Generalmente lo stelo dell’utensile è di sezione rettangolare. La testa dell’utensile ha normalmente tre piani (fianchi) principali: un fianco anteriore e due posteriori (un fianco è principale e gli altri sono secondari). Sul petto frontale scorre il truciolo, mentre le due superfici posteriori sono sempre rivolte verso il pezzo da lavorare. Anche i taglienti dell’utensile si suddividono in principale e in secondario.
L’angolo tagliente principale è formato dall’intersezione tra la faccia principale anteriore (petto) e quella principale posteriore (dorso) che fa il lavoro di taglio.
Il tagliente secondario è formato dall’angolo tra il petto e il fianco secondario.
Principali parametri del taglio:
Profondità di passata t (mm) è lo spessore del truciolo asportato dall’utensile in una passata:
t = (D – d)/2,
Dove D – è il diametro massimo espresso in mm formatosi al momento del contatto tra l’utensile e il pezzo;
d – il diametro minimo espresso in mm, che si forma al contatto con il pezzo da lavorare.
Velocità di taglio V (m/min.) è la velocità relativa con la quale un utensile affronta il materiale da asportare, cioè la velocità del moto di taglio.
V = pDn/1000
Dove D – Ø è il diametro della superficie da lavorare espresso in mm;
n – numero di giri del pezzo in rotazione da lavorare.
Componente verticale della forza del taglio Pz (Н) è la forza di resistenza al taglio diretta verticalmente rispetto alla superficie da tagliare.
Pz = KtS,
dove K è il fattore di taglio.
Nel processo di asportazione del truciolo con l’utensile lo strato di metallo che si trova davanti al suo fianco frontale (petto) si trova sotto l’azione di compressione e nel momento in cui la tensione dello strato compresso supera la resistenza del materiale, le particelle cominciano a spostarsi rispetto al metallo base formando il truciolo.
I trucioli possono essere di seguenti tipi:
La formazione del truciolo avviene per deformazione plastica. Alla lavorazione dei materiali sopraindicati il tasso di deformazione è maggiore, mentre alla lavorazione dei materiali duri e fragili il tasso di deformazione è conseguentemente minore.
Si definisce durata di un utensile il tempo che un utensile può lavorare in modo continuo e ininterrotto prima di essere spuntato. La durata dell’utensile dipende da diversi fattori:
Gli utensili, realizzati in diversi materiali, hanno una certa durezza alle temperature alte finché la debita durezza non sia persa (per gli acciai al carbonio da utensile tale temperatura è pari a 200 – 250°C, per gli acciai rapidi è di 560 – 600°C, per le leghe dure è di 800 – 1000°C). Tra gli altri criteri che incidono sulla durezza dell’utensile, una grande importanza è attribuita alla velocità di taglio. Il rapporto tra la velocità di taglio e la durata dell’utensile è calcolato secondo la seguente formula:
V = C/Tm,
Dove Т – è la durata dell’utensile espressa in minuti;
С – è un valore costante che dipende dal materiale in lavorazione e dal materiale di cui è costituito l'utensile;
m –è il valore dalla durata relativa.
I taglienti per gli utensili sono prodotti in diversi acciai da utensili, in cermet e in leghe di minerali e di materiali ceramici che rispondono ai requisiti particolari: alta durezza, elevata resistenza all’usura, bassa fragilità, alta resistenza alle elevate temperature e alta resistenza meccanica. Gli utensili sono fabbricati, di regola, in acciai al carbonio e in acciai debolmente legati. Gli acciai per utensili contengono 0,7 - 1,4% di carbonio, nonché il manganese, il silicio, lo zolfo e il fosforo. Dopo la tempra la durezza dell’acciaio diventa pari a HRC = 62 – 63. Gli acciai al carbonio sono caratterizzati dalla bassa resistenza alle elevate temperature e all’usura e, riscaldati a 200 – 2500°C, perdono la debita durezza. Sono, dunque, adatti alla fabbricazione degli utensili destinati alle ridotte velocità di taglio. Gli acciai legati possono contenere cromo, tungsteno, vanadio, silicio, manganese.
Gli elementi leganti aggiunti all’acciaio migliorano le sue proprietà meccaniche, fisiche e chimiche:
Gli acciai legati di alta qualità sono:
Il pezzo da lavorare può essere montato sul tornio a un tagliente e a più taglienti su mandrino autocentrante, tra le punte e nei dispositivi speciali. Le punte dei torni si possono suddividersi in:
1) Contropunte
а) Fisse (standard, troncate, a dischi, di ritorno)
б) A rotazione (con parte appuntita, a disco)
2) Punte di testa (standard, estraibili, a faccette motrici, di ritorno)
Le punte troncate sono montate sulla contropunta per tagliare la testata del pezzo fino all’incavo da centro o per aumentare il gioco tra il pezzo e la superficie della contropunta nel caso del piccolo diametro del rullino lavorato in modo tale da poter far entrare e uscire l’utensile.
Le punte rotative sono utilizzate nelle macchine a più utensili per le lavorazioni ad alta velocità (tornio a punta). Sono impiegate per ridurre l’usura del cono della punta e degli incavi centrali sul pezzo in lavorazione.
Le punte estraibili con bride sono utilizzate nel caso in cui si deve rispettare una precisa distanza tra la scanalatura e la testa dell’albero. La molla fa estrarre tale punta finché non sia a pieno contatto con l’incavo centrale dopodiché, la punta estratta viene fissata con la vite.
Le punte di testa a faccette consentono di centrare il pezzo in lavorazione e contemporaneamente metterlo in rotazione.
Le punte inverse sono dedicate alla lavorazione dei pezzi di piccole dimensioni dov’è impossibile fare il foro centrale.
Le bride sono le staffe, i collari, le piattaforme menabrida, i mandrini a brida. Sono installati alle punte della macchina e servono per trasmettere la coppia al pezzo in lavorazione.
Per la tornitura dei pezzi al tornio a utensili multipli vengono utilizzati i mandrini di autoserraggio a brida.
Le lunette servono a prevenire la riduzione della flessione dei pezzi da lavorare al momento d’installazione degli stessi tra le punte. La lunetta mobile della più semplice soluzione costruttiva viene attaccata al carrello della macchina e si muove insieme con esso. Attualmente le lunette sono dotate di smorzatori delle vibrazioni e prevenendo la flessione dei pezzi da lavorare servono inoltre a smorzare le vibrazioni.
1) Mandrini autocentranti;
2) Mandrini autocentranti a tre griffe;
3) Mandrini espansibili;
4) Mandrini a due griffe;
5) Mandrini a quattro griffe;
Il mandrino autocentrante a tre griffe è il più utilizzato e il più versatile. Tutte le tre griffe si spostano contemporaneamente. Al giro del disco con scanalatura elicoidale le spine delle griffe ci entrano realizzando lo spostamento radiale. Le griffe, a loro turno, scorrono nelle scanalature radiali del corpo del mandrino. Il serraggio del pezzo in tale tipo di mandrino è pneumatico o elettrico.
I torni sono molto diffusi e sono largamente e con successo utilizzati nelle officine degli stabilimenti metalmeccanici. Esistono diversi tipi di torni:
1) Torni ad uso universale
Sono i torni a punta, i torni per viteria, i torni universali, i torni per viteria di precisione (dedicati alle lavorazioni che richiedono una particolare precisione nel raggiungimento dei parametri), i torni frontali, i torni a revolver, i torni a giostra ecc.
2) Torni di alto rendimento
Sono i torni a utensili multipli, i torni semi-automatici, i centri di lavoro ecc.
3) Torni ad uso e destinazione speciale.
Il tornio è stato inventato nei tempi antichi e la sua storia parte dalla preistoria con l'uso del tornio da vasaio. Il funzionamento del tornio consiste nella lavorazione del pezzo posto in rotazione mentre l’utensile rimane statico. Tale caratteristica particolare è propria ai torni e li distingue dalle fresatrici o barenatrici.
In funzione della posizione dell’asse di rotazione i torni possono essere del tipo orizzontale o di quello verticale. Nel processo di lavorazione al tornio orizzontale il pezzo ruota attorno all’asse orizzontale. La lunghezza del pezzo può raggiungere parecchi metri, ma il peso del pezzo è limitato. Al tornio verticale si possono lavorare i pezzi di notevole peso ma di lunghezza limitata.
I torni permettono lavorare i pezzi in metallo, in legno, in vetro e in materia plastica, ma la lavorazione dei metalli richiede una particolare precisione e un’elevata qualità della superficie lavorata.
Circa il 60% di pezzi sono lavorati ai torni. Attualmente al tornio possono essere effettuate tutte le lavorazioni del pezzo, ivi comprese: la fresatura, la foratura, la filettatura, la rullatura idrostatica ecc. I moderni torni rappresentano adesso i veri centri di lavoro.
La maggior parte di torni ha la soluzione costruttiva in sostanza identica. La differenza sta solo nella disposizione degli organi di comando e nelle dimensioni d’ingombro. Nella figura 1 è riportato il tornio e i suoi elementi principali.
Tutti gli elementi del tornio sono installati su una solida base, detto bancale.
La parte della macchina che serve per reggere e per far ruotare il pezzo in lavorazione si chiama la testa portapezzo. Il corpo del bancale è dotato dell’albero con la puleggia a gradini e il mandrino che si trovano alle parti opposte della macchina. I modelli dei torni moderni sono dotati del cambio di velocità che sostituisce la puleggia.
La controtesta regge l’estremità destra del pezzo in lavorazione. La parte superiore della macchina è dotata della torretta che si sposta, comandata dal volano. Nella torretta sono realizzati i fori per inserire gli alesatori, le punte e gli altri utensili. La controtesta si sposta sulle guide del bancale in modo tale da poter regolare la posizione della stessa in funzione delle dimensioni d’ingombro del pezzo da lavorare.
La torretta portautensili si trova tra la testa motrice fissa e la controtesta. Il carrello (che fa parte inferiore della torretta) scorre sulle guide del bancale e fa muovere l’utensile lungo il pezzo. Il moto in direzione trasversale viene assicurato grazie alle guide trasversali. Nella parte superiore di tali guide si trova la parte girevole provvista anch’essa delle guide su quali scorrono le slitte superiori del carrello portautensili. La struttura del portautensile deve corrispondere alla sollecitazione agente sull’utensile.
Le macchine di medie dimensioni sono dotate delle teste che permettono di fissare contemporaneamente quattro utensili. Per far girare la testa si deve agire sulla leva nella sua parte superiore. Il tornio è azionato dal motore elettrico legato alla puleggia a gradini tramite la cinghia di cuoio o di gomma. Per assicurare il funzionamento ininterrotto della cinghia di trasmissione si deve garantire una debita tensione della cinghia e l’avvolgimento della puleggia.
Visto quanto sopra, gli elementi principali del tornio sono:
La lavorazione dei pezzi al tornio consiste nella lavorazione dei pezzi con l’utensile che si muove lungo l’asse di rotazione del pezzo.
Nel processo di avanzamento l’utensile asporta lo strato del materiale del pezzo in lavorazione.
Nei più antichi modelli di tornio il pezzo è stato messo in rotazione mediante l’azionamento a pedale. In tali macchine l’utensile è stato fissato appoggiato sul supporto e poteva lavorare solo il legno.
L’uso dei motori a vapore e quelli elettrici era iniziato alla fine dello XIX- all’inizio del XX secolo. Tali motori facevano ruotare il pezzo in lavorazione. Nello stesso periodo erano inventati i portautensili. Gli utensili erano fissati nella torretta che l’operatore poteva spostare in senso parallelo e in quello perpendicolare al pezzo. Tali portautensili sono stati nominati “torretta” del tornio.
I torni moderni sono capaci a spostare gli utensili in modo automatico secondo il regime prestabilito e possono eseguire la filettatura di diversa precisione e configurazione.
L’elemento principale dell’utensile è la sua parte tagliente che asporta il truciolo dal pezzo in lavorazione. Oltre gli utensili, sono usati le punte, gli alesatori, i maschi ed altri strumenti da taglio. La principale caratteristica degli utensili che influenza la qualità di lavorazione del pezzo è la velocità di taglio (mm/min.). Esiste la seguente relazione: minore è la velocità di taglio, minore è il grado di riscaldamento del materiale e meglio tale materiale conserva le proprie prestazioni. Quando la lavorazione del pezzo avviene ad alta velocità, la sua superficie si riscalda, le sue proprietà peggiorano, il che risulta nella produzione dello scarto. In alcuni casi il difetto può essere rimediato mediante il successivo trattamento termico o termochimico ma tale processo fa aumentare notevolmente il costo del pezzo. È da notare inoltre che la lavorazione troppo lenta fa aumentare il tempo di fabbricazione del pezzo. Visto quanto sopra, il principale compito dell’ingegnere di produzione consiste nella corretta valutazione delle condizioni di lavorazione del pezzo al tornio.
Nel processo di lavorazione dei pezzi si devono considerare alcuni parametri principali:
I torni sono il gruppo di macchine che possono eseguire le seguenti operazioni:
Al tornio possono essere installati gli attrezzi ausiliari che consentono di allargare il campo di applicazione e le potenzialità industriali delle macchine e svolgere le seguenti lavorazioni:
Al tornio possono essere prodotti i seguenti pezzi:
I torni del gruppo frontale sono utilizzati per la lavorazione dei volani, pulegge, ingranaggi con il diametro massimo fino a 6 mt, cioè per la lavorazione dei pezzi di grosse dimensioni fissate alle piattaforme o alle piattaforme a morsetti. Tali macchine sono simili ai torni senza centri e si distinguono per la lunghezza relativamente piccola e per la piattaforma di grande diametro. La maggior parte dei torni frontali non son dotati della contropunta. Nel processo di lavorazione dei pezzi pesanti sulle piattaforme dei torni frontali il peso di tali pezzi montati a sbalzo esercita una notevole influenza sollecitando il mandrino e i suoi cuscinetti, il fattore che limita il campo di utilizzo dei torni frontali.
I torni a revolver non sono dotati della contropunta che è sostituita con la testa a revolver, detta torretta. Su una torretta girevole sono montati i vari utensili necessari. Tali macchine sono usate nel caso in cui le lavorazioni devono essere eseguite con un grande numero di vari utensili (punte, alesatori, maschi ecc.) senza il passaggio di prova perché la testa a revolver avanza fino al finecorsa.
Le seguenti lavorazioni al tornio a revolver sono considerate economicamente convenienti:
- per i pezzi lunghi: la 4 – 5 classe di precisione;
- per i forni esterni: la 3 – 4 classe di precisione.
I torni a revolver possono essere:
1) con rotazione verticale delle teste a revolver e
2) con rotazione orizzontale delle teste a revolver.
Tra le più largamente diffuse sono le macchine con testa a revolver esagonale con il senso di rotazione verticale e le macchine con il senso orizzontale di rotazione delle teste a rivolver senza carrello trasversale. La testa a revolver esagonale con il senso di rotazione verticale ha sei sedi per il montaggio degli utensili. Le teste a revolver a senso di rotazione orizzontale sono normalmente fabbricate di forma rotonda con 12-16 sedi predisposte per il fissaggio degli utensili.
Gli alberi e gli ingranaggi applicati nella grossa produzione in serie sono normalmente lavorati alle macchine a utensili multipli che sono generalmente semi-automatiche. Le funzioni dell’operatore della macchina sono: regolare la macchina, montare il pezzo da lavorare, mettere in marcia il giusto programma di lavorazione e levare il pezzo dopo la lavorazione. Rimane sempre la sua funzione riguardante il controllo della macchina. Tali macchine sono provviste dei mandrini orizzontali e verticali. Le macchie a utensili multipli sono generalmente dotate di 2 – 4 carrelli anteriori e posteriori, il che consente di lavorare non solo le superfici cilindriche degli alberi e delle ruote dentate, ma anche le superfici coniche degli stessi. Gli utensili montati nei carrelli trasversali possono essere utilizzati per la tornitura dei perni degli alberi, per la sfacciatura, per la scanalatura e per la tornitura dei pezzi a profilo sagomato.
Le macchine a utensili multipli hanno una struttura rigida e affidabile in modo tale da poter resistere alle notevoli sollecitazioni di taglio generate durante la lavorazione. Per trasmettere al pezzo in lavorazione una grande coppia torcente generata durante la sgrossatura al tornio a utensili multipli, è utilizzato il mandrino a brida. Per ridurre l’usura delle contropunte e degli incavi centrali nei pezzi in lavorazione le punte sono fatte rotanti.
I torni plurimandrino semi-automatici sono suddivisi in:
1) orizzontali, con il pezzo posto in rotazione o fisso;
2) verticali a funzionamento continuo o consecutivo.
I torni plurimandrino semi-automatici a funzionamento continuo o rotativi sono utilizzati per la lavorazione dei pezzi fissati tra le punte o su mandrino autocentrante. Il tavolo rotondo con ivi sistemati 6 – 8 mandrini autocentranti verticali è collegato alla colonna centrale e si gira lentamente insieme alla colonna. Sulla colonna sono sistemati i carrelli trasversali e longitudinali con montati gli utensili per la lavorazione dei pezzi. La regolazione di tutti i carrelli è identica e per tale ragione la macchina può essere considerata come l’insieme di parecchie macchine monomandrino verticali ad utensili multipli sistemati sulla giostra che gira e in tale modo si risparmia lo spazio produttivo.
Le macchine plurimandrino (a sei e a otto mandrini) verticali semi-automatici a funzionamento consecutivo sono utilizzate per la lavorazione dei pezzi tra le punte. Il tornio semi-automatico con sei mandrini è dotato del tavolo rotondo con mandrini verticali autocentranti che ruotano indipendentemente uno dall’altro alla velocità prestabilita. La colonna esagonale, sistemata al centro, è dotata di cinque carrelli che si spostano sulle guide in senso verticale e orizzontale. Prima di essere lavorati i pezzi vengono fissati sui mandrini centranti o tra i dispositivi speciali sui mandrini. Il pezzo viene montato e levato dopo il giro della piattaforma a 600. In altre cinque posizioni vengono lavorati 5 pezzi ciclicamente trasferiti. La velocità di rotazione dei mandrini viene variata in regime automatico.
I torni automatici sono utilizzati per la tornitura dei pezzi fabbricati dalle barre ma possono essere anche applicati per la lavorazione dei semilavorati:
1) Torni monomandrino sono classificati in:
a) Torni per tornitura di forma o profilatura;
b) Torni per tornitura longitudinale;
c) Torni automatici a revolver;
2) Torni plurimandrino.
I torni automatici per la tornitura di forma sono destinati alla lavorazione dei pezzi corti di contorni complessi, all’esecuzione di fori da centro o alla filettatura esterna. È più conveniente eseguire la tornitura delle superfici di contorni complessi e la troncatura del pezzo dal resto della barra alla fine di tale lavorazione con gli utensili montati nei carrelli trasversali (che possono essere da due a 5) di avanzamento trasversale, mentre l’uso degli utensili montati nei carrelli longitudinali è più adatto per l’esecuzione dei fori da centro o al processo di filettatura.
I torni automatici per la tornitura longitudinale sono destinati alla lavorazione dei pezzi all’avanzamento longitudinale che richiede lo spostamento della barra.
I torni automatici a revolver sono analoghi ai piccoli torni paralleli a revolver, ma in tali torni ogni operazione degli organi attivi può avvenire in regime automatico. Le teste a revolver a sei sedi sistemate ai torni automatici sono poste in rotazione orizzontale. Il tornio automatico è dotato di tre carrelli trasversali. Nei portautensili dei carrelli sono montati gli utensili sagomati e quelli per troncare.
I torni di questo tipo possono eseguire le seguenti lavorazioni: tornitura all’avanzamento longitudinale e a quella trasversale, foratura, filettatura esterna e interna.
I torni automatici plurimandrino possono avere da quattro a sei mandrini sistemati nei tamburi che di tanto in tanto si girano nel caso del cambiamento della posizione.
La velocità di rotazione dei mandrini principali che reggono le barre in lavorazione è identica in ogni posizione. I torni automatici hanno, oltre i mandrini, due o tre carrelli longitudinali dedicati alla foratura e alla filettatura. Gli assi di tali carrelli devono coincidere con gli assi dei mandrini principali. A volte anche i carrelli sono messi in rotazione per accelerare la velocità di taglio durante il processo di foratura o per ridurre la velocità durante la filettatura.
I torni a quattro mandrini hanno quattro posizioni principali dedicate a una singola operazione:
Facendo il confronto tra diversi tipi di torni automatici si deve notare che la precisione di lavorazione ai torni plurimandrino è inferiore a quella dei torni monomandrino perché ai torni automatici plurimandrino i mandrini sono sistemati nel tamburo rotante e i giochi al contatto del tamburo con il corpo producono un errore addizionale nel processo di lavorazione. Le superfici dei pezzi che richiedono una lavorazione precisa vanno finite in una posizione del tornio automatico.
I torni per viteria rappresentano un grande gruppo di macchine utensili. I torni per viteria sono dedicati alla lavorazione dei pezzi di metallo e di altri materiali che avviene per la tornitura. Il principio di funzionamento di tale macchina consiste nell’asportazione dall’utensile mobile del sovrametallo dal pezzo bloccato.
Il tornio per viteria è normalmente utilizzato per l’esecuzione delle consuete operazioni di tornitura, nonché per l’esecuzione della filettatura sinistrorsa e di quella destrorsa:
Anche i torni a giostra entrano nel gruppo di torni. Dal punto di vista della soluzione costruttiva tali macchine possono essere a uno e a due montanti. I torni a giostra sono utilizzati per la lavorazione dei pezzi corti di notevole peso e di grandi dimensioni. Tali macchine sono dedicate alla lavorazione delle superfici esterne e interne di vari contorni tramite l’utensile. Dotate di accessori, tali macchine possono effettuare le operazioni di fresatura, di stozzatura e di rettificatura.
Industria metallurgica
Diventando il vostro distributore ufficiale dei torni, l’azienda Intech GmbH LLC individuerà gli acquirenti dei vostri prodotti sul mercato russo e svolgerà con i clienti le trattative tecnico-commerciali al fine di stipulare i contratti per la fornitura dei vostri macchinari.
Nel caso dello svolgimento di gare di appalto l’azienda raccoglie ed elabora tutti i documenti necessari per la partecipazione, stipula i contratti per la fornitura dei vostri macchinari provvede alla registrazione del contratto di fornitura e allo sdoganamento dei torni, registra presso le banche russe la documentazione prevista dal controllo valutario e necessario per poter effettuare i pagamenti in valuta estera.
All'occorrenza la nostra azienda è disposta a sviluppare anche i progetti per integrare il vostro macchinario con gli impianti già esistenti o con quelli in fase di realizzazione.
Siamo sicuri che la nostra azienda Intech GmbH LLC potrà diventare il vostro partner e il vostro distributore in Russia affidabile, valido e qualificato.
Siamo sempre aperti alla collaborazione: continuiamo a crescere insieme!
We are always open for cooperation, let’s move forward together!!