tornitura CNC è il miglior processo di lavorazione per creare oggetti cilindrici (assialmente simmetrici) e realizzare diverse caratteristiche sulla loro superficie. Diversi tipi di tornitura CNC Le operazioni vengono utilizzate per rimuovere il materiale dal pezzo rotante e ottenere la forma progettata.
La tornitura rettilinea, la tornitura a gradini, la spianatura, la scanalatura, la filettatura, la zigrinatura e altre operazioni vengono eseguite su un Tornio CNC a seconda delle caratteristiche e delle peculiarità del modello/progetto 3D.
Comprendere i processi e le tipologie di tornitura è essenziale per decidere quale sia il più adatto al vostro progetto. Analizziamo quindi le diverse tipologie, gli utensili, le applicazioni e il tornio più adatto.
Cos'è la tornitura e come funziona?
La tornitura è uno dei processi di lavorazione fondamentali utilizzati nella produzione di pezzi assialmente simmetrici. Consiste nell'asportazione di materiale da un pezzo rotante con un utensile che si muove parallelamente o perpendicolarmente all'asse di rotazione del pezzo.
A questo scopo si utilizza un tornio convenzionale o un tornio CNC. I torni convenzionali richiedono l'avanzamento manuale, mentre le macchine CNC controllano l'avanzamento tramite programmi computerizzati e raggiungono tolleranze più strette.
La tornitura produce superfici interne ed esterne, contorni, fori e altre caratteristiche geometriche con precisione e finiture lisce.
Lavorazione della tornitura CNC
lavorazione di tornitura CNC
- Progettazione e preparazione: Creare un progetto dettagliato (2D o 3D) ed esportarlo nel software CAM. Ottimizzare i percorsi utensile per più operazioni e verificare i codici G è essenziale.
- Configurazione della macchina: Inserire il pezzo nel mandrino della macchina e l'utensile nel portautensili. È possibile regolare la contropunta se la barra di lavoro è lunga e necessita di supporto. Quindi, verificare la velocità di avanzamento, i giri al minuto, la profondità di taglio e altri parametri.
- Taglio/Rimozione del materiale: Avviare la macchina ed eseguire una tornitura CNC pesante se è necessario rimuovere materiale in grandi quantità per la sgrossatura. Quindi, monitorare costantemente il processo.
- Separazione: Dopo aver creato la forma desiderata, separare il componente finito, sbavarlo e pulirlo. Successivamente, è possibile utilizzare calibri, micrometri o una macchina di misura a coordinate (CMM) per l'ispezione.
Se vuoi saperne di più, leggi l'articolo "Tornio CNC vs tornitura”, che fornisce una panoramica comparativa.
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10 tipi di operazioni di tornitura
Esistono diversi tipi di operazioni di tornitura che possono essere eseguite su un tornio con utensili e configurazioni adeguati. Ognuna di esse ha utilizzi specifici e crea forme e caratteristiche distintive.
Alcune tipologie comuni sono la tornitura rettilinea, la tornitura a gradini, la tornitura conica, la zigrinatura, la foratura, la spianatura, la scanalatura, l'alesatura e la troncatura. La sezione seguente ne approfondisce l'argomento.
1. Tornitura rettilinea 
Svolta dritta
L'utensile si muove in direzione longitudinale lungo il pezzo in lavorazione. Ridurre il diametro in modo uniforme e formare un pezzo perfettamente cilindrico con il diametro desiderato. L'utensile da taglio e l'asse di rotazione del pezzo in lavorazione sono paralleli tra loro. Nel frattempo, per risultati accurati, è necessario considerare la velocità di avanzamento, la profondità di taglio, la velocità del mandrino e altri parametri.
Barre, alberi, perni e altri componenti meccanici simili. Si tratta di una fase di preparazione della superficie per ulteriori operazioni di tornitura. Sui pezzi torniti dritti è possibile eseguire operazioni secondarie per realizzare particolari come fori, filettature, rastremature, ecc.
2. Tornitura a gradini
Tornitura a gradini
La tornitura a gradini si riferisce a una netta variazione del diametro lungo la lunghezza. Invece di un incremento o decremento graduale, la transizione del diametro tra due sezioni avviene ad angolo retto. L'utensile da taglio rimuove il materiale gradualmente in base alla lunghezza e al diametro desiderati. Inoltre, un albero tornito a gradini contiene più sezioni con diametri diversi.
Gli alberi torniti a gradini sono ideali per il montaggio di più componenti e per impedire lo scorrimento assiale, come un albero azionato da un motoriduttore in un veicolo. Altri esempi di utilizzo includono riduttori, cuscinetti, gruppi di trasmissione, sistemi di trasporto, bracci robotici, ecc.
Tuttavia, uno svantaggio principale di Tornitura CNC a gradini è uno spreco di materiale. È necessario rimuovere un grande volume di materiale dall'albero per formare diametri variabili.
3. Tornitura conica 
Tornitura conica
Tornitura conica è il processo di creazione di una forma conica (o rastremata) mediante una riduzione costante del diametro lungo la lunghezza. Allo stesso modo, anche i fori vengono rastremati utilizzando configurazioni di inserti. L'incremento o il decremento del diametro è espresso in "conicità per unità di lunghezza" o "angolo di conicità".
Conicità per unità di lunghezza = (diametro estremità più grande - diametro estremità più piccola)/lunghezza
Angolo di conicità(tan θ) = (D−d)/2L
In un tornio composito, la lunetta di supporto consente di fissare l'utensile da taglio all'angolazione desiderata, caratteristica importante per la tornitura conica. Man mano che l'utensile angolato avanza il materiale, il diametro si riduce gradualmente a una velocità costante. Di conseguenza, è possibile utilizzare l'utensile di formatura, il posizionamento della contropunta, la lunetta di supporto e i metodi di combinazione degli avanzamenti per tornire conica il pezzo.
Le caratteristiche coniche sono essenziali per gioco, accoppiamenti, assemblaggio e funzionalità personalizzate. Il processo di tornitura conica è essenziale nella realizzazione di motori per automobili, carrelli di atterraggio per aerei, mandrini per macchine utensili, ingranaggi, ecc.
4. Noioso
Noioso CNC
La foratura viene eseguita su un tornio per allargare il foro esistente nell'albero in modo che il componente di accoppiamento si adatti perfettamente. Il processo prevede la rotazione di un inserto a punta singola che allarga il foro con una minima asportazione di materiale. Questo metodo di tornitura è ideale per rifinire i fori e ottenere una precisione elevata. Inoltre, è possibile preparare una superficie interna liscia per la tornitura dei filetti utilizzando la foratura CNC.
Alcuni esempi di applicazione della foratura includono cilindri di motori di automobili, alloggiamenti di cuscinetti, corpi valvola, parti di macchinari pesanti e sistemi idraulici.
5. Zigrinatura 
Processo di zigrinatura
La zigrinatura è il processo di creazione di una superficie antiscivolo per una presa salda. Si ottiene così una superficie ruvida e uniforme con motivi rettilinei, diagonali o a forma di diamante. Per realizzare questo processo, il tornio utilizza come utensili delle linguette o delle rotelle zigrinate. Queste vengono fissate al portautensili e impresse sul pezzo in lavorazione in rotazione, mentre i loro denti rotolano sulla superficie, creando il motivo.
Oltre a migliorare la presa, le texture sono utili per l'estetica, la tenuta a pressione, la resistenza allo scivolamento e la marcatura su componenti torniti a controllo numerico. È possibile osservarne le applicazioni su manici di utensili, pomelli per auto e alcuni elementi estetici.
6. Di fronte
Voltare la faccia
La spianatura riduce la lunghezza e appiattisce la superficie terminale del pezzo cilindrico. Pertanto, prepara la superficie terminale per ulteriori lavorazioni, come foratura e scanalatura. A tal fine, l'utensile da taglio si muove lungo il raggio di lavoro, perpendicolarmente all'asse di rotazione.
Questo tipo di operazione di tornitura viene utilizzato per produrre superfici di accoppiamento lisce di cuscinetti, alberi e altri componenti meccanici che richiedono un assemblaggio di precisione.
7. Scanalatura
Processo di scanalatura
Si riferisce alla creazione di tagli stretti sulla superficie o all'interno del pezzo cilindrico. Un utensile da taglio a punta singola rimuove il materiale e forma tagli stretti di dimensioni identiche alla larghezza dell'utensile.
Le scanalature hanno scopi sia funzionali che estetici. Vengono utilizzate per i canali degli O-ring, per i dispositivi di ritenzione degli anelli, per gli accoppiamenti a scatto, per i canali di lubrificazione e per la distribuzione delle sollecitazioni. D'altro canto, le scanalature possono compromettere la resistenza meccanica dei componenti.
8. Tornitura del filetto 
Tornitura del filo
Il processo di tornitura dei filetti prevede l'utilizzo di una punta filettata che alimenta il materiale e crea scanalature elicoidali sulla superficie di oggetti cilindrici con passo e lunghezza desiderati. Sebbene sia più indicato per le filettature esterne, è possibile utilizzare anche i fori filettati.
Nella tornitura dei filetti, il percorso utensile deve essere ottimizzato attentamente per controllare passo, profondità e angoli dei fianchi delle filettature. Di conseguenza, filettature più profonde potrebbero richiedere più passate.
Questo tipo di tornitura è adatto per profili di filettatura personalizzati e parti con diametri grandi: ad esempio, viti di assemblaggio e dispositivi di fissaggio per l'industria automobilistica, edile e macchinari pesanti.
9. Perforazione 
Foratura al tornio
La foratura al tornio viene utilizzata principalmente per realizzare fori su alberi che richiedono operazioni secondarie come alesatura e filettatura. Il processo richiede una punta da trapano o un utensile appuntito della dimensione del foro richiesta.
L'utensile viene posizionato sulla contropunta e il pezzo sul mandrino, posizionandone la superficie esattamente di fronte all'utensile. Mentre il pezzo ruota, l'utensile si sposta longitudinalmente e forma un foro. Questa operazione crea fori per il passaggio di lubrificazione, perni, spine, filettature e maschiature in diversi componenti industriali.
10. Separazione
Operazione di separazione
Una fessura stretta separa una sezione da un pezzo lungo. Questa operazione è particolarmente utile quando si realizzano numerosi pezzi identici da una lunga barra cilindrica. L'utensile crea tutte le caratteristiche desiderate in una sezione e la taglia come pezzo finale. Si può quindi dire che si tratta di una fase finale del ciclo, una volta ottenuta la forma e le dimensioni desiderate.
Questa operazione contribuisce a ridurre i tempi di ciclo e semplifica il processo produttivo. L'operazione di troncatura al termine del ciclo di lavorazione elimina la necessità di molteplici attrezzaggi.
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Come scegliere le giuste operazioni di tornitura?
La scelta del tipo di operazione di tornitura più adatto al tuo progetto dipende da diversi fattori, tra cui il tipo di materiale, le caratteristiche del progetto, la precisione richiesta e la finitura superficiale. A volte, una sola operazione può creare i pezzi finali, ma in genere il progetto richiede una serie di operazioni di tornitura.
Nella scelta delle operazioni di tornitura, tenere in considerazione i seguenti fattori:
- Material Type:,en Considerate la durezza, la lavorabilità e altre proprietà. I metalli teneri potrebbero perdere resistenza con determinate operazioni di tornitura, come la scanalatura.
- Caratteristiche del progetto: Alberi, spallamenti e scanalature semplici possono essere realizzati con normali operazioni di tornitura, spianatura e filettatura. Al contrario, sottosquadri complessi e fori profondi potrebbero richiedere operazioni specializzate.
- Precisione richiesta: Le operazioni di tornitura standard possono raggiungere una tolleranza di ±0.1 mm, mentre solo la foratura e altre operazioni di post-elaborazione possono realizzare percorsi più precisi di questa.
- Finitura superficiale: La tornitura standard può produrre pezzi lisci fino a Ra 0.8 µm, mentre per una finitura con rugosità inferiore a 0.8 µm sono necessarie la spianatura, l'alesatura e la lucidatura successiva.
Inoltre, il confronto delle operazioni di tornitura nella tabella sottostante può aiutare ad ottenere una panoramica comparativa.
| Funzionamento | Missione | Funzionalità principali | Applicazioni comuni |
| Tornitura dritta | Ridurre il diametro lungo la lunghezza | Asse utensile/lavoro parallelo, forma cilindri | Alberi, aste, perni; preparazione per operazioni secondarie |
| Passo che gira | Crea diametri diversi in più fasi | Transizioni ad angolo retto, sezioni multiple | Alberi del cambio, parti di trasmissione, bracci robotici |
| Tornitura conica | Formare forme coniche | Il diametro cambia gradualmente a un ritmo costante | Parti del motore, mandrini, carrello di atterraggio, ingranaggi |
| Noioso | Allargare i fori esistenti | Vengono utilizzati inserti a punto singolo, che migliorano anche la precisione | Cilindri motore, alloggiamenti cuscinetti, corpi valvola |
| zigrinatura | Crea una superficie di presa strutturata | Motivi dritti, diagonali o a rombi | Manici per utensili, manopole, parti decorative |
| Di fronte | Appiattire la faccia finale | L'utensile si muove radialmente; riduce la lunghezza e affina la superficie | Sedi dei cuscinetti, estremità degli alberi, preparazione per la perforazione |
| scanalatura | Tagliare canali stretti | Crea scanalature sia interne che esterne | Sedi O-ring, percorsi di lubrificazione, accoppiamenti a scatto |
| Tornitura del filo | Produrre scanalature elicoidali | Controlla il passo, la profondità e l'angolo del fianco | Viti, bulloni, elementi di fissaggio e grandi parti filettate |
| Perforazione | Fare i fori iniziali | Punta da trapano montata sulla contropunta | Fori di lubrificazione, perni di centraggio, fori prefilettati |
| Separazione | Separare il pezzo finito dalla barra | La fessura stretta taglia la sezione | Produzione in serie di parti identiche |
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Conclusione
La tornitura è il processo di lavorazione ideale per produrre componenti cilindrici complessi e precisi. Le varianti di tornitura consentono la creazione di forme e caratteristiche diverse. Inoltre, una varietà di materiali può essere lavorata tramite CNC nei componenti e nei prodotti desiderati, persino leghe dure come acciaio per utensili e carburo di tungsteno.
Fattori come la selezione dei tipi corretti di operazioni di tornitura, il tipo di materiale, l'ottimizzazione del percorso utensile, la selezione dell'utensile e i parametri di lavorazione influiscono sulla finitura e sulla precisione del risultato finale. RicambiPertanto, è necessario seguire attentamente queste considerazioni.