La tornitura è un processo che consente di ottenere pezzi con forma cilindrica o con geometrie complesse tramite l’asportazione di materiale. Semplificando al massimo, la tornitura è una lavorazione meccanica utilizzata per produrre pezzi con superfici assialsimmetriche. Il pezzo da lavorare viene reso solidale ad un mandrino e fatto ruotare. L’utensile da taglio, invece, si muove lungo il pezzo secondo un moto per lo più rettilineo, seguendo la direzione radiale o assiale oppure, per le superfici sagomate, spostando in entrambe le direzioni contemporaneamente.
Sono tantissime le lavorazioni che si possono ottenere con la tornitura, un processo utilizzato da fabbri, serramentisti, carpenterie metalliche, tornerie, cantieri navali e in generale in tutte le officine dotate di torni manuali, semi-automatici o macchine automatiche. Per ottenere finiture di precisione, come da progetto, servono gli adeguati strumenti. Ora che abbiamo visto che cos’è la tornitura, vediamo quali sono i valori da prendere in considerazione per impostare il lavoro al meglio. Tutti questi parametri sono correlati tra loro e vanno scelti accuratamente in base al tipo di lavorazione, alle caratteristiche della specifica operazione ed in funzione all’applicazione. L’incremento di uno a svantaggio degli altri può garantire prestazioni più elevate piuttosto che finiture più spinte come anche durate degli utensili più consistenti.
Tornitura Esterna e Interna: Le Differenze Fondamentali
Nella tornitura esterna si lavora il diametro esterno del pezzo in rotazione per ridurre il diametro e conferire la forma necessaria. Al contrario, nella tornitura interna si lavora il diametro interno del pezzo in rotazione, con un utensile che penetra nella cavità e asporta il truciolo.
Le Sfide della Tornitura Interna
La tornitura interna presenta alcune sfide intrinseche. 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. Le vibrazioni e un'insoddisfacente evacuazione truciolo possono causare la rottura dell'inserto. La scelta dell’utensile è molto limitata dal diametro del foro e dalla lunghezza del componente da lavorare (la profondità del foro determina la sporgenza dell'utensile). Questo rende cruciale la selezione dell'utensile più adatto.
Tipologie di Utensili di Tornitura
Quale tipo di utensile di tornitura soddisfa quale scopo? Gli utensili di tornitura (detti anche acciai per tornitura) vengono utilizzati sui torni per asportare materiale dal pezzo in lavorazione. A seconda dell'uso previsto, si utilizzano diversi tipi di utensili di tornitura. Nel passato la tornitura era eseguita con utensili da taglio in acciaio HSS e inserti saldobrasati. Oggi invece si ricorre a inserti in metallo duro a fissaggio meccanico che permettono tagli di elevata precisione. La scelta quindi di un inserto o di un porta-inserto adeguati è fondamentale per la buona riuscita dell’operazione. Per capire qual è lo strumento più corretto devi sapere quale sarà l’applicazione di base per cui sarà utilizzato.
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Utensili in Acciaio HSS (High Speed Steel)
- L'acciaio HSS è un acciaio per utensili altamente legato, spesso utilizzato come materiale da taglio nelle lavorazioni meccaniche.
- Ha il più alto carico di rottura e la migliore rettificabilità, che lo rendono molto adatto alla rettifica a misura per varie applicazioni.
- Grazie all'eccellente affilabilità dell'acciaio HSS, questi scalpelli possono essere facilmente riaffilati per la tornitura di stampi.
Utensili con Placchette in Metallo Duro Brasate
L’utensile brasato è composto da uno stelo in acciaio HSS alla quale viene saldatobrasata una placchetta in metallo duro. Questa tipologia di utensile garantisce un’alta resistenza agli urti e alle abrasioni migliorando la durata dell’inserto stesso. Le placchette di carburo si caratterizzano per la loro durezza, ma soprattutto per la loro tenacità. Sono più dure dei metalli puri, delle leghe e degli acciai temprati, ma sono più soggette a rotture.
Utensili con Inserti Indicizzabili (Intercambiabili)
L’utensile ad inserti è riconoscibile perché composto da uno stelo e un inserto intercambiabile. Gli utensili di tornitura con inserti intercambiabili hanno il vantaggio di poter sostituire rapidamente e facilmente i taglienti usurati. Inoltre, a seconda del materiale da lavorare, è possibile montare sul supporto l'inserto più adatto. Il rivestimento degli inserti indicizzabili consente di utilizzarli per un'ampia gamma di materiali, ad esempio per la lavorazione di alluminio, metalli non ferrosi o acciaio.
Utensili Specifici per Tornitura Interna: Le Barre di Alesaggio
Gli utensili di tornitura interna (noti anche come barre di alesaggio) sono utilizzati per lavorare i pezzi dall'interno. A tal fine, tuttavia, è necessario praticare un foro. Il pezzo può quindi essere tornito dall'interno con l'utensile di tornitura interna.
Le barre alesatrici WhizIn sono un esempio di innovazione in questo campo. Grazie alla loro robusta costruzione e al design innovativo, offrono risultati costanti e di alta qualità. Le barre alesatrici WhizIn hanno fino al 50% in più di materiale nel punto critico rispetto alle barre alesatrici convenzionali. La barra alesatrice viene bloccata nel portautensili con un'angolazione, il che ottimizza la distribuzione delle forze di taglio e stabilizza ulteriormente l'utensile. Il design delle barre alesatrici WhizIn richiede una rettifica minima, il che non solo fa risparmiare tempo ma riduce anche lo stress indotto dalla rettifica.
Alesatura inverter industriale su centro di lavoro Pama
Geometria e Selezione dell'Utensile per Tornitura Interna
Nella tornitura interna, è consigliabile utilizzare inserti con posizionamento di base positivo perché, rispetto agli inserti negativi, generano basse forze di taglio.
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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. Per esigenze di robustezza, economia ed accessibilità, è consigliabile selezionare il più grande angolo di punta possibile tra quelli disponibili. Angolo di registrazione e raggio di punta dell'inserto sono elementi ugualmente importanti per l'accessibilità. Tra il pezzo e l'inserto va mantenuto un angolo di taglio libero di almeno 2°.
Consigli per la Selezione
- Se il componente presenta uno spallamento da lavorare, scegliere un utensile con un angolo di registrazione di 91-95° (angolo di attacco -1 ... -5°).
- 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°).
- 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 ...). 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.
Identificazione degli Utensili
La forma dello stelo ci viene in aiuto: lo stelo dell’utensile per esterno è di forma quadrata mentre quello per interno è di forma cilindrica. Sempre lo stelo ci può fornire altre informazioni riguardanti l’utensile stesso. Su di esso, infatti, generalmente viene indicata una sigla che rispetta una normativa ISO.
In base alla posizione del tagliente principale dell'utensile di tornitura, è possibile determinare se si tratta di un utensile di tornitura destrorso. La faccia di taglio del tornio deve essere rivolta verso l'operatore, mentre il gambo è rivolto verso l'operatore. Se il tagliente principale è a destra, si tratta di un utensile di tornitura destrorso. La direzione di taglio o di lavoro degli utensili di tornitura destri è da destra a sinistra.
Analogamente, per gli utensili per la tornitura a sinistra, è possibile tenere l'utensile di tornitura di fronte a sé in modo che il tagliente principale sia rivolto verso l'operatore. Se il tagliente è rivolto verso sinistra, si tratta di un utensile di tornitura mancino. Se è bloccato nel tornio, è rivolto a destra. La direzione di taglio o di lavoro degli utensili di tornitura sinistri è da sinistra a destra. Gli utensili di tornitura neutri sono progettati per tagliare o lavorare in entrambe le direzioni.
Considerazioni Pratiche e Soluzioni per la Tornitura Interna
Spesso si pone la domanda: "esiste qualche utensile per poter lavorare internamente dimensioni così piccole?" Trovare utensili per fori di diametro molto ridotto e lunghezze considerevoli, come un utensile che permetta di entrare in un foro da 13mm e profondo 130mm, è una sfida comune. "qua in zona e in rete non ho trovato nulla..." è una lamentela frequente tra gli operatori. "Dubito che ne troverai..." è la risposta che a volte si riceve.
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Un altro quesito simile riguarda la realizzazione di un foro partendo da un pezzo pieno (alluminio) del diametro di 39mm, profondo 130mm, e il foro va fatto fuoriasse di 6,50mm. L'unica soluzione che viene in mente è l'uso di un mandrino a griffe indipendenti. In questi casi, il processo prevede "prima foro con contropunta e poi tornitura". La sfida rimane la ricerca di "un utensile così lungo e che mi permetta di entrare in un foro da 13mm".
In queste situazioni, entra in gioco lo sbalzo eccessivo dell'utensile e la corretta posizione rispetto al centro pezzo, che possono compromettere la stabilità e la precisione. Per un lavoro occasionale, come suggerito, "puoi ricavare l'utensile pure dal gambo di una vecchia punta da trapano". L'utilizzo di un mandrino a 4 griffe indipendenti può risolvere molti problemi di allineamento e fissaggio, specialmente quando si devono "lavorare verso il mandrino" e gestire pezzi con eccentricità.
La questione "Sbaglio qualcosa io oppure devo comprare un utensile più duro?" è un'indicazione che spesso la soluzione risiede nella scelta del materiale dell'utensile più appropriato per il materiale del pezzo e le condizioni di taglio. La ricerca di supporti adatti alla torretta può essere altrettanto complessa: "gli utensili li ho trovati però non trovo un supporto che adatti alla mia torretta.......". Questi sono tutti aspetti pratici che richiedono esperienza e una profonda conoscenza degli utensili e delle tecniche di tornitura interna per raggiungere la precisione desiderata, come un "foro finale dovrà avere 39,700mm centesimo più o meno...".