Scopri Tutto sulla Rimozione del Truciolo nella Tornitura: Tecnologie Avanzate e Consigli di Sicurezza Indispensabili!

La lavorazione a truciolo comprende tutti i processi, siano essi manuali o automatizzati, attraverso i quali un materiale subisce modifiche di forma. Queste modifiche vengono eseguite da uno strumento che sottrae materiale; per questo motivo, i processi di asportazione sono definiti tecnologia sottrattiva. Le operazioni di rimozione dei trucioli possono essere suddivise in due macro-famiglie: quelle per l’implementazione di pezzi con forme assiali-simmetriche, cioè con simmetria rotazionale, e quelle per produrre qualsiasi forma, anche molto complessa. Indipendentemente dal processo, le fasi di lavorazione prevedono operazioni di sgrossatura, con la rimozione di grandi volumi di materiale, e processi di finitura per raggiungere le specifiche del progetto.

La rimozione del truciolo ha avuto varie fasi evolutive, adattandosi alle crescenti esigenze dell'industria. Le lavorazioni di truciolatura, manuali o automatizzate, consentono di ottenere gradi di finitura particolarmente elevati, conformi alle specifiche tecniche previste negli ambiti della robotica e della produzione industriale.

La Tornitura: Un Pilastro della Lavorazione Meccanica

Tra i vari processi di asportazione di truciolo, la tornitura è un processo di produzione industriale fondamentale. Essa consta di un moto rotatorio del pezzo e di un moto rettilineo dell’utensile (a differenza della fresatura e della foratura, dove è l’utensile a possedere un moto rotatorio). Il tagliente dell’utensile penetra nel materiale del pezzo e ne stacca la parte in eccesso (sovrametallo), formando così un truciolo. La macchina utensile usata per la tornitura è appunto il tornio.

La storia del tornio parte dalla preistoria con l’uso del tornio da vasaio. In epoca classica venne usato il tornio a pertica, segnando l'inizio di una tecnologia che sarebbe evoluta enormemente nel tempo. Il processo industriale di tornitura è uno dei pilastri delle lavorazioni attuali e viene impiegato in dozzine di ambiti e applicazioni diverse, permettendo la creazione di componenti e pezzi di qualsiasi natura.

Struttura e Funzionamento del Tornio

La struttura di base di un tornio per lavorazioni di metalli prevede (di solito alla sinistra dell’operatore) un complesso costituito da un motore elettrico che, tramite cinghie di trasmissione ed ingranaggi, trasmette il moto di rotazione ad un elemento circolare piatto, il platorello, sul quale è installato un mandrino autocentrante, un trascinatore oppure un disco menabrida, destinato a reggere il pezzo da lavorare. Il sostegno per la contropunta si compone di una base anch’essa capace di scorrere sulle guide e di un cilindro forato spostabile assialmente per mezzo di un volantino. Questo cilindro è esattamente allineato con il centro di rotazione della testa motrice e su di esso possono essere applicati vari utensili come mandrini da trapano, punte lisce, punte elicoidali da foratura ecc.

Fasi Operative: Sgrossatura e Finitura

Le operazioni di rimozione del truciolo si dividono in due categorie ben precise:

Sgrossatura: In questa fase vengono rimossi grossi quantitativi di materiale nel minor tempo possibile. Gli interventi di sgrossatura non richiedono particolare precisione, ma mirano a togliere il grosso del sovrametallo.
Finitura: Questa è la fase conclusiva che porta il componente alle specifiche richieste. L’attività di finitura richiede la massima precisione e un’attenzione costante da parte del personale incaricato. Per finire il pezzo, diventa importante il tipo e le dimensioni dell’utensile usato, che va scelto con attenzione. Le operazioni aggiuntive di super finitura e semi finitura sono richieste per ottenere gradi di precisione particolarmente elevati.

La velocità di taglio e il numero di giri mandrino sono da regolare per ottenere una superficie finale con le proprietà desiderate, rugosità soprattutto, e si raggiungono le misure previste nel disegno, entro le tolleranze da esso specificate.

Parametri di Lavorazione e Materiali

Nella tornitura, la regolazione precisa di specifici parametri è cruciale per ottenere il risultato desiderato. I principali parametri sono:

Di seguito, una tabella riassuntiva dei principali parametri:

Parametro	Descrizione	Unità di Misura Tipica
Velocità di taglio (Vc)	Velocità del movimento che provoca il distacco del truciolo, misurata in corrispondenza dello spigolo tagliente dell’utensile.	[m/min]
Avanzamento (f o a_g)	Nel caso della tornitura, rappresenta di quanto avanza l’utensile in un giro del pezzo.	[mm/giro]
Numero di giri (n)	Il numero di giri al minuto compiuto dal pezzo.	[giri/min]
Velocità di avanzamento (V_a)	Nel caso della tornitura, rappresenta di quanto si è spostato l’utensile in un minuto.	[mm/min]

I materiali utilizzati in tornitura possono essere acciai al carbonio, leghe fuse di cobalto, carburi metallici sintetizzati, materiali ceramici, nitrito di boro cubico o anche diamanti, ognuno con specifiche proprietà che influenzano i parametri di taglio.

Tipi Specifici di Tornitura

Esistono diverse modalità di tornitura, ciascuna adatta a specifiche esigenze:

Tornitura a tuffo: Si ha quando l’utensile penetra nel pezzo.
Troncatura: Si verifica se l’utensile toglie il pezzo finito dal resto del materiale (barra non lavorata).
Tornitura a copiare: In questo processo, un’attrezzatura con un tastatore viene fatta scorrere su una sagoma, trasmettendo il proprio moto all’utensile che in tal modo ne riproduce il profilo sul pezzo.

Evoluzione e Innovazioni nella Rimozione del Truciolo

La rimozione del truciolo, e in particolare la tornitura, è in continua evoluzione. I centri di lavoro, macchine utensili estremamente versatili, sono oggi in grado di eseguire diversi tipi di lavorazione senza doversi così rivolgere ad un parco macchine composito. La scelta tra un centro di lavoro e una macchina utensile è basata sul tipo di produzione (complessità, quantità di pezzi, precisione, ecc.).

Oggi ci si dirige verso evoluzioni di HSM (High-Speed Machining) - lavorazione ad alta velocità, che garantiscono sempre più risparmio di produttività. La lavorazione criogenica, che nasce dall’esigenza di ridurre l’impatto ambientale connesso ai refrigeranti (Azoto liquido o CO2), potrebbe essere lo standard del prossimo futuro, sebbene rappresenti ancora una novità e questi processi siano ancora in fase di studio. Le lavorazioni standard iniziano ad essere affiancate da quelle non convenzionali: ultrasuoni e laser, oggi, possono essere integrate nella stessa macchina, definita ibrida.

Problemi Comuni nella Tornitura e Soluzioni

Data la sua versatilità, le difficoltà e i problemi che possono presentarsi durante una lavorazione al tornio sono numerosissimi, e non tutti di semplice risoluzione. Comprendere queste problematiche e le loro soluzioni è fondamentale per garantire qualità e efficienza.

Problemi legati alla qualità della superficie e alla stabilità:

Vibrazioni eccessive: Nei casi in cui il tornio presenta un problema di vibrazioni eccessive durante la fase di taglio, i pezzi presenteranno dei segni rivelatori. Un caso tipico in cui si verifica questo problema è quello delle lavorazioni interne di alesatura. Elevate forze di taglio radiali dovute a vibrazioni o segni prodotti da vibrazioni causati dagli utensili o dal montaggio degli utensili.
Finitura irregolare del pezzo: Sia che sia rilevabile al tatto che alla vista, è un problema considerevole, perché colloca la produzione al di fuori delle tolleranze accettabili e quindi squalifica l’intero lotto, con danni economici e d’immagine per il produttore.
Interferenza da parte dei trucioli prodotti: In questo caso, la motivazione dell’irregolarità della superficie di taglio è da ricercarsi nella rottura dei trucioli asportati contro il pezzo in lavorazione, che lascia appunto dei segni evidenti. Lunghi trucioli aggrovigliati che si avvolgono attorno all’utensile o al pezzo possono causare problemi.
Bave: Sono materiali in eccesso che possono formarsi durante le operazioni di taglio e non distaccarsi, costringendo ad aggiungere al processo produttivo una fase, appunto, di sbavatura.

Problemi legati all'usura dell'utensile e all'impostazione dei parametri:

Insufficienti forze di taglio: Questo problema può essere spesso imputato ad una scorretta impostazione della profondità di taglio.
Eccessiva sporgenza dell’utensile: Una misura eccessiva dell’utensile porta inevitabilmente a vibrazioni, spesso incontrollate.
Usura del tagliente: La perdita di affilatura del tagliente, o la modifica del suo profilo dovuta all’attrito contro i pezzi in lavorazione, va naturalmente a compromettere la qualità della finitura ottenuta sulla superficie dei componenti.
Errata impostazione dei parametri: Nel caso in cui l’impostazione del tornio preveda un avanzamento eccessivo combinato ad un raggio di punta troppo ridotto, la superficie del pezzo presenterà delle caratteristiche irregolarità. Un avanzamento troppo ridotto, dalla combinazione del livello di avanzamento e della rotondità del tagliente, può essere un problema.

Soluzioni e best practice:

Per affrontare questi problemi, si raccomanda di:

Scegliere un angolo di registrazione più grande (angolo di attacco).
Selezionare una qualità con rivestimento PVD.
Selezionare una qualità con una migliore resistenza all'usura per ossidazione.
Per lavorare con dati di taglio ottimizzati, ottenere componenti della migliore qualità possibile e salvaguardare la durata utensile, controllare sempre l'inserto/tagliente dopo la lavorazione, valutando la tipologia di usura preferibile in ogni applicazione.

1 LEZIONE BIS - LAVORAZIONI PER ASPORTAZIONI TRUCIOLO INTRODUZIONE E TORNITURA RIPASSO

L'Addetto alla Tornitura: Mansioni, Rischi e Sicurezza

Nell’industria meccanica, l’addetto alla tornitura è il lavoratore specializzato nell’utilizzo del tornio, una macchina per la lavorazione di pezzi meccanici con asportazione di truciolo, caratterizzata dal moto rotatorio impresso al pezzo in lavorazione e dal moto traslatorio impresso all’utensile. Un’attività che, come vedremo, è soggetta a vari rischi, non solo quelli correlati all’utilizzo del tornio.

Le attività principali di tale addetto sono differenti in base al tipo di tornio utilizzato:

Macchine semiautomatiche: L'addetto deve esaminare i disegni che specificano le dimensioni del pezzo da realizzare, selezionare velocità e tipo di utensile, fissare il pezzo da lavorare sul mandrino, avviare la macchina, lavorare il pezzo in movimento producendo le forme e le superfici desiderate, ed effettuare la manutenzione dei macchinari.
Macchine a controllo numerico: Le mansioni includono esaminare i disegni che specificano le dimensioni del pezzo da realizzare, programmare la macchina, fissare il pezzo da lavorare sul mandrino, avviare la macchina e controllare la lavorazione, ed effettuare la manutenzione dei macchinari.

Si segnala che qualora in azienda sia presente un addetto con mansione specifica di programmatore di centri di lavoro a controllo numerico (utilizzo di programmi CAD), si dovrà tener conto dell’esposizione a videoterminale solo se questa supera le 20 ore settimanali.

Fattori di Rischio e Misure di Prevenzione

I fattori di rischio connessi alla professione di addetto alla tornitura sono molteplici. Non c'è solo il tornio, ma anche apparecchi di sollevamento (smontaggio/montaggio utensili e pezzo da lavorare di dimensioni e peso elevati), elettroutensili (trapani, avvitatori, smerigliatrici per attrezzaggio e manutenzione ordinaria), utensili manuali e saldatrice.

Le principali materie/sostanze utilizzate o sviluppate nel processo di lavoro includono polveri e trucioli di metallo, fluidi lubro-refrigeranti, oli esausti raccolti, grasso e prodotti disincrostanti. La scheda di sicurezza presenta i vari rischi di infortunio, rischi fisici (rumore, vibrazioni), rischi chimici e biologici e i fattori ergonomici, psicosociali e organizzativi.

Rischi Infortunistici Comuni:

Traumi, lacerazioni, contusioni, ferite, schiacciamenti provocati dal contatto con organi in movimento delle macchine, impigliamenti e trascinamenti con gli organi di lavoro, cadute e scivolamenti.
Lesioni agli occhi e al corpo causate dalla proiezione di frammenti e dalla caduta durante l’attrezzaggio e la lavorazione.
Elettrocuzione o ustioni causate dal contatto con parti in tensione delle macchine.
Lesioni a carico dell’apparato uditivo (ipoacusia, perdita dell’udito) causate dall’elevato rumore (magli, presse).
Patologie dovute alle vibrazioni trasmesse al sistema mano-braccio.
Lombalgie e traumi al rachide dovuti alle vibrazioni trasmesse al corpo intero (vibrazioni trasmesse dalle macchine/impianti a terra).
Intossicazione, malattie respiratorie, dermatologiche dovute rispettivamente ad inalazione e contatto di prodotti chimici.
Lesioni a carico dell’apparato muscolo-scheletrico causate da lavoro ripetitivo e dalla movimentazione manuale dei carichi.

Misure di Prevenzione e Sicurezza Correlate:

Per mitigare questi rischi, è fondamentale adottare specifiche misure di prevenzione e sicurezza:

I pavimenti dei luoghi di lavoro devono essere fissi, stabili ed antisdrucciolevoli, nonché esenti da cavità o piani inclinati pericolosi.
Mantenere l’area di lavoro in ordine ed evitare l’accumulo di materiale che possa intralciare i movimenti dell’operatore.
Dotare gli ambienti di lavoro di sufficiente illuminazione naturale e/o artificiale.
Definire gli spazi per lo stoccaggio dei pezzi (da magazzino) strettamente necessari alla lavorazione e dei contenitori per la raccolta del prodotto lavorato (in seguito trasportato in magazzino o in altro reparto).
Collocare le macchine utensili progettando gli spazi di movimento.
Prevedere idonee procedure ed istruzioni operative per l’approvvigionamento del materiale dal magazzino ai reparti di produzione al fine di evitare un’interferenza con le attività di reparto e ribaltamenti.
Prevedere idonee procedure ed istruzioni operative per l’attrezzaggio di impianti e macchine e per tutte le operazioni di manutenzione (apparecchi ausiliari di sollevamento per facilitare montaggio e smontaggio di pezzi pesanti).
Prevedere idonee procedure ed istruzioni operative per il corretto posizionamento del pezzo oggetto della lavorazione all’utensile.
Le macchine marcate CE devono essere dotate dei RES (Requisiti Essenziali di Sicurezza), mentre quelle non marcate CE vanno verificate ed adeguate come indicato nell’allegato V del D.Lgs 81/2008 e s.m.i.
In qualsiasi situazione, e in particolare in caso di inceppamento della macchina, vietare la rimozione delle protezioni per intervenire, prima di aver messo la macchina fuori servizio e prima di averla isolata dalla rete elettrica.
Obbligo di indossare tute aderenti con bottoni e zip al collo, senza tasche sul petto e con maniche abbottonate ai polsi. Obbligo di legare i capelli. Divieto di indossare anelli, bracciali, collane.
Verificare la sicurezza di apparecchiature elettriche prima del loro utilizzo. Sottoporre attrezzature elettriche difettose o che presentano anomalie sospette ad ispezione ed eventuale riparazione da parte di un tecnico elettricista qualificato e mantenere i cavi elettrici in ordine.
Dotare l’ambiente di lavoro di idonea segnaletica di sicurezza e vietare l’accesso alle persone non autorizzate e progettare in modo adeguato le vie di circolazione per veicoli e pedoni al fine di evitare investimenti, incidenti tra mezzi e ribaltamenti.

Inoltre, bisogna verificare che le attrezzature siano dotate dei RES e “rispondano ai requisiti minimi richiesti dall’organo di controllo”. Le attrezzature dovrebbero essere così dotate:

Protezione degli organi di trascinamento del pezzo: Deve essere costituita da un riparo contornante il mandrino, dotato di interblocco. Suddetto interblocco potrà anche essere escludibile mediante selettore a chiave estraibile, da custodirsi a cura del preposto.
Protezione della zona di lavoro dell’utensile: Deve essere costituita da uno schermo in grado di riparare dalla proiezione di trucioli e liquidi e di proteggere dal contatto con parti salienti del pezzo in rotazione.
Protezione della barra orizzontale di avanzamento rapido: Nei casi in cui detto organo risulti facilmente accessibile dovrà essere realizzata una adeguata protezione (ad esempio a cannocchiale o a soffietto).
Protezione della zona posteriore del tornio: Deve essere costituita da un riparo fisso, necessario quando la macchina risulta dislocata in vicinanza di un’altra postazione fissa di lavoro, o di zone destinate al transito di personale in genere.
Protezione degli organi di comando dagli azionamenti accidentali: Deve essere costituita da leve a doppio innesto, o da dispositivi di pari efficacia.
Organi di arresto d’emergenza: Sono costituiti dal pulsante ‘a fungo’, di colore rosso, o da una barra cosiddetta ‘di arresto’, che debbono essere posti a facile portata, e che debbono porre la macchina in condizione di arresto nel più breve tempo possibile, tramite dispositivi in grado di esaurire immediatamente l’inerzia residua.
Protezione contro il riavviamento automatico: Deve essere realizzata da un dispositivo di ‘minima tensione’, atto a impedire l’automatico riavviamento della macchina, a seguito del ripristino della corrente elettrica, una volta determinatasi l’interruzione della stessa.
Volantini di manovra: Devono essere svincolabili dal sistema di trasmissione, oppure lisci, ad anima piena e con impugnatura ripiegabile.
Protezione dell’accesso alla zona trasmissione moto rotazione: Lo sportello d’accesso dovrà essere o di tipo apribile solo con l’uso di chiave oppure amovibile dotato di interblocco.
Illuminazione della zona di lavoro: Deve essere orientabile, ed avere idonea protezione contro l’eventuale proiezione di schegge dell’elemento illuminante. Per quanto riguarda l’intensità della luminosità devono essere assicurati valori adeguati a salvaguardare la sicurezza ed il benessere dei lavoratori.
Fine corsa per contropunta: Deve essere presente un fermo meccanico di fine corsa che impedisca la fuoriuscita della contropunta dalle guide.
Caduta di oggetti: Predisporre un sistema di trattenuta degli oggetti appoggiati sulla ‘testa’ del tornio.

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