Cos’è il ciclo di lavorazione
Nell’ambito della meccanica di precisione, il ciclo di lavorazione è la chiave che conduce dalla progettazione di un prodotto alla sua realizzazione fisica.
Si tratta dell’insieme di tutte quelle operazioni necessarie a fabbricare un componente meccanico, attraverso una successione di processi.
Nell’industria della meccanica di precisione il ciclo di lavorazione occupa un ruolo fondamentale: la sua pianificazione oculata e razionale è un fattore decisivo per la produttività e la competitività di un’azienda.
Basti pensare come la selezione adeguata di macchine, utensili e processi abbia un impatto significativo su qualità e costo del prodotto finale.
Lo studio e l’impostazione di un efficiente ciclo di lavorazione è un problema complesso a più soluzioni: la trasformazione del grezzo in prodotto finito può essere ottenuta utilizzando molteplici sequenze di operazioni, diversi processi, ecc.
Dunque:
· La progettazione del prodotto consente di definire cosa produrre.
· La programmazione della produzione consente di definire quando e quanto produrre.
· Il ciclo di lavorazione consente di definire come produrre.
Per una comprensione più chiara, vanno specificate alcune definizioni:
· Il ciclo è l’insieme ordinato di fasi necessarie alla trasformazione del grezzo (o semilavorato) in prodotto finito.
· La fase è l’insieme ordinato di sottofasi e/o operazioni realizzate presso la medesima stazione di lavoro.
· La sottofase è l’insieme ordinato di operazioni realizzate nella medesima
stazione di lavoro e con lo stesso posizionamento del pezzo.
· L’operazione elementare è la lavorazione di una superficie elementare
realizzata con il medesimo utensile.
Come stabilire il ciclo di lavorazione
Compreso cos’è, è utile sapere come stabilire il ciclo di lavorazione di un determinato componente meccanico.
Presupponendo che sia stato già realizzato il disegno tecnico a monte, questa determinazione del ciclo avviene tramite un processo suddivisibile nei seguenti punti:
1. Analisi critica del disegno e valutazione dei dati di partenza (ad es. materiale, numero di pezzi da produrre ecc.).
Sulla base del disegno del particolare è possibile trarre informazioni come:
· La dimensione del pezzo, da cui dipendono quelle delle macchine utensili e delle attrezzature da impiegare.
· Finitura superficiale e tolleranze dimensionali, che influenzano la scelta di macchine, utensili, parametri e posizionamento del pezzo.
· Il materiale del componente, che influenza la scelta del materiale dell’utensile e alcuni accorgimenti da adottare.
· Trattamenti termici, che possono influenzare il ciclo quando devono avvenire in un momento specifico tra varie fasi lavorative (es. un trattamento di tempra di un acciaio va eseguito tra sgrossatura e finitura).
· Collegamenti con altri elementi, che influenzano il ciclo in quanto alcuni accoppiamenti possono richiedere la lavorazione contemporanea di più componenti.
Altre informazioni necessarie per impostare correttamente il ciclo sono il tipo di grezzo (o semilavorato) e la quantità di pezzi da produrre.
2. Selezione dei processi e della sequenza delle fasi.
Per la scelta dei processi si può procedere in questo modo:
· Individuare le superfici da lavorare.
· In base alla loro forma, alla precisione dimensionale e alla finitura superficiale, ipotizzare i processi tecnologici da usare.
· Raggruppare le superfici in modo da poterne lavorare il maggior numero possibile con lo stesso processo.
Per scegliere la sequenza dei processi:
· Se non sussistono vincoli di precedenza, è importante la disposizione delle macchine: l’obiettivo è minimizzare la perdita di tempo nel trasporto dei pezzi.
· Si elaborano più cicli di lavorazione con diverse combinazioni di macchine: si confrontano le ipotesi calcolando tempi e costi.
Come visto, in questo step è centrale la conoscenza della macchina utensile: le sue caratteristiche tecnologiche, la potenza, l’ammortamento, la potenza disponibile, costi e tempi di attrezzaggio ecc.
3. Raggruppamento delle operazioni in sottofasi.
Laddove è possibile, è consigliabile lavorare tutte le superfici con lo stesso posizionamento pezzo: ciò ottimizza i tempi e la precisione.
Se non risulta possibile, allora bisogna suddividere le operazioni in sottofasi.
4. Scelta della sequenza delle operazioni elementari.
Le relazioni di precedenza tra le operazioni possono dipendere da esigenze di tipo:
· Economico.
· Dimensionale.
· Tecnologico.
5. Scelta degli utensili adeguati.
Scegliere gli utensili adeguati significa definire:
· Geometria di taglio.
Dipende dal materiale del pezzo e dell’utensile, dal tipo di lavorazione, dalla geometria del componente, dalle condizioni di lavoro.
· Materiale del tagliente.
Dipende dalle caratteristiche meccaniche del materiale da asportare, dalle condizioni di lavoro e dai parametri di taglio.
· Forma e dimensioni del portautensile.
Dipende dalla geometria delle superfici da lavorare, dall’entità della forza di taglio e dalla macchina utensile.
6. Selezione dei parametri.
Una volta noti gli utensili e le macchine da impiegare, il piazzamento del pezzo e l’operazione da eseguire, bisogna determinare i valori dei parametri di taglio per ogni operazione:
· Velocità di taglio.
· Avanzamento.
· Profondità di passata.
7. Selezione delle attrezzature.
La scelta delle attrezzature si basa sull’analisi di:
· Superfici del pezzo e operazioni di ogni fase e sottofase.
· Precisione dimensionale e finitura superficiale.
Gli obiettivi sono: individuare le superfici attraverso cui riferire il pezzo nello spazio di lavoro e bloccare il pezzo in posizione stabile.
Le attrezzature possono essere di 2 tipi:
· Attrezzature standard.
Ad esempio piattaforme autocentranti, morse, divisori, staffe ecc.
Sono usate per afferrare o riferire pezzi di forme e lavorazioni semplici, o nel caso di produzioni di pochi pezzi di forma complessa.
· Attrezzature speciali.
Queste sono specifiche per la lavorazione di una determinata tipologia di pezzo.
Spesso vengono impiegate in caso di volumi produttivi elevati.
8. Scelta di strumenti e procedure di controllo.
Per ciascuna superficie lavorata devono essere verificate dimensioni e posizione
rispetto alla superficie presa per riferimento.
Le indicazioni sulla qualità superficiale o sulle tolleranze geometriche o di forma riportate nel disegno devono essere controllate con idonei strumenti.
Questi possono essere:
· Manuali.
Ad esempio micrometri, comparatori ecc.
· Speciali.
Attrezzature di misura specifiche per il pezzo, macchine di misura a coordinate…
9. Calcolo di costi e tempistiche di produzione.
Il calcolo di tempi e costi permette di ottimizzare il ciclo produttivo.
I tempi possono essere:
· Attivi.
Sono i tempi del ciclo in cui avviene il movimento tra utensile e pezzo, con conseguente asportazione truciolo.
· Passivi.
Sono i tempi durante cui non avviene la lavorazione, come quelli per il montaggio/smontaggio utensile.
· Di preparazione.
Sono i tempi necessari per la preparazione della macchina utensile.
Per calcolare i tempi si possono usare 2 metodi:
· Rilevamento diretto.
· Preventivazione.
Per quanto riguarda i costi di lavorazione, bisogna considerare:
· Costo della manodopera.
· Ammortamenti.
· Costo dell’energia.
· Costo dei materiali.
· Costo di utensili e attrezzature.
· Costi di manutenzione.
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