Gli utensili di tornitura (detti anche acciai per tornitura) vengono utilizzati sui torni per asportare materiale dal pezzo in lavorazione. A seconda dell'uso previsto, si utilizzano diversi tipi di utensili di tornitura. Gli utensili da tornio sono macchinari vecchi ma diversificati, specifici per le operazioni di tornitura nella produzione di parti. Esistono diversi tipi di utensili da tornio, ciascuno con strutture distinte, composizione del materiale, funzioni, ecc., che si traducono in diverse applicazioni. La qualità della parte è ottenibile con diversi utensili di tornitura a seconda del livello di comprensione dei loro progetti, proprietà e funzioni. Pertanto, questo articolo discute le classificazioni dei diversi utensili da taglio utilizzati nei torni e come scegliere quello giusto.
Cos'è un Tornio?
Conosciuto anche come la "madre di tutte le macchine", il tornio è una macchina antica e versatile che risale al XIII secolo. Funziona nel modellare materiali come metalli e legno e funziona utilizzando il meccanismo di tenuta e rotazione. Sul tornio sono montati utensili da taglio fissi che rimuovono parti del pezzo rotante lasciando dietro di sé un pezzo sagomato secondo il design del prodotto.
Tipi di Torni
Le macchine da tornio sono disponibili in vari tipi, come torni CNC, veloci, a torretta e a motore.
- Torni CNC: Sono automatizzati e offrono precisione ed efficienza.
- Torni Rapidi: Sono ideali per compiti più leggeri e hanno applicazioni comuni nella lavorazione del legno grazie al loro funzionamento più semplice.
- Torni a Motore: Sono macchine versatili e generiche adatte ad un'ampia gamma di applicazioni.
- Torni a Torretta: Sono ideali per cambi rapidi degli utensili, rendendoli efficienti per la produzione di grandi volumi. Sono particolarmente abili nel gestire prodotti con design complessi.
Parti Principali di un Tornio
Le parti principali di un tornio sono la paletta, la contropunta, il basamento, i mandrini, il motore e il supporto dell'utensile.
- Basamento: Costituisce la base del tornio ed è la parte in cui sono fissati tutti gli utensili da taglio del tornio.
- Paletta: Si trova a sinistra della macchina ed è dove avviene l'azione principale. Tiene il mandrino principale dove viene applicata la potenza generata dal motore.
- Contropunta: Si trova sulla destra della macchina e si muove lungo il basamento e funziona per sostenere il pezzo in lavorazione fornendo così stabilità.
- Motore: Si trova sotto il basamento ma a sinistra vicino alla paletta. Può essere elettrico (il più comune) o idraulico e genera la potenza necessaria.
- Supporto Utensile: È responsabile della regolazione dell'altezza e della rotazione del tornio.
Classificazione degli Utensili da Tornio in Base alla Lavorazione
Basandosi sulla comprensione di cosa sia un tornio, è importante esaminare come vengono comunemente classificati gli utensili da taglio del tornio. Questa classificazione ruota attorno alla specifica operazione di lavorazione o taglio per la quale sono progettati.
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Utensili di Tornitura Standard
- 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. La maggior parte delle punte per tornio per la lavorazione CNC sono facilmente disponibili nel design destrorso, il che le rende opzioni più economiche. Inoltre, tagliano verso il mandrino e la formazione del truciolo è lontana dall'utensile, il che aumenta l'efficace evacuazione del truciolo. Sono comunemente strumenti di tornitura e strumenti di sfacciatura e sono applicabili nella creazione di parti tornite, filettatura e superfici piane sull'estremità del pezzo.
- Utensili di Tornitura Sinistri: Analogamente alla procedura per determinare gli utensili di tornitura destri, è possibile tenere l'utensile di tornitura di fronte a sé in modo che il tagliente principale sia rivolto verso di noi. Se il tagliente è rivolto verso sinistra, si tratta di un utensile di tornitura mancino. Se è bloccato nel tornio, è rivolto a destra. La direzione di taglio o di lavoro degli utensili di tornitura sinistri è da sinistra a destra. Non sono comuni quindi sono più costosi. Inoltre tagliano lontano dal mandrino, il che significa che la formazione del truciolo avviene verso il mandrino. Tuttavia, sono preferibili per eseguire torniture all'indietro, spalle affilate sul retro del pezzo e sono la soluzione migliore per pezzi corti che non possono essere afferrati.
- Utensili di Tornitura Neutri: Gli utensili di tornitura neutri sono progettati per tagliare o lavorare in entrambe le direzioni.
Utensili per Specifiche Operazioni
Gli utensili di tornitura del tornio rimuovono parte di un pezzo rotante lungo una lunghezza che porta ad una parte finale con un diametro ridotto. Esistono due tipi principali:
- Utensili di Tornitura di Sgrossatura: Rimuovono i materiali in eccesso dal pezzo in lavorazione grazie al loro angolo di taglio rettificato in grado di sopportare la massima pressione durante la lavorazione.
- Utensili di Tornitura di Finitura: Possono rimuovere solo piccole parti del pezzo, ottenendo una parte finale con una finitura liscia e accurata.
Utensili di Sfacciatura
Un utensile per tornitura è simile nel design ad un utensile per fresatura convenzionale caratterizzato da un tagliente laterale. È applicabile nelle operazioni di sfacciatura, ovvero la rimozione di strati di materiali dal pezzo per produrre una superficie liscia o ruvida a seconda di parametri come la velocità. Esistono due tipi: strumenti rivolti a destra o a sinistra. Uno strumento rivolto a destra funziona sul lato destro del pezzo, mentre l'utensile rivolto a sinistra funziona sul lato sinistro del pezzo. In ogni caso, gli strumenti faccia sono applicabili per creare una superficie piana su una parte.
Tornio: sfacciatura, tornitura esterna e raggio manuale
Utensili di Alesatura (Tornitura Interna)
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. Gli utensili per alesatura in metallo duro hanno una caratteristica barra di alesatura e un utensile da taglio all'estremità. Esistono due tipologie: barre di alesatura a punta singola caratterizzate da un solo tagliente e barre di alesatura multipunta che hanno più taglienti. Gli utensili per alesatura montati su un tornio sono applicabili per allargare i fori esistenti o creare forme interne all'interno di un pezzo.
Utensili di Smussatura
Uno strumento di smussatura funziona creando uno smusso, ovvero un bordo obliquo sull'angolo di un pezzo. Sono realizzati con materiali come acciaio rapido o carburo e hanno tre diversi sottotipi, vale a dire l'utensile per smusso ad angolo singolo, ad angolo variabile e indicizzabile. Un utensile per smusso ad angolo singolo può creare uno smusso con un angolo costante lungo l'intera lunghezza del taglio. Uno strumento per smusso ad angolo variabile consente la regolazione dell'angolo di smusso consentendo ai macchinisti di creare smussi con angoli multipli. Gli utensili di smussatura indicizzabili sono dotati di inserti sostituibili che consentono di modificare l'angolo e aumentare la flessibilità del processo di smussatura. È anche possibile utilizzare utensili da tornio per la smussatura posizionandoli ad angolo retto rispetto al pezzo. Tuttavia, fare attenzione a non impostare un angolo di inclinazione troppo elevato poiché ciò potrebbe renderli obsoleti.
Utensili per Filettatura
Gli scalpelli per filettare sono utilizzati per produrre filettature su pezzi torniti. Questi tipi di frese per tornio sono applicabili nella realizzazione di modelli di filettatura a spirale su un pezzo cilindrico. Hanno un angolo del naso che determina l'angolo della filettatura e una sezione trasversale che determina il passo della filettatura. Esistono due tipi di utensili per il taglio di filetti, ovvero utensili per il taglio di filetti interni ed esterni. Uno strumento di filettatura interna o uno strumento di maschiatura crea una filettatura in un foro, mentre l'utensile per filettare esterno consente di creare filetti sulla superficie del pezzo. Gli utensili da taglio sono adatti per creare filettature in parti come bulloni e dadi e per maschiare (creare fili interni).
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Utensili di Godronatura
Gli utensili per godronatura sono un altro tipo di utensile da taglio dotato di due o più ruote di rotolamento in metallo con motivi in rilievo. Esistono diversi tipi a seconda delle parti in rilievo; due tipi comuni sono gli strumenti di godronatura dritti per creare motivi diritti e gli strumenti di godronatura diagonale per creare motivi diagonali o a forma di diamante. Gli strumenti di godronatura sono applicabili per creare un motivo in rilievo sulla superficie del pezzo in lavorazione per una migliore presa o estetica.
Utensili da Tornio Specializzati
Tipi specializzati di utensili da taglio per torni CNC si distinguono dalle frese standard in termini di design e applicazioni e sono adatti a requisiti di lavorazione specifici.
Utensili di Formatura
Gli utensili di formatura sono realizzati combinando utensili di tornitura e scanalatura e sono adatti per realizzare pezzi con forme complesse. Hanno profili personalizzati su misura per forme specifiche e sono più precisi ed efficienti in termini di produzione. Gli strumenti di formatura sono adatti e fondamentali in lavorazioni meccaniche di precisione a controllo numerico e sono popolari nella lavorazione dei contorni per forme concave o convesse e nella realizzazione di parti che richiedono elevata precisione e accuratezza come gli ingranaggi.
Utensili per Tornitura Conica
Gli utensili di tornitura conica sono progettati per la lavorazione di superfici coniche, adatti a ridurre o ingrandire il diametro di un pezzo. Eccellono nella produzione di alberi conici in cui il diametro cambia lungo la lunghezza del pezzo e sono fondamentali per creare caratteristiche coniche essenziali in varie operazioni di lavorazione. Questi strumenti sono indispensabili nei settori automobilistico, aerospaziale e manifatturiero, in particolare per la realizzazione di componenti come alberi, coni e ugelli. Una caratteristica fondamentale degli utensili per tornitura conica è il tagliente angolato regolabile. Gli operatori possono impostare questo bordo su vari angoli rispetto all'asse del tornio per soddisfare i requisiti specifici del pezzo. Questa possibilità di regolazione consente agli operatori di modellare con precisione materiali e dimensioni diversi, rendendo questi strumenti una risorsa preziosa nell'ingegneria di precisione e nella produzione di parti personalizzate.
Utensili per Scanalatura
Gli utensili per scanalatura sono applicabili nella realizzazione di scanalature su pezzi con superfici cilindriche. Sono disponibili in diverse forme a seconda del tornio, quelli più comuni sono gli utensili a forma di V e quelli a taglio quadrato. Gli utensili per scanalatura hanno un tagliente stretto che li rende adatti per realizzare scanalature, scanalature o troncature su un pezzo a una profondità di taglio specifica. Inoltre hanno un'efficiente evacuazione del truciolo dalla zona di taglio.
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Classificazione degli Utensili da Tornio in Base ai Materiali
Gli utensili da taglio per torni metallici possono anche essere classificati in base alla composizione del materiale. I materiali comuni utilizzati nella realizzazione di diversi tipi di utensili da tornio includono:
Acciaio ad Alta Velocità (HSS)
L'acciaio HSS (acciaio ad alta velocità) 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. Gli utensili da taglio per tornio realizzati in acciaio rapido sono duri, robusti e resistenti all'usura. Il materiale contiene elementi come carbonio, tungsteno, cromo e vanadio e può funzionare bene a una temperatura di circa 5880C. Gli utensili in acciaio rapido (HSS) sono convenienti e sono apprezzati nelle operazioni di tornitura a velocità moderata come la lavorazione di sgrossatura e semifinitura grazie alla loro versatilità. Tuttavia, non sono adatti alla lavorazione ad alta velocità e richiedono frequenti cambi utensile.
Metallo Duro (Carburo)
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. Le frese per tornio in metallo duro si distinguono per la loro eccezionale durezza e durata, superando i tradizionali utensili in acciaio ad alta velocità. I produttori possono migliorare queste proprietà aggiungendo elementi come tungsteno, carbonio, vanadio e cromo. Inoltre, l'applicazione di rivestimenti di materiali come Ossido di Alluminio e Nitruro di Titanio ne aumenta ulteriormente l'efficacia. Il loro vantaggio principale risiede nel mantenere un tagliente affilato a temperature di lavorazione elevate, rendendoli ideali per applicazioni di lavorazione pesanti e ad alta velocità. Gli utensili in metallo duro eccellono nel taglio di materiali duri come acciaio inossidabile e ghisa, offrendo finiture superficiali e precisione migliorate. La loro longevità e capacità di gestire lavori più impegnativi riducono la frequenza dei cambi utensile, migliorando la produttività complessiva. Sebbene siano più costosi in anticipo, la loro durata di vita prolungata e la loro efficienza li rendono convenienti per l’uso industriale. 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.
Diamante
Gli utensili diamantati per torni, noti per essere il materiale più duro, offrono prestazioni senza pari nelle lavorazioni di precisione. Il loro vantaggio principale è l'eccezionale resistenza all'usura, che consente loro di mantenere l'affilatura e la precisione per periodi prolungati, anche a velocità di taglio elevate. Questi utensili sono ideali per la lavorazione di materiali altamente abrasivi come compositi, leghe di alluminio e ceramica, garantendo finiture precise e dimensionali. Sono particolarmente apprezzati nei settori che richiedono finiture ultrafini, come quello aerospaziale ed elettronico. La loro durevolezza porta a un minor numero di cambi utensile e a tempi di fermo ridotti, rendendoli una scelta conveniente nonostante il costo iniziale più elevato.
Ceramica
Le frese per tornio CNC in ceramica si distinguono per la loro eccezionale resistenza al calore e durata, ideali per la lavorazione ad alta velocità di materiali difficili da lavorare come acciai temprati, leghe a base di nichel e titanio. La loro resistenza all'usura e alla deformazione alle alte temperature garantisce una durata prolungata dell'utensile e prestazioni costanti. Questi utensili sono particolarmente utili negli ambienti di lavorazione abrasivi, poiché riducono significativamente la frequenza di sostituzione degli utensili. Presentano inoltre un'eccellente stabilità chimica, prevenendo reazioni avverse con vari materiali. Sebbene inizialmente più costosi, la loro longevità ed efficienza nelle applicazioni più impegnative li rendono una soluzione economicamente vantaggiosa in settori come quello aerospaziale e automobilistico.
Nitruro di Boro Cubico (CBN)
Gli utensili da tornio in nitruro di boro cubico (CBN) sono rinomati per la loro durezza e resistenza all'usura, secondi solo al diamante, che li rendono ideali per la lavorazione di materiali duri. La loro elevata stabilità termica garantisce efficienza nei processi di lavorazione ad alta temperatura, mentre la loro inerzia chimica consente un'interazione sicura con una varietà di metalli. Questi utensili sono particolarmente efficaci nella lavorazione di acciai temprati, applicazioni ad alta velocità e lavorazioni di finitura, offrendo finiture superficiali e precisione di alta qualità. Nonostante un costo iniziale più elevato, la maggiore durata dell’utensile e la ridotta necessità di sostituzioni rendono gli utensili in CBN economicamente efficienti nel lungo periodo, soprattutto in ambienti ad alta produzione. La loro durata non solo migliora le prestazioni ma riduce anche i tempi di cambio utensile, semplificando ulteriormente i processi produttivi.
| Materiale | Durezza/Resistenza all'usura | Resistenza al calore | Applicazioni tipiche | Vantaggi | Svantaggi/Considerazioni |
|---|---|---|---|---|---|
| Acciaio ad Alta Velocità (HSS) | Buona, resistente all'usura | Moderata | Sgrossatura e semifinitura, lavorazione a velocità moderate | Conveniente, buona rettificabilità, versatile | Non adatto per alte velocità |
| Metallo Duro (Carburo) | Eccellente | Molto buona | Lavorazioni pesanti e ad alta velocità, materiali duri (inox, ghisa) | Durezza e durata eccezionali, finiture migliori | Più costoso, più soggetto a rotture |
| Diamante | Eccezionale (il più duro) | Buona | Lavorazioni di precisione, materiali abrasivi (compositi, alluminio) | Resistenza all'usura e precisione senza pari | Costo elevato |
| Ceramica | Eccezionale | Ottima | Lavorazione ad alta velocità, materiali difficili (acciai temprati) | Resistenza al calore e all'usura, stabilità chimica | Costo elevato, fragilità |
| Nitruro di Boro Cubico (CBN) | Eccezionale (secondo solo al diamante) | Elevatissima | Materiali duri (acciai temprati), alta velocità, finitura di precisione | Durezza, resistenza all'usura, stabilità termica | Costo elevato |
Esempio di Applicazione: Zappa Mario Srl
Quando si sceglie l'utensile di tornitura giusto, oltre ai diversi tipi, si deve tenere conto della selezione delle versioni degli utensili di tornitura.
La Zappa Mario Srl, fondata nel 1970, l’azienda si è specializzata in una vasta gamma di servizi, tra cui torniture, fresature, assemblaggi e filettature. La tornitura è uno dei pilastri delle nostre lavorazioni meccaniche. Utilizziamo torni tradizionali e torni CNC di ultima generazione per garantire precisione e ripetibilità in ogni progetto. Le filettature sono essenziali per garantire connessioni sicure e affidabili tra i componenti. Utilizziamo diverse tecniche di filettatura, tra cui l’asportazione a pettine e a utensile, avvalendoci di torni e centri CNC.
Alla Zappa Mario Srl, offriamo servizi completi di lavorazione meccanica partendo dal progetto del cliente. Collaboriamo strettamente con i nostri clienti per comprendere appieno le loro esigenze e trasformare le loro idee in realtà. Oltre a lavorare su progetti forniti dai clienti, offriamo anche servizi di progettazione interna. Il nostro team di esperti altamente qualificati è in grado di sviluppare soluzioni innovative che rispondano alle specifiche esigenze del cliente. La lavorazione conto terzi è un altro dei nostri punti di forza. Collaboriamo con numerose aziende per fornire servizi di lavorazione meccanica di alta qualità. Oltre ai progetti su misura e conto terzi, la Zappa Mario Srl offre anche servizi di lavorazione su ordinazione. Questo ci permette di rispondere rapidamente alle richieste dei clienti, fornendo componenti e soluzioni personalizzate in tempi brevi.