Obiettivo di una lavorazione per asportazione non è solo “far truciolo”, ma avere la sicurezza della bontà del prodotto: come raggiungere questa certezza? Attraverso opportune misurazioni.
Produttività non è sinonimo di volume di materiale asportato ma ha un significato molto più ampio, che coinvolge diversi aspetti della lavorazione. Certamente è importante il materiale asportato, ma deve essere nella “quantità” e posizione giusta in modo da assicurare la coerenza del manufatto con le specifiche di progetto. In quest’ottica diventa rilevante acquisire l’esperienza metrologica necessaria per individuare eventuali incertezze nella misurazione. Ciò implica la conoscenza delle principali strumentazioni utilizzabili a bordo macchina e il conseguente attrezzarsi degli strumenti più idonei per l’esecuzione dei controlli dimensionali.
Un tempo era il calibro…
Forse un tempo la vita era più semplice, anche se più imprecisa: Il calibro dava la misura di tutto (o quasi!) e occorreva poco altro. Oggi la metrologia geometrica industriale permette di valutare la bontà di una lavorazione asserendo la qualità del prodotto finito.
In realtà il concetto di metrologia non è nato di recente, semmai è più recente il concetto di grandezza univoca. Con il termine metrologia si intende la valutazione, e quindi la misura, delle dimensioni e delle geometrie (ad esempio: spessore, conicità, planarità…) di un manufatto che sono fondamentali al fine della standardizzazione e/o della produzione in serie. Ciò comporta l’ispezione, o misura, mediante una opportuna strumentazione, che può essere fatta sia al termine della lavorazione, secondo un criterio detto post process, che durante la lavorazione stessa, cioè on line.
Ogni misura viene effettuata con opportuni strumenti, alcuni standardizzati, altri un po’ meno oppure studiati ad hoc per specifiche applicazioni. Qualsiasi sia lo strumento di misura impiegato, è opportuno conoscerne le caratteristiche principali e la qualità, in modo da valutare correttamente la bontà della misurazione fatta.
Per ogni strumento di misura devo sapere…
L’accuratezza, la ripetibilità, la risoluzione e la sensibilità sono le caratteristiche fondamentali dello strumento di misura, quelle che devono assolutamente essere note.
Con accuratezza, da non confondere con precisione, ci si riferisce alla qualità globale di uno strumento che dipende dalla risoluzione di lettura, dall’influenza degli errori sistematici e casuali, dalla stabilità nel tempo. L’accuratezza della misura è l’indice dello scarto dal valore voluto.
La ripetibilità riguarda quanto lo strumento di misura fornisce valori di lettura differenti fra loro, quando le misure sono consecutive, sullo stesso pezzo, con stesse metodologie e condizioni di valutazioni. Anche nel caso della ripetibilità si tende a far confusione con la precisione.
La risoluzione è quella piccolissima variazione di segnale in input che però porta ad una variazione percepibile della risposta dello strumento.
La sensibilità riguarda la variazione della risposta dello strumento in funzione della variazione del segnale in input.
Dove ci ha portato l’automazione
La diffusione dell’automazione nell’industria ha portato con sé l’esigenza di automatizzare anche i sistemi di misura, portando allo sviluppo del concetto di controllo on line, cioè effettuato durante il processo di lavorazione stesso.
Si è quindi passati da un impiego esclusivo di strumenti graduati, come i calibri, a lettura indiretta, comparativi, per la misura di coordinate, a sistemi di misura automatizzati. L’evoluzione è stata da un sistema di misura esclusivamente batch, su pezzi campione, ad una misurazione continua, anche in grado di autocorreggersi. Come funziona? Nel moderno controllo vengono messi dei sensori in posizioni strategiche, per le opportune verifiche. Il feedback che si ottiene riguarda il controllo del processo, che fornisce indicazione sul lavorare bene o male, il controllo adattativo, che segnala modifiche da effettuare in itinere, il controllo di diagnostica di processo, l’auto-diagnostica dei componenti… Quindi, dalla misura rilevata, in base allo scostamento rispetto alla desiderata, devono partire una serie di azioni, più o meno istantanee, per una eventuale correzione del processo produttivo.
Caro neoassunto, allora devi ricordare quali sono i principali fattori devianti. Certamente le flessioni statiche o dinamiche della macchina utensile dovute alle vibrazioni (sempre presenti, anche se si cerca di smorzarle al massimo) e alla presenza di forze variabili di diversa natura, ma anche le deformazioni subite, in lavorazione, dalla macchina a causa delle variazioni di temperatura di componenti, incluso il fluido da taglio, del pezzo in lavorazione e, più in generale, dell’ambiente, così come il procedere dell’usura dell’utensile.
Dunque, sulla macchina utensile vengono montati opportuni sensori e/o sonde, in grado di rilevare la grandezza, o lo stato, che si deve tenere sottocontrollo. Ovviamente devono essere tarati in maniera opportuna, assegnando un’adeguata tolleranza. Ogni volta che si verifica uno scostamento dai valori di riferimento si ha un segnale di warning, in genere acustico, a cui seguono due situazioni distinte: si blocca la lavorazione o il sistema si autocorregge. Se la lavorazione si blocca, allora è il tuo momento di intervenire, introducendo “manualmente” le modifiche/correzioni richieste dal caso; se il sistema è in grado di autocorreggersi, significa che è di ultima generazione, che ha “seguito” una fase di apprendimento, a seguito della quale è in grado di modificare in autonomia la situazione di lavoro in modo da stare nei parametri impostati.
Allora, caro neoassunto…
… Allora, devi tener presente che l’era del processo produttivo che porta al prodotto finito, su cui si eseguono verifiche a campione per valutare la stabilità nel tempo della lavorazione, sembra volgere al termine. In particolare quando il vincolo sono le prestazioni e la qualità: questo schema procedurale, oltre a richiedere tempi lunghi, è a campione, quindi con tutti i limiti che ciò comporta. Ciò non vuol dire dimenticare le procedure e modalità della metrologia classica, ma significa una apertura verso schemi e metodi differenti, dove l’intervento dell’uomo avviene in fasi diverse e con responsabilità diverse.
Forse cambia anche la filosofia stessa della misura: non è più un limitarsi a dire “passa, non passa“, ma è diventare l’artefice di una modalità di lavoro per cui il “non passa” non vuole più esistere.
di Daniela Tommasi
