La tornitura è un processo produttivo mediante asportazione di materiale da un pezzo, fondamentale nell'industria manifatturiera per ottenere le forme e le dimensioni desiderate. La tornitura verticale, in particolare, è un processo produttivo ad asportazione truciolo per metalli.
La tornitura meccanica, diversa dalla fresatura, è una delle lavorazioni di precisione più utilizzate e con risultati interessanti, a patto che si rispettino i parametri fondamentali.
Le Soluzioni Innovative di EMAG per la Produzione di Mozzi
Durante la fase di pianificazione della linea di produzione per i mozzi delle ruote per autocarri, ci si è orientati verso le soluzioni produttive compatte tipiche di EMAG. L’ingombro ridotto è dovuto in gran parte all’elevato grado di automazione e alla struttura verticale delle macchine pick-up verticali impiegate.
In combinazione con il sistema di automazione TrackMotion, che attraversa praticamente le macchine, è possibile una disposizione particolarmente ravvicinata delle macchine. Il concetto “Industria 4.0” riveste un ruolo di primo piano per EMAG. Con EDNA, acronimo di EMAG DNA, l’azienda ha sviluppato un ecosistema software modulare esclusivo.
Fasi di Lavorazione del Mozzo con Macchine EMAG VL 8
Il centro VL 8 utilizzato dispone di un diametro dell’autocentrante di 500 mm; il mandrino pick-up è in grado di prelevare pezzi con un diametro fino a 400 mm. Nella versione high-performance (opzione), il mandrino principale ha una potenza motrice fino a 71,7 kW e una coppia di 1102 Nm (con rapporto d’inserzione 40%) e consente così l’asportazione di truciolo per una lavorazione velocissima dei mozzi delle ruote per autocarri.
Leggi anche: Cause e Sintomi del Dito a Martello
- OP 10 I VL 8 - Tornitura su non temprato: Nella prima operazione viene eseguita la lavorazione di tornitura del contorno esterno ed interno del mozzo.
- OP 20 I VL 8 - Tornitura su non temprato: Una volta ribaltato il pezzo, viene lavorato il secondo lato.
- OP 30 I VL 8 - Lavorazione di finitura: Al termine viene eseguita la finitura del pezzo e la fresatura delle scanalature.
Viene inoltre utilizzata la torretta proprietaria di EMAG. Questa può essere equipaggiata con 12 utensili rotanti o, a scelta, come torretta per utensili motorizzati con frese e punte a forare azionate. Il basamento della macchina è in calcestruzzo polimerico Mineralit.
Flessibilità, velocità, precisione ed elevata produttività - grazie a questi fattori, negli ultimi decenni EMAG si è assicurata una ottima posizione di mercato nell'ambito delle linee di produzione. Ciò vale ovviamente anche per la linea qui presentata per la lavorazione dei mozzi delle ruote per autocarri. Con questi vantaggi EMAG rivestirà sicuramente un ruolo di primo piano anche nel settore dei veicoli utilizzati.
Parametri Chiave della Tornitura Meccanica
Se vuoi ottenere il massimo dalle operazioni di rifinitura, devi conoscere i dettagli di questi indicatori: velocità di avanzamento dello scalpello (da cui deriva velocità di rotazione del mandrino) insieme ad avanzamento e profondità assiale e radiale. Altrimenti, il pezzo passato sotto al tornio non avrà mai le qualità richieste.
Velocità di Taglio (Vc)
Iniziamo la lista dei parametri chiave della tornitura in officina meccanica con la base: velocità di taglio. Questa è la registrazione del movimento dinamico con cui il tagliente si muove rispetto al pezzo. Questo elemento tecnico viene misurato in metri al minuto (m/min). La velocità del taglio su uno strumento di tornitura dipende dal diametro del pezzo e dal numero di giri dell'utensile. Ecco perché possiamo dire che una metrica strettamente collegata è la velocità del mandrino.
Non a caso, la formula per calcolare la velocità di taglio è VC = π × D × n / 1000 dove la lettera n sta proprio per la velocità del mandrino. Questo può causare l'usura per diffusione e deformazione plastica. D'altro canto, velocità troppo basse danno finiture non ottimali a causa dei trucioli irregolari. Il punto ottimale è una finestra dedicata per ogni materiale.
Leggi anche: Tutto sulla vendita di MDF 19 mm su misura
Profondità di Taglio (ap)
Altro parametro tecnico della tornitura che devi tenere sotto controllo perché definisce quanto materiale viene asportato in ogni passata del tagliente, misurato radialmente in millimetri. Qual è l'errore fondamentale? Pensare erroneamente che fare passate più profonde sia più produttivo.
Avanzamento (fn)
Altro parametro fondamentale della tornitura di precisione nelle lavorazioni meccaniche è l'avanzamento. Con questo termine intendiamo lo spostamento dell'utensile per ogni giro del pezzo che viene misurato in mm/giro. In termini pratici, l'avanzamento determina delle onde sulla superficie tornita e l'aumento del parametro incide direttamente la presenza dei solchi.
Velocità Di Taglio - Spiegazione E Considerazioni
La Tornitura di Sgrossatura: Efficienza nella Rimozione di Materiale
La tornitura grezza è un'operazione di tornitura CNC mirata a una sola cosa: elevato tasso di rimozione del materiale. Utilizza un elevato avanzamento per giro e una profonda profondità di taglio per rimuovere rapidamente il materiale in eccesso. L'obiettivo non è una bella superficie, ma preparare il pezzo da lavorare, in modo che la tornitura di finitura possa bloccare le dimensioni finali e la qualità della superficie.
In pratica, una superficie tornita grezza avrà un aspetto opaco e potrà mostrare segni di avanzamento. La precisione dimensionale è inferiore rispetto alla finitura. Si lascia un piccolo margine di finitura uniforme intorno al pezzo, quindi si passa a una passata di finitura. L'ultima passata ha un avanzamento inferiore, un taglio meno profondo e un bordo più affilato.
La sgrossatura può rimuovere la maggior parte del materiale in una frazione del tempo di ciclo totale. Ciò significa più pezzi per turno, una programmazione più prevedibile e meno tempo sprecato dal mandrino per i tagli ad aria. La sgrossatura rimuove oltre l'80% di materiale in eccesso con un tempo di ciclo CNC inferiore al 25%.
Leggi anche: Come scegliere il legname da costruzione
Applicazioni della Tornitura di Sgrossatura
La tornitura grezza è presente in tutti i punti in cui i pezzi forgiati, le fusioni o le barre tagliate devono essere sagomate rapidamente.
- Automobilistico: Alberi a camme, ingranaggi, mozzi e alberi iniziano con una pesante sgrossatura.
- Aerospaziale: Carrelli di atterraggio, corpi attuatori e collari strutturali necessitano di tagli profondi in leghe resistenti.
- Attrezzature pesanti: Perni e boccole di grandi dimensioni richiedono elevati carichi di truciolo.
Sgrossatura vs. Finitura: Le Differenze
La differenza fondamentale è l'equilibrio tra velocità e qualità. La tornitura grezza mira a un elevato carico di truciolo e a una rottura stabile del truciolo. La tornitura di finitura mira a ottenere una forza ridotta, piccoli smerli e dimensioni ridotte. È possibile utilizzare lo stesso inserto per la sgrossatura e la finitura, ma non è la pratica migliore. Un tagliente consumato può ancora sgrossare bene, ma graffierà la passata di finitura e farà perdere dimensioni. Il piano sicuro consiste nel mantenere bordi separati.
Tabella: Intervalli Tipici in Sgrossatura e Finitura
| Parametro | Gamma di Sgrossatura | Gamma di Finitura |
|---|---|---|
| Avanzamento per giro (fn) | 0,25-0,6 mm/giro | 0,05-0,2 mm/giro |
| Profondità di taglio, ap (radiale) | 2-8 mm (può essere più alto sui pezzi grandi) | 0,1-0,5 mm |
| Velocità di taglio (acciaio, metallo duro) | 120-220 m/min | 140-260 m/min (varia a seconda del grado) |
| Sensazione di carico del truciolo | Patatine pesanti e spesse | Trucioli sottili e continui |
| Rugosità superficiale, Ra | >6,3 µm | 0,8-1,6 µm (o meglio con la geometria Wiper) |
| Raggio tipico del naso dell'utensile | 0,8-1,2 mm | 0,4-0,8 mm (o tergicristallo) |
Per la sgrossatura, prevedere una finestra dimensionale come ±0,3-0,5 mm e un margine di finitura costante attorno al profilo. Per la tornitura di finitura, attenersi alle indicazioni del disegno. È comune mantenere ±0,01 mm o meglio sui diametri dei perni, sulle facce e sugli elementi che si accoppiano con cuscinetti o guarnizioni.
Ottimizzazione della Sgrossatura: Dati e Controlli
Le manopole principali per il controllo del processo sono quattro: Profondità di taglio (ap), Avanzamento per giro (fn), Velocità di taglio (Vc) o piedi di superficie al minuto (SFM) e Velocità di superficie costante (CSS). Altri controlli utili includono la strategia di entrata/uscita, il raggio del naso e la preparazione dei bordi.
Per la tornitura, una semplice stima del MRR (Material Removal Rate) è: MRR ≈ π × D × fn × ap × RPM (in mm³/min se le unità corrispondono), oppure utilizzare il diametro in mm e il RPM più l'avanzamento per giro. La tornitura è spesso irregolare 4-6 volte l'MRR di un passaggio di finitura.
Tabella: Punti di Partenza per Materiali Comuni nella Sgrossatura
| Materiale (Gruppo ISO) | ap (profondità di taglio) | fn (avanzamento per giro) | Vc (velocità di taglio) | Tolleranza di finitura (per lato) |
|---|---|---|---|---|
| Acciaio al carbonio medio (ISO P) | 3-6 mm | 0,25-0,45 mm/giro | 150-220 m/min | 0,3-0,5 mm |
| Acciaio inox (ISO M) | 2-5 mm | 0,20-0,40 mm/giro | 110-180 m/min | 0,3-0,5 mm |
| Alluminio (ISO N) | 4-8 mm | 0,30-0,60 mm/giro | 250-600 m/min (osservare i limiti della macchina) | 0,2-0,4 mm |
Questi numeri presuppongono una discreta rigidità e alluvione refrigerante. Sui piccoli diametri, sui pezzi a parete sottile o sulle lunghe aste, potrebbe essere necessario ridurre ap o fn per evitare il chattering. Per la maggior parte degli acciai, lasciare 0,2-0,5 mm per lato sulla tolleranza di finitura. Lasciare un po' di più sugli inossidabili gommosi o se la crescita termica è elevata.
Utensili e Strategie per la Tornitura di Sgrossatura
Per una tornitura difficile, scegliere un inserto più duro e un rompitruciolo realizzato per formare e rompere i trucioli più spessi. Gli inserti a spoglia negativa sono comuni nella sgrossatura perché sono robusti e sopportano carichi pesanti, anche se la spoglia positiva può essere utile su macchine a bassa potenza o su pezzi a parete sottile.
Gradi di Inserto, Rompitruciolo, Raggio del Naso
- Inserti CNMG/CP: Ottimi ruvidi in generale. Angoli forti, in grado di sopportare tagli profondi.
- WNMG: Opzione a tre angoli con resistenza; ottima per la sgrossatura di molti acciai e acciai inossidabili.
- RN/RNGN (rotondo): Stabile per tagli pesanti interrotti e sgrossatura di getti.
Un raggio del naso di 0,8-1,2 mm è un buon intervallo di sgrossatura. Utilizzare il gambo più grande adatto alla torretta. Bloccate il portautensili in modo pulito e regolare. Per le sporgenze più lunghe o le barre di alesatura, utilizzare barre antivibranti o supporti smorzati. Controllare l'allineamento della torretta rispetto al centro del mandrino. Un utensile disallineato si intaglia prematuramente e spinge le dimensioni.
Strategia di Raffreddamento e Lubrificazione
Il liquido di raffreddamento non si limita a raffreddare. Rompe i trucioli e li lava.
- Per carbone e acciai legati: Il liquido di raffreddamento allagato va bene per la maggior parte dei lavori di tornitura.
- Per inossidabile: Una buona erogazione del refrigerante riduce i bordi accumulati.
- Per alluminio: Il refrigerante aiuta a evitare l'accumulo di bordi e migliora la superficie.
Il refrigerante ad alta pressione può cambiare le carte in tavola per il controllo dei trucioli e la durata dell'inserto, soprattutto nelle scanalature e negli alesaggi profondi. La lubrificazione a quantità minima (MQL) può funzionare su alcuni materiali, ma la sgrossatura spesso beneficia di una forte evacuazione dei trucioli che i sistemi a diluvio o ad alta pressione forniscono.
Per fermare i trucioli lunghi e filanti nella tornitura grezza, aumentare l'avanzamento per ogni giro finché il rompitruciolo non inizia a funzionare. Scegliere un rompitruciolo per sgrossatura adatto al proprio gruppo di materiali. Aumentare la profondità di taglio per impegnare maggiormente il rompitruciolo. Aggiungere refrigerante ad alta pressione nella zona di taglio.
Setup, Programmazione e Flusso di Lavoro per la Tornitura di Sgrossatura
Una buona sgrossatura inizia con una presa sicura. Utilizzare un mandrino o una pinza di serraggio che garantisca un contatto completo e un'oscillazione nota. Per le ganasce morbide, alesarle in base al diametro del pezzo. Se il pezzo è lungo, è bene sostenerlo con un centro contropunta o con un appoggio stabile. Controllare il runout al primo articolo e annotarlo nel registro dei lavori.
Pianificare l'ordine delle operazioni: sfacciatura, tornitura OD e sgrossatura ID in una sequenza stabile. Mantenere il materiale coerente. Se la barra grezza è storta, eseguire una leggera pulizia prima della sgrossatura profonda in modo da mantenere stabile lo spessore del truciolo. Lasciare un margine di finitura uniforme. Evitare le "passate a molla" nella sgrossatura. L'utensile di finitura non deve masticare il materiale variabile.
Sul diametro esterno, la sgrossatura assiale (passaggi in direzione Z) è semplice ed efficace. Sulle spalle profonde, provare la sgrossatura radiale con evacuazioni chiare tra le passate. Utilizzare una velocità di superficie costante (CSS) per un carico uniforme dell'utensile sui cambi di diametro più grandi, ma limitare il numero di giri massimo per evitare la sovravelocità sui piccoli diametri. Per le scanalature e gli ID, programmare le pause di beccatura o di sosta per eliminare i trucioli. Ritrarre in modo intelligente: eliminare i trucioli prima del tuffo successivo. Mantenere l'utensile al centro per evitare l'intaglio.
Risoluzione dei Problemi Comuni nella Tornitura di Sgrossatura
Molti problemi di sgrossatura si ripetono. Ecco una mappa rapida da utilizzare sul pavimento.
| Sintomo | Probabile causa | Correzione rapida |
|---|---|---|
| Chiacchiere su OD | Lunga uscita, supporto debole, raggio di curvatura troppo ampio | Accorciare la sporgenza, utilizzare un supporto più rigido, ridurre il raggio del naso o l'avanzamento, ridurre la velocità. |
| Usura da intaglio sulla spalla | Incrostazioni dure, scarso orientamento del refrigerante, ingresso aggressivo | Sbavare le incrostazioni o la prefabbricazione, puntare il refrigerante, utilizzare l'arco di entrata, ridurre l'avanzamento di entrata. |
| Bordo integrato (BUE) su acciaio/alluminio | Velocità troppo bassa, bordo opaco, refrigerante sbagliato | Aumento della velocità, utilizzo di bordi più affilati, miglioramento del refrigerante. |
| Trucioli lunghi e filanti | Alimentazione troppo bassa, rompitruciolo sbagliato, refrigerante a bassa pressione | Aumentare fn/ap, commutare il rompitruciolo, utilizzare un refrigerante ad alta pressione o una beccatura. |