La tornitura è un processo di lavorazione sottrattivo che utilizza un utensile da taglio, in genere un tornio, per ottenere una varietà di forme per parti finali in plastica, metallo, legno o pietra. In breve, la tornitura avviene utilizzando un'asta metallica rotante. Allo stesso tempo, un utensile da taglio viene tenuto contro un pezzo di materiale rigido, generalmente di forma cilindrica, per rimuovere il materiale e creare i pezzi finali. La tornitura prende un materiale abbastanza rigido come il metallo, la plastica, la pietra o il legno e lo fa ruotare intagliandolo con un utensile da taglio che utilizza uno, due o tre assi di movimento, ottenendo diametri e profondità di notevole precisione.
La tornitura è uno dei processi di lavorazione più elementari, che prevede un pezzo in rotazione tagliato da un utensile da taglio a punta singola il cui movimento è parallelo all'asse di rotazione. La sfacciatura è spesso la prima e spesso l'ultima operazione eseguita nella produzione di pezzi lavorati. La scanalatura è il taglio di scanalature a una profondità specifica e può essere eseguita su superfici interne ed esterne, nonché sulla faccia di un pezzo.
L'Evoluzione della Tornitura: Assi C e Y per Alta Precisione
È risaputo che per le operazioni di tornitura sono necessari esclusivamente gli assi X e Z. Ma nel momento in cui vogliamo eseguire delle operazioni di fresatura, foratura o maschiatura subentra la necessità di altri assi. In realtà prima di parlare di assi occorre che il tornio sia dotato di utensili motorizzati, quindi di una torretta o di una testa che funga da mandrino e conferisca il moto di taglio all’utensile.
Una volta che la macchina è dotata di utensili motorizzati sicuramente subentra l’asse C, ossia l’orientamento del mandrino principale diventa un asse rotativo; in altre parole, l’asse C sarà l’asse che esegue la rotazione del pezzo, per portarlo in ben determinate posizioni angolari in modo tale da eseguire operazioni di fresatura o foratura. L'orientamento dell'asse C segue le normative internazionali, come la ISO 841.
Lavorazioni con l’Asse C
Con il solo asse C le possibilità di lavorazione si ampliano enormemente, soprattutto per tutte le operazioni sulla faccia frontale del pezzo dove oltre che alle normali operazioni di foratura e maschiatura, sarà possibile eseguire anche operazioni di fresatura, trasformando l’asse C in un asse lineare utilizzando le funzioni di coordinate polari messe a disposizione dal controllo numerico.
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Un po’ più limitate saranno le operazioni di fresatura per le operazioni radiali nel caso in cui abbiamo solo l’asse C: non avendo l’asse Y, saremo costretti ad eseguire tutte le operazioni con l’asse dell’utensile passante dal centro di rotazione dell’asse C. Quindi per eseguire una sede di linguetta, saremo costretti a lavorare con frese aventi diametro pari alla larghezza della linguetta.
L'Introduzione dell'Asse Y
Per questo motivo all’asse C su alcuni torni si aggiunge anche l’asse Y. L'integrazione di questi assi addizionali consente la produzione di componenti con una precisione millesimale e geometrie complesse, fondamentale per settori che richiedono la massima accuratezza, come l'orologeria di alta gamma.
Il Bilanciere: Un Esempio di Componente di Precisione Estrema
In settori dove la precisione è tutto, come l'orologeria, i componenti minuscoli come l'asse del bilanciere richiedono una fabbricazione impeccabile, spesso ottenuta tramite le tecniche di tornitura avanzata descritte, e una successiva regolazione meticolosa.
Affinché la marcia di un orologio IWC sia precisa, le oscillazioni del bilanciere richiedono un’attenta regolazione. La costruzione del sistema di oscillazione, l’assemblaggio del movimento e l’esecuzione di regolazioni precise comportano il contributo di decine di specialisti esperti. Oltre ad abilità e pazienza, la regolazione manuale di un orologio esige un’ampia conoscenza di tutte le possibili fonti di errore e dei flussi energetici all’interno del movimento.
Un individuo che sceglie di acquistare un segnatempo IWC desidera eleganza e massima precisione. «Affinché un orologio meccanico indichi l’ora esatta in maniera affidabile, il bilanciere deve oscillare in maniera regolare e precisa», spiega Christoph Bühler, Responsabile della Tempistica di IWC. In un movimento con una frequenza di 4 hertz, il «pendolo» di forma anulare - vale a dire il bilanciere, in un orologio - effettua otto alternanze al secondo. Lo scappamento rilascia il ruotismo nei giusti intervalli e fa avanzare la lancetta dei secondi con uno scatto in avanti sul quadrante.
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L'Arte della Regolazione del Bilanciere
Sebbene tutto ciò possa sembrare semplice, nella pratica diventa estremamente complicato. Gli orologi meccanici sono meccanismi delicati dotati di centinaia di singole parti in continuo movimento. Al fine di assicurare la precisione voluta in tutte le posizioni, le oscillazioni del bilanciere richiedono un’attenta regolazione manuale.
Fasi Preliminari e Assemblaggio
La prima fase del processo prevede l’ispezione e l’assemblaggio del sistema di oscillazione per opera dei cronometristi, il cui lavoro richiede abilità motorie fini estremamente sviluppate. È fondamentale che tutte le parti si combinino perfettamente. La spirale dovrebbe essere pari ai due terzi del diametro della corona del bilanciere e presentare un numero di spire compreso tra 14 e 16. La corona del bilanciere viene testata per il funzionamento mediante un set di calibri «a otto». Proprio come accade nelle ruote di bicicletta, anche una piccola ammaccatura inciderebbe negativamente sulla precisione di marcia. Il cronometrista controlla anche i perni dell’asse del bilanciere per accertarsi che interagiscano con i cuscinetti con una perdita di attrito minima. Inoltre, si assicura che la spirale sia ben centrata e che resti piana durante il suo espandersi e contrarsi.
Il Piegamento della Spirale
La fase più complicata dell’intero processo è il piegamento della spirale. Nel rispetto di un principio sviluppato da Abraham-Louis Breguet oltre 200 anni fa, la spira esterna viene piegata al di sopra della voluta oppure sulla parte piana della spirale. Quando oscilla, la spirale si espande uniformemente aumentando la precisione dell’orologio. Ancora oggi, da IWC le spirali Breguet sono piegate a mano. «Benché speciali utensili per la formatura assicurino un più elevato livello di qualità, l’operazione richiede una grande abilità manuale», afferma Bühler. Dopo il piegamento dell’ultima spira, l’installatore del bilanciere incunea un perno conico sull’estremità esterna della spirale, che fissa così al ponte del bilanciere.
Manutenzione e Restauro
Rinnovare l’intero sistema del bilanciere in un vecchio orologio è un lavoro molto impegnativo. Quando un calibro 854 giunge da Schaffhausen per una revisione, si fa appello alle mani esperte di una cronometrista come Annelies Bürki. Grazie ai suoi oltre 40 anni di esperienza, questa professionista è in grado di piegare le spirali dalla forma particolare dei vecchi calibri senza ricorrere a un diagramma. A seconda delle condizioni dello scappamento, l’esperta potrebbe ritenere necessario sostituire l’asse del bilanciere e il bottone d’impulso, lucidare i perni e bilanciare scrupolosamente la corona del bilanciere. Un intervento che può richiedere diverse ore di lavoro, oltre a quelle necessarie per le operazioni di conteggio, installazione, piegamento e infine di incuneamento del perno nella spirale.
Regolazione Iniziale e Rodaggio
Durante la fase di assemblaggio, l’orologiaio integra il sistema bilanciere-spirale nel movimento ed effettua la regolazione di base. In un periodo di rodaggio di dieci giorni, oli e lubrificanti sono distribuiti nel movimento e le varie parti iniziano ad integrarsi facilmente. Dopo ulteriori modifiche, l’orologio è sottoposto alla regolazione della precisione. Questa fase vede 20 orologiai impegnati ad aumentare la precisione del meccanismo fino a raggiungere le ristrette tolleranze.
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Tecnologie Moderne per la Regolazione
Per effettuare una regolazione precisa, l’orologiaio necessita di dettagli precisi sulla marcia. In passato, i movimenti venivano testati per ore tenendo conto di un orologio di riferimento ed ovviando a qualsiasi anomalia di marcia riscontrata. Oggi, i cronocomparatori utilizzano un microfono a contatto per registrare i suoni generati dal sistema bilanciere-spirale, quale quello riprodotto dal contatto tra il bottone d’impulso e l’àncora. In questa maniera, qualsiasi deviazione nella marcia o nell’ampiezza del bilanciere può essere identificata in pochi minuti.
I moderni cronocomparatori rilevano tali parametri in sei diverse posizioni dell’orologio: con il quadrante rivolto verso l’alto e verso il basso e con la corona verso sinistra, verso destra, l’alto e il basso. «Chiaramente, non è possibile tener conto di ogni aspetto relativo alle abitudini della persona che indossa l’orologio, ma i dati ottenuti sono importanti per la regolazione», afferma Stiewe, spiegando i vantaggi di questo metodo.
Correzione degli Errori: Marcia, Ampiezza e Battito
Se c’è un errore di marcia, il bilanciere oscilla troppo velocemente o troppo lentamente, determinando l’anticipo o il ritardo dell’orologio. La correzione richiesta può essere effettuata regolando l’effettiva lunghezza della spirale oppure il momento d’inerzia della corona del bilanciere.
Regolazione della Frequenza
Nei calibri IWC 98000, la lunghezza della spirale viene regolata utilizzando l’apposita racchetta di regolazione, fissata sulla spirale mediante due spinette. Quando la racchetta viene spostata in un senso o nell’altro, il bilanciere oscilla più velocemente o più lentamente.
Altre famiglie di calibri IWC presentano un bilanciere a spirale libera, vale a dire senza racchetta di regolazione. La loro frequenza è regolata agendo su quattro viti di massa poste sulla corona del bilanciere. Se vengono ruotate verso l’esterno, le oscillazioni rallentano. Ruotate verso l’interno, determinano l’accelerazione del bilanciere.
Regolazione dell'Ampiezza
Spesso, un errore dell’ampiezza del bilanciere deve essere corretto. Se l’ampiezza è troppo elevata il bilanciere oscilla al di là del limite ideale, indicando che il ruotismo trasmette una quantità eccessiva di energia, e questo può inficiare la precisione dell’orologio. In tal caso, occorre spostare leggermente verso l’esterno le leve dell’àncora. A questo punto, l’aumento dell’attrito tra la ruota di scappamento e le leve comporterà una dispersione di energia e di conseguenza la riduzione dell’ampiezza.
È inoltre necessario tener conto del fatto che le dimensioni delle leve dell’àncora e della ruota di scappamento, nonché la distanza tra i denti, differiscono lievemente da un calibro all’altro. Tali fattori, individualmente o complessivamente, possono influenzare l’ampiezza del bilanciere, il che giustifica interventi «personalizzati» per le necessarie regolazioni.
Anche l’interazione tra lo scappamento e il bilanciere merita un’attenzione particolare: solo se questa interazione è corretta, l’ancora assicura al bilanciere la giusta quantità di energia attraverso il bottone d’impulso.
Correzione del Battito
Durante la fase di regolazione della precisione viene rilevato anche il battito. L’errore di battito si verifica quando il bilanciere impiega troppo tempo per iniziare a muoversi dopo che l’orologio è stato caricato. Per contrastare questa anomalia, l’orologiaio modifica i punti in cui la spirale aderisce al ponte del bilanciere e colloca il bottone d’impulso centralmente nella forchetta dell’àncora.
L'Importanza dell'Esperienza Professionale
Sia Bühler che Stiewe ritengono che il requisito principale per raggiungere una precisione di marcia di alto livello sia l’esperienza professionale di orologiai e cronometristi. In particolare, la regolazione della precisione richiede una perfetta conoscenza di tutte le possibili fonti di errore nonché una comprensione fondamentale dei flussi energetici. Spesso, la capacità di identificarsi con il movimento e seguire il flusso del ruotismo consente di effettuare una regolazione eccellente. «I vari passaggi di impostazione e regolazione di un orologio sottopongono spesso gli operatori a duri test di pazienza.»
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