Tipi di processi di lavorazione

Introduzione

I processi di lavorazione sono importanti nella produzione di componenti con tolleranza fine poiché comportano la rimozione di materiale da un pezzo. Svolgono un ruolo significativo nella definizione, produzione e finitura dei componenti prodotti nelle industrie.

A partire da alcune delle tecniche più antiche, come la fresatura e la tornitura, fino ai metodi moderni, come l’elettroerosione e persino la produzione additiva, ogni metodo è utile in un certo modo. La conoscenza di questi processi è fondamentale per selezionare la tecnica più appropriata a seconda del materiale, della difficoltà del problema e dei requisiti di precisione. In questo articolo discuteremo delle categorie più diffuse di processi di lavorazione e dei loro usi nella produzione contemporanea.

Cos'è la lavorazione?

La lavorazione è un processo di produzione che prevede l'asportazione di materiale da un pezzo per ottenere il profilo desiderato. Questa operazione viene eseguita impiegando attrezzature quali torni, frese, trapani e strumenti che tagliano, macinano o modellano accuratamente il materiale. Permette di creare elementi con pareti sottili e, al contrario, spessi e robusti, molto spesso applicati nell'industria automobilistica, aeronautica e persino medica.

La lavorazione viene eseguita su metalli, plastica e altri materiali ed è molto importante nella produzione di parti che non possono essere prodotte con altri metodi. Spesso si finisce per utilizzare strumenti come il taglio, la molatura o la tornitura per eliminare materiale e creare il componente con dimensioni, forma e finitura superficiale specifiche.

Tornitura, fresatura e foratura sono i processi di lavorazione comuni selezionati in base alle geometrie mirate di una parte particolare. Questi processi consentono ai produttori di creare qualsiasi cosa, dalle forme geometriche di base ai progetti di maggiore complessità geometrica con grande precisione.

12 Spiegazione dei processi di lavorazione

La lavorazione meccanica è una delle attività più importanti nel settore manifatturiero poiché comporta la modellazione di componenti a partire da materie prime. Sono necessari vari tipi di lavorazione per varie applicazioni in base al tipo di materiale, alla forma della parte e al volume di produzione. Discutiamo informazioni su dodici operazioni di lavorazione fondamentali, le loro varietà, vantaggi e usi.

Girando

La tornitura è un processo attraverso il quale il pezzo ruota mentre l'utensile da taglio corre lungo il perimetro per tagliare il materiale. Più spesso questo viene utilizzato per formare pezzi cilindrici. A seconda dell'angolazione dell'utensile e del punto in cui viene tenuto, all'interno del programma è possibile realizzare diverse forme.

Tipi comuni:

Tornitura CNC: tornitura per utilizzare la tornitura a controllo numerico computerizzato per la precisione.

Utensili motorizzati: adatto per tornitura e fresatura contemporaneamente.

Torni a torretta: possono essere utilizzati per produrre un volume elevato di parti e componenti dalla forma complessa.

Vantaggi principali:

Questo è adatto per lavori cilindrici rotondi e progetti che richiedono un livello di precisione significativo.

Elevata precisione soprattutto per parti lunghe e diritte.

Economico sia per la produzione a basso che ad alto volume.

Usi comuni:

Alberi, boccole, bulloni e pulegge.

Fresatura

La lavorazione comporta il taglio del materiale da un pezzo con utensili affilati. La fresatura è un processo in cui viene utilizzata una fresa rotante per tagliare il materiale dal pezzo. La taglierina trasla e ruota in diverse direzioni per realizzare forme piatte, curve o personalizzate.Fresatricisono molto flessibili e possono essere realizzate parti con contorni complicati.

Tipi comuni:

Fresatura verticale: l'utensile da taglio grazie al suo movimento si trova su un piano verticale.

Fresatura orizzontale: la fresa si muove orizzontalmente ed è più adatta per parti più grandi del materiale.

Fresatura CNC: operazioni automatizzate e fresatrici controllate da computer.

Vantaggi principali:

Elevata idoneità nella realizzazione di forme multiple.

Rende possibile la lavorazione di superfici piane, angolari e curve.

Adatto per componenti piccoli e grandi.

Usi comuni:

Stampi, componenti automobilistici e attrezzature.

Perforazione

Perforazioneè uno dei processi per realizzare fori in un pezzo mediante l'uso di un trapano che è uno strumento rotante. È una delle operazioni più frequentemente utilizzate nella pratica della lavorazione dei materiali e può essere combinata con altre operazioni come la tornitura o la fresatura.

Tipi comuni:

Foratura CNC: Un maggiore livello di precisione nella foratura con l'ausilio di dispositivi automatici.

Foratura di fori profondi: utilizzata per realizzare fori di accesso profondi e sottili.

Foratura a cannone: progettata specificamente per realizzare fori profondi, diritti e resistenti in sezioni pesanti.

Vantaggi principali:

Relativamente più veloce ed economico per realizzare fori.

Adatto per l'uso con la maggior parte dei tipi di stock.

Ottima stabilità nell'allineamento del foro e anche per quanto riguarda la profondità.

Usi comuni:

Può essere utilizzato nella produzione di blocchi motore, aerei e strutture, tra gli altri.

Rettifica

La rettifica è l'uso di una mola abrasiva per utilizzare i grani abrasivi in ​​rapido movimento della mola per rimuovere progressivamente piccole quantità di materiale, sia per generare una finitura più liscia su un prodotto sia per conferirgli dimensioni geometriche precise. Viene spesso applicato nella finitura e nella generazione di piccoli giochi.

Tipi comuni:

Rettifica delle superfici: come livellare le superfici piane dopo averle appiattite portandole ad un livello liscio.

Rettifica cilindrica: Fremont produce e distribuisce rettificatrici di precisione per pezzi cilindrici OD (diametro esterno).

Rettifica senza centri: Rettifica senza necessità di bloccaggio del pezzo.

Vantaggi principali:

Perfetto per progetti che richiedono finiture lisce e spazi ridotti con materiali duri e fragili.

Adatto per l'uso su materiali ad alta resistenza o durante la lavorazione di materiali difficili.

Il processo è ideale per creare una pelle molto liscia su una parte senza modificarne le dimensioni.

Usi comuni:

Cuscinetti, ingranaggi, utensili da taglio e queste parti fini.

Lavorazione ad elettroerosione (EDM)

L'elettroerosione è un processo di lavorazione non convenzionale che utilizza la scarica elettrica per rimuovere materiale dal pezzo. È molto adatto per metalli duri e forme complicate ed è preferito a molti altri processi che non possono fornire il risultato richiesto.

Tipi comuni:

Elettroerosione a filo: i fluidi per tranciatura o taglio di forme di filo sottile vengono utilizzati per forme complesse.

Elettroerosione a tuffo: un elettrodo sagomato viene applicato per tagliare dettagli profondi o fini.

Elettroerosione per piccoli fori: soluzione conveniente per la realizzazione precisa di fori su materiali duri.

Vantaggi principali:

Adatto per materiali difficili e sezioni di forma complessa.

Presenta un'elevata flessibilità con la possibilità di creare geometrie di notevole complessità e densità.

Non viene applicata alcuna forza meccanica, riducendo così la distorsione della parte.

Usi comuni:

Stampi, parti aerospaziali e strumenti.

Taglio laser

Il taglio laser utilizza un raggio laser per ammorbidire o evaporare il materiale da un pezzo di lavoro. Il processo è controllato tramite controllo numerico computerizzato per un taglio migliore e garantire che sia adatto a parti ad alta precisione.

Tipi comuni:

Taglio laser CO2: comporta il taglio di plastica, metallo e legno.

Taglio laser a fibra: adatto per tagliare il metallo a velocità più elevata tagliando efficacemente acciaio e altri metalli ferrosi.

Incisione laser a fibra: può essere utilizzata anche per l'incisione e il taglio di metalli utilizzando un laser.

Vantaggi principali:

L'elevato grado di precisione si combina con un basso tasso di scarto.

In grado di tagliare molti tipi di materiali, nonché metalli e plastica.

Spigoli vivi e riduzione delle aree inesperte di calore.

Usi comuni:

Taglio di metalli sottili, segnaletica, prototipazione e parti metalliche di precisione.

Taglio a getto d'acqua

Il taglio a getto d'acqua è essenzialmente una tecnica di taglio che utilizza acqua ad alta pressione e talvolta con additivi. La fusione è utile per i materiali che possono reagire con il calore poiché non produce distorsioni termiche.

Tipi comuni:

Taglio Waterjet abrasivo: Impiegati per lavorare su materiali più spessi come metalli e pietra.

Taglio a getto d'acqua puro: per il taglio di materiali induttivi come la gomma o raccolti buoni, ad esempio le patate.

Vantaggi principali:

La zona interessata dal calore è ridotta al minimo, quindi si evita la distorsione del materiale.

Può recidere diversi tipi di materiali.

Preciso e può lavorare su pezzi di pelle molto spessi.

Usi comuni:

Componenti aerospaziali, taglio della pietra e compositi.

Rettifica superficiale

La specificità del processo di rilegatura è che la rettifica superficiale è un tipo di processo di rettifica che si concentra sul rendere la superficie piatta. Utilizza la mola abrasiva per tagliare il materiale e. modellarlo o rifinirlo a un livello specifico.

Tipi comuni:

Rettifica superficiale orizzontale: utilizzata per la rettifica di materiali di grandi dimensioni da lavorare.

Rettifica di superfici verticali: interessato alla finitura delle superfici lisce e piane del prodotto.

Rettifica a tuffo: viene utilizzata per il taglio profondo di aree strette.

Vantaggi principali:

Super per finiture finali e dove sono richieste vestibilità strette.

In grado di lavorare sia su materiali ferrosi che non ferrosi.

Adatto per l'uso quando è auspicabile il livellamento e la finitura superficiale.

Usi comuni:

Parti di precisione, costruzione di utensili e componenti di livello.

Elettroerosione a filo

L'elettroerosione a filo è il tipo raffinato di elettroerosione in cui viene utilizzato un filo sottile per tagliare il materiale. È estremamente preciso e preferibilmente adatto per generare componenti complessi e fini, in particolare in materiali rigidi.

Tipi comuni:

Elettroerosione a filo fine: progettata per intagli finemente dettagliati e per eseguire incisioni relativamente piccole.

Elettroerosione a filo per impieghi gravosi: resistente per l'uso su materiali spessi.

Vantaggi principali:

Laddove sono richieste dimensioni e dettagli di lavoro speciali su scala ridotta, è possibile un'elevata precisione.

Una scelta eccellente per quelle geometrie che richiedono tolleranze strette.

Evitare qualsiasi forma di forza meccanica sul pezzo.

Usi comuni:

Stampi, lavorazione metallica di precisione e altri piccoli articoli.

Colata

La fusione è un processo mediante il quale un materiale liquido viene posizionato o versato in uno stampo nella forma richiesta. Dopo il raffreddamento, la formazione del materiale nella forma richiesta è completata. È ampiamente utilizzato per gli stampi che producono forme grandi e complicate.

Tipi comuni:

Colata in sabbia: lo stampaggio in sabbia viene utilizzato nella produzione di parti metalliche.

Pressofusione: uno stampo viene riempito con metallo liquido sottoposto ad alta pressione.

Fusione a cera persa: chiamata anche fusione a cera persa, viene utilizzata quando sono necessarie parti molto precise e altamente rifinite.

Vantaggi principali:

Particolarmente adatto per prodotti complessi e di grandi dimensioni.

Economico se utilizzato per la produzione in serie delle varie parti richieste in una linea di produzione.

Ha la capacità di creare funzionalità molto dettagliate.

Usi comuni:

Parti di automobili e parti di macchinari per applicazioni di montaggio

Stampaggio

Lo stampaggio è un processo di lavorazione a freddo eseguito utilizzando uno stampo per imprimere, tagliare o piegare la lamiera. È veloce ed efficiente ed è ben applicabile nei casi di produzione di massa.

Tipi comuni:

Stampaggio progressivo: stampa parti mediante l'uso di una sequenza di stampi di natura progressiva.

Imbutitura profonda: applicata per la produzione di pezzi con sottosquadri complessi.

Punzonatura: tipo di stampaggio che pratica dei fori nella lamiera.

Vantaggi principali:

Tasso di produzione elevato, adatto alla produzione di massa.

Particolarmente utile per creare parti piane e uniformi di uguale spessore.

Minimo spreco di materiale.

Usi comuni:

Componenti della carrozzeria, scatole elettriche e parti di stufe.

Stampa 3D

La sinterizzazione laser selettiva o la sinterizzazione laser diretta dei metalli, ad esempio, fonde selettivamente particelle di materiale per creare una parte da un modello digitale. Questa tecnica è altamente flessibile e può creare geometrie difficili da realizzare con le tecniche convenzionali.

Tipi comuni:

Fused Deposition Modeling (FDM): costruisce oggetti da materiali termoplastici sotto forma di filamenti.

Sinterizzazione laser selettiva (SLS): portatile e utilizza un laser per fondere il materiale in polvere.

Stereolitografia (SLA): utilizza anche la luce UV per solidificare successivamente ogni strato della resina liquida.

Vantaggi principali:

Particolarmente utilizzato in disegni intricati e unici.

Meno sprechi di materiale e tempi di ciclo brevi.

La minima configurazione coinvolta è buona per le brevi tirature.

Usi comuni:

Prototipi, componenti speciali, apparecchi ortopedici e dentistici, stampi e anime.

Confronto del processo di lavorazione: un'analisi dettagliata

Ecco una descrizione concisa di ciascun processo di lavorazione:

Conclusione

In conclusione, sulla base dei 12 processi di lavorazione valutati, vengono presentate le possibili soluzioni per la creazione dei componenti accurati e di alta qualità richiesti. Dimostra che la tornitura e la fresatura, la produzione additiva e tutti gli altri processi sono adatti ed efficienti per diversi materiali, geometrie e circostanze di produzione. La comprensione di questi processi consente al produttore di selezionare un metodo appropriato che si adatta a loro in termini di efficienza ed efficacia.