Prodotto di lavorazione CNC in ghisa grigia

La lavorazione meccanica è un processo in cui un materiale (spesso metallo) viene tagliato nella forma e nelle dimensioni finali desiderate mediante un processo di rimozione del materiale controllato. I processi che hanno questo tema comune, la rimozione controllata del materiale, sono oggi noti collettivamente come produzione sottrattiva, a differenza dei processi di aggiunta controllata di materiale, noti come produzione additiva. Ciò che implica esattamente la parte "controllata" della definizione può variare, ma quasi sempre implica l'uso di macchine utensili (oltre ai soli utensili elettrici e manuali).

La lavorazione meccanica è una parte della produzione di moltiprodotti in metallo, ma può essere utilizzato anche su materiali come legno, plastica, ceramica e compositi. Una persona specializzata nella lavorazione meccanica è chiamata macchinista. Una stanza, un edificio o un'azienda in cui viene eseguita la lavorazione è chiamata officina meccanica. Gran parte della lavorazione moderna viene eseguita mediante controllo numerico computerizzato (CNC), in cui i computer vengono utilizzati per controllare il movimento e il funzionamento di frese, torni e altre macchine da taglio. Ciò aumenta l’efficienza, poiché la macchina CNC funziona senza operatore, riducendo così i costi di manodopera per le officine meccaniche.

I tre principali processi di lavorazione sono classificati come tornitura, foratura e fresatura. Altre operazioni che rientrano in categorie varie includono sagomatura, piallatura, alesatura, brocciatura e segatura.

Le operazioni di tornitura sono operazioni che ruotano il pezzo come metodo principale per spostare il metallo contro l'utensile da taglio. I torni sono la principale macchina utensile utilizzata nella tornitura.

Le operazioni di fresatura sono operazioni in cui l'utensile da taglio ruota per portare i taglienti a poggiare contro il pezzo in lavorazione. Le fresatrici sono le principali macchine utensili utilizzate nella fresatura.

Le operazioni di foratura sono operazioni in cui vengono realizzati o rifiniti dei fori portando a contatto con il pezzo una fresa rotante con taglienti all'estremità inferiore. Le operazioni di perforazione vengono eseguite principalmente su trapani a colonna, ma talvolta su torni o frese.

Le operazioni varie sono operazioni che in senso stretto potrebbero non essere operazioni di lavorazione in quanto potrebbero non essere operazioni di produzione di trucioli, ma queste operazioni vengono eseguite su una tipica macchina utensile. La brunitura è un esempio di operazione varia. La lucidatura non produce trucioli ma può essere eseguita su un tornio, una fresatrice o un trapano a colonna.

Un pezzo non finito che richiede lavorazione dovrà essere tagliato via del materiale per creare un prodotto finito. Un prodotto finito sarebbe un pezzo che soddisfa le specifiche stabilite per quel pezzo da disegni tecnici o progetti. Ad esempio, potrebbe essere necessario che un pezzo abbia un diametro esterno specifico. Un tornio è una macchina utensile che può essere utilizzata per creare quel diametro ruotando un pezzo di metallo, in modo che un utensile da taglio possa tagliare via il metallo, creando una superficie liscia e rotonda che corrisponde al diametro e alla finitura superficiale richiesti. È possibile utilizzare un trapano per rimuovere il metallo a forma di foro cilindrico. Altri strumenti che possono essere utilizzati per vari tipi di rimozione del metallo sono fresatrici, seghe e rettificatrici. Molte di queste stesse tecniche sono utilizzate nella lavorazione del legno.

Le tecniche di lavorazione avanzate includono la precisioneLavorazione CNC, elettroerosione (EDM), erosione elettrochimica, taglio laser o taglio a getto d'acqua per modellare pezzi metallici.

Come impresa commerciale, la lavorazione viene generalmente eseguita in un'officina meccanica, che consiste in uno o più laboratori contenenti le principali macchine utensili. Sebbene un'officina meccanica possa essere un'operazione autonoma, molte aziende mantengono officine meccaniche interne che supportano le esigenze specializzate dell'azienda.

La lavorazione richiede attenzione a molti dettagli affinché un pezzo soddisfi le specifiche stabilite nei disegni tecnici o nei progetti. Oltre agli ovvi problemi legati alle dimensioni corrette, esiste il problema di ottenere la corretta finitura o levigatezza superficiale del pezzo. La finitura inferiore riscontrata sulla superficie lavorata di un pezzo può essere causata da un bloccaggio errato, da un utensile non affilato o da una presentazione inappropriata dell'utensile. Spesso questa finitura superficiale scadente, nota come chatter, è evidente da una finitura ondulata o irregolare e dalla comparsa di onde sulle superfici lavorate del pezzo.

La lavorazione è qualsiasi processo in cui viene utilizzato un utensile da taglio per rimuovere piccoli trucioli di materiale dal pezzo (il pezzo è spesso chiamato "lavoro"). Per eseguire l'operazione è necessario un movimento relativo tra l'utensile e il pezzo da lavorare. Questo movimento relativo è ottenuto nella maggior parte delle lavorazioni mediante un movimento primario, chiamato "velocità di taglio" e un movimento secondario chiamato "avanzamento". La forma dell'utensile e la sua penetrazione nel piano di lavoro, combinati con questi movimenti, producono la forma desiderata del piano di lavoro risultante.

Operazioni di lavorazione
Esistono molti tipi di operazioni di lavorazione, ognuna delle quali è in grado di generare una determinata geometria della parte e struttura della superficie.

Nella tornitura, un utensile da taglio con un solo tagliente viene utilizzato per rimuovere materiale da un pezzo rotante per generare una forma cilindrica. Il movimento primario viene fornito ruotando il pezzo e il movimento di avanzamento si ottiene spostando lentamente l'utensile da taglio in una direzione parallela all'asse di rotazione del pezzo.

La perforazione viene utilizzata per creare un foro rotondo. Si ottiene mediante uno strumento rotante che in genere ha due o quattro taglienti elicoidali. L'utensile viene introdotto nel pezzo in direzione parallela al suo asse di rotazione per formare il foro rotondo.

Nell'alesatura, uno strumento con una singola punta appuntita piegata viene fatto avanzare in un foro approssimativamente realizzato in un pezzo rotante per allargare leggermente il foro e migliorarne la precisione. È un'operazione di finitura fine utilizzata nelle fasi finali della fabbricazione del prodotto.

L'alesatura è una delle operazioni di dimensionamento che rimuove una piccola quantità di metallo da un foro già praticato.

Nella fresatura, un utensile rotante con più taglienti viene spostato lentamente rispetto al materiale per generare una superficie piana o diritta. La direzione del movimento di avanzamento è perpendicolare all'asse di rotazione dell'utensile. La velocità di movimento è fornita dalla fresa rotante. Le due forme base di fresatura sono: fresatura periferica e fresatura frontale.

Altre operazioni di lavorazione convenzionali includono sagomatura, piallatura, brocciatura e segatura. Inoltre, la rettifica e operazioni abrasive simili sono spesso incluse nella categoria della lavorazione meccanica.

Un utensile da taglio ha uno o più taglienti affilati ed è costituito da un materiale più duro del materiale da lavorare. Il tagliente serve a separare il truciolo dal materiale di lavoro principale. Collegate al tagliente sono le due superfici dell'utensile:

La faccia inclinata e il fianco.
La faccia di spoglia che dirige il flusso del truciolo appena formato, è orientata secondo un certo angolo chiamato angolo di spoglia "α". Si misura rispetto al piano perpendicolare al piano di lavoro. L'angolo di spoglia può essere positivo o negativo. Il fianco dell'utensile fornisce uno spazio tra l'utensile e la superficie di lavoro appena formata, proteggendo così la superficie dall'abrasione, che degraderebbe la finitura. Questo angolo tra la superficie di lavoro e la superficie del fianco è chiamato angolo di scarico. Esistono due tipi fondamentali di utensili da taglio:

Utensile a punta singola e utensile a tagliente multiplo
Un utensile a punta singola ha un tagliente e viene utilizzato per tornitura, alesatura e piallatura. Durante la lavorazione, la punta dell'utensile penetra sotto la superficie di lavoro originale del pezzo. La punta a volte è arrotondata fino ad un certo raggio, chiamato raggio del naso.

Gli utensili multitaglienti hanno più di un tagliente e solitamente ottengono il loro movimento rispetto al pezzo da lavorare ruotando. La foratura e la fresatura utilizzano utensili rotanti multitaglienti. Sebbene le forme di questi strumenti siano diverse da quelle di uno strumento a punto singolo, molti elementi della geometria dell'utensile sono simili.