La lavorazione CNC è fondamentale nella produzione industriale grazie alla sua eccezionale funzionalità e precisione, tra gli altri vantaggi. Nella produzione di vari articoli, i produttori spesso utilizzano diverse tecniche di lavorazione, inclusa la tornitura CNC e fresatura CNC operazioni. La tornitura CNC è una tecnologia ampiamente adottata che produce componenti cilindrici da diversi materiali. A differenza della fresatura CNC, la tornitura CNC prevede la rotazione del pezzo mentre un utensile fisso viene messo in contatto con esso. Si tratta principalmente dell'eliminazione del materiale da un pezzo in lavorazione mentre ruota contro un utensile da taglio. Sebbene il concetto possa sembrare semplice, ottenere risultati di alta qualità utilizzando utensili di tornitura CNC può essere complicato. Questo articolo esplora a fondo la tornitura CNC, che comprende la procedura, gli utensili di tornitura CNC coinvolti e le sue applicazioni pratiche.
Cos'è la Tornitura CNC?
La tornitura CNC è un metodo di produzione sottrattiva convenzionale che prevede l'utilizzo di un utensile da taglio per eliminare il materiale dall'esterno di un pezzo. Durante questo processo, il pezzo subisce una rotazione continua, perdendo gradualmente materiale fino a raggiungere la forma, il diametro e la dimensione finale desiderati. In particolare, l'utensile da taglio, tipicamente un'estremità a punto singolo, rimane non rotante mentre il pezzo gli ruota attorno. Gli utensili per tornio CNC sono comunemente utilizzati in ambienti industriali per l'esecuzione di operazioni di tornitura. La tornitura CNC è versatile e applicabile a vari materiali come metalli, legno, plastica e polimeri. L'utilizzo di programmi e codici generati dal computer garantisce che i prodotti presentino un'elevata precisione dimensionale, un vantaggio significativo di questo metodo di lavorazione.
La tornitura prende il nome dal macchinario necessario alla sua realizzazione, ovvero il ‘tornio‘. Ne esistono vari tipi, ma tutti condividono lo stesso principio operativo, ossia l’asportazione di una porzione di materiale (il residuo della tornitura prende il nome di truciolo) da un pezzo di dimensioni predefinite allo scopo di sagomare o profilare il pezzo stesso. Nella tornitura, al contrario, il materiale da lavorare è mobile e compie un moto rotatorio, mentre l’utensile tagliente compie un moto rettilineo di avanzamento.
Tipi di Operazioni di Tornitura CNC
Le operazioni di tornitura CNC comprendono una varietà di processi di lavorazione utilizzati per creare parti cilindriche rimuovendo materiale da un pezzo rotante. La scelta di un'operazione di tornitura specifica dipende da fattori quali la geometria della parte desiderata, le proprietà del materiale e la strategia di lavorazione complessiva. Ecco alcuni tipi comuni di operazioni di tornitura CNC:
Operazione di Sfacciatura
L'operazione di sfacciatura è un passo fondamentale nell'utilizzo strategico degli utensili da taglio, come gli utensili di tornitura in metallo duro. Il suo obiettivo principale è creare una superficie liscia e piana all'estremità del pezzo. Ciò migliora l'attrattiva visiva del pezzo e stabilisce un punto di riferimento per le successive fasi di lavorazione. Le operazioni di sfacciatura sono fondamentali per ottenere precisione dimensionale e finitura superficiale, rendendole precursori essenziali per i successivi processi di tornitura.
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Operazione di Tornitura
L'operazione di tornitura per eccellenza prevede l'uso meticoloso di inserti di tornitura CNC e utensili per tornio CNC per rimuovere metodicamente il materiale dal diametro esterno del pezzo rotante. Questo processo versatile è parte integrante del mondo della lavorazione, consentendo la creazione di forme cilindriche, contorni e geometrie diverse. Le operazioni di tornitura producono componenti come alberi, perni e boccole, dimostrando la versatilità e l'ampia applicazione di questo processo di tornitura.
Operazione di Scanalatura
Le operazioni di scanalatura comportano l'utilizzo di utensili da tornio CNC, compresi utensili di tornitura interna, per tagliare scanalature o canali sulla superficie del pezzo. L’utensile si sposta radialmente sul lato del pezzo incidendo i solchi della scanalatura. Considerare attentamente la geometria dell'utensile per la tornitura è cruciale per ottenere precisione nella creazione di caratteristiche specifiche, come incavi per O-ring o anelli elastici. La scanalatura trova applicazioni nell'ingegneria di precisione dove caratteristiche e giochi definiti sono fondamentali per il corretto funzionamento dei componenti meccanici.
Operazione di Separazione (Troncatura)
Le operazioni di troncatura coinvolgono utensili da taglio appositamente progettati per attività di tornitura. Questa operazione facilita la separazione delle parti finite dal pezzo primario, snellendo i processi di produzione di massa e garantendo efficienza. La troncatura è fondamentale negli scenari in cui è necessario produrre componenti identici da un unico pezzo, ottimizzando il processo di produzione per una maggiore produttività.
Operazione di Filettatura
Le operazioni di filettatura utilizzano inserti di tornitura CNC e utensili da tornio per tagliare filettature su superfici esterne o interne. Considerare attentamente la geometria dell'utensile e le qualità degli utensili di tornitura è fondamentale per creare filettature precise e durevoli, fondamentali per le connessioni filettate in varie applicazioni. Le operazioni di filettatura sono fondamentali nei settori in cui le connessioni filettate sono cruciali, come l'assemblaggio di macchinari, elementi di fissaggio e raccordi per tubi.
Operazione di Tornitura Conica
Le operazioni di tornitura conica vengono ottenute con utensili da taglio dei metalli e utensili da tornio CNC, introducendo una variazione graduale del diametro lungo la lunghezza del pezzo, risultando in una forma conica. Questa operazione trova rilevanza nelle applicazioni che richiedono profili conici o rastremati. La tornitura conica viene utilizzata quando i componenti richiedono un profilo conico o rastremato, comunemente presente nei componenti aerospaziali e nelle applicazioni di utensili.
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Operazione di Foratura
Le operazioni di foratura sono integrate con la lavorazione CNC e coinvolgono utensili di tornitura CNC per creare fori nel pezzo. La punta penetra nel pezzo in lavorazione producendo un foro. Questa operazione versatile consente l'aggiunta di funzionalità come spine di centraggio o elementi di fissaggio. La foratura nelle operazioni di tornitura viene utilizzata per aggiungere fori per accogliere elementi come spine di centraggio, bulloni o altri elementi di fissaggio, migliorando la versatilità del processo di tornitura. Tramite la tornitura, è possibile eseguire anche operazioni di rifinitura di fori.
Tipi di Torni CNC
I torni sono le macchine preferite per le operazioni di tornitura, ma sono disponibili in vari tipi, ciascuno su misura per attività di tornitura specifiche. I quattro distinti tipi di torni CNC sono adatti a diversi progetti di lavorazione.
Torni Orizzontali CNC
I torni CNC orizzontali racchiudono tutte le caratteristiche dei torni tradizionali eccellendo nelle operazioni di tornitura e alesatura. Queste macchine CNC operano su programmi computerizzati meticolosamente realizzati, garantendo precisione ed efficienza in ogni attività di lavorazione. Ampiamente utilizzati in varie applicazioni industriali, i torni CNC orizzontali sono la soluzione ideale per operazioni di tornitura e alesatura, offrendo un ampio spettro di possibilità di lavorazione.
Torni CNC Verticali
Con una base simile a quella dei loro omologhi orizzontali, i torni CNC verticali si differenziano per l'orientamento del fissaggio del pezzo. Il posizionamento verticale del materiale dal basso prima dell'inizio della rotazione e del taglio rende queste macchine ideali per applicazioni con vincoli di spazio, eccellendo nella movimentazione di pezzi robusti. Adatti per scenari in cui lo spazio è limitato, i torni CNC verticali brillano in applicazioni che richiedono precisione ed efficienza con pezzi più pesanti.
Centro di Tornitura CNC - Orizzontale
I centri di tornitura orizzontali elevano il gioco della tornitura CNC combinando strutture chiuse con funzionalità di foratura e fresatura. Con un orientamento orizzontale, questi centri hanno utensili montati sopra, che ruotano e tagliano il pezzo, sfruttando la gravità per un'efficiente rimozione dei trucioli. La versatilità dei centri di tornitura orizzontali si adatta a varie attività di lavorazione, rendendoli la scelta preferita per progetti sfaccettati.
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Centro di Tornitura CNC - Verticale
Unendo il mondo dei centri di tornitura orizzontali e delle fresatrici CNC, i centri di tornitura verticali presentano un design in cui il mandrino rotante è più vicino al suolo. Questa configurazione intelligente migliora la comodità quando si lavora con pezzi di grandi dimensioni, promuovendo efficienza e facilità d'uso. Ideali per scenari in cui pezzi di grandi dimensioni richiedono un'attenzione meticolosa, i centri di tornitura verticali offrono un approccio equilibrato alla lavorazione di precisione.
Componenti Principali di un Tornio CNC
Ecco la ripartizione dettagliata dei componenti di un tornio CNC in formato tabella:
| Componente | Descrizione |
|---|---|
| Paletta | Alloggiamento del mandrino e del motore, responsabili della rotazione del pezzo durante la lavorazione. |
| Contropunta | Posizionato all'estremità opposta, sostiene l'altra estremità del pezzo. |
| Mandrino | Albero rotante azionato dal motore nella testata, che sostiene il mandrino per la rotazione del pezzo. È la velocità di rotazione del mandrino misurata in giri al minuto. Si può ottenere dividendo la velocità di taglio per la circonferenza del pezzo in lavorazione. |
| Chuck | Un dispositivo di bloccaggio è collegato al mandrino e trattiene saldamente il pezzo durante la lavorazione. |
| Torretta portautensili | Il componente contiene più strumenti, consentendo il cambio automatico degli strumenti per una migliore efficienza. |
| Letto | La base orizzontale fornisce stabilità e supporto ai componenti principali della macchina. |
| Diapositiva a croce | Si muove perpendicolarmente all'asse del mandrino, responsabile del taglio lungo l'asse X. |
| Sella | Supporta la slitta trasversale, consentendo il movimento lungo il letto. |
| Trasporto | Si muove lungo la lunghezza del pianale, supportando la slitta trasversale e altri componenti dell'attrezzatura. |
Principali Tipi di Utensili per Tornitura CNC
Nelle operazioni di tornitura CNC, vari utensili da taglio modellano le materie prime in componenti progettati con precisione. Gli utensili di tornitura CNC sono strumenti finemente sintonizzati, ciascuno progettato per compiti specifici, che contribuiscono all'efficienza e alla versatilità del processo di lavorazione. Ecco i principali tipi di utensili da taglio per tornio CNC.
Un utensile da tornitura si muove assialmente e radialmente lungo l’asse del pezzo in lavorazione. In tal modo, rimuove il materiale per formare diverse caratteristiche quali: coni, smussi o “gradini”.
Strumenti di Faccia o di Tornitura
Gli utensili per faccia o tornitura sono robusti torni abili nel tagliare superfici piane ad angolo retto rispetto all'asse di rotazione del materiale. Il portautensile sui carrelli blocca saldamente l'utensile da taglio durante il processo, garantendo tagli precisi e perpendicolari. Questi utensili sono indispensabili per la lavorazione di componenti che richiedono superfici piane. La loro precisione li rende ideali per attività in cui i tagli ad angolo retto sono essenziali per il risultato desiderato.
Tagliafili
I tagliafili sono strumenti versatili per eseguire tagli esterni e interni attraverso un materiale. Come suggerisce il nome, eccellono nel taglio di filetti su torni, offrendo un'elevata precisione. I tagliafili sono essenziali nelle attività che implicano operazioni di filettatura, svolgendo un ruolo cruciale nella produzione di componenti filettati come viti, bulloni e altre parti con filettatura complessa.
Barre di Alesatura
Pur non rientrando nell'ambito degli utensili di tornitura tradizionali, le barre di alesatura sono utensili a punto singolo particolarmente adatti per eseguire tagli interni in un pezzo, sostanzialmente allargando il diametro dei fori preesistenti. Le barre di alesatura sono fondamentali nelle attività che richiedono la creazione o il perfezionamento di cavità interne. La loro capacità di allargare i fori contribuisce alla versatilità dei processi di lavorazione.
Strumenti di Scanalatura
Gli utensili per scanalatura sono specializzati nel tagliare canali o scanalature in un pezzo. Eccellono nella creazione di elementi come gli O-ring e sono ideali per realizzare contorni in un materiale che consente la strozzatura di diversi pezzi con un eccellente adattamento di ciascuna parte. Comunemente utilizzati in applicazioni che richiedono scanalature, contorni o caratteristiche precise come O-ring, gli strumenti di scanalatura contribuiscono a complesse attività di lavorazione che richiedono una modellatura meticolosa.
Zigrinatura
Dotati di disegni e modelli specifici, gli utensili godronatori migliorano la presa del pezzo. Quando premuti contro il materiale, imprimono i loro motivi zigrinati, rivelandosi utili nella creazione di superfici strutturate. Gli strumenti di godronatura trovano applicazione nella realizzazione di maniglie per attrezzature, nella produzione di superfici strutturate su bulloni, dadi e altri componenti che richiedono una presa migliore o un'estetica distintiva.
Regolazione dell'Altezza degli Utensili di Tornitura
È importante che il tagliente degli utensili di tornitura/taglio sia impostato all'altezza corretta, in quanto ciò è fondamentale per la qualità della superficie del pezzo finito.
- Passo 1: Utilizzare il punzone centrale
Un punzone centrale inserito nella contropunta può essere utilizzato per impostare l'utensile di tornitura/taglio all'altezza corretta. - Fase 3: Portare il supporto in acciaio all'altezza corretta
Se il supporto d'acciaio a quattro posizioni è montato di serie, è necessario spessorare (ad esempio con spessori) fino a portare il tagliente dell'utensile di tornitura al centro del mandrino di lavoro.
Con l'aiuto di un supporto in acciaio a cambio rapido basato sul sistema "Multifix", l'impostazione dell'altezza corretta è facile e veloce grazie alla vite di regolazione. Inoltre, una volta bloccata, la vite non si muove più. Ciò significa che non è più necessario regolare l'altezza quando si installa e si rimuove il supporto in acciaio. Per verificare se l'utensile di tornitura/taglio è stato impostato correttamente, è possibile testarlo prima su un pezzo rotondo. Si consiglia di utilizzare un materiale morbido.
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Vantaggi degli Utensili per Tornitura CNC
Precisione e Accuratezza
Gli utensili di tornitura CNC offrono precisione e accuratezza senza precedenti durante le operazioni di lavorazione. La natura controllata dal computer garantisce un rispetto costante di tolleranze strette, con conseguente produzione di prodotti finiti di alta qualità.
Versatilità
Gli utensili di tornitura CNC mostrano una notevole versatilità, gestendo vari materiali, inclusi metalli, plastica e compositi. Questa adattabilità li posiziona come soluzioni ideali per varie applicazioni di lavorazione in più settori.
Efficienza e Velocità
Gli utensili di tornitura CNC contribuiscono ad aumentare la produttività operando in modo efficiente e rapido. La loro natura automatizzata facilita cicli di produzione più rapidi, riducendo in ultima analisi i tempi di consegna e migliorando l’efficienza operativa complessiva.
Geometrie Complesse
Gli utensili di tornitura CNC si distinguono per la loro capacità di creare geometrie complesse e complesse senza sforzo. La programmazione precisa dei percorsi utensile consente la produzione di componenti sofisticati, un compito che potrebbe rappresentare una sfida con i metodi di lavorazione tradizionali.
Tassi di Scarto Ridotti
La precisione e la ripetibilità degli utensili di tornitura CNC riducono significativamente il tasso di scarto. La capacità di replicare esatti processi di lavorazione riduce costantemente al minimo gli errori e gli sprechi, promuovendo l’efficienza delle risorse.
Vantaggi dell'Automazione
Uno dei vantaggi significativi degli utensili di tornitura CNC è l'automazione. Una volta programmati, questi strumenti funzionano perfettamente senza intervento manuale. Ciò migliora l’efficienza e consente agli operatori di concentrarsi su altri compiti, contribuendo all’eccellenza operativa complessiva.
Conveniente per Grandi Cicli di Produzione
Gli utensili di tornitura CNC si rivelano convenienti, in particolare per le grandi serie di produzione. Sebbene i costi iniziali di impostazione e programmazione siano sostanziali, sono distribuiti su una quantità maggiore di parti prodotte, rendendo la tornitura CNC economicamente fattibile per la produzione di massa.
Svantaggi degli Utensili per Tornitura CNC
Alti Costi Iniziali
Lo svantaggio principale è l’investimento relativamente elevato nelle apparecchiature di tornitura CNC.
La Tornitura del Legno
La tornitura del legno è una disciplina tecnica che richiede precisione, controllo e soprattutto l’utilizzo dei giusti utensili per tornio da legno. In ogni laboratorio, ogni accessorio svolge un ruolo fondamentale nella lavorazione, dalla sgrossatura alla finitura del pezzo. Dal mandrino per tornio da legno agli utensili HSS per tornitura, passando per i supporti utensili e i sistemi di serraggio, tutto contribuisce alla qualità del risultato finale. Le sgorbie per tornitura del legno sono gli strumenti più rappresentativi. La sgorbia da sgrossatura è utilizzata per trasformare un pezzo grezzo in un cilindro, mentre la sgorbia da profilatura consente di realizzare curve e dettagli precisi. I tornitori utilizzano anche utensili come il troncatore, lo scalpello skew, e il raschietto da tornitura per ottenere tagli netti e finiture di alta qualità. Il mandrino per tornio da legno è un elemento fondamentale per bloccare il pezzo in sicurezza. I modelli a 4 griffe autocentranti garantiscono una presa forte e precisa. Il piatto frontale per tornio è ideale per fissare pezzi grandi o irregolari. L’appoggio utensile per tornio è indispensabile per controllare gli utensili durante la lavorazione. La lunetta per tornio da legno è essenziale per sostenere pezzi lunghi o sottili. Il copiatore per tornio da legno è molto utile per la produzione in serie. Il mandrino portapunte per tornio consente di eseguire fori precisi direttamente sul tornio. La levigatura su tornio da legno è fondamentale per ottenere una superficie liscia. Una volta completata la lavorazione, si applicano prodotti come olio per legno, cera per tornitura o vernice per legno. Disporre dei giusti utensili per tornitura del legno è fondamentale per lavorare in modo efficiente e sicuro.
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