La tornitura sferica è una lavorazione di alta precisione fondamentale in numerosi settori industriali. Richiede macchinari avanzati e una profonda conoscenza dei parametri di taglio per ottenere risultati ottimali, soprattutto quando si tratta di pezzi con diametri significativi come 450 mm. Le macchine utensili per la lavorazione di sfere SAFOP sono state progettate per eseguire produzioni di alta qualità, precisione e accuratezza della geometria sferica. Questa tipologia di macchine utensili trova applicazione in ambiti esigenti come il settore petrolifero, l'aerospaziale e il medico.
Principi Fondamentali della Tornitura e dei Suoi Parametri
La tornitura meccanica è una delle lavorazioni di precisione più utilizzate e con risultati interessanti, a patto che si rispettino i parametri fondamentali. La tornitura è il processo di taglio che avviene ruotando il pezzo e alimentando l'utensile rispetto ad esso. È adatta a tutti i componenti rotanti simmetrici. Per padroneggiare appieno la tornitura, è necessario iniziare con quattro passaggi fondamentali: serraggio del pezzo, installazione dell'utensile, controllo del taglio e ispezione qualità.
Il primo passo della tornitura consiste nel fissare saldamente il materiale grezzo sulla macchina utensile. I metodi di serraggio che utilizziamo comunemente sono il mandrino a tre griffe, il mandrino a quattro griffe, il serraggio idraulico o la pinza a molla. La scelta specifica dipende dalle dimensioni del materiale, dalla forma e dai requisiti di precisione di lavorazione. Gli utensili di tornitura si dividono in utensili per tornitura esterna, utensili per tornitura interna, utensili per scanalatura e utensili per filettatura. L'altezza della punta dell'utensile deve essere rigorosamente allineata con il centro del pezzo in lavorazione durante l'installazione, altrimenti si verificheranno errori di conicità o rotture del tagliente.
Parametri Essenziali per una Tornitura Ottimale
Nel processo di taglio vero e proprio, la velocità del mandrino, l'avanzamento e la profondità di taglio sono i tre parametri fondamentali. Questi elementi, nel loro insieme, rappresentano i parametri essenziali per una buona tornitura meccanica. Se si vuole ottenere il massimo dalle operazioni di rifinitura è necessario conoscere i dettagli di questi indicatori. Altrimenti, il pezzo passato sotto al tornio non avrà mai le qualità richieste.
Velocità di Taglio (Vc)
La velocità di taglio è la registrazione del movimento dinamico con cui il tagliente si muove rispetto al pezzo. Questo elemento tecnico viene misurato in metri al minuto (m/min). La velocità del taglio su uno strumento di tornitura dipende dal diametro del pezzo e dal numero di giri dell'utensile. Ecco perché possiamo dire che una metrica strettamente collegata è la velocità del mandrino. Non a caso, la formula per calcolare la velocità di taglio è VC = π × D × n / 1000 dove la lettera n sta proprio per la velocità del mandrino.
Leggi anche: Soluzioni per tornitura sferica fino a 450 mm
Velocità di taglio troppo elevate possono causare l'usura per diffusione e deformazione plastica. D'altro canto, velocità troppo basse danno finiture non ottimali a causa dei trucioli irregolari. Il punto ottimale è una finestra dedicata per ogni materiale.
Profondità di Taglio (ap)
La profondità di taglio è un altro parametro tecnico che definisce quanto materiale viene asportato in ogni passata del tagliente, misurato radialmente in millimetri. L'errore fondamentale è pensare erroneamente che fare passate più profonde sia più produttivo. La profondità di taglio (ap) è la differenza tra la superficie non tagliata e quella di taglio in direzione assiale. ap è limitato principalmente dalla dimensione dell'inserto e dalla potenza della macchina. Un altro fattore critico nelle operazioni di sgrossatura è la coppia, mentre nelle operazioni di finitura sono le vibrazioni.
Avanzamento (f)
L'avanzamento è un parametro fondamentale della tornitura di precisione nelle lavorazioni meccaniche. Con questo termine intendiamo lo spostamento dell'utensile per ogni giro del pezzo che viene misurato in mm/giro. In termini pratici, l'avanzamento determina delle onde sulla superficie tornita e l'aumento del parametro incide direttamente la presenza dei solchi.
Specificità della Tornitura Sferica e di Contorni
La tornitura sferica rientra nella più ampia categoria della tornitura di contorni, ideale quando ci si trova ad affrontare curve complesse o componenti di forma libera, come alloggiamenti di alberi di turbine, impianti ortopedici o forme di componenti personalizzate. La difficoltà principale della tornitura di contorni risiede nella precisione di programmazione della traiettoria e nella capacità di interpolazione della macchina utensile. Si combinano inoltre la modellazione CAD 3D con il CAM per generare automaticamente percorsi di programma, in particolare per la lavorazione di contorni irregolari su macchine multifunzione a 5 assi.
La tornitura conica è l'operazione tramite cui si realizzano superfici coniche o tronco-coniche interne o esterne. Si esegue prolungando l'arco di cerchio che limita la graduazione sulla slitta trasversale, un principio applicabile per la generazione di superfici sferiche.
Leggi anche: Realizzazione Artigianale Penne in Legno
Ciclo di lavoro di un anello di centraggio tornito (No programmazione), Valutare i pro e i contro.
Rettifica e Finitura Sferica
Oltre alla tornitura, per ottenere la massima precisione e finitura su superfici sferiche, è spesso necessaria la rettifica. Per eseguire le operazioni di rettifica la macchina è dotata di particolari mole a tazza studiate appositamente per l’esecuzione di questa particolare lavorazione su superfici sferiche. La serie Ball Matic è stata progettata sia per eseguire operazioni di sola rettifica che operazioni di tornitura e rettifica sulla stessa macchina, riducendo così i tempi di ciclo di lavoro e aumentando la produttività. Con gli utensili e le strategie di programmazione adeguati, si può raggiungere stabilmente una tolleranza dimensionale di ±0.01 mm o persino ±0.005 mm e controllare la rugosità superficiale Ra<0.8 μm, soddisfacendo le esigenze di settori di alto livello come l'aviazione, la medicina e l'ottica.
Automazione Avanzata e Flessibilità
Le lavorazioni al tornio CNC sono di gran lunga più rapide ed efficienti e rendono possibile mettere in produzione moltissimi particolari torniti in tempi brevi e con la massima flessibilità. La produttività è molto elevata essendo la Macchina un centro di lavorazione CNC realizzato per un uso specifico. Inserendo semplici informazioni nel CNC, la Macchina si modifica e si adatta a tutte le variazioni di design del pezzo. La Macchina può essere dotata di un cambio utensile automatico e relativo magazzino. Insieme al sistema di bloccaggio idraulico, l'intero ciclo di cambio utensile viene eseguito automaticamente.
Questa tipologia di macchine utensili permette la lavorazione di pezzi di varie dimensioni, da 2 a 64 pollici, e diversi materiali, dalle leghe di acciaio ai materiali più specializzati utilizzati per le valvole ad alte prestazioni.
Macchine Trevisan per la Tornitura Sferica di Grandi Diametri
Trevisan Macchine Utensili è conosciuta in tutto il mondo per la qualità e le tecnologie all’avanguardia nei processi produttivi. I centri di lavoro Trevisan con dispositivi di tornitura integrati, infatti, combinano tutti i vantaggi delle lavorazioni che si possono eseguire a pezzo fisso o rotante. Le unità di lavoro sono corredate di mandrino ad alta velocità per lavorazioni di foratura, maschiatura e fresatura, e di dispositivi a tornire a controllo tramite CNC che consentono qualsiasi operazione di tornitura a pezzo fermo, sferica o conica, alesatura e filettatura con utensileria standard.
Soluzioni Specifiche per Diametri Fino a 450 mm e Oltre
Per la lavorazione di pezzi con diametro di 450 mm e superiori, Trevisan offre diverse soluzioni altamente performanti:
Leggi anche: Tornitura CNC: Precisione e Qualità
Il centro di lavoro DS450/130C si posiziona su una fascia di mercato per la lavorazione di particolari fino a un diametro di 600 mm. La testa di tornitura per tornire a pezzo fermo che equipaggia il DS450/130C è dotata di due basi portautensili nel proprio carello, così da permettere a un singolo utensile di essere spostato dal primo al secondo portautensile e lavorare un’ampia serie di diametri tornibili eseguendo torniture sferiche, coniche, cilindriche e filettature sempre a parametri ideali di taglio, in quanto lavora con la velocità di taglio costante.
Salendo ancora di taglia si giunge al centro di lavoro DS600/200C, che soddisfa le esigenze di lavorazioni fino a un diametro di 900 mm ed è un concentrato di versatilità, robustezza e precisione. Il DS600/200C è equipaggiato con testa di tornitura a due basi portautensili che permette di eseguire diverse tipologie di lavorazioni di tornitura a pezzo fermo. La sua variante RAM aumenta le prestazioni della macchina aumentando le potenze, con un mandrino di fresatura con corsa di lavoro di 350 mm e gestione dell’asse U.
Il Modulo Equipe, un’unità con una torretta a revolver, può essere equipaggiato con dispositivi di tornitura per tornire a pezzo fermo garantendo un’alta produzione. I dispositivi di tornitura a utensile rotante, dotati di movimento radiale, consentono di eseguire qualsiasi lavorazione di tornitura cilindrica, conica, sferica, filettatura cilindrica e conica, sfacciatura. Il tutto con utensili standard, reperibili sul mercato. L’unità è gestita da CNC e le lavorazioni vengono richiamate dal programma precedentemente stabilito.
Per una panoramica comparativa delle capacità di alcune macchine Trevisan rilevanti per la tornitura sferica:
| Modello Macchina | Diametro Massimo Lavorabile | Capacità Tornitura Sferica | Caratteristiche Distintive |
|---|---|---|---|
| DS450/130C | 600 mm | Sì, con velocità di taglio costante | Due basi portautensili per ampia gamma di diametri |
| DS600/200C | 900 mm | Sì, tramite testa di tornitura a pezzo fermo | Versatilità, robustezza, precisione; disponibile variante RAM |
| Modulo Equipe | Variabile (3 grandezze) | Sì, con dispositivo di tornitura a utensile rotante | Alta produzione, 6 stazioni portautensili, fino a 3 assi di lavoro |
Controllo Qualità e Tolleranze
Dopo la tornitura, ogni pezzo verrà sottoposto al controllo qualità. Vengono principalmente utilizzati calibri a corsoio, micrometri, macchine di misura a coordinate CMM e rugosimetri per il controllo dimensionale e superficiale. Per i pezzi con tolleranze dimensionali chiave inferiori a ±0.01 mm, si effettua un'ispezione completa e si tiene traccia dei risultati. Questa è la conoscenza di base della tecnologia di tornitura: ogni taglio apparentemente semplice in realtà richiede un elevato grado di controllo su serraggio, utensili, parametri e test.