La Tornitura: Processo, Macchine e Innovazione CNC, con un Focus sulle EUBAMA

La tornitura è un tipo di lavorazione meccanica fondamentale che utilizza un utensile fisso per rimuovere materiale da un pezzo rotante, al fine di ottenere la geometria desiderata. Questo processo è applicabile a un'ampia varietà di materiali, inclusi metallo, legno o pietra. Il nome "tornitura" deriva dal macchinario principale impiegato per la sua realizzazione: il tornio.

Nonostante esistano vari tipi di torni, tutti condividono lo stesso principio operativo, ovvero l'asportazione di una porzione di materiale, nota come truciolo, da un pezzo di dimensioni predefinite. Questo serve a sagomare o profilare il pezzo stesso. Nella tornitura, il materiale da lavorare è mobile e compie un moto rotatorio, mentre l'utensile tagliente compie un moto rettilineo di avanzamento. È interessante notare la differenza con la fresatura, dove l'utensile si muove e il materiale rimane statico, con la fresa che è l'utensile a contatto con il materiale da lavorare.

La Macchina Utensile per la Tornitura: Il Tornio

Il tornio è una delle macchine utensili più antiche e storicamente significative. Nel processo di tornitura, il pezzo da lavorare viene saldamente fissato a un mandrino autocentrante, il cui moto rotatorio è azionato da un motore elettrico.

Tipologie Comuni di Torni

Il mercato attuale offre diverse tipologie di torni, ognuno con caratteristiche e applicazioni specifiche:

• Tornio parallelo: È il modello più diffuso nell’ambito dell’industria meccanica, in quanto ben si presta alla lavorazione dei metalli.
• Tornio CNC (a controllo numerico): Rappresenta la versione più moderna dei macchinari da tornitura. In queste macchine, ogni passaggio di lavorazione è controllato da un computer, il che riduce sensibilmente i margini di errore a pochi centesimi di millimetro.
• Tornio plurimandrino: In questo tipo di lavorazione, la testa, generalmente ad asse orizzontale, alloggia più mandrini portapezzo, fino a 12. I mandrini possono ruotare anche a velocità diverse, permettendo la lavorazione contemporanea di più pezzi e incidendo significativamente sulla velocità di lavorazione. Questa configurazione consente di utilizzare il medesimo utensile tagliente su più prodotti prima di cambiarlo per passare a una successiva fase di lavorazione, riducendo sostanzialmente i fermi macchina dovuti al cambio utensile.

Parametri e Operazioni Fondamentali nella Tornitura

Per comprendere appieno il processo di tornitura, è essenziale familiarizzare con i suoi parametri chiave e le operazioni che possono essere eseguite:

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• Velocità di rotazione del mandrino: Misurata in giri al minuto, si può ottenere dividendo la velocità di taglio per la circonferenza del pezzo in lavorazione.
• Velocità di avanzamento: È la velocità rettilinea dell’utensile rispetto al pezzo in lavorazione.
• Profondità di taglio assiale: È la profondità dell’utensile lungo l’asse del pezzo in lavorazione durante l’esecuzione di un taglio.
• Profondità di taglio radiale: È la profondità del taglio dell’utensile misurata lungo il raggio del pezzo in lavorazione durante la tornitura.

Durante la lavorazione, un utensile da tornitura si muove assialmente e radialmente lungo l’asse del pezzo in lavorazione, rimuovendo il materiale per formare diverse caratteristiche quali coni, smussi o gradini. L’utensile può anche spostarsi radialmente sul lato del pezzo per incidere i solchi delle scanalature, o la sua punta può penetrare nel pezzo producendo un foro. Tramite la tornitura, è possibile eseguire anche operazioni di rifinitura di fori.

Tornitura CNC: Precisione, Efficienza e Settori di Applicazione

La tornitura CNC è un processo di lavorazione avanzato che crea pezzi precisi di forma cilindrica, come alberi e manicotti. Durante questo processo, il tornio fa ruotare il materiale contro un utensile da taglio controllato da un programma informatico. Il programma consente di raggiungere livelli di precisione elevati, rendendo il CNC in grado di realizzare qualsiasi cosa, dai pezzi più semplici a quelli più intricati.

La macchina utensile a controllo numerico CNC è l’espressione più evoluta e performante del tornio tradizionale. Ha rivoluzionato la lavorazione dei metalli fin dalla sua invenzione negli ormai lontani anni ’50. Avvalendosi di un automatismo computerizzato, programma ed esegue pezzi molto complessi mantenendo comunque un’elevata precisione di risultato. Lavorare con questo tipo di macchina significa compiere un’evoluzione tecnologica e professionale che fonde semplicità, precisione e raggiunge standard elevati. Con questo tipo di macchinario è possibile eseguire, inoltre, lotti sostenuti con un minor tempo di ciclo, a vantaggio di una maggiore efficienza produttiva.

Tecnologie CNC all'avanguardia

Nel campo della tornitura CNC, la scelta delle macchine è cruciale. Ad esempio, in R.S. Lavorazioni Meccaniche, sono state selezionate la ‘BRAVO AVM’ e la ‘GOODWAY GA-3300’ per le lavorazioni di tornitura CNC. Le loro strutture automatizzate permettono di controllare con precisione le posizioni di taglio e di lavorazione. Si tratta di due macchine altamente professionali ed estremamente pesanti, in grado di ottenere lavorazioni flessibili in funzione del materiale del pezzo da lavorare e/o della forma desiderata. L’ossatura di queste macchine, infatti, consente di ridurre sia gli attriti che le vibrazioni, supportando un posizionamento sistematico ben definito.

Con la Bravo AVM è possibile realizzare prodotti come alberi moto di trasmissione, ruote dentate, mozzi di centrifuga, bronzine e steli. Con la GOODWAY GA-3300, invece, si producono pistoni, cilindri, fasci tubieri e raccordi clamp a disegno. In generale, le aziende del settore si occupano della produzione di ricambi a campione in bronzo, acciaio-inox, ferro, ghisa e materie plastiche, oltre allo sviluppo di prototipazione e componentistica per impianti a vuoto.

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Approccio Multisettoriale e Certificazioni

L'approccio multisettoriale e la capacità di lavorare con una vasta gamma di materiali permettono di soddisfare le necessità dei settori più esigenti, tra cui quello aeronautico, nucleare e dell'automazione. Le certificazioni, allineate agli standard rigorosi delle industrie aerospaziale e nucleare, garantiscono processi tracciabili, controllati e replicabili in ogni fase della lavorazione. Ogni fase del processo, dalla programmazione al collaudo, è gestita internamente, garantendo risultati affidabili anche su materiali difficili o componenti con geometrie critiche. L'impegno costante è volto a garantire affidabilità, qualità e il rispetto dei tempi di consegna in ogni progetto.

Best Practices di Progettazione per la Tornitura CNC

Il processo di progettazione è il primo passo cruciale per la creazione di componenti funzionali per tutti i tipi di lavorazione CNC. Comprendere le migliori pratiche è fondamentale per ottimizzare la produzione e garantire la qualità del prodotto finale.

Utilizzare Dimensioni e Forme Standard delle Barre

Il materiale da barra è il materiale grezzo e purificato utilizzato nella tornitura CNC. Le sue dimensioni e la sua tolleranza possono spesso essere vantaggiose quando si progetta per la produzione di macchine a vite. Il diametro massimo dovrebbe corrispondere al diametro della barra per risparmiare materiale e ridurre la lavorazione del pezzo. Se possibile, è consigliabile utilizzare barre di dimensioni e forme standard piuttosto che diametri e forme speciali. Le materie prime facilmente accessibili sono disponibili da 1 a 20 mm con incrementi di 1 mm e fino a 5 mm per le dimensioni maggiori. La materia prima deve essere più grande di almeno 0,4 mm se sono necessarie tolleranze sul diametro maggiore.

Utilizzare Utensili Standard

È necessario specificare dimensioni standard e comuni per fori, filettature, scanalature, zigrinature, ecc. La conoscenza dei componenti della macchina per tornio è fondamentale per un funzionamento e una manutenzione efficaci, in quanto consente di utilizzare nella produzione utensili e calibri facilmente reperibili, anziché quelli che devono essere realizzati appositamente.

Evitare Operazioni Secondarie

I pezzi dovrebbero essere progettati per essere completati al taglio dal materiale della barra, quando possibile. Se non è possibile evitare le operazioni secondarie, è consigliabile ridurle al minimo. Molte caratteristiche del pezzo, in particolare le superfici interne e le filettature, devono trovarsi su una sola estremità del pezzo, in modo che tutte le lavorazioni possano essere eseguite prima del taglio. Il maggior numero possibile di caratteristiche, in particolare le superfici interne e le filettature delle viti, devono essere collocate su un'estremità del pezzo.

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Prevenzione dei Segni dell'Utensile

Sebbene i piccoli segni degli utensili siano spesso inevitabili, è importante evitare difetti come graffi o scanalature, che non influiscono solo sull'aspetto del pezzo, ma anche sulle proprietà meccaniche. Per evitare questi difetti, i fianchi delle scanalature e delle altre superfici perpendicolari all'asse del pezzo dovrebbero avere un leggero tiraggio di 0,5° o più. Questo tiraggio impedisce la formazione di segni sulla superficie lavorata durante il ritiro dell'utensile.

Utilizzare i Sottosquadri in una Sola Direzione

Le slitte portautensili standard dei torni funzionano ad angolo retto rispetto all'asse del pezzo. Un sottosquadro angolare, sia interno che esterno, è difficile da produrre e dovrebbe essere evitato quando possibile. Le scanalature anulari sono più facili da creare sulla superficie esterna del pezzo rispetto a un incavo interno, in quanto le scanalature esterne possono essere incorporate in utensili di forma. Le scanalature interne richiedono utensili con movimento sia assiale che trasversale. Se è possibile scegliere, è preferibile progettare i pezzi in modo che contengano scanalature esterne.

Spazio per gli Strumenti di Taglio della Filettatura

Il processo di filettatura CNC taglia i filetti sulla superficie dei pezzi. Le filettature esterne non devono terminare troppo vicino a uno spallamento o a un diametro maggiore. Deve essere presente un'area per il rilievo della filettatura o per il sottosquadro quando il diametro del pezzo è inferiore al diametro minore della filettatura.

Limitare la Necessità di Sbavatura

Una sbavatura è un bordo o una cresta ruvida di una parte lavorata. La sbavatura è un lavoro altamente manuale che comporta costi aggiuntivi per ogni pezzo. Per evitare le bave, è utile considerare raccomandazioni di progettazione specifiche quando le filettature delle viti intersecano altre superfici.

Capire le Zigrinature

La zigrinatura crea disegni su pezzi rotondi per scopi funzionali o estetici. Un'area zigrinata deve essere stretta e la larghezza non deve superare il diametro. La godronatura non può produrre un numero esatto di denti, quindi è necessario definire alcuni punti per guidare il produttore:

• Un numero approssimativo di denti o la dimensione generale della zigrinatura (grossolana, media, fine).
• Tipo di zigrinatura (dritta, diagonale, a diamante).
• Utilizzo per la zigrinatura (presa delle dita, aspetto, inserimento a pressione).

Evitare gli Angoli Acuti

Gli spigoli vivi, sia interni che esterni, possono causare debolezze o richiedere la realizzazione di costosi utensili. Quando è necessario un angolo acuto, è importante progettarlo entro limiti specifici che soddisfino comunque i requisiti funzionali del pezzo. A questi angoli si può applicare un taglio commerciale di 0,4 mm per 45°. Un angolo interno può essere reso "tagliente" con un sottosquadro all'angolo, eliminando così l'inevitabile raggio prodotto da una forma in questa intersezione.

Progettare Correttamente le Estremità Sferiche

Quando è richiesta un'estremità sferica su un pezzo lavorato con tornitura CNC, è meglio progettare il raggio dell'estremità sferica più grande del raggio della parte cilindrica adiacente. Progettando in questo modo si elimina la necessità di fondere due superfici che potrebbero non essere perfettamente concentriche, perché di solito vengono formate da strumenti separati.

Progettare per Fessure e Piani

Le scanalature e i piani possono essere prodotti con una superficie concava all'estremità o al fondo del materiale, con un raggio di curvatura uguale a quello della fresa. Il fondo o l'estremità possono essere piatti grazie all'avanzamento trasversale della fresa. Se la funzione del pezzo non richiede una superficie piana, si può scegliere una superficie concava, che è più facile da produrre.

Considerare le Marcature di Incisione

Le marcature d'impronta possono essere realizzate nell'ambito delle normali operazioni del tornio CNC, come l'incisione di fresatura. Altre posizioni dell'incisione per fresatura richiedono operazioni secondarie.

Attenzione alle Parti Sottili

Il progetto deve ridurre al minimo i lavori delicati e non supportati di piccolo diametro, quando possibile. In questo modo si riduce la deviazione del lavoro dall'utensile da taglio. È utile che i pezzi siano il più corti possibile. I pezzi corti e spessi sono più facili da lavorare rispetto a quelli lunghi e sottili, poiché questi ultimi richiedono il supporto della contropunta o del supporto fisso.

Panoramica sui Macchinari Specializzati per la Tornitura

Il mercato offre una vasta gamma di macchinari specializzati per la tornitura, ognuno con peculiarità che lo rendono più adatto a specifiche produzioni. Esaminiamo le caratteristiche principali dei macchinari più utilizzati, distinguendo tra plurimandrini, monomandrini, macchine CNC e transfer.

Macchine Monomandrino

Si tratta della macchina base, ovvero del concetto più diffuso di tornio, utilizzato ancora oggi sia per produzioni limitate a poche decine o piccole centinaia di pezzi, sia da barra (per lavorazioni semplici) sia da ripresa. I principali limiti di questo tipo di macchina sono la scarsa produttività e una flessibilità limitata, che dipende anche dalla presenza o meno del Controllo Numerico. Per ottenere grandi volumi di produzione utilizzando macchine di questo tipo, sarebbe necessario dotarsi di un elevatissimo numero di macchine, ciascuna delle quali realizza una singola fase o una parte limitata del ciclo di lavorazione. Questo approccio comporta un enorme dispendio di spazio e manodopera, oltre a introdurre nuove possibilità di errori ad ogni ripresa di lavorazione intermedia.

Macchine Monomandrino o Bimandrino di tipo Svizzero (a fantina mobile)

Queste macchine soddisfano un mercato più ampio grazie all’utilizzo del controllo numerico CNC. Sono adatte a lavorare componenti di piccolo diametro (inferiore ai 40 mm), in particolare quelli la cui lunghezza è significativamente superiore al diametro, come ad esempio i componenti per orologi. La possibilità di utilizzare il CNC rende queste macchine molto flessibili e in grado di produrre pezzi più complessi. Dispongono di diversi assi e consentono la lavorazione simultanea delle facce anteriori e posteriori del pezzo, nonché l’utilizzo di utensili di tornitura, utensili rotanti e utensili di foratura. Il limite principale è legato al diametro massimo della barra utilizzabile e il livello di produttività rimane basso, non essendo adatte per produzioni di volumi elevati, che superino le decine di migliaia di pezzi.

Torni Bimandrino Frontali a Controllo Numerico

Queste macchine consentono di produrre da ripresa pezzi che richiedono la lavorazione da un solo lato e, attraverso l’utilizzo di sistemi di automazione per il trasferimento dei pezzi dal primo al secondo mandrino, possono anche lavorare pezzi completi su entrambe le facce. Utilizzano torrette portautensili e la disposizione frontale dei mandrini consente una migliore accessibilità da parte degli operatori. Tuttavia, il passaggio dei pezzi dal primo al secondo mandrino è piuttosto lento e non consente di garantire alti livelli di precisione e concentricità tra le lavorazioni eseguite in successione con due prese differenti.

Monomandrino e Bimandrino con Mandrini Verticali Rovesciati

I torni verticali rovesciati (mandrino con testa rivolta verso il basso) sono particolarmente adatti per lavorare pezzi con rapporto tra lunghezza e diametro inferiore a 1, come flange di vari diametri. Questi macchinari sono indicati per produzioni di nicchia, come le flange e i dischi freno, ma presentano un problema di flessibilità e non sono adatti a lavorazioni da barra. Anche in questo caso, il bimandrino verticale non consente il passaggio diretto del semilavorato dal primo al secondo mandrino.

Plurimandrino

Il plurimandrino è progettato per lavorazioni da barra e per alte produttività. È costituito da una struttura che supporta un tamburo rotante ad asse orizzontale, sul quale sono alloggiati generalmente 6 o 8 mandrini rotanti. Le barre vengono caricate dal lato posteriore dei mandrini e fuoriescono anteriormente per eseguire le lavorazioni di tornitura. Gli utensili sono fissati su slitte con movimenti radiali, in corrispondenza della posizione in cui si orienta il tamburo portamandrini. Il plurimandrino funziona come sei o otto macchine monomandrino che lavorano in parallelo. Queste macchine possono anche essere modificate per lavorare da ripresa e sono le più utilizzate per grandi volumi di pezzi torniti da barra, con precisioni medie. I limiti includono la complessità di attrezzaggio, la rigidità di utilizzo che richiede manodopera altamente specializzata e lunghi tempi di setup, poco adatti a frequenti cambi di produzione per piccoli lotti. Inoltre, tutti i mandrini ruotano alla stessa velocità, il che può influire sulla vita degli utensili e sulla qualità del prodotto finito.

Macchine Transfer Rotative EUBAMA: Efficienza e Precisione

Le macchine transfer, sebbene non siano torni nel senso stretto del termine, sono spesso utilizzate per lavorazioni di pezzi ricavati da barra, motivo per cui meritano attenzione in questa panoramica. La maggior parte delle lavorazioni effettuate con il transfer avviene a pezzo fisso (non rotante), il che significa che questo tipo di macchinario non è adatto per ottenere pezzi esclusivamente torniti. Nonostante la precisione e il grado di finitura non siano sempre elevatissimi rispetto ai torni tradizionali, in certi casi, quando la precisione è sufficiente, i transfer riescono a garantire un livello di produttività piuttosto alto.

Il ciclo di lavoro viene suddiviso su più stazioni e più unità portautensili disposte radialmente attorno a un corpo centrale. Questo corpo centrale rotante sposta i pezzi da lavorare, bloccati in morsetti di serraggio, in più stazioni di lavoro successive che lavorano in parallelo. Si tratta di un concetto simile al plurimandrino, con la differenza che nei plurimandrini si mette in rotazione la barra, mentre nel transfer si mettono in rotazione gli utensili.

Dettagli Tecnici del Transfer Rotativo EUBAMA S6

Il transfer rotativo EUBAMA S6, prodotto nel 2006, rappresenta un esempio concreto di questa tecnologia. È una macchina in condizioni di funzionamento (usata) e presenta un robusto telaio di base, raccordi idraulici, un servomotore Stöber con riduttore planetario e un'unità di fresatura con avanzamento NC. Ideale per la precisione, include anche una testa di tornitura e un sistema di controllo della lunghezza con cilindro pneumatico e laser.

Sono disponibili esemplari identici di macchine rotative Eubama, inclusi impianti di filtrazione. Le specifiche tecniche principali sono riassunte nella seguente tabella:

Caratteristica	Valore
Anno di produzione	2006
Condizione	Pronta per il funzionamento (usata)
Diametro massimo pezzo	60 mm
Lunghezza massima pezzo	320 mm
Posizioni di serraggio	10
Produttività a ciclo	20 pezzi/min
Corsa mandrino	100 mm
Capacità di foratura (acciaio)	20 mm
Capacità di foratura (ottone)	30 mm
Capacità maschiatura (acciaio)	M30
Capacità maschiatura (ottone)	M40

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