Centri di lavoro

1. Funzioni e caratteristiche principali

Oggi, i centri di lavoro sono ampiamente utilizzati nei siti produttivi. Sono attrezzature critiche per la lavorazione di parti metalliche e componenti oltre che per il loro scopo primario di fabbricazione degli stampi. Ad esempio, nell'industria automobilistica vengono utilizzati per rettificare e forare in modo efficiente parti di motori e per realizzare stampi per componenti di carrozzeria. Anche molti altri prodotti comunemente utilizzati nella vita quotidiana e negli ambienti industriali sono fabbricati nei centri di lavoro.

I centri di lavoro sono dotati di una funzione di cambio utensile automatico computerizzato. In genere, è l'operatore a dover sostituire gli utensili su una macchina utensile a controllo numerico. I centri di lavoro, invece, hanno un braccio di cambio che recupera e sostituisce automaticamente gli utensili prendendoli da un magazzino in cui vengono tenuti durante la lavorazione dei pezzi. Ciò consente di risparmiare il tempo e la fatica richiesti per i cambi utensili standard e, di conseguenza, permette operazioni automatiche e meno energivore che abbattono i costi.

Negli ultimi anni, la comparsa di centri di lavoro a cinque assi, dotati di due assi di rotazione in aggiunta ai tre assi convenzionali, ha permesso la lavorazione di forme ancora più complesse.

2. Nascita e sviluppo dei centri di lavoro

La produzione di parti metalliche comprende generalmente la rettifica di superfici e scanalature, oltre all'utilizzo di una serie di metodi di lavorazione complessi come la foratura, l'alesatura (allargamento dei fori) e la filettatura. Tradizionalmente, per questi processi di lavorazione venivano utilizzati selettivamente diversi utensili da taglio come frese, frese a codolo, trapani, alesatrici e maschiatori.
Con la successiva comparsa dei torni a controllo numerico, si è sviluppata una funzione di cambio utensile manuale chiamata torretta, che agevola la sostituzione degli utensili da taglio. I centri di lavoro fanno compiere un ulteriore passo in avanti in questa direzione grazie al cambio automatizzato degli utensili controllato da computer. I centri di lavoro possono eseguire in modo continuo diversi tipi di lavorazione contemporaneamente su diverse superfici di un pezzo, migliorando notevolmente l'efficienza produttiva. I centri di lavoro sono oggetto di un continuo miglioramento, con progressi nella precisione e velocità di lavorazione anno dopo anno, il che li rende una parte fondamentale del processo di produzione.

In qualsiasi fabbrica metalmeccanica si potranno vedere di centri di lavoro in funzione ininterrottamente tutto il giorno. Per monitorare le macchine serve la presenza sul posto di soli pochi operatori.

3. Struttura generale e tipi di centri di lavoro

I centri di lavoro possono essere classificati in tre tipi in base alla loro struttura: orizzontale, verticale e a portale. Il tipo orizzontale - il primo a essere sviluppato - può essere definito semplicemente come una macchina in cui il mandrino che blocca l'utensile da taglio è montato orizzontalmente (o parallelo al pavimento). I tipi verticali, per contro, hanno il mandrino montato in posizione verticale. I tipi a portale, invece, hanno una struttura a porta con il mandrino montato sul soffitto di quest'ultima e rivolto verso il basso.
Prendendo come esempio il tipo orizzontale, la struttura generale di un centro di lavoro è costituita da una parte di base chiamata basamento, una slitta che si muove sul basamento, una tavola fissata sopra la slitta per posizionare la materia prima, una colonna installata perpendicolarmente al basamento e una testa mandrino dove sono fissati gli utensili da taglio.

4. Differenze tra tipi orizzontali e verticali

I centri di lavoro orizzontali hanno un mandrino che monta l'utensile da taglio e che spostandosi lateralmente lavora i pezzi in direzione orizzontale. La colonna si muove lungo l'asse X, la slitta lungo l'asse Y e la tavola lungo l'asse Z; questa combinazione permette una lavorazione tridimensionale. Inoltre, alcuni modelli sono dotati di un asse B che ruota la tavola in orizzontale, consentendo di lavorare i materiali utilizzando in tutto quattro assi.
Un vantaggio dei tipi orizzontali è la possibilità di lavorare contemporaneamente quattro superfici di un pezzo, quando si utilizza un centro di lavoro a quattro assi con asse B. Su questa macchina gli operatori non devono più cambiare manualmente i quattro lati del pezzo e ne deriva una maggiore precisione di lavorazione. Inoltre, la lavorazione dalla direzione orizzontale consente di far cadere i trucioli, evitando che si accumulino sul pezzo da lavorare e intasino l'utensile.

Per contro, i centri di lavoro verticali hanno il mandrino in posizione verticale e i pezzi vengono lavorati dall'alto. In genere, la tavola si sposta orizzontalmente sugli assi X e Y e il mandrino si muove verticalmente, consentendo la lavorazione triassiale.
Rispetto ai tipi orizzontali in cui il mandrino è posto di fianco al pezzo, i tipi verticali occupano meno spazio di installazione, il che li rende una scelta preferita. Inoltre, la lavorazione dall'alto del pezzo permette all'operatore di lavorare tenendo d'occhio i disegni di progetto. Tuttavia, la lavorazione sulla parte superiore del pezzo fa sì che i trucioli si accumulino su di esso, per cui per rimuoverli in modo appropriato è richiesto un soffio d'aria compressa, oppure il lavaggio con del lubrificante.