Quali tipi di macchinari di lavorazione automatizzata vengono utilizzati nella produzione?

Con il progresso delle tecnologie di produzione, livelli più elevati di automazione dei processi hanno consentito notevoli aumenti di produttività. Sono state sviluppate diverse categorie di apparecchiature di lavorazione automatizzate per soddisfare le diverse esigenze in termini di ritmo di produzione e flessibilità.

1. Torni automatici o semiautomatici a mandrino singolo e a mandrini multipli. Queste macchine sfruttano le capacità intrinseche delle attrezzature autonome automatiche o semiautomatiche per eseguire diverse operazioni su numerosi tipi di pezzi. Il tipo e le dimensioni della macchina devono essere selezionati in base ai processi richiesti, alle operazioni da eseguire e alle condizioni del pezzo grezzo. Anche il metodo di controllo deve tenere conto del numero di varianti del prodotto, delle dimensioni dei lotti e della frequenza dei cambi di produzione. Una macchina semiautomatica può talvolta essere dotata di sistemi di carico e scarico automatici, di un magazzino utensili e di un sistema di cambio utensili automatico per ottenere una produzione completamente automatica.
2. Macchine utensili automatiche per usi speciali. Una macchina speciale è progettata per un’operazione specifica su un pezzo specifico, solitamente sulla base di un’analisi dettagliata del processo. Il suo sistema di trasmissione è relativamente semplice e l’attrezzatura è strettamente integrata con la struttura della macchina. La rigidità è generalmente superiore a quella di una macchina per uso generico. Poiché i progettisti devono affrontare meno vincoli, è possibile considerare in modo esaustivo i requisiti di automazione. Lo svantaggio è che i componenti di nuova progettazione potrebbero richiedere adeguamenti approfonditi. Il costo elevato è difficile da giustificare per la produzione di pezzi singoli o in piccoli lotti, pertanto queste macchine risultano più economiche quando il progetto del prodotto è stabile e i volumi sono elevati.
3. Macchine utensili modulari. Circa dal 70% al 90% dei loro componenti sono standardizzati, riducendo i tempi di progettazione e produzione e consentendo una riconfigurazione parziale o completa. Una macchina modulare è progettata per un particolare pezzo e può avvalersi di un piano di lavorazione ottimizzato. Consente la concentrazione delle operazioni, la lavorazione simultanea su più facce e con più utensili, nonché la lavorazione multimandrino di più fori in un unico set-up. Queste funzionalità migliorano la produttività, la precisione di posizionamento e la qualità del prodotto, riducendo al contempo le operazioni di movimentazione tra una fase e l’altra. I componenti standard semplificano la manutenzione e riducono i costi. Le applicazioni tipiche includono foratura, svasatura, alesatura, alesatura con alesatore, spianatura, filettatura interna ed esterna e fresatura frontale su alloggiamenti, gusci e pezzi irregolari. Le macchine dotate di teste motorizzate a torretta o di teste mandrino intercambiabili possono supportare anche la produzione di volumi medi.
4. Macchine utensili NC e CNC. Una macchina a controllo numerico (NC) utilizza segnali digitali per controllare i propri movimenti e segue automaticamente un programma, una velocità e un percorso prestabiliti. Le macchine moderne utilizzano normalmente il controllo numerico computerizzato (CNC). Il programma sorgente, che include le operazioni della macchina, i parametri di processo e i controlli dimensionali, può essere inserito direttamente in un computer programmabile che controlla la macchina. Quando il prodotto cambia, l’operatore di solito deve solo caricare il nuovo pezzo, cambiare l’attrezzatura e sostituire il programma CNC. Le macchine CNC sono adatte alla lavorazione di pezzi singoli, a lotti di piccole e medie dimensioni e a pezzi complessi, e possono essere impiegate anche nella produzione di massa. Migliorano la produttività, riducono la manodopera, rispondono rapidamente alle modifiche di progettazione, mantengono una precisione costante e possono far parte di un sistema di produzione flessibile o di una linea automatizzata flessibile.
   
5. Centri di lavorazione. Un centro di lavorazione (MC) è una macchina CNC multi-operazione dotata di un magazzino utensili e di un sistema di cambio utensili automatico. Una volta effettuato l’allestimento iniziale, è in grado di fresare, alesare, forare e alesare automaticamente due o più superfici. La concentrazione delle operazioni riduce gli allestimenti ripetuti, le regolazioni della macchina, il trasporto dei pezzi, i tempi di attesa e gli errori legati all’allestimento. Le categorie comprendono centri di fresatura e alesatura, centri di tornitura, centri di rettifica, centri di punzonatura e centri multimandrino con teste mandrino intercambiabili automaticamente. I centri di lavorazione sono adatti a pezzi complessi e impegnativi che altrimenti richiederebbero diverse macchine convenzionali, utensili, attrezzature di fissaggio, configurazioni e regolazioni. Supportano inoltre la produzione mista di pezzi più semplici montati in gruppi su pallet. La loro flessibilità li rende attrezzature fondamentali nei sistemi di produzione flessibili.
6. Cellule di produzione flessibili. Una cella di produzione flessibile (FMC) combina generalmente da una a tre macchine CNC con apparecchiature per la movimentazione dei materiali. Comprende un magazzino utensili, una stazione di stoccaggio dei pezzi e un controllore di cella. Le macchine sono in grado di caricare e scaricare automaticamente i pezzi, cambiare gli utensili, verificare la precisione di lavorazione e monitorare l’usura degli utensili. Una FMC è in grado di eseguire in modo continuo una sequenza limitata di operazioni ed è particolarmente adatta alla produzione di lotti di piccole e medie dimensioni.
7. Linee di lavorazione automatizzate. Una linea automatizzata collega un gruppo di macchine utensili automatiche e dispositivi ausiliari nell'ordine di lavorazione tramite un sistema di trasferimento dei pezzi e un sistema di controllo. I pezzi si spostano automaticamente attraverso ciascuna stazione con un tempo di ciclo definito e completano in tutto o in parte il processo richiesto. Le linee possono utilizzare macchine utensili per uso generico, per uso specifico o modulari. Garantiscono una qualità stabile, un’elevata produttività e una minore intensità di manodopera, ma il pezzo rimane normalmente fisso o subisce variazioni minime, pertanto sono adatte principalmente alla produzione di massa.