Che cosa sono le parti e i componenti lavorati a macchina?

Cosa sono le parti lavorate?

I pezzi lavorati sono componenti le cui forme sono ricavate da materiali come il metallo o la plastica attraverso macchine, tra cui frese, torni e fresatrici. Gli strumenti rimuovono ulteriori elementi per dare la forma desiderata.

La lavorazione può essere eseguita manualmente da macchinisti o in modo digitale da macchine CNC (Computer Numerically Controlled). Le operazioni rapide che richiedono una precisione umana sono più adatte alla lavorazione manuale, mentre la lavorazione CNC è adatta a forme complesse e ripetibili.

Di conseguenza, grazie a tecniche come la fresatura e la tornitura, la lavorazione CNC ha migliorato la precisione nella produzione di componenti lavorati e aumentato l’efficienza. Di conseguenza, i pezzi lavorati sono diventati indispensabili in settori come quello aerospaziale e automobilistico, dove l’esattezza dell’affidabilità dei componenti è fondamentale.

Inoltre, alcuni componenti ingegnerizzati vengono prima fusi o stampati e poi lavorati per completarli. Questi componenti sono talvolta definiti pezzi parzialmente lavorati o postlavorati, a indicare la versatilità e l’importanza della lavorazione nei moderni processi produttivi.

Le applicazioni dei pezzi lavorati

Industria aerospaziale:

• Applicazioni: Componenti di motori aeronautici, elementi strutturali della cellula, carrelli di atterraggio, ecc.
• Caratteristiche del settore: Richiede precisione e affidabilità estremamente elevate.
• Requisiti dei componenti: Devono resistere a temperature e pressioni estreme e avere un’elevata resistenza alla corrosione e alla forza.
• Vantaggi: La lavorazione di precisione garantisce che i componenti soddisfino i più severi standard di sicurezza, migliorando la sicurezza e l’efficienza dei voli.

Industria automobilistica:

• Applicazioni: Componenti del motore, sistemi di trasmissione, parti del sistema di sospensione.
• Caratteristiche del settore: Produzione di massa con costi elevati e requisiti di efficienza.
• Requisiti dei componenti: elevata durata, buona resistenza meccanica e all’usura.
• Vantaggi: Le parti lavorate migliorano le prestazioni del veicolo, riducono i tassi di guasto e prolungano la vita utile.

Industria medica:

• Applicazioni: Strumenti chirurgici, dispositivi impiantabili, protesi articolari e impianti dentali.
• Caratteristiche del settore: Requisiti estremamente elevati di biocompatibilità e precisione del prodotto.
• Requisiti delle parti: I materiali non tossici e biocompatibili devono essere altamente precisi per adattarsi alle complesse anatomie umane.
• Vantaggi: La lavorazione di precisione garantisce la sicurezza e la funzionalità dei dispositivi medici, migliorando i risultati del trattamento.

Industria elettronica:

• Applicazioni: Componenti per hardware di computer, dispositivi mobili e apparecchiature di comunicazione.
• Caratteristiche del settore: Ricerca della miniaturizzazione e dell’integrazione tecnologica.
• Requisiti dei componenti: Progetti di altissima precisione e miniaturizzazione complessa.
• Vantaggi: La lavorazione di precisione rende i dispositivi elettronici più compatti, efficienti e funzionali.

Industria energetica (come quella del petrolio e del gas):

• Applicazioni: Apparecchiature di perforazione, componenti di sistemi di trasmissione.
• Caratteristiche del settore: Ambienti difficili con elevati requisiti di affidabilità e durata delle apparecchiature.
• Requisiti dei componenti: Devono resistere ad alta pressione, alte temperature e ambienti corrosivi.
• Vantaggi: Le parti lavorate migliorano le prestazioni e la sicurezza delle apparecchiature, riducendo i costi di manutenzione e i tempi di fermo.

Come progettare parti lavorate personalizzate

Per garantire che i pezzi lavorati su misura siano funzionali e duraturi, è importante seguire alcuni principi di progettazione. Se si utilizzano le specifiche giuste, si possono evitare gli inconvenienti meccanici e i componenti possono inserirsi perfettamente nei loro assemblaggi, riducendo la necessità di costose regolazioni e riparazioni. In questo modo si migliora anche la qualità del prodotto finale in base alle linee guida degli standard, che porta alla fiducia e alla soddisfazione generale degli utenti.

Spessore della parete

Quando si lavora su pezzi lavorati, è necessario ricordare che i metalli devono avere uno spessore minimo di 0,8 mm e le materie plastiche di 1,5 mm. Ciò consentirà la progettazione durante la fabbricazione e l’utilizzo del componente senza rotture o deformazioni future. Ad esempio, i componenti in alluminio con spessori inferiori a questo valore possono vibrare e piegarsi.

Sottotagli

Senza strumenti speciali, i sottosquadri non dovrebbero andare oltre una profondità di circa 0,5 mm. In alternativa, le attrezzature standard consentono di eseguire sottosquadri di tre millimetri di profondità. Tuttavia, quando si progettano progetti che richiedono sottosquadri più profondi, è necessario tenere conto di un costo aggiuntivo e di probabili compromessi in termini di integrità strutturale.

Cavità, fori e filettature

Per facilitare l’uso degli utensili e garantire la resistenza del materiale, gli standard di progettazione delle cavità suggeriscono che queste caratteristiche non siano inferiori a 4 mm e non più profonde di 10 mm. Anche i fori filettati devono essere progettati tenendo conto di questo aspetto; pertanto, la filettatura deve avere una profondità pari al diametro consigliato M6 – 9 mm – nel caso in cui si verifichi una situazione di carico.

Scale

La scala di lavorazione dei componenti determina i livelli di tolleranza dimensionale tollerati dai progettisti di tali componenti fino a raggiungere limiti inaccettabili. La tolleranza dei componenti di piccole dimensioni (sotto i 50 mm) è solitamente di ±0,05 mm, mentre quelli più grandi (oltre i 100 mm) possono essere ridotti fino a ±0,1 mm a causa del comportamento del materiale durante i processi di lavorazione.

Sporgenze

Le sporgenze dei pezzi lavorati, come le linguette o le bugne, non devono estendersi per più di tre volte il loro spessore di base verso l’alto rispetto alle superfici su cui sono originariamente destinate a essere attaccate o collocate. Al contrario, una sporgenza con uno spessore di base di 2 mm non deve superare i 6 mm di altezza, se non si vuole che la sua struttura si indebolisca, causando deformazioni o rotture.

Raggi interni dell’angolo

Gli angoli dei raggi interni sono fondamentali per ridurre la concentrazione di stress dei pezzi lavorati. Per la maggior parte dei materiali, il raggio raccomandato è di almeno 1 mm, ma per quelli più duri, come l’acciaio inossidabile, potrebbe essere di 2 mm per prevenire le cricche dovute all’utilizzo.

Tasche

Nella maggior parte dei casi, le tasche nei pezzi lavorati hanno una profondità massima pari a tre volte il diametro dell’utensile. Una tasca non dovrebbe superare questa cifra se è realizzata con un utensile di 4 mm di diametro, per garantire un’efficace rimozione dei trucioli e la stabilità dell’utensile.

Profondità di preforatura

Per garantire la corretta formazione della filettatura, la profondità di preforatura deve essere almeno una volta e mezza superiore al diametro del rubinetto. Se prendiamo il rubinetto standard M8 con un diametro di 6,8 mm, la preforatura deve essere di circa 10,2 mm per consentire un innesto completo senza compromettere la resistenza.

Fori filettati

I fori filettati sulle superfici lavorate devono avere un diametro interno minimo per svolgere correttamente la loro funzione. In altre parole, un foro filettato M4 deve essere praticato con un diametro minimo di 3,3 mm prima di essere filettato e qualsiasi vite deve essere caricata con una lunghezza minima di 8 mm.

Testo e scritte

Per garantire la leggibilità dopo la verniciatura o altri processi di finitura, i testi e le scritte sulle parti lavorate devono avere un’altezza minima di cinque millimetri, ma la loro profondità non deve scendere al di sotto del millimetro. I pannelli di controllo delle macchine sono solitamente dotati di etichette incise che devono rimanere facilmente distinguibili anche nelle difficili condizioni industriali in cui vengono utilizzate5.

Finitura superficiale

Le finiture superficiali dei pezzi lavorati variano a seconda delle esigenze dell’applicazione. Mentre la maggior parte delle applicazioni industriali può richiedere un valore di rugosità (Ra) di 1,6 µm, le finiture più fini, come quelle delle valvole idrauliche, possono rientrare nell’intervallo specificato dalla norma ASME B46.1, pari a 0,4 µm.

Materiale delle parti lavorate

La scelta dei materiali nella progettazione e produzione meccanica è molto importante per il funzionamento, l’affidabilità e l’economicità dei prodotti. I materiali giusti sono necessari per mantenere la resistenza della struttura, per migliorare la produttività, per ridurre l’impatto ambientale e per ridurre i costi, elementi fondamentali per il successo sul mercato.

• Metalli: Comprendono principalmente materiali lavorati come l’acciaio (ad esempio, acciaio al carbonio o legato), l’alluminio, il rame e l’acciaio inossidabile. Questi materiali hanno buone proprietà meccaniche e possono essere facilmente lavorati.
• Plastiche: Allo stesso tempo, i componenti non soggetti a carico possono essere sviluppati a partire da alcuni tecnopolimeri specifici come il nylon, il policarbonato e il PTFE (Teflon), quando non è necessaria un’elevata resistenza.
• Ceramica: D’altra parte, le ceramiche come il carburo di silicio e l’allumina sono costose da lavorare, ma possono resistere a condizioni difficili come le alte temperature o le situazioni altamente abrasive.
• Compositi: I compositi in fibra di carbonio e i compositi plastici rinforzati con fibra di vetro sono utilizzati in applicazioni specializzate grazie al loro eccellente rapporto resistenza/peso.

Vantaggi dei pezzi lavorati

Nessun MOQ

Uno dei vantaggi significativi dei pezzi lavorati nella produzione e nella progettazione è che non hanno un quantitativo minimo d’ordine. Questo attributo conferisce flessibilità alle organizzazioni, consentendo loro di gestire efficacemente i costi e le scorte.

Buoni prototipi

I pezzi lavorati offrono anche capacità di prototipazione, che sono fattori significativi nella lavorazione. Gli ingegneri possono costruire e testare rapidamente i prototipi, consentendo una rapida iterazione e sviluppo. Questo processo, quindi, riduce i tempi di commercializzazione di un nuovo prodotto.

Libertà di progettazione

I pezzi lavorati hanno un’eccellente libertà di progettazione. I produttori possono infatti creare forme complesse e dettagli intricati, che non sono possibili con altri metodi di produzione. In definitiva, questa caratteristica migliora sia la funzionalità che l’estetica dei prodotti finali.

Qualità

In termini di qualità, i pezzi lavorati sono superiori alle loro alternative. Vengono prodotti con precisione; di conseguenza, è possibile ottenere tolleranze più strette rispetto alle controparti fuse o forgiate. Questi aspetti rendono i componenti di qualità superiore, che si traducono in prestazioni migliori e in prodotti più duraturi per l’utente finale.

Tempi di realizzazione

In genere, i tempi di consegna dei pezzi lavorati tendono a essere più brevi rispetto a quelli di altri processi produttivi. La natura diretta della lavorazione garantisce tempi di consegna più rapidi, poiché non sono necessari stampi o allestimenti. Questa capacità di risposta rapida aiuta le aziende a rispondere prontamente alle richieste del mercato.

Alterazioni

Durante la produzione, la lavorazione consente di apportare facilmente modifiche ai componenti. Nel caso in cui si rendano necessarie delle modifiche a un pezzo, queste possono essere eseguite tempestivamente senza causare lunghi tempi di inattività o essere troppo costose. Pertanto, questa flessibilità contribuisce notevolmente a perfezionare il design dei prodotti.

La forza

La resistenza dei pezzi lavorati è un altro vantaggio che non può passare inosservato per questi articoli. La scelta dei materiali, tra cui metalli e plastiche ad alta resistenza, garantisce la durata e la resistenza a condizioni difficili e ad alti livelli di stress, rendendoli ideali per applicazioni critiche.

Finitura superficiale

Infine, i pezzi lavorati a macchina offrono spesso finiture superficiali superiori rispetto a qualsiasi altro processo produttivo coinvolto nella loro realizzazione, per buone ragioni. Poiché gli utensili utilizzati nella lavorazione sono precisi, le superfici risultanti sono pronte per l’uso o richiedono una post-elaborazione minima. Questo attributo è importante per i pezzi con elevati standard estetici o specifici requisiti di prestazione.

Le tecniche e i processi di lavorazione dei pezzi

La varietà di processi e metodi di lavorazione consente a sviluppatori e produttori di selezionare la tecnica più appropriata per le caratteristiche specifiche dei prodotti e le proprietà dei materiali. Di conseguenza, tale adattabilità garantisce che la lavorazione possa cambiare efficacemente le forme, da quelle semplici a quelle complesse, e i materiali, dalle plastiche morbide ai metalli duri. Pertanto, vi è la necessità di macchine utensili con capacità flessibili e alta precisione per la produzione di massa o per ordini individuali, perché sono pronte a soddisfare requisiti rigorosi e richieste variabili.

• Fresatura: Nella fresatura, la fresa CNC produce pezzi fresati dal materiale di partenza. Realizza pezzi con superfici piane o sagomate utilizzando diverse macchine e strumenti di taglio come la fresatura frontale, la fresatura di estremità e la fresatura CNC.
• Tornitura: Nella tornitura, i pezzi torniti vengono prodotti quando un pezzo ruota mentre una fresa rimuove il materiale per produrre forme cilindriche. La tornitura CNC facilita la realizzazione di filettature su oggetti lavorati come gli alberi e gli elementi esterni.
• Foratura: Durante questo processo, le punte girano in tondo mentre praticano fori nei loro obiettivi. In questo modo, creano fori di varie dimensioni e profondità su parti lavorate in diversi settori.
• Brocciatura: qui entrano in gioco le brocce, utensili da taglio speciali utilizzati per produrre con precisione scanalature per chiavette e forme intricate interne con una qualità di finitura migliore rispetto ad altri processi come la rettifica o la fresatura.
• Rettifica: La rettifica viene eseguita per mezzo di mole abrasive che rimuovono il materiale, ottenendo una finitura liscia di alta precisione sulle parti lavorate.
• Lavorazione a scarica elettrica (EDM): Questa tecnica utilizza le scariche elettriche per rimuovere il materiale da forme complesse o difficili da lavorare.
• Taglio laser: Questa tecnica impiega un raggio laser ad alta potenza per fondere, vaporizzare o soffiare via con precisione i materiali di destinazione, compresi i pezzi di plastica o di metallo da tagliare.
• Lavorazione a ultrasuoni: Per i materiali fragili e friabili che richiedono la lavorazione di elementi intricati, al microscopio, gli ingredienti da utilizzare devono essere a base di fanghi abrasivi, in modo che le onde ultrasoniche possano farli vibrare.

Finiture superficiali delle parti lavorate

Le finiture superficiali sono utilizzate per migliorare l’aspetto e le prestazioni di lavoro dei componenti lavorati. Prevengono la corrosione attraverso la loro copertura, migliorano la resistenza all’usura e aumentano la durezza della superficie. In questo senso, le vernici non hanno solo la funzione di proteggere i pezzi, ma anche di migliorarne l’aspetto per usi visibili.

• As-machined: la finitura superficiale di un pezzo dopo la lavorazione è impregnata di segni di utensili. Pertanto, questo tipo di finitura è poco costoso per le applicazioni in cui non si considera l’aspetto puramente visivo. Fornisce una capacità di scorrimento per alcune parti meccaniche.
• Sabbiatura: queste finiture utilizzano perle di vetro per sabbiare uniformemente ad alta velocità e produrre una superficie opaca o satinata. La marcatura della riflettività della superficie annulla l’aspetto dei segni di lavorazione, per motivi sia visivi che di sicurezza.
• Anodizzazione: l’anodizzazione utilizza un processo di applicazione di un sottile strato di ceramica, duro e non conduttivo, sulle parti in alluminio. Questo metodo riduce al minimo le vaiolature, l’usura e la corrosione, e poi il pezzo può essere tinto in qualsiasi colore per il design.
• Verniciatura a polvere: Nei processi di verniciatura a polvere viene applicata una polvere secca e in movimento. Questa polvere viene generalmente indurita a caldo per formare una pelle. Questa finitura offre uno spessore e un’abrasione migliori. In questo modo, è una superficie perfetta per l’uso esterno o per le aree ad alto traffico.
• Placcatura: il processo di placcatura consiste nella formazione di un sottile strato di un altro metallo sulla superficie. Il processo di lega può aumentare la resistenza alla corrosione, la durezza delle rocce, l’aspetto estetico o qualsiasi altra proprietà desiderata a seconda del metallo utilizzato.
• Lucidatura: questo processo prevede la rimozione fisica o chimica dello strato superiore del materiale. Questa finitura è ideale per le applicazioni decorative e per le parti a basso attrito.

Le tolleranze nelle parti lavorate

È necessario mantenere le tolleranze dei pezzi lavorati per adattarli correttamente. Esse stabiliscono i limiti entro i quali le dimensioni di un pezzo possono variare. Ciò è ancora più grave in situazioni di precisione come quelle dei dispositivi aerospaziali e medici.

Un esempio è rappresentato dai motori a reazione che richiedono parti con tolleranze minime per garantire un funzionamento efficiente e la sicurezza. Una qualsiasi deviazione può causare un guasto al motore. Questo dimostra quanto siano importanti le tolleranze accurate in termini di affidabilità ed efficienza.

D’altra parte, gli utensili da giardino possono avere tolleranze più ampie, poiché non si tratta di applicazioni critiche. In questo modo si ridurranno i costi di produzione, pur mantenendoli funzionali. La scelta delle tolleranze deve basarsi sul ruolo svolto da ciascun componente e sulle implicazioni delle deviazioni dimensionali.

Come si esternalizzano i pezzi lavorati？

Nella ricerca di un fornitore per le vostre esigenze di lavorazione, è importante prendere in considerazione diversi fattori che garantiscono la qualità dei vostri pezzi. Il mercato è pieno di fabbriche di lavorazione, ma per sceglierne una è necessario considerare la sua esperienza, la sua tecnologia e il suo curriculum nella produzione di componenti di alta qualità. Una decisione informata vi permetterà di raggiungere i risultati previsti dal vostro progetto.

• Certificazioni: Sebbene le certificazioni ISO siano buoni indicatori di un’azienda di lavorazione, non rappresentano l’intera storia di ciò che un’azienda può fare. Tali certificazioni sono utili per selezionare partner efficaci nella lavorazione.
• Passaparola: Parlare con altre aziende di ferramenta che si avvalgono di produttori di pezzi lavorati può fornire indicazioni preziose su come procedere all’esternalizzazione.
• Richiesta di informazioni: Ai produttori vanno poste molte domande e se le loro risposte non vi soddisfano, pensateci due volte prima di impegnarvi.
• Richiesta di preventivi (RfQ): Il confronto tra i preventivi di diverse aziende di lavorazione permette di individuare quella più conveniente per il vostro progetto.
• Visitare le fabbriche: Visitare gli stabilimenti dei produttori vi permette di vedere le cose come avvengono e le attrezzature utilizzate. In alcuni casi è utile ingaggiare un agente per organizzare queste visite.

Quando si organizza la produzione di pezzi lavorati in outsourcing, è bene tenere conto di alcuni suggerimenti fondamentali.

• Rispetto delle linee guida DfM: Assicurarsi che i progetti digitali siano producibili seguendo attentamente le linee guida di progettazione per la produzione, in modo che non vi siano fori estremamente profondi o pareti sottili che potrebbero causare difficoltà nel processo di produzione.
• Utilizzare standard universali: Fornite disegni tecnici completi con file digitali per evitare di confondere le persone. Utilizzate invece standard universali, che potrebbero portare a una comunicazione errata.
• NDA: quando si firmano gli accordi di non divulgazione, tutti i progetti rimangono riservati e non vengono condivisi da nessun altro.
• Considerate i tempi di spedizione: Soprattutto se si lavora con scadenze strette, è bene considerare tempi di consegna più lunghi per i componenti esternalizzati.
• Prepararsi al pagamento: Per i primi ordini, i produttori potrebbero richiedere pagamenti anticipati, mentre per i progetti successivi potrebbero essere previste condizioni di credito.