La tornitura è un processo di lavorazione che rimuove il materiale in eccesso da un pezzo grezzo rotante tramite un utensile da taglio. Questa operazione è essenziale per l’industria moderna, grazie alla sua capacità di offrire lavorazioni precise, ripetibili e scalabili. In particolare, la tornitura interna è un processo che consente di ottenere pezzi con geometrie complesse tramite l’asportazione di materiale, ed è utilizzata per lavorare superfici interne come fori o cavità cilindriche.
Nella tornitura interna si lavora il diametro interno del pezzo in rotazione, con un utensile che penetra nella cavità e asporta il truciolo. Questa operazione è indispensabile per creare spazi di alloggiamento per cuscinetti o per realizzare raccordi filettati interni.
Le sfide della tornitura interna: flessione e vibrazioni
A differenza della lavorazione esterna, la lavorazione dei diametri interni presenta vincoli fisici notevoli. Lunghe sporgenze e difficile evacuazione truciolo sono due delle difficoltà legate alla tornitura interna. Le lunghe sporgenze possono creare problemi sia di flessione che di vibrazioni. Di conseguenza, la scelta dell’utensile è molto limitata dal diametro del foro e dalla lunghezza del componente da lavorare, poiché la profondità del foro determina la sporgenza dell'utensile stessa.
Le vibrazioni e un'insoddisfacente evacuazione truciolo possono causare la rottura dell'inserto. Per ovviare a questi problemi, entra in gioco lo sbalzo eccessivo dell'utensile e la corretta posizione rispetto al centro pezzo, elementi che richiedono estrema attenzione da parte dell'operatore durante il setup del tornio.
Un utensile che evita le superfici vibrate in tornitura
Scelta dell'inserto e geometria di taglio
Per ottimizzare il processo e ridurre le sollecitazioni sull'utensile, è fondamentale selezionare i componenti corretti:
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- Tipo di inserto: Nella tornitura interna, è consigliabile utilizzare inserti con posizionamento di base positivo perché, rispetto agli inserti negativi, generano basse forze di taglio.
- Angolo di registrazione: L'angolo di registrazione incide sulla direzione e sulla grandezza delle forze di taglio assiali e radiali. Un angolo di registrazione grande (piccolo angolo di attacco) genera una grande forza di taglio assiale, mentre un angolo di registrazione piccolo (grande angolo di attacco) genera una grande forza di taglio radiale.
- Scelta prioritaria: La scelta prioritaria dovrebbe essere un utensile con un angolo di registrazione di 93° (angolo di attacco -3°) e un inserto di tipo D (55°). Tra il pezzo e l'inserto va mantenuto un angolo di taglio libero di almeno 2°.
- Spallamenti: Se il componente presenta uno spallamento da lavorare, scegliere un utensile con un angolo di registrazione di 91-95° (angolo di attacco -1 ... -5°).
- Angolo di punta: Per esigenze di robustezza, economia ed accessibilità, è consigliabile selezionare il più grande angolo di punta possibile tra quelli disponibili.
La profilatura e la scanalatura interna
Nella profilatura interna, l'utensile è esposto a forze di taglio radiali e tangenziali. Nella tornitura di profili, il taglio può variare in termini di profondità di taglio, avanzamento e velocità. Per poter eseguire la profilatura o praticare lo scarico di uno spigolo, scegliere un attacco con un angolo di registrazione di 107-117° (angolo di attacco -17 ...). Angolo di registrazione e raggio di punta dell'inserto sono elementi ugualmente importanti per l'accessibilità.
Anche per quanto riguarda la scanalatura interna, valgono considerazioni simili. Lunghe sporgenze e difficile evacuazione truciolo sono due delle difficoltà legate alla scanalatura interna. Le difficoltà di evacuazione truciolo possono anche pregiudicare la qualità della finitura superficiale. Per risolvere questi problemi, è fondamentale lavorare verso il mandrino, iniziare sempre il più vicino possibile al fondo del foro e lavorare verso l'esterno per lasciare spazio ai trucioli.
Tabella comparativa: Angoli di registrazione nella tornitura interna
| Tipo di Lavorazione | Angolo di Registrazione Consigliato | Angolo di Attacco | Note Applicative |
|---|---|---|---|
| Scelta prioritaria (standard) | 93° | -3° | Consigliato con inserto di tipo D (55°) |
| Lavorazione di spallamenti | 91-95° | -1° ... -5° | Ottimale per spallamenti retti |
| Profilatura e scarichi di spigoli | 107-117° | -17° ... | Garantisce la necessaria accessibilità |
L'importanza del refrigerante interno
Un fattore cruciale per il successo della lavorazione interna è la gestione del calore e l'evacuazione fisica dei trucioli dalla cavità. Utilizzare utensili per scanalatura interna con alimentazione interna del refrigerante anche se la pressione massima del refrigerante nella macchina è bassa. Il refrigerante migliora l'evacuazione del truciolo e riduce il rischio di inceppamento del truciolo nella scanalatura, specialmente nelle scanalature profonde in un foro.
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