La tornitura dei metalli è una delle classiche lavorazioni eseguite nelle carpenterie e si esegue per mezzo di un macchinario specifico: il tornio. Questa operazione è fondamentale nel passaggio che porta da un materiale “grezzo” ad un prodotto finito pronto per essere immesso sul mercato, rivelandosi indispensabile in molteplici settori industriali e contribuendo così alla crescita economica del settore e del Paese.
Principi Fondamentali della Tornitura
Il funzionamento di base del tornio è semplice: su un piano di lavoro viene posto l’oggetto, il semilavorato su cui operare, che viene fatto ruotare velocemente. L’oggetto entra in contatto con un utensile affilato, la punta del tornio, che lo incide, gli dà la forma desiderata, rimuove trucioli e crea scanalature o motivi di vario genere.
Il tagliente dell’utensile penetra nel materiale del pezzo e ne stacca la parte in eccesso (Sovrametallo) formando così un Truciolo. La lavorazione solitamente si svolge in più passaggi, dalla sgrossatura alla finitura: la prima consente nell’asportare velocemente una grande quantità di materiale nel modo più rapido ed economico possibile, la seconda invece consente di ottenere un prodotto conforme al progetto per dimensioni, tolleranze e rugosità delle superfici.
Tipologie di Utensili di Tornitura
Gli utensili di tornitura (detti anche acciai per tornitura) vengono utilizzati sui torni per asportare materiale dal pezzo in lavorazione. Quest’ultimo passaggio, nello specifico, è svolto da un elemento fondamentale all’interno del processo di tornitura: l’utensile o inserto. A seconda dell'uso previsto, si utilizzano diversi tipi di utensili di tornitura. Dato il ruolo di fondamentale importanza che l’inserto riveste nel processo di tornitura, è necessario sceglierlo valutandone molteplici aspetti: gli utensili per tornio si differenziano infatti in base alla maggiore o minore possibilità di ottenere le finiture richieste e, dunque, in base alla loro qualità.
Utensili di Tornitura Destri, Sinistri e Neutri
- Utensili di tornitura destri: In base alla posizione del tagliente principale dell'utensile di tornitura, è possibile determinare se si tratta di un utensile di tornitura destrorso. Se il tagliente principale è a destra, si tratta di un utensile di tornitura destrorso. La direzione di taglio o di lavoro degli utensili di tornitura destri è da destra a sinistra.
- Utensili per la tornitura a sinistra: Se il tagliente è rivolto verso sinistra, si tratta di un utensile di tornitura mancino. La direzione di taglio o di lavoro degli utensili di tornitura sinistri è da sinistra a destra.
- Utensili di tornitura neutri: Gli utensili di tornitura neutri sono progettati per tagliare o lavorare in entrambe le direzioni.
Utensili Specifici
- Utensile di tornitura interna (Barre di Alesaggio): Gli utensili di tornitura interna, noti anche come barre di alesaggio, sono utilizzati per lavorare i pezzi dall'interno. A tal fine, tuttavia, è necessario praticare un foro. Il pezzo può quindi essere tornito dall'interno con l'utensile di tornitura interna.
- Utensile per la filettatura: Gli scalpelli per filettare sono utilizzati per produrre filettature su pezzi torniti.
La Tornitura Interna: Sfide e Ottimizzazione
Nella tornitura interna si lavora il diametro interno del pezzo. Lunghe sporgenze e difficile evacuazione truciolo sono due delle difficoltà legate alla tornitura interna. Le lunghe sporgenze possono creare problemi sia di flessione che di vibrazioni. Le vibrazioni e un'insoddisfacente evacuazione truciolo possono causare la rottura dell'inserto.
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Selezione dell'Utensile per la Tornitura Interna
Nella tornitura longitudinale interna o alesatura, la scelta dell’utensile è fortemente limitata dalla lunghezza e dal diametro del foro del componente (la profondità del foro determina la sporgenza). Di norma, si consiglia di scegliere un utensile con la sporgenza minima e il diametro massimo possibile. La scelta dell’utensile è molto limitata dal diametro del foro e dalla lunghezza del componente da lavorare (la profondità del foro determina la sporgenza dell'utensile).
È consigliabile utilizzare inserti con posizionamento di base positivo perché, rispetto agli inserti negativi, generano basse forze di taglio. Il corretto posizionamento rispetto al centro pezzo e la gestione dello sbalzo eccessivo dell'utensile sono cruciali.
Angoli di Lavoro e Geometria dell'Inserto
L'angolo di registrazione incide sulla direzione e sulla grandezza delle forze di taglio assiali e radiali. Un angolo di registrazione grande (piccolo angolo di attacco) genera una grande forza di taglio assiale, mentre un angolo di registrazione piccolo (grande angolo di attacco) genera una grande forza di taglio radiale. Se il componente presenta uno spallamento da lavorare, è opportuno scegliere un utensile con un angolo di registrazione di 91-95° (angolo di attacco -1 ... -5°).
Nella profilatura interna, l'utensile è esposto a forze di taglio radiali e tangenziali. Le forze di taglio radiali cercano di flettere l’utensile in direzione opposta al pezzo, mentre le forze tangenziali spingono l’utensile verso il basso e in direzione opposta all’asse. Nella tornitura di profili, il taglio può variare in termini di profondità di taglio, avanzamento e velocità. Per esigenze di robustezza, economia ed accessibilità, è consigliabile selezionare il più grande angolo di punta possibile tra quelli disponibili. Angolo di registrazione e raggio di punta dell'inserto sono elementi ugualmente importanti per l'accessibilità. Tra il pezzo e l'inserto va mantenuto un angolo di taglio libero di almeno 2°.
La scelta prioritaria dovrebbe essere un utensile con un angolo di registrazione di 93° (angolo di attacco -3°) e un inserto di tipo D (55°). Per poter eseguire la profilatura o praticare lo scarico di uno spigolo, si può scegliere un attacco con un angolo di registrazione di 107-117°.
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Design e Materiali degli Utensili di Tornitura
Quando si sceglie l'utensile di tornitura giusto, oltre ai diversi tipi, si deve tenere conto della selezione delle versioni degli utensili di tornitura.
Acciaio HSS (High Speed Steel)
L'acciaio HSS è un acciaio per utensili altamente legato, spesso utilizzato come materiale da taglio nelle lavorazioni meccaniche. Ha il più alto carico di rottura e la migliore rettificabilità, che lo rendono molto adatto alla rettifica a misura per varie applicazioni. Grazie all'eccellente affilabilità dell'acciaio HSS, questi scalpelli possono essere facilmente riaffilati per la tornitura di stampi.
Utensili con Placchette in Metallo Duro Brasate
Le placchette di carburo si caratterizzano per la loro durezza, ma soprattutto per la loro tenacità. Sono più dure dei metalli puri, delle leghe e degli acciai temprati, ma sono più soggette a rotture.
Utensili con Inserti Indicizzabili
Gli utensili di tornitura con inserti intercambiabili hanno il vantaggio di poter sostituire rapidamente e facilmente i taglienti usurati. Inoltre, a seconda del materiale da lavorare, è possibile montare sul supporto l'inserto più adatto. Il rivestimento degli inserti indicizzabili consente di utilizzarli per un'ampia gamma di materiali, ad esempio per la lavorazione di alluminio, metalli non ferrosi o acciaio.
Il Rivestimento PVD per Inserti da Tornitura
Tra le tre principali tipologie di rivestimento, in base alle quali vengono classificati gli inserti per tornitura, riteniamo particolarmente importante menzionare il rivestimento PVD. Nel campo dei rivestimenti di nuova generazione per gli inserti da tornitura, Dormer Pramet ha sviluppato un innovativo rivestimento in PVD che assicura maggiore durata e migliori prestazioni all’utensile.
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T8430, questo il nome commerciale, nasce come miglioramento della precedente versione - T8330 - e ha come chiaro intento quello di rendere le operazioni di tornitura qualitativamente superiori. Particolarmente adatto per lavorazioni su acciaio stampato e da fusione, T8430 di Dormer Pramet assicura ottimi risultati anche con acciaio inox, ghisa e superleghe. La versatilità del rivestimento in PVD permette inoltre di usarlo in combinazione con substrati composti da altri materiali; ecco quindi che T8430 si presenta con un ultimo strato in Nitruro di Titanio - Boro che consente di migliorarne la resa e uno in Nitruro di Titanio che garantisce una minore usura e una maggiore facilità nel rilevarla.
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