Inserti per Tornitura: Scopri Caratteristiche, Vantaggi e Applicazioni con Inserto Diamantato!

Nel campo della lavorazione di precisione, la scelta dell'utensile da taglio può influenzare significativamente la qualità del prodotto finito, l'efficienza del processo di lavorazione e la redditività complessiva della produzione. Tra questi utensili, gli inserti di tornitura svolgono un ruolo fondamentale per ottenere risultati ottimali. Nel mondo della lavorazione meccanica, gli inserti di tornitura rivestono un ruolo cruciale, rappresentando uno dei principali fattori che determinano la qualità e l’efficienza del processo produttivo.

Questi strumenti, grazie alla loro sofisticata progettazione e alla continua evoluzione tecnologica, consentono di lavorare un’ampia varietà di materiali, dai più morbidi (alluminio, ottone, bronzo, rame) agli acciai ad alta resistenza (acciai che al loro interno presentano quantità di nichel, cromo e molibdeno), garantendo precisione e stabilità. Gli inserti per tornitura sono piccoli utensili da taglio sostituibili utilizzati su torni e fresatrici per modellare e rifinire materiali come metallo, plastica e legno. Sono disponibili in diverse forme, dimensioni e materiali, ognuno progettato per un'applicazione specifica. L'inserto giusto può migliorare le prestazioni di taglio, la finitura superficiale e la durata dell'utensile, quindi scegliere l'opzione migliore per il proprio progetto è fondamentale.

La Nomenclatura degli Inserti per Tornitura: ISO e ANSI

La maggior parte dei produttori di utensili per tornitura propone prodotti standardizzati per cui si seguono i sistemi di identificazione ISO o ANSI, facendo riferimento quindi a direttive internazionali. La nomenclatura è composta da una stringa di 10 numeri e lettere. A ciascuna posizione di questi corrisponde ad un significato specifico. In generale le cifre della parte centrale vanno lette a coppie e rispondono sempre al sistema ISO. Le prime 4 cifre permettono di descrivere l’inserto per tornio. Uno spazio distingue la seconda parte del codice che indica le dimensioni del pezzo.

Ogni lavorazione richiede l'utilizzo di un inserto appositamente realizzato per quello scopo, e le specifiche tecniche di costruzione dell'inserto sono indicate da codici alfanumerici. Ogni lavorazione di tornitura richiede un inserto con una forma ben precisa, riportata anch’essa nella nomenclatura. Ad ogni diversa forma corrisponde una lettera:

V: adatta principalmente per le operazioni di finitura e tornitura longitudinale.
T: consigliata in particolare per la finitura e la semi-finitura e per gran parte delle altre operazioni.
E e C: molto simili, la C è una delle forme più utilizzate perché idonea a lavorazioni versatili come anche la stacciatura.

Inserti Positivi e Negativi

Un aspetto fondamentale nella nomenclatura è la seconda lettera, che indica se l'inserto è positivo o negativo. Quando si parla di utilizzo di inserto positivo o negativo si fa riferimento al suo angolo di spoglia: con questo si intende la direzione e l’efficacia dell’evacuazione dei trucioli.

Gli inserti per tornio negativi necessitano di un porta utensile inclinato di 6 gradi così da evitare il tallonamento. Inoltre sono molto più robusti dei positivi. Gli inserti hanno più taglienti, quindi, quando uno di questi si usura, è possibile sostituirlo, impostando però i valori di offset del nuovo tagliente. Gli inserti per tornitura negativi hanno un tagliente meno affilato, ossia hanno un angolo di spoglia inferiore a “0”. Sono robusti e idonei per acciai con durezze elevate. Questa tipologia li raccomandiamo per lavorazioni in esterno, per sgrossatura, taglio interrotto (es. tornitura di saldature) finiture meno accurate. Quelli più diffusi sono CNMG, DNMG, KNUX, SNMG, TNMG, VNMG, WNMG.

Gli inserti per tornitura positivi hanno un tagliente più affilato con un angolo di spoglia intorno ai 7° e sono raccomandati sia per lavorazioni da interni che da esterni ma con impegni leggeri. Li raccomandiamo per lavorazioni di finitura, taglio continuo, basse asportazioni, finiture molto accurate di acciaio dolci, leghe leggere e plastiche. Gli inserti da tornitura positivi più diffusi sono CCMT, DCMT, SCMT, TCMT, VBMT, WCMT.

Di seguito una tabella comparativa tra inserti positivi e negativi:

Caratteristica	Inserti Negativi	Inserti Positivi
Angolo di Spoglia	Inferiore a 0°	Circa 7°
Robustezza	Molto robusti	Meno robusti
Porta Utensile	Necessita inclinazione di 6°	Standard
Applicazioni tipiche	Sgrossatura, taglio interrotto, acciai duri, finiture meno accurate	Finitura, taglio continuo, basse asportazioni, acciai dolci, leghe leggere, plastiche
Lavorazioni	Principalmente esterno	Interno ed esterno con impegni leggeri

Tolleranze, Dimensioni e Rompitrucioli

La classe di tolleranza più comune è indicata da una M. La lettera stabilisce la classe di tolleranza che viene data rispetto al cerchio inscritto alla figura geometrica dell’inserto. La classe M è una tolleranza non molto precisa ma comunque una delle più utilizzate in tornitura e che corrisponde a ±0.05 mm.

La sigla I.C. indica il Cerchio Inscritto ed è una delle dimensioni principali di un inserto. La dimensione di un inserto dipende dalla sua forma e in base a questa si possono individuare 3 gruppi.

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La parte tagliente e il rompi-truciolo possono essere presenti solo da un lato (monolaterale) o su entrambi i lati (bilaterale con rompi-truciolo). Come è facile intuire dal nome, il rompitruciolo ha l’importante funzione di formare e rompere il truciolo durante la lavorazione. Nelle nomenclature degli inserti troveremo varie lettere che indicano il tipo di lavorazione per cui il rompitruciolo può essere utilizzato, ed uno stesso rompi-truciolo può essere comunque idoneo a più lavorazioni.

La terza coppia di numeri si riferisce invece all’arrotondamento dell’angolo, chiamato anche “raggio di punta”. Nelle operazioni di finitura i raggi di punta influenzano i raggi interni che rimarranno sul profilo del pezzo. Adottando raggi di punta grandi svilupperemo maggiori forze di tipo radiale, che sono una delle fonti primarie di vibrazioni. L'ultima parte della nomenclatura di un inserto si riferisce alla qualità del metallo duro del pezzo.

Caratteristiche Principali degli Inserti per Tornitura

Le caratteristiche principali che definiscono le prestazioni di un inserto per tornitura includono la composizione del materiale, il rivestimento, la geometria, le dimensioni e la forma, il raggio d'angolo e il grado.

Composizione del Materiale

Il materiale dell'inserto per tornitura è uno dei fattori più importanti da considerare. I materiali più comuni includono:

Carburo: I più diffusi, offrono una buona resistenza all’usura e prestazioni elevate in una vasta gamma di applicazioni. Sono apprezzati per la loro durezza e resistenza all'usura, caratteristiche che li rendono adatti alla lavorazione ad alta velocità.
Ceramica: Sono ideali per applicazioni ad alta temperatura.
Cermet: Combina le proprietà dei carburi e delle ceramiche, offrendo un buon equilibrio tra durata e resistenza all’usura, risultando particolarmente indicati per applicazioni dove è richiesta un’alta precisione.
Acciaio rapido (HSS): Meno comune per gli inserti, ma menzionato come materiale tradizionale.

Rivestimenti

Molti inserti per tornitura sono rivestiti per migliorarne le prestazioni. Rivestimenti come TiN (nitruro di titanio), TiAlN (nitruro di titanio e alluminio) e TiCN (carbonitruro di titanio) possono migliorare la resistenza all'usura, ridurre l'attrito e prolungare la durata dell'utensile. Scegli inserti rivestiti per ottenere prestazioni migliori in condizioni di lavorazione impegnative.

Geometria, Dimensioni e Forma

La geometria di un inserto (inclusa la sua forma, l'angolo del tagliente e il design del rompitruciolo) gioca un ruolo importante nelle sue prestazioni di taglio. Le lame con angolo di spoglia positivo sono ideali per materiali più morbidi, mentre le lame con angolo di spoglia negativo sono più adatte a materiali più duri. Inoltre, il design del rompitruciolo può contribuire a controllare il flusso dei trucioli e a migliorare la finitura superficiale.

Gli inserti per tornitura sono disponibili in diverse forme, tra cui quadrata, triangolare e rotonda. La scelta della forma dipende dalla specifica operazione di tornitura e dalla geometria del pezzo. Ad esempio, gli inserti quadrati sono versatili e possono essere utilizzati sia per operazioni di sgrossatura che di finitura, mentre gli inserti rotondi sono ideali per operazioni di finitura.

Raggio d'Angolo e Grado

Gli inserti sono fornibili in diversi raggi di contatto e quelli più diffusi sono 0.4-0.8-1.2. Maggiore sarà il valore del raggio e più l’inserto sarà robusto ma richiederà più potenza per lavorare al tornio con possibile aumento anche delle vibrazioni innescate. Al contrario, minore sarà il raggio e maggiore il rischio di rottura perché la parte a contatto è minore, ma in questo caso le vibrazioni saranno chiaramente minori. Il grado indica il materiale con cui è composto l'inserto (una miscela di polveri di metallo duro) ed il grado di bilanciamento tra la resistenza agli urti, al calore, all’usura.

Gli inserti in metallo duro sono tra gli utensili da taglio più versatili e durevoli che esistano, grazie alla loro composizione e bilanciamento di proprietà.

Gli Inserti Diamantati Monocristallini (MCD)

Gli inserti MCD permettono di ottenere superfici brillanti senza lucidatura, superfici lucide e di rapida realizzazione, e un'asportazione del truciolo per tornitura con un’ottima qualità di lucidatura. Questi ampliano le possibilità di produzione e aumentano l'efficienza delle 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. 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. Numerosi inserti di varie geometrie, raggi e dimensioni disponibili a magazzino fin da subito.

Il Diamante Monocristallino (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 Qualitativo con Inserti Standard

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.

Al contrario, 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 e i Servizi

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’azienda comporta notevoli vantaggi. Siamo molto più reattivi e abbiamo l’intera catena produttiva nuovamente sotto il nostro controllo”.

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. Vengono offerti servizi specifici per la riaffilatura che includono la valutazione microscopica dei taglienti danneggiati, la valutazione delle opzioni di affilatura e riparazione possibili, il controllo della montatura della sede degli inserti, la creazione di un’offerta, l'affilatura dei taglienti diamantati e il controllo di tutti gli angoli di taglio.

Oltre agli articoli standard, Hoffmann assiste anche nello sviluppo di utensili diamantati secondo le indicazioni specifiche del cliente. I consulenti tecnici sono inoltre disponibili per fornire consulenza specialistica sulla vasta gamma di inserti disponibili, aiutando a scegliere i prodotti più adatti per ogni applicazione.

Come Scegliere gli Inserti per Tornitura

La scelta degli utensili e degli inserti per i lavori di tornitura può essere difficoltosa soprattutto se si è alle prime armi e si ha poca esperienza. Vediamo insieme quali fattori considerare per scegliere l'opzione migliore per il proprio progetto.

Utensili da Interni e da Esterni

Gli utensili da tornitura per esterni sono generalmente più corti e non ridotti verso l’inserto, mentre quelli da interni sono più lunghi e rastremati in modo da consentire l’inserimento nei fori. Negli utensili da tornitura per interno è sempre indicato il diametro minimo di lavoro ossia il foro minimo di accesso.

Forme e Dimensioni

L'utensile da tornitura si trova in molte forme; gli stessi inserti possono essere attaccati su utensili con angoli di attacco diversi. Prima di scegliere, è fondamentale valutare se si dovranno eseguire lavorazioni in esterno, in interni, su gole, ecc. Inoltre, la torretta del tornio, a seconda della grandezza e potenza, non può montare tutte le dimensioni, quindi è importante verificare la misura massima del codolo.

La peculiarità degli inserti per tornitura è che hanno tutte dimensioni ed attacchi identici. Questo permette che una volta acquistato l’utensile ISO, se non si è soddisfatti dei risultati ottenuti con una specifica marca di inserti, si potrà acquistarne un’altra senza sostituire l'utensile stesso. Questa flessibilità è meno frequente negli inserti di fresatura.

Approfondimento: Gli Inserti CNMG

Gli inserti CNMG sono tra i più comuni e versatili, utilizzati in una vasta gamma di applicazioni di tornitura. Sono inserti diamantati indicizzabili con un angolo incluso di 80 gradi e un angolo di passaggio di 0 gradi. Offrono bordi di taglio doppi, fornendo due taglienti per ogni inserto per una maggiore economicità.

Geometrie e Usi

Gli inserti CNMG dispongono di un'ampia gamma di modelli di rompitruciolo di vari produttori, adatti a materiali e lavorazioni specifiche (sgrossatura, finitura, ecc.). Sono ideali per una serie di operazioni di tornitura, tra cui la sfacciatura e la profilatura, su un'ampia gamma di materiali del pezzo. Materiali comuni per cui sono utilizzati gli inserti CNMG includono vari tipi di acciaio (compresi acciai al carbonio e legati), acciai inossidabili, ghisa e alcune leghe ad alta temperatura, a seconda della lega e del grado specifico.

Vantaggi degli Inserti CNMG

Efficiente dal punto di vista dei costi: Grazie al loro design bifacciale e all'ampia disponibilità.
Versatile: Un'ampia gamma di gradi e di rompitrucioli li rende adatti a molte applicazioni di lavorazione.
Buon controllo dei chip: I rompitruciolo ben progettati garantiscono un flusso di trucioli efficace e proteggono il pezzo, l'utensile e la macchina.
Forma geometrica forte: La forma del diamante a 80 gradi offre resistenza e rigidità per vari scenari di taglio.

Dimensioni Chiave

Le dimensioni chiave degli inserti CNMG includono:

Cerchio iscritto (IC): Il diametro del cerchio più grande che si adatta all'inserto. Le dimensioni comuni dei circuiti integrati sono: 12,7 mm (0,5″), 16 mm (0,63″), 19,05 mm (0,75″). Ad esempio, in un codice come CNMG 120408, il "12" indica un Cerchio iscritto (IC) di 12,7 mm.
Spessore: Influisce sulla resistenza dell'inserto e sul numero di taglienti utilizzabili. Gli spessori più comuni sono: 3,18 mm (0,125″), 4,76 mm (0,187″), 6,35 mm (0,25″). Ad esempio, il "04" in CNMG 120408 indica uno spessore di 4,76 mm. Un inserto CNMG 543 è più spesso di un inserto CNMG 433.
Raggio d'angolo: Influisce sulla finitura superficiale e sulla resistenza del tagliente. Ad esempio, il "08" in CNMG 120408 indica un raggio d'angolo di 0,8 mm.

Scelta del Grado per Acciaio 4340

Gli inserti CNMG sono solitamente realizzati in carburo di tungsteno, molto duro e resistente all'usura, spesso con rivestimenti aggiunti per migliorarne le prestazioni. La scelta della migliore qualità di inserto CNMG per l'acciaio 4340 dipende da diversi fattori, tra cui il tipo di operazione e le proprietà specifiche dell'acciaio 4340.

Tipo di operazione:
- Sgrossatura: Richiede una qualità di inserto con elevata tenacità e resistenza all'usura per sopportare forze di taglio e carichi di truciolo elevati.
- Finitura: Privilegia la finitura superficiale, quindi è meglio una qualità più dura e a grana più fine, bilanciando questo aspetto con la resistenza all'usura.
Proprietà specifiche 4340: È importante considerare se l'acciaio 4340 è stato trattato termicamente; un 4340 più duro richiede inserti ancora più duri, eventualmente con rivestimenti speciali.

Ecco alcuni gradi di inserti CNMG comunemente raccomandati per il 4340, insieme ai loro punti di forza:

Gradi per uso generale:
- Gradi con rivestimento CVD (ad esempio, PVD TiAlN): Offrono un buon equilibrio tra tenacità e resistenza all'usura per la sgrossatura e la semi-finitura.
- Rivestimento PVD con strato di allumina (Al2O3): Fornisce una migliore resistenza al calore, ottima per velocità più elevate nel 4340 con durezza moderata.
Gradi incentrati sulla finitura:
- Gradi non rivestiti a grana fine: Per una migliore finitura superficiale nel 4340 più morbido, ma con un'usura più rapida.
- CBN (Nitruro di boro cubico): Materiale superduro per una finitura eccellente su 4340 temprato, ma più costoso e fragile.

Considerazioni Importanti per gli Inserti CNMG

Stile Chipbreaker: Adattare il rompitruciolo all'operazione e alla durezza del 4340 per gestire la formazione di trucioli ed evitare danni al tagliente.
Liquido di raffreddamento: L'uso corretto del refrigerante è essenziale, soprattutto per i pezzi 4340 più duri.

Si raccomanda di iniziare con una qualità versatile con rivestimento CVD adatta alla durezza dell'acciaio 4340.

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