Nella produzione moderna, le operazioni di taglio al tornio vengono eseguite da sistemi automatizzati di controllo numerico computerizzato (CNC). Qui, uno strumento speciale ruota su un asse e applica pressione a un materiale trattenuto da un mandrino. A seconda del funzionamento del tornio, come imparerai in questo articolo, esistono molti tipi diversi di utensili da taglio.
Come vengono classificati gli utensili del tornio
Un tornio è definito come una macchina che modella vari materiali come metallo o legno facendoli ruotare contro un utensile da taglio. Con il termine “taglio” si intende generalmente che la macchina asporta parte del materiale per ottenere la forma desiderata. Pertanto, quasi tutte le operazioni di tornitura possono essere considerate operazioni di taglio.
Esistono molti modi per creare la forma di un materiale. Per questo motivo gli utensili da tornio possono essere classificati in varie categorie. Inoltre, la classificazione viene sostanzialmente creata sulla base di quattro aspetti critici;
- Secondo l'operazione
- Secondo il materiale
- Secondo la struttura
- Secondo la direzione di alimentazione
Da queste quattro classi otteniamo vari tipi di utensili da tornio per macchine CNC. Esploriamo gli strumenti comuni e come funzionano.
Classificazione basata sull'operazione
Questa classificazione copre gli strumenti basati su taglio operazione in uso. Alcuni degli strumenti comuni che rientrano in questa categoria includono;
Strumenti di tornitura
La tornitura è l'operazione più comune dei torni. Gli utensili utilizzati per realizzare questa operazione si muovono lungo la lunghezza del pezzo in filatura, asportandone una parte e riducendone così il diametro. Il risultato dell'operazione dipenderà dall'angolo del pezzo, dalla velocità, dalla profondità e dalla velocità di avanzamento.
Gli utensili di tornitura CNC possono essere ulteriormente suddivisi in due, a seconda dell'operazione utilizzata;
- Utensili per tornitura grezza – Questi utensili di tornitura hanno un angolo specifico che facilita la rimozione di grandi pezzi di materiale ad una velocità elevata. Di conseguenza, questi strumenti non devono levigare il materiale.
- Finitura degli strumenti di tornitura – Questi tipi di strumenti di regolazione vengono applicati dopo lo strumento grezzo per rimuovere piccole parti di materiale superficiale e creare una finitura liscia. Per garantire che il pezzo sia perfettamente liscio è necessaria un'elevata precisione.
Strumento di smussatura
Nella lavorazione CNC, uno smusso è un bordo di transizione creato da un utensile speciale su due facce di un oggetto. Questo bordo è solitamente inclinato di 45°.
Gli utensili di smussatura vengono ulteriormente classificati in base al meccanismo utilizzato per ottenere la caratteristica di smussatura sul pezzo. Il meccanismo qui implicito descrive il geometria utilizzata per realizzare lo smusso.
La prima classificazione descrive gli utensili che creano un unico angolo sul pezzo. In altre parole, la punta dell'utensile per smussatura è angolata in modo tale che l'operazione di smussatura raggiunga un angolo uniforme su tutto il bordo del pezzo.
In secondo luogo, uno strumento di smussatura può creare angoli variabili sul pezzo. Ciò è reso possibile regolando l'angolo dell'utensile per smussatura durante l'operazione di lavorazione. Tutte queste operazioni portano a smussi con angoli variabili a seconda delle specifiche delle esigenze di lavorazione.
Strumento per tornitura spalla
Si tratta di un'operazione piuttosto complessa che porta alla formazione di smussi o raccordi sulla zona della spalla di un pezzo. Una spalla può essere qualsiasi area di un pezzo in lavorazione a seconda della sua forma, dimensione e geometria.
Gli utensili utilizzati per ottenere uno spallamento possono anche essere chiamati frese per spallamenti. Gli utensili per tornitura a spalla hanno un coltello o un angolo di taglio laterale. Questa differenza è lì per spiegare la formazione di una spalla smussata o raccordata.
Una spalla può essere squadrata, smussata o raccordata. Le spalle quadrate vengono create mediante utensili di tornitura con un bordo di coltello mentre gli smussi e i raccordi vengono creati mediante un utensile di tornitura diritto. Quando si creano raccordi, lo strumento di regolazione diritto deve avere un raggio di punta per tenere conto dell'angolo concavo o convesso che è una caratteristica di un raccordo.
Strumento per tagliare il filo
Come suggerisce il nome, questo strumento viene utilizzato per tagliare i fili su un pezzo. I fili possono essere tagliati sia sulla parte interna che esterna del materiale metallico o legnoso. Questo strumento è essenziale poiché consente di creare bulloni e viti.
La filettatura interna è solitamente nota come femmina, mentre quella esterna come maschio. Questa terminologia è usata per indicare l'accoppiamento delle filettature. Come tutti gli altri utensili da taglio per torni CNC, l'utensile per filettare viene posizionato su un asse e il pezzo in lavorazione viene ruotato in un mandrino.
Strumento di fronte
Questo utensile utilizza un tagliente laterale per rimuovere un'area in sezione trasversale di un pezzo e creare una finitura liscia. Per elaborare, l'utensile taglia una superficie piana perpendicolare all'asse di rotazione del pezzo.
Gli utensili per sfacciatura vengono utilizzati nelle operazioni di fresatura o lavorazione. Per le operazioni di lavorazione, gli utensili frontali vengono utilizzati nelle operazioni di alesatura o tornitura. Ciò significa che gli utensili di alesatura e tornitura possono rientrare nell'ampia categoria delle operazioni di sfacciatura.
Un vantaggio dell'utilizzo di un utensile per sfacciatura con una macchina CNC è che il sistema CNC alimenta il pezzo a una velocità di avanzamento costante. Ciò ha il vantaggio di produrre una superficie più liscia. Tuttavia, tu come macchinista hai la possibilità di eseguire tagli di sgrossatura o finitura.
Strumento di scanalatura
Questi strumenti vengono utilizzati per creare percorsi o canali in un pezzo. La scanalatura è anche nota come operazione di rientranza.
I percorsi e i canali creati utilizzando gli utensili di scanalatura facilitano l'accoppiamento delle parti di giunzione. Dato che durante la giunzione si formano vari tipi di accoppiamenti, questi utensili per scanalatura esistono in molti tipi diversi. Se inizi a diventare tecnico, potresti classificare alcuni utensili di tornitura, alesatura e sfacciatura come utensili di scanalatura.
I due tipi principali di utensili per scanalatura sono gli utensili con diametro interno ed esterno. Gli utensili per scanalatura del diametro interno creano una scanalatura sulla superficie del pezzo mentre altri creano le stesse scanalature sulla superficie interna del pezzo.
Strumento di formatura
Questo utensile è speciale perché combina operazioni di tornitura e scanalatura in un unico utensile. Ciò può comportare la formazione di progetti complessi che sarebbero impossibili o difficili da realizzare con l’uno o l’altro strumento. Questo strumento non è ampiamente utilizzato poiché le sue applicazioni sono limitate. Tuttavia, torna utile quando il design lo richiede.
Strumento noioso
Questo strumento è tra i più semplici in questa categoria. Il termine alesatura si riferisce ad un'operazione in cui la macchina espande gradualmente il diametro della materia prima. L'utensile noioso viene solitamente inserito in un foro esistente e lo espande.
L'utensile noioso lascia un'apertura cilindrica di diametro maggiore rispetto all'apertura precedente. Le operazioni di alesatura sono diverse dalla tornitura in quanto un utensile noioso è un utensile monopezzo.
Classificazione basata sul materiale
Gli utensili da taglio CNC possono anche essere classificati in base al materiale di cui sono costituiti. Alcuni degli strumenti comuni in questa categoria sono realizzati con i seguenti materiali;
Carburo
Il carburo è un materiale costituito da carbonio e un composto metallico. Ha caratteristiche come resistenza all'usura ed elevata stabilità termica. Per questi motivi, il metallo duro è un materiale molto ricercato per la realizzazione di utensili da taglio CNC.
Grazie all'elevata resistenza all'usura del metallo duro, gli utensili da tornio realizzati con questo materiale possono ottenere tagli ad alta velocità e precisione. Inoltre, il metallo duro può essere utilizzato per tagliare pezzi di acciaio ad alta resistenza, ghisa, vetro e plastica.
Acciaio ad alta velocità
Si tratta di una lega di acciaio normale rinforzata con diversi additivi per renderla adatta al taglio di altri materiali. L'acciaio rapido ha un'elevata resistenza all'usura, tenacità e resistenza termica. La combinazione di queste caratteristiche rende l'acciaio rapido ideale per il taglio di altri metalli.
L'acciaio rapido può essere ulteriormente rinforzato con molibdeno o cobalto. Questo ci dà due tipi di HSS; cioè acciaio rapido al molibdeno e acciaio rapido al cobalto. Questi due tipi di HSS possono essere utilizzati per tagliare a macchina vari materiali, indipendentemente dalla loro resistenza.
Diamante
Essendo uno dei materiali naturali più duri, ha senso utilizzarlo solo come utensile per la lavorazione del tornio. La sua durezza garantisce che possa tagliare vari materiali, inclusi metalli, vetro e legno senza usurarsi facilmente.
Il tipo più comune di diamante utilizzato per realizzare utensili per tornio CNC è noto come diamante policristallino (PCD). Si tratta di un diamante sintetico che presenta un'elevata resistenza all'abrasione grazie all'aggiunta di elementi leganti come la ceramica che vengono aggiunti durante il processo di formatura.
Uno degli svantaggi dei diamanti è che sono estremamente costosi. Ciò porta a una bassa accessibilità per gli operatori con budget limitati. Il lato positivo è che i tuoi clienti sono costantemente alla ricerca di questo strumento per tagliare materiali duri come ceramica e vetro.
Utensili rivestiti speciali
Durante le operazioni di lavorazione, un fenomeno noto come aderenza del truciolo può accadere. Questo è caratterizzato dall'estrusione e dalla frazione tra l'utensile di lavorazione e la superficie del pezzo. Questo fenomeno si verifica quando o se lo strumento ha un'elevata affinità con elementi come il ferro. Per risolvere questo problema vengono normalmente utilizzati utensili con rivestimento speciale.
Il nitruro di boro cubico (CBN) è uno di questi materiali di rivestimento utilizzati per rivestire gli strumenti di lavorazione e contribuire a evitare questo problema. È noto che il CBN ha un'elevata durezza leggermente inferiore a quella del diamante, ma ha una stabilità termica piuttosto elevata.
Classificazione in base alla struttura
Gli utensili da tornio possono anche essere classificati in base alla loro struttura o forma. Questa classificazione ci offre tre tipi di utensili da tornio, vale a dire;
Tipo di corpo singolo
Questi tipi di strumenti hanno un materiale uniforme che costituisce l'intera struttura dell'utensile. Ad esempio, troverai un utensile da tornio interamente realizzato in ceramica o acciaio super rapido. Questi strumenti sono sufficientemente robusti da poter essere utilizzati per operazioni generali di lavorazione CNC.
Tipo di morsetto
Per questi tipi, scoprirai che hanno un morsetto a cui possono essere fissati diversi chip. In altre parole, hanno un meccanismo intercambiabile in cui è possibile utilizzare più strumenti secondari in uno. Pensa alla punta del trapano e al trapano. Questa flessibilità aumenta l'accessibilità degli strumenti che a sua volta ne aumenta la produttività e il valore.
Tipo di saldatura
Nei casi in cui è necessario modificare un utensile da tornio o crearne di personalizzati, la saldatura può essere la soluzione più adatta. Ti consente di creare geometrie complesse che puoi utilizzare per varie operazioni di tornio. Il vantaggio degli strumenti di saldatura è che sono facilmente accessibili e le opzioni di personalizzazione sono infinite.
Classificazione basata sulla direzione o sulla velocità di avanzamento
La direzione e la velocità di avanzamento vengono utilizzate anche come aspetti per classificare gli utensili da taglio per tornio per macchine CNC. In questa categoria, in genere ti imbatterai nei seguenti tipi di strumenti.
Strumento della mano destra
Questi strumenti rimuovono/tagliano il materiale indesiderato da destra a sinistra. Questa è la direzione di avanzamento più comune utilizzata per la lavorazione CNC. Inoltre, la maggior parte dei torni hanno un orientamento destra-sinistra. Questo strumento taglia il materiale spostandosi verso sinistra.
Strumento mano sinistra
Uno strumento della mano sinistra è l'esatto opposto di uno strumento della mano destra. Rimuove il materiale dal pezzo muovendosi nella giusta direzione. Non è comune trovare torni CNC dotati di attacco utensile sinistro. Tuttavia, alcuni sono nel settore.
Strumento per naso tondo
Questi strumenti possono tagliare sia nella direzione destra che sinistra. Questo perché non hanno angoli di spoglia laterali e posteriori che sono essenziali per determinare la direzione dell'alimentazione. Il lato positivo è che lo strumento è versatile per l’uso in più orientamenti.
Conclusione
Le macchine CNC offrono un elevato livello di precisione e velocità rispetto alle operazioni manuali. Ciò si riflette nel volume dei pezzi lavorati e nelle entrate generate dai macchinisti che utilizzano sistemi CNC. Gli strumenti discussi in questo articolo ti hanno aiutato a identificare alcuni degli strumenti da tornio più comuni che ti aspetti di trovare nel settore.