidi. Tra le loro caratteristiche: sono fisse, di grandi dimensioni e possono eseguire tre tipi di lavorazione.
Quali sono i tipi di lavorazione meccanica?
Nell'industria metalmeccanica esistono tre tipi di lavorazione dei pezzi: con asportazione di truciolo, senza asportazione di truciolo e per abrasione. Il primo tipo consiste nella rimozione del materiale in eccesso dalla superficie del pezzo sotto forma di piccole particelle chiamate trucioli; questo tipo di lavorazione può essere eseguito da macchine come i torni e le fresatrici.
Le macchine che lavorano senza asportazione di truciolo danno forma ai pezzi con altri procedimenti. Un esempio è la pressa nelle sue diverse varianti. Le presse servono a deformare piastre metalliche, le cosiddette lamiere, ma non asportano trucioli. Rientrano tra le macchine senza asportazione di truciolo anche quelle per elettroerosione, per il taglio laser, per il taglio al plasma e così via.
Infine, la lavorazione per abrasione è un tipo di lavorazione in cui il pezzo viene asportato mediante una mola abrasiva. La mola abrasiva è costituita da grani abrasivi tenuti insieme da un legante, che consumano la superficie del pezzo. Le macchine che eseguono queste operazioni sono le rettificatrici.
Che cosa sono le macchine per la lavorazione meccanica?
Le macchine per la lavorazione meccanica, o macchine utensili, si caratterizzano per l'impiego di una fonte di energia diversa dalla forza umana, anche se molte macchine richiedono comunque l'intervento degli operatori quando non dispongono di un'altra fonte di energia. L'invenzione di queste macchine è molto antica: si ritiene infatti che il primo tornio risalga all'età antica. Il tornio come lo conosciamo oggi nacque intorno al 1751 e comprendeva un utensile da taglio regolabile con mezzi meccanici.
Il grande salto tecnologico di queste macchine avvenne però durante la Rivoluzione industriale, con l'invenzione della macchina a vapore. Fu a partire da questa rivoluzione che la fresatrice si diffuse e divenne, insieme al tornio, una delle attrezzature più utilizzate nelle officine.
Queste macchine possono funzionare tramite volantini, ingranaggi e leve, ma anche con controllo automatico e computerizzato. Il controllo numerico computerizzato fu inventato proprio negli anni 60, quando i computer vennero integrati nelle macchine per velocizzare i processi. Queste attrezzature dispongono della tecnologia più sofisticata e consentono di aumentare la produzione, ridurre i tempi di consegna e la manodopera. Inoltre permettono di realizzare pezzi dal design molto più complesso.
Curiosamente, le macchine per la lavorazione meccanica sono chiamate macchine madri, perché sono in grado di costruire tutte le altre macchine, comprese se stesse. Possono inoltre produrre pezzi di dimensioni molto diverse, impiegati in numerosi settori: da una vite alla fusoliera di un aereo.
Tipi di macchine
Le macchine per la lavorazione meccanica si possono classificare in tre tipi diversi, indipendentemente dal tipo di lavorazione che eseguono: macchine di sgrossatura (asportano truciolo), presse (producono pezzi per deformazione) e macchine speciali. Queste ultime impiegano tecniche di lavorazione diverse, come il taglio laser, il plasma o l'elettroerosione.
Le principali macchine di sgrossatura, dette anche convenzionali, sono:
- Tornio: lavora pezzi di rivoluzione che ruotano serrati in un mandrino, mentre l'utensile da taglio si avvicina alla superficie asportando truciolo. Si usa per lavorare forme cilindriche e coniche. Può anche forare se vi si monta una punta.
- Fresatrice: utilizza un utensile da taglio a più taglienti chiamato fresa. La testa della macchina resta ferma, mentre il pezzo le si avvicina per l'asportazione del materiale.
- Trapano: si usa per eseguire fori facendo ruotare un utensile (la punta).
- Rettificatrici o lucidatrici: utilizzano un disco o mola abrasiva che asporta la superficie del pezzo per migliorarne la finitura.
Le presse esistono in diversi tipi, ad esempio meccaniche e idrauliche, e si utilizzano per i processi di deformazione. Il pezzo viene posizionato su una matrice sotto un punzone che, una volta azionato, si abbatte sul pezzo deformandolo oltre il limite elastico.
Le macchine per lavorazioni non convenzionali e speciali sono:
- Macchina per elettroerosione: utilizza scariche elettriche, che fondono le particelle di materiale. Può essere a tuffo (con elettrodi) o a filo (filo conduttore). I pezzi sono immersi in un liquido dielettrico.
- Arco al plasma: impiega un getto di gas ad altissima temperatura e pressione per tagliare il materiale.
- Laser: la lavorazione laser consente di tagliare le superfici vaporizzando il materiale ad alte temperature.
- Ultrasuoni: impiega vibrazioni a frequenze ultrasoniche e utilizza abrasivi e acqua per lavorare per attrito.