Tornitura con Copiatore: Principi e Funzionamento Approfondito

Usare il tornio è una vera e propria arte, a volte trasmessa di generazione in generazione, che consente di lavorare una vasta gamma di materiali e di realizzare oggetti e componenti di vario tipo. Alla base della lavorazione con tornio si pone il classico movimento di rotazione, tramite cui vengono modellati metalli, legno e terracotta, così come accadeva nelle epoche antiche, quando vasi e attrezzi venivano creati per mezzo di un tornio. Considerato uno dei macchinari principali per ciò che riguarda l’industria meccanica, il tornio consente in ultima analisi di effettuare la tornitura di un oggetto.

Cosa si intende per Tornitura?

Semplicemente una particolare lavorazione tramite taglio, ossia asportazione regolare di porzioni di materiale, la quale porta di fatto al modellamento di un pezzo grezzo, secondo parametri predefiniti. Tra i fattori più importanti quando si parla di tornitura è d’obbligo considerare la velocità del taglio, la profondità di passata e l’avanzamento. Quest’ultimo in particolare non è altro che la distanza percorsa ad ogni giro dal tornio e può variare a seconda del tipo di lavorazione e di materiale trattato. La velocità viene invece definita da una specifica funzione matematica, mentre la profondità di passata esprime il quantitativo di materiale rimosso durante il processo.

Componenti Fondamentali del Tornio

Un tornio moderno, quindi non azionato manualmente, è costituito innanzitutto da un motore capace di trasmettere un moto rotatorio continuo, per mezzo di specifiche porzioni di trasmissione, alla cosiddetta testa motrice. Quest’ultima ospita il mandrino, che andrà di fatto a tenere ben saldo il pezzo da sottoporre a tornitura. A poca distanza sono presenti il bancale, ossia una superficie dotata di carrello scorrevole con contropunta, anch’essa coinvolta nel processo di fissaggio del pezzo da lavorare, e la torretta portautensili, indispensabile per tenere a portata di mano tutti gli strumenti da taglio impiegati poi durante l’operazione. Esistono infatti varie tipologie di utensili da taglio, il cui utilizzo dipende dal genere di deformazione richiesta.

Struttura del Tornio

• Bancale: Il bancale del tornio sostiene tutti gli organi della macchina e ne garantisce la rigidezza reciproca e il corretto allineamento. Tipicamente è costituito di ghisa per garantirne maggiore stabilità. Sulla parte superiore del bancale si trovano due guide prismatiche su cui scorre il carro. È tipico che in prossimità della testa motrice vi sia uno scarico (o un tratto di guida smontabile) in modo da garantire la possibilità di lavorare pezzi anche di grandi dimensioni. Le guide, rettificate e indurite per resistere all’usura e garantire un basso attrito, sono studiate per vincolare correttamente i gradi di libertà cinematici della controtesta e del carro: infatti, entrambi scorrono guidati da un lato da un piano e dall’altro lato su un prisma. Per evitare distorsioni e deformazioni indesiderate, il bancale in ghisa è sottoposto a invecchiamento o ricottura di distensione prima del trattamento termico di tempra superficiale e relativa rettifica.
• Albero mandrino e mandrino autocentrante: Spesso abbreviato semplicemente con “mandrino”, il mandrino autocentrante afferra e centra il pezzo grazie a delle griffe. Il mandrino autocentrante è accoppiato sull’albero o linea mandrino che è l’albero cavo su cui si monta l’autocentrante.
• Controtesta: È situata all’estremità del bancale opposta alla testa motrice e fa da contro-sostegno al pezzo in lavorazione. È libera di scorrere sulle guide del bancale e viene fissata ad esso tramite una leva con eccentrico o con una vite.
• Gruppo slitta: È costituito dal carro trasversale e dal carrellino superiore (manuale), che hanno la funzione di guidare l’avanzamento dell’utensile. Accanto alla postazione appena descritta è presente il carrello destinato ad ospitare l’utensile in uso, munito di slitta mobile diretta verso l’asse del tornio e quindi adibita agli spostamenti longitudinali, nonché di una che permette i movimenti trasversali.

La potenza disponibile del motore è di alcuni kW, mentre le velocità all’albero mandrino sono nel range di 50-3.000 giri/min. Il moto di taglio è garantito dal pezzo portato in rotazione dal mandrino mentre l’utensile si muove trasversalmente e longitudinalmente con il moto di alimentazione e di appostamento.

Tipi di Tornio e la Tornitura a Copiare

A testimonianza dell’estrema importanza che questo macchinario ha rivestito per l’uomo, sono stati inventati negli anni tanti tipi di tornio. Tra i principali ci sono ad esempio quelli da legno, da ceramica, a copiare, a controllo numerico e paralleli. Un tornio meccanico da legno o da ceramica può funzionare tramite attivazione manuale, a pedale o a motore. Nell’industria moderna si impiegano invece principalmente il tornio a controllo numerico, collegato di fatto ad un computer e perciò guidato in ogni fase da un programma appositamente creato, e quello parallelo.

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Assieme al tornio a controllo numerico, il tornio parallelo è come detto uno dei macchinari maggiormente impiegati nell’industria, poiché si presta ad eseguire tante tipologie di lavori, dai fori alle sfacciature, passando per le filettature e i vari tipi di tornitura, in particolare nell’ottica dei solidi di rivoluzione. Questi non sono altro che oggetti per i quali ogni sezione perpendicolare appare circolare rispetto all’asse principale.

Il Copiatore: Funzione e Componenti

La tornitura con copiatore rappresenta una soluzione efficace per riprodurre forme complesse con precisione. Ci sono varie costruzioni di copiatori, ciascuno con le sue caratteristiche. Il copiatore per tornio legno è composto da un supporto metallico che si fissa sul bancale del tornio, e ha una guida sulla quale scorre un carrello che porta il gruppo tastatore-utensile. L’utensile è ricavato da una barretta, a sezione rettangolare, in acciaio HSS la cui estremità di taglio è simile ad uno scalpello a taglio obliquo e lavora di punta.

Processo di Copiatura e Operatività

Per copiare il modello vi si tiene a contatto con la sinistra il tastatore che solleva il braccio su cui scorre lo scalpello a conchiglia. Questo è avvitato su una slitta che permette di spostarlo avanti e indietro sul braccio. Con la destra si fa scorrere il carrello da destra a sinistra e da sinistra a destra; così lo scalpello lavora il pezzo da tornire, prima sui diametri maggiori e via via, spostandolo in avanti, approfondendo lo scavo. I copiatori automatici spesso sono forniti di blocco fine corsa. Nel caso di operazioni manuali, si può pensare che si debba ruotare il volantino non a 90 gradi perché non si può, ma di una 60-80 gradi.

La Realizzazione della Sagoma Guida

La precisione della tornitura con copiatore dipende in gran parte dalla sagoma o modello guida. La sagoma si realizza tracciando su un foglio il contorno dell’oggetto da riprodurre. Spesso però, non si ricava la sagoma dal pezzo ma, viceversa, si disegna un certo profilo sulla sagoma. Con questo si realizza il primo pezzo, modificandola fino ad ottenere il profilo desiderato.

Il processo di preparazione della sagoma è fondamentale:

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1. Si poggia, su un foglio di cartone, l’oggetto da copiare e si passa sul contorno di esso una matita tenendola il più possibile perpendicolare al cartone.
2. Eseguito il tracciato si ritaglia la sagoma dal cartone e si accosta all’oggetto controllando l’accoppiamento, ritagliando le parti eccedenti o incollando dei pezzi di cartone nelle zone mancanti.
3. Eseguito il taglio lo si rifinisce con lima e tela abrasiva in modo da ottenere un contorno abbastanza liscio; ciò è necessario affinché il tastatore possa scorrere su di esso senza vibrazioni che verrebbero riprodotte sul pezzo da costruire.
4. Infine si fissa la sagoma sul copiatore per legno con delle viti.

Accorgimenti per la Precisione e la Costruzione del Copiatore

Sul tornio parallelo manuale con copiatore è possibile eseguire dei raggi di discreta precisione. Per garantire un'ottima funzionalità del copiatore, sono necessari alcuni accorgimenti costruttivi.

È consigliabile utilizzare un'asta di diametro minimo 30mm e un cuscinetto a ricircolo o bronzina lunga 50mm, smussata a imbuto alle estremità. L'asta deve essere il più possibile in piano rispetto allo scorrimento del carro e bloccata bene, prima alle due estremità e poi al punto di attacco della leva trasversa, rilevando con spessimetro eventuali differenze in più o in meno rispetto alla leva fissata sul trasversale.

La barra di scorrimento, se di 30mm, deve essere ben in linea su tutta la sua lunghezza, con ulteriori ancoraggi lungo la sua estensione. Un aspetto da considerare è che a volte la barra può essere leggermente sottoposta rispetto al carro, un dettaglio che va gestito con attenzione per mantenere l'allineamento. L'uso di cuscinetti a ricircolo è un elemento chiave per una scorrevolezza ottimale del tastatore e per la fedeltà della riproduzione.

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