La progettazione di macchine utensili comporta la progettazione, la costruzione e la costruzione di macchine utensili utilizzate per una varietà di scopi industriali. I tipi di macchine utensili comunemente utilizzate nelle industrie di oggi includono torni, trapani e fresatrici, nonché macchine transfer, rettificatrici e levigatrici. Il progetto di ogni macchina utensile deve tenere conto del carico che la macchina dovrà gestire, di chi utilizzerà la macchina utensile e delle sollecitazioni sui componenti chiave, nonché dei suoi requisiti di alimentazione e di quanto della sua funzione sarà automatizzata.
Diversi aspetti chiave dei vari tipi di macchine utensili devono essere focalizzati dal progettista della macchina utensile. Il primo di questi è il telaio, o telaio, su cui è costruito lo strumento. Può essere un telaio fuso, fabbricato o costruito che ospiterà tutti i motori, i tavoli e i controlli richiesti dallo strumento. Spesso questi telai sono costruiti in acciaio o ghisa, ma il design di una moderna macchina utensile può anche utilizzare un telaio in plastica composita. La funzione chiave del telaio è che deve essere in grado di resistere e smorzare gli effetti delle vibrazioni a lungo termine, del calore e del suono per rendere lo strumento più efficace e affidabile.
Altri componenti spesso inclusi nel design di una macchina utensile sono le slitte e le rotaie, che sono guide che consentono il movimento di tavole e mandrini. Esistono due forme principali per questi. Lo scivolo a cassetta, o binario, è lo standard e il più facile da costruire, con una buona capacità di smorzamento e resistenza agli urti, sebbene sia spesso difficile da riparare e sostituire. Il design della via a rulli incorpora un cuscinetto tra la slitta e il binario, rendendolo più versatile e più facile da posizionare. Tuttavia, i progetti delle vie a rulli occupano più spazio sul pavimento e, a causa della loro maggiore complessità, sono generalmente più costosi da costruire.
I motori elettrici nella progettazione di macchine utensili sono disponibili in una delle tre varietà. I motori mandrino sono i più comuni e sono azionati dall’albero. I motori di alimentazione forniscono energia alle slitte che muovono i piani di lavoro e sono spesso indicati come servomotori. I motori lineari forniscono il movimento in una direzione lineare tramite un rotore collegato alla slitta e sono generalmente piccoli e leggeri.
La progettazione di una macchina utensile deve anche avere controlli, che possono essere manuali o basati su vari microprocessori, come il controllore logico programmabile (PLC). Il software che funziona con il PLC genera una parte della macchina utensile utilizzando programmi di produzione assistita da computer (CAM) e software di controllo numerico computerizzato (CNC) per eseguire CAM ed eseguire lo strumento. Questo software controlla utensili rimovibili e punte in carburo di tungsteno temprato che sono il punto focale del design della macchina utensile.
Si prevede che il mercato delle macchine utensili continuerà a crescere, alimentando un bisogno sempre presente di laureati in progettazione di macchine utensili. Le stime indicano che nell’anno 2015 sarà un’industria globale da $ 80.7 miliardi di dollari USA (USD), che rifornirà nazioni in tutta Europa e in Asia in settori come quello aerospaziale, della generazione eolica e automobilistico. Il mercato nordamericano è considerato maturo, mentre le macchine utensili obsolete per il taglio, la rettifica, la levigatura, nonché i torni, le fresatrici e altro saranno sostituite da modelli più recenti molto richiesti altrove.