Il lavoro dell’operatore di macchine CNC: come è cambiato nel corso degli anni
Il ruolo delle moderne macchine utensili CNC nello sviluppo della civiltà
Il progresso tecnologico che si compie sotto i nostri occhi rappresenta sia un’opportunità che una sfida per il mondo moderno. Le macchine moderne consentono una produzione più efficiente e meno costosa di beni per i consumatori. I robot sollevano i lavoratori da compiti faticosi o monotoni.
D’altro canto, però, la preoccupazione che l’avanzamento dell’automazione possa sottrarre posti di lavoro precedentemente riservati agli esseri umani è diffusa. È possibile che uomini e automi nell’ambiente di lavoro moderno possano coesistere?
Per rispondere a questa domanda, analizziamo come è cambiato il ruolo degli operatori di macchina nel corso della storia.
Non è esagerato dire che le macchine utensili hanno creato il mondo moderno. Dal primo tornio preciso, utilizzato da James Watt per creare la macchina a vapore, alla prima macchina CNC disponibile in commercio negli anni ’50, le macchine utensili hanno portato a molte delle più recenti rivoluzioni tecnologiche del mondo. Senza l’implementazione delle macchine utensili a controllo numerico (CNC), l’accesso agli elettrodomestici a basso costo non sarebbe stato possibile, i viaggi aerei sarebbero ancora limitati a pochi privilegiati e le piccole produzioni non avrebbero potuto competere con la produzione di massa.
Con lo sviluppo del livello tecnico delle macchine, è cresciuto anche il ruolo degli operatori delle macchine, evolvendosi da artigiani a tornitori o operai, fino agli odierni operatori seduti davanti a un computer per regolare il programma della macchina.
In questo articolo, diamo uno sguardo alla storia degli operatori CNC. La gestione delle macchine CNC è solo un’altra tappa di una lunga storia di lavorazioni che cambiano.
Antichità: il tornio egiziano a due uomini
Gli antichi Egizi svilupparono la prima macchina prima dei computer e della rivoluzione industriale. Intorno al 1300 a.C. inventarono il tornio. I torni egiziani richiedevano due operatori per far eseguire la lavorazione del pezzo e tagliare con un utensile affilato. Molte macchine utensili hanno funzionato in questo modo fino alla Rivoluzione Industriale, perché non esisteva un modo semplice per girare il pezzo. Gli antichi Egizi usavano questo metodo per modellare il legno e scolpire ciotole di pietra. Essi introdussero anche l’idea del taglio con gemme dure, che ancora oggi utilizziamo per gli utensili di diamante.
Il XVIII secolo: gli operatori di macchine come artigiani
Passiamo al XVIII secolo. Gli operatori di macchine utensili come professione distinta non esistevano. Gli artigiani costruivano macchine utensili per creare i loro prodotti. Questi artigiani gestivano le proprie macchine utensili. Tutte le macchine utensili erano altamente personalizzate per soddisfare le esigenze di produzione di un particolare artigiano.
Per certi versi, questo era simile al modo in cui oggi trattiamo le macchine utensili. La produzione di massa è in declino e i piccoli produttori cercano macchine che possano essere facilmente adattate ai loro prodotti in rapida evoluzione. Non costruiamo più le nostre macchine utensili, come facevano i primi artigiani, ma gli utensili e le attrezzature personalizzate sono ancora una parte importante del lavoro dell’operatore di macchina. La precisione delle prime macchine utensili era bassa. Alla fine del XVIII secolo, James Watt aveva bisogno di un metodo preciso per la produzione di un cilindro per il suo motore a vapore. L’industriale John Wilkinson inventò una macchina in grado di forare con precisione cilindri di grandi dimensioni, dando inizio alla rivoluzione industriale e alla nascita delle macchine utensili CNC.
Il XIX e il XX secolo: i moderni operatori di macchine utensili
La moderna attività di operatore di macchine è iniziata nei primi anni del 1800. L’inventore Henry Maudslay è considerato il padre fondatore delle macchine utensili. Lui e il suo collaboratore Joseph Whitworth introdussero la standardizzazione nella produzione. Nello stesso periodo Matthew Murray realizzò la prima macchina utensile commerciale.
Ciò significa che il compito dell’operatore della macchina cambiò di nuovo. Grazie alla standardizzazione delle macchine, gli operatori non dovettero più costruire macchine utensili personalizzate, ma diventare operatori esperti.
Nel 1840 era disponibile un’intera gamma di macchine utensili commerciali: torni universali, torni a torretta, fresatrici, torni automatici e pialle per metalli.
Da allora a oggi, il lavoro degli operatori di macchine comprende:
Gli operatori di macchina sono tecnici specializzati. Non possono progettare prodotti in prima persona, ma sono in grado di individuare un cattivo progetto e di selezionare gli utensili e i processi giusti per il lavoro.
L’era del computer: Nascono le lavorazioni CNC
Negli anni ’50 sono apparse le prime macchine a controllo numerico (NC). Questo ha inaugurato un’era di rapidi cambiamenti per gli operatori di macchine.
John T. Parsons era un macchinista autodidatta. Stava producendo eliche per la Seconda Guerra Mondiale quando gli venne l’idea di utilizzare le schede perforate per azionare direttamente le macchine utensili. Incontrò un problema tecnico e collaborò con il MIT per risolverlo. Insieme, produssero la prima fresatrice CNC. Parsons rimase scioccato quando il MIT rilevò l’invenzione e lo estromise dal progetto. Tuttavia, l’inizio dell’era del CNC divenne una realtà e alcuni lo considerano il padre della seconda rivoluzione industriale.
Le prime macchine a controllo numerico avevano i programmi memorizzati su schede perforate. La modifica di un programma richiedeva il riavvio dell’intera scheda o il taglio di un foro e la punzonatura di una nuova scheda in caso di modifiche minori. La pianificazione delle lavorazioni è sempre stata compito degli operatori delle macchine. Tuttavia, per la prima volta gli operatori dovevano trasformare i loro piani in programmi astratti. La programmazione manuale richiedeva molto tempo: ci volevano fino a otto ore per scrivere un programma di fresatura di un singolo pezzo.
Nel 1956, le competenze in materia di programmazione compaiono nelle descrizioni delle mansioni degli operatori di macchina. I ricercatori del MIT svilupparono il primo linguaggio di programmazione CNC, il G-Code, utilizzando i computer per programmare i punti. Le otto ore di programmazione si sono ora ridotte a soli 15 minuti. La progettazione assistita da computer (CAD) è emersa intorno al 1960 e già nel 1963 la General Motors ha prodotto il primo prototipo lavorato a CNC partendo da un modello CAD 3D. Il lavoro degli operatori di macchina di oggi comprende ancora tutte le mansioni che svolgevano nel 1840. Inoltre, gli operatori di macchina hanno dovuto apprendere nuove competenze, come la programmazione in codice G e la lavorazione di modelli CAD.
Il 21° secolo: automazione e robotizzazione
I recenti sviluppi comportano un ulteriore cambiamento per i lavoratori delle macchine CNC. La gestione di robot per macchine consente alle piccole produzioni di aumentare la produttività utilizzando un robot per caricare e scaricare i pezzi nelle macchine CNC. Le competenze necessarie per programmare un robot sono una naturale evoluzione di quelle necessarie per programmare le macchine CNC. Infatti, se si conosce il codice G, è molto facile programmare un robot collaborativo.
Di conseguenza, quest’ultimo cambiamento nel lavoro dell’operatore di macchina è meno drastico di alcuni cambiamenti precedenti. Gli operatori di macchine richiedono ancora le stesse competenze del passato, ma ora possono aggiungere all’elenco la qualifica di “programmatore di robot”.