La tornitura è un processo di produzione industriale ottenuta per asportazione di truciolo. Essa consta di moto rotatorio del pezzo e un moto invece rettilineo dell’utensile. 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. Nello specifico, il processo di tornitura dei metalli si basa sull’asportazione del truciolo dal sovrametallo, cioè dalla parte in eccesso. La tornitura viene utilizzata ampiamente nella lavorazione di metalli, ma anche per legno e pietra.
Cenni Storici e Componenti Fondamentali del Tornio
La storia del tornio parte dalla preistoria con l’uso del tornio da vasaio. In epoca classica venne usato il tornio a pertica. Il tornio è una delle macchine utensili più antiche di cui abbiamo testimonianza.
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.
Parametri Chiave del Processo di Tornitura
Per una lavorazione ottimale, è fondamentale considerare diversi parametri. La velocità di taglio rappresenta la velocità del movimento che provoca il distacco del truciolo ed è misurata in corrispondenza dello spigolo tagliente dell’utensile. L'avanzamento, nel caso della tornitura, indica di quanto avanza l’utensile in un giro del pezzo. Si indica col simbolo ag e l’unità di misura è [mm/giro]. Con n il numero di giri al minuto compiuto dal pezzo. La velocità di avanzamento Va rappresenta quindi, nel caso della tornitura, di quanto si è spostato l’utensile in un minuto.
Avanzamento E Profondità Di Passata - Spiegazione E Considerazioni Per Tornio E Fresa
Tipologie di Tornitura
Esistono diverse operazioni di tornitura, ciascuna con uno scopo specifico:
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- Sgrossatura: Si toglie più in fretta possibile il grosso del sovrametallo.
- Finitura: Per finire il pezzo, diventa importante il tipo e le dimensioni dell’utensile usato. Inoltre bisogna sceglierlo con attenzione. 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.
- Tornitura a tuffo: Se l’utensile penetra nel pezzo si ha la tornitura a tuffo.
- Troncatura: Se l’utensile toglie il pezzo finito dal resto del materiale (barra non lavorata) si parla di troncatura.
- Tornitura a copiare: Un’attrezzatura con un tastatore deve essere fatta scorrere su una sagoma, trasmettendo il proprio moto all’utensile che in tal modo ne riproduce il profilo sul pezzo.
- Tornitura elicoidale: Utilizzata per superfici elicoidali, ad esempio per la filettatura.
- Tornitura a lastra: La macchina deforma una lamiera di metallo per adattarla alle specifiche richieste. Nel mentre, l’utensile preme contro l’acciaio conferendogli la sagoma prestabilita. Lo stesso processo lo si può applicare anche a dischi in altri metalli e di dimensioni differenti. A seconda delle esigenze del cliente, si potranno ottenere prodotti finiti di forma conica, cilindrica o ancora semisferica.
La Sfida della Tornitura con Testimone nella Troncatura
Nella troncatura, un fenomeno comune che si può incontrare è la formazione di un "testimone". Questo accade quando, durante l'operazione di taglio per separare il pezzo finito dalla barra, rimane un piccolo residuo di materiale al centro. L'utente ha riscontrato che gli resta un "testimone" di circa 1 mm di diametro, anche se l'altezza dell'utensile dovrebbe essere al centro. La presenza del testimone è una caratteristica che si osserva, e la sua gestione è cruciale per la finitura del pezzo. L'allineamento e la scelta dell'utensile sono, infatti, elementi determinanti per minimizzare questo effetto indesiderato.
Regolazione dell'Utensile per la Troncatura
Per affrontare il problema del testimone, è essenziale un'attenta configurazione dell'utensile. Cercando di immaginare la lama sul supporto si evince che l'inserto sta più sotto del profilo superiore della lama, la quale è a filo del "quadrato" che va nella torretta ed esso superiormente dovrebbe essere allineato con la contropunta. La punta è più bassa di 5 mm rispetto allo "stelo" da 12. Di conseguenza, si potrebbe optare per un utensile più grande, ad esempio uno da 16, che richiede di spessorare solo di 1 mm. Anche se non si dispone di fresa per lavorare il portainserti, la scelta di un troncatore della misura giusta è fondamentale. Ad esempio, un troncatore da 16 potrebbe andare bene come altezza su una torretta "da 12".
L'importanza della corretta altezza dell'utensile è data dal fatto che la sfasatura si riverserà sulla qualità del prodotto finale: l’utensile darà al metallo o al buco interno una forma conica invece che cilindrica.
Utensili e Materiali Moderni per la Tornitura
Il processo industriale di tornitura è uno dei pilastri delle lavorazioni attuali. L'evoluzione tecnologica ha portato a soluzioni innovative per ottimizzare le lavorazioni. Ad esempio, ModuMini-Turn presenta un’interfaccia di accoppiamento unica tra testina e stelo che vanta una precisione di ripetibilità del tagliente di massimo 5 micron ad ogni sostituzione dello stesso tipo di testina. Ciò consente dei tempi di cambio utensile molto veloci ed ottimizza i tempi di fermo macchina. I nuovi portainserti a stelo cilindrico sono progettati per adattarsi alle postazioni fisse della maggior parte dei torni a fantina. Le nuove testine modulari hanno una connessione di accoppiamento QR12 e sono disponibili per applicazioni di tornitura in spinta, scanalatura e filettatura.
Materiali Lavorabili e Loro Caratteristiche
I materiali utilizzati possono essere acciai al carbonio, leghe fuse di cobalto, carburi metallici sintetizzati, materiali ceramici, nitrito di boro cubico o anche diamanti. Ogni metallo ha le sue proprietà in ragione delle quali risponderà in maniera differente al ciclo di lavorazione in tornitura.
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- Acciai: L’acciaio è definito temprato quando mostra una durezza tipicamente compresa tra 55 e 65 HRC (secondo la scala di Rockwell).
- Acciai resistenti alla trazione: È un materiale resistente alla trazione, più della famiglia austenitica, e con un elevato punto di snervamento, caratteristiche queste che comportano un livello mediocre di lavorabilità.
- Materiali duttili: Sono materiali con ottime qualità di duttilità che purtroppo non giocano a favore del processo di tornitura dei metalli a causa della conseguente formazione di un truciolo lungo, tenace e continuo, difficile da spezzare, oltre all’accumulo di metallo sul tagliente.
- Titanio: È un materiale molto duttile da cui deriva un criterio di usura diffusamente comune in caso di tornitura del titanio: l’usura ad intaglio.
- Rame: Il rame è un metallo rosso ad alta conducibilità termica ed elettrica. È inoltre resistente alla corrosione e non è magnetico.
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