Introduzione alla Tornitura e agli Inserti
Per qualsiasi taglio di precisione serve lo strumento giusto, adeguato al tipo di lavorazione che andrai a fare: questo strumento è l’inserto e il portainserto. In questo articolo vedremo quindi cosa sono, come funzionano e come scegliere l’inserto per tornitura corretto.
Durante il processo di tornitura il pezzo compie un moto rotatorio mentre l’utensile, avanza secondo un moto per lo più rettilineo. Gli inserti sono utilizzati in tutte le lavorazioni meccaniche. La tornitura può essere classificata in:
- tornitura interna: gli inserti lavorano internamente ad un pezzo cavo.
- tornitura esterna: agiscono esternamente ad un pezzo.
Inserti Diamantati Monocristallini (MCD): La Scelta per la Super Finitura
Superfici lucide e di rapida realizzazione, asportazione truciolo per tornitura con un’ottima qualità di lucidatura. Ampliate le vostre possibilità di produzione e aumentate l'efficienza delle vostre rifiniture!
Una superficie di alta qualità e incredibilmente liscia non solo conferisce ai componenti un aspetto esteticamente elegante, ma può anche rivelarsi molto utile dal punto di vista tecnico.
Gli inserti tradizionali consentono di ottenere una planarità e una qualità delle superfici entro un certo limite. Per risultati qualitativamente migliori sono infatti necessarie ulteriori operazioni quali levigazione, lappatura, smerigliatura o lucidatura con macchine specializzate. Gli inserti in MCD di GARANT rappresentano una valida soluzione per evitare simili inconvenienti.
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Gli inserti GARANT in MCD permettono una rifinitura rapida e precisa di metalli non ferrosi e materiali sintetici in un’unica operazione. Spesso le superfici che ne derivano non hanno bisogno di ulteriori ripassature.
Vantaggi degli Inserti MCD
- Non è necessario far eseguire lavori a terzi.
- Superfici decorative di alta qualità ottenute con il minimo sforzo.
- Nessuna perdita del profilo. Vengono mantenute le stesse geometrie e dimensioni.
- Nessuna perdita di qualità. Sicurezza dei processi e riproducibilità costanti.
- Nessun utensile speciale necessario. Utilizzo nei portainserti con bloccaggio ISO standard.
- Lavorazione indipendente dal profilo. Notevole flessibilità con la massima precisione.
- Costi di stoccaggio minimi. Notevoli profondità di assortimento. Numerosi inserti di varie geometrie, raggi e dimensioni disponibili in magazzino fin da subito.
Materiale da Taglio Diamantato (MCD)
Il diamante monocristallino (MCD) può riferirsi sia al diamante naturale che a quello sintetico. Con una durezza Mohs di 10 su una scala da 1 a 10, il diamante risulta essere l’elemento più duro presente in natura, ed è quindi particolarmente indicato per la lavorazione di massima precisione di metalli non ferrosi e materiali sintetici.
Gli inserti in MCD GARANT vengono realizzati a partire da un monocristallo sintetico. La durezza, superiore a qualsiasi altro materiale da taglio, unita a un elevato grado di omogeneità, permette di creare taglienti precisi, affilati e privi di fratture adatti a lavori di finitura e superfinitura.
Confronto della Qualità delle Superfici: MCD vs. Inserti Standard
Un esempio pratico di come gli inserti MCD eccellano nella qualità superficiale si manifesta nel mantenimento della trasparenza del componente, come per l'articolo n. art. 26 5968 NS.
Inserti MCD
I taglienti in MCD sono privi di fratture ed estremamente affilati. Tali caratteristiche consentono di ottenere superfici di eccellente qualità e geometrie precise. Il componente rimane trasparente e la superficie appare lucida, come se fosse stata lucidata. Non è necessaria una successiva operazione di finitura. Gli inserti MCD sono quindi una soluzione rapida ed economica se si richiede una qualità superficiale elevata.
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Inserti Standard
I taglienti degli inserti in PCD o degli inserti standard presentano invece degli spigoli più arrotondati che tendono a creare attrito e pressione. Le particelle abrasive presenti nel materiale del componente danneggiano il morbido legante sinterizzato provocando delle fratture.
L'Opinione dei Clienti: Stiemert-Duschglas GmbH
Stiemert-Duschglas GmbH punta sugli inserti in MCD di GARANT. Grazie all’inserto in MCD di GARANT, “ora i lavori di tornitura vengono realizzati con una qualità tale da non richiedere alcun intervento di lucidatura”, afferma Markus Schwermer, amministratore delegato di Stiemert. “Questa soluzione ha riportato la produzione locale a un livello di convenienza pari all’acquisto dei componenti all’Estremo Oriente. Inoltre, avere a disposizione l’intero processo all’interno dell’azienda comporta notevoli vantaggi. Siamo molto più reattivi e abbiamo l’intera catena produttiva nuovamente sotto il nostro controllo”.
Materiali Ideali per gli Inserti Diamantati
La scelta dell’inserto ideale per la lavorazione di tornitura è il primo passo per l’ottimizzazione del processo produttivo e si compie attraverso la valutazione di alcuni parametri di primaria importanza e di altri secondari, ma non per questo meno rilevanti.
I materiali classificati secondo la normativa ISO presentano differenti criticità. In particolare, i materiali del gruppo ISO N (alluminio e leghe non ferrose) consentono velocità di taglio elevate e forze di taglio ridotte. Il rischio principale è la formazione di tagliente di riporto che modifica la geometria effettiva dell’inserto, causando instabilità. L’utilizzo di inserti con rivestimento diamantato o PCD minimizza questo problema.
Per la maggior parte dei materiali del gruppo ISO N è consigliabile utilizzare sempre inserti con posizionamento di base positivo e spigoli taglienti.
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Di seguito una panoramica sulle criticità e raccomandazioni per i diversi gruppi di materiali ISO:
| Gruppo ISO | Materiale | Criticità Vibrazioni | Raccomandazioni |
|---|---|---|---|
| ISO P | Acciai | Media | Controllare formazione truciolo, geometria positiva |
| ISO M | Inox | Alta | Geometrie affilate, velocità ridotte, refrigerazione |
| ISO K | Ghise | Bassa | |
| ISO N | Alluminio e leghe non ferrose | Bassa (rischio tagliente di riporto) | Utilizzo inserti diamantati o PCD, spigoli taglienti |
È importante notare che per la tornitura di acciaio con una durezza tipicamente compresa tra 55 e 65 HRC (tornitura di pezzi temprati), le qualità in nitruro di boro cubico (CBN) sono il materiale più adatto, rappresentando un’alternativa economica alla rettifica.
Fattori Critici nella Scelta e nell'Uso degli Inserti
Diversi elementi influenzano la prestazione di un inserto, inclusi quelli diamantati, e la qualità della lavorazione finale.
Geometria dell'Inserto e Raggio di Punta
Altro fattore importante da valutare, spesso poco considerato, è il raggio di punta del tagliente. Il raggio di punta dell’inserto influenza sia la finitura superficiale ottenibile sia la stabilità del processo. Raggi di punta maggiori (0,8-1,2 mm) migliorano la rugosità teorica ma aumentano le forze radiali e la tendenza alle vibrazioni. In applicazioni critiche, la scelta di raggi ridotti (0,4 mm) può rappresentare un compromesso efficace tra qualità superficiale e stabilità dinamica.
La geometria del tagliente determina l’angolo di spoglia e la robustezza del tagliente. Geometrie positive, con angoli di spoglia superiore elevati, riducono le forze di taglio e migliorano la stabilità, ma sono più fragili e adatte a materiali teneri o passate leggere. Geometrie negative o neutre garantiscono maggiore resistenza meccanica ma generano forze più elevate.
Lo spessore del truciolo è direttamente proporzionale all’angolo di attacco: se aumenta l’angolo di attacco, aumenta di conseguenza lo spessore e la larghezza diminuisce. Per la sgrossatura, la robustezza del tagliente e il raggio di punta grande consentono profondità di taglio e avanzamenti elevati. Il tipo di lavorazione influisce anche sulla grandezza dell’inserto.
Influenza dell'Angolo di Registrazione
L’angolo di registrazione (o angolo di attacco) del portautensile modifica il rapporto tra forza di taglio assiale e radiale. Portautensili con angolo di registrazione di 90° (inserti quadri o rombici montati perpendicolarmente) generano forze prevalentemente assiali, scaricate lungo l’asse del pezzo e quindi meglio tollerate dal sistema.
Al contrario, angoli di registrazione inferiori (45°, 75°) aumentano la componente radiale, sollecitando maggiormente il pezzo in direzione perpendicolare al proprio asse e favorendo le vibrazioni, specialmente su pezzi snelli.
Per la tornitura di alberi lunghi con rapporto L/D superiore a 4, si raccomanda l’utilizzo di portautensili a 90° o 93° con inserti a 80° (tipo CNMG o DNMG). Questa configurazione minimizza la deflessione del pezzo e consente di lavorare con parametri più aggressivi senza incorrere in problemi di instabilità.
Gestione delle Vibrazioni nella Tornitura
Le vibrazioni in tornitura rappresentano uno dei problemi più insidiosi e frequenti nelle lavorazioni meccaniche per asportazione di truciolo. Questo fenomeno, noto anche con il termine inglese chatter, compromette la qualità superficiale del pezzo, riduce la vita utile dell’utensile e genera condizioni operative pericolose per la macchina e per l’operatore.
Comprendere le cause delle vibrazioni e applicare strategie correttive mirate consente di migliorare drasticamente la produttività, la precisione dimensionale e la sicurezza in officina.
Le conseguenze delle vibrazioni in tornitura si manifestano su più livelli, compromettendo qualità, produttività e costi operativi. La qualità superficiale è il primo indicatore visibile del problema. Le superfici tornite in presenza di chatter presentano caratteristiche ondulazioni regolari, segni a spirale o pattern irregolari che peggiorano drasticamente la rugosità. Nei casi più gravi, la finitura risulta completamente inaccettabile e richiede lavorazioni aggiuntive o la rottamazione del pezzo.
L’usura dell’utensile accelera in modo significativo quando si lavora in condizioni instabili. Le oscillazioni generano impatti ripetuti sul tagliente, provocando microfratture, scheggiature e usura prematura del rivestimento. La vita utile dell’inserto può ridursi anche del 50-70% rispetto alle condizioni nominali, con evidenti ripercussioni sui costi di utensilieria.
Ottimizzazione del Setup e Rigidità del Sistema
Oltre alla scelta di utensili e parametri, la preparazione della macchina e il serraggio del pezzo influenzano in modo determinante la stabilità del processo di tornitura. Un setup accurato previene molti problemi di vibrazione prima ancora che si manifestino.
Il bloccaggio del pezzo deve garantire rigidità e concentricità. Per pezzi corti con rapporto L/D inferiore a 2, il serraggio in mandrino autocentrante a tre griffe è generalmente sufficiente. Per pezzi più lunghi, l’impiego di contropunta, lunette fisse o lunette mobili diventa necessario per sostenere il pezzo e limitare le deflessioni.
Servizi e Supporto per Inserti Diamantati
Per sfruttare al meglio le potenzialità degli inserti in MCD, si consiglia di sottoporli a una regolare riaffilatura. Tale operazione permette infatti di aumentare la durata del diamante in maniera considerevole.
Sono disponibili i seguenti servizi:
- Valutazione microscopica dei taglienti danneggiati.
- Valutazione delle opzioni di affilatura e riparazione possibili.
- Controllo della montatura della sede degli inserti.
- Creazione di un’offerta.
- Affilatura dei taglienti diamantati.
- Controllo di tutti gli angoli di taglio.
Oltre agli articoli standard, Hoffmann vi assiste anche nello sviluppo di utensili diamantati secondo le vostre indicazioni.
I nostri consulenti tecnici saranno lieti di consigliarvi i prodotti giusti per la vostra applicazione.