Guida agli utensili per tornio: cose che devi sapere sugli utensili

Il tornio, una macchina utensile fondamentale nella produzione e nella lavorazione meccanica, si basa fortemente sui suoi utensili per modellare e formare i pezzi. Comprendere gli utensili per tornio è fondamentale per i meccanici di tutti i livelli, dai principianti ai professionisti esperti. Scegliere gli utensili giusti, sapere come usarli correttamente e mantenerli adeguatamente sono essenziali per ottenere precisione, efficienza e qualità nelle operazioni di lavorazione. Questa guida fornisce una panoramica completa degli utensili per tornio, coprendo i diversi tipi di utensili, le loro applicazioni e importanti considerazioni per la loro selezione e utilizzo.

Tipi di utensili per tornio

Gli utensili per tornio possono essere ampiamente classificati in diversi tipi in base alla loro funzione e al tipo di taglio che eseguono. Gli utensili da taglio a punto singolo sono il tipo più comune utilizzato sui torni. Questi utensili hanno un singolo tagliente che rimuove il materiale mentre il pezzo ruota e l'utensile viene avanzato lungo o attraverso di esso. Esempi di utensili da taglio a punto singolo includono utensili per tornitura, utensili per spianatura, barre alesatrici, utensili per filettatura, utensili per troncatura e utensili sagomati.

Gli utensili per tornitura vengono utilizzati per ridurre il diametro di un pezzo. Sono disponibili in varie forme e angolazioni a seconda della specifica operazione di tornitura, come la sgrossatura per la rapida rimozione del materiale o la finitura per una finitura superficiale liscia. Gli utensili per spianatura vengono utilizzati per creare una superficie piana perpendicolare all'asse di rotazione del pezzo. Le barre alesatrici vengono utilizzate per allargare o creare fori interni. Gli utensili per filettatura sono progettati per tagliare filettature esterne o interne. Gli utensili per troncatura, noti anche come utensili per taglio, vengono utilizzati per tagliare una sezione del pezzo. Gli utensili sagomati hanno un profilo specifico che viene trasferito al pezzo, consentendo la creazione di forme complesse in un'unica passata.

Oltre agli utensili da taglio a punto singolo, altri tipi di utensili utilizzati sui torni includono mandrini e punte per forare lungo l'asse di rotazione, alesatori per allargare e rifinire fori esistenti a dimensioni precise, maschi e filiere per creare rispettivamente filettature interne ed esterne e utensili per zigrinatura per creare una superficie strutturata per una migliore presa.

Materiali degli utensili

Il materiale di cui è fatto un utensile per tornio influisce in modo significativo sulle sue prestazioni, sulla resistenza all'usura e sui tipi di materiali che può lavorare efficacemente. L'acciaio ad alta velocità (HSS) era tradizionalmente il materiale principale per gli utensili da taglio ed è ancora utilizzato per alcune applicazioni, in particolare per forme complesse e tagli interrotti. Gli utensili in HSS offrono una buona tenacità e sono relativamente economici, ma hanno una minore durezza e resistenza all'usura rispetto ai materiali più avanzati.

Gli utensili in carburo sono ampiamente utilizzati nella lavorazione moderna grazie alla loro superiore durezza, resistenza all'usura e capacità di operare a velocità di taglio più elevate rispetto agli utensili in HSS. Gli inserti in carburo sono tipicamente bloccati o brasati su un portautensili. Sono disponibili diversi gradi di carburo, ciascuno ottimizzato per materiali e condizioni di lavorazione specifiche. Gli inserti in carburo rivestiti migliorano ulteriormente le prestazioni fornendo una maggiore resistenza all'usura, una riduzione dell'attrito e un migliore flusso del truciolo. I rivestimenti comuni includono nitruro di titanio (TiN), carbonitruro di titanio (TiCN) e ossido di alluminio (Al2O3).

Altri materiali per utensili includono ceramiche, nitruro di boro cubico (CBN) e diamante policristallino (PCD), che vengono utilizzati per la lavorazione di materiali molto duri o abrasivi a velocità di taglio molto elevate. Tuttavia, questi materiali sono generalmente più fragili e costosi del carburo.

Geometria dell'utensile

La geometria di un utensile per tornio, inclusi i suoi vari angoli come l'angolo di rake, l'angolo di spoglia e l'angolo del tagliente, gioca un ruolo cruciale nel processo di lavorazione. L'angolo di rake influisce sulla formazione del truciolo e sulle forze di taglio. Un angolo di rake positivo generalmente si traduce in forze di taglio inferiori e un migliore flusso del truciolo, ma può indebolire il tagliente. Un angolo di rake negativo fornisce un tagliente più forte e viene spesso utilizzato per la lavorazione di materiali duri o tagli interrotti.

L'angolo di spoglia fornisce spazio tra il fianco dell'utensile e il pezzo, prevenendo lo sfregamento e riducendo l'attrito e la generazione di calore. L'angolo del tagliente influenza la resistenza del tagliente e la direzione delle forze di taglio. Altre importanti caratteristiche geometriche includono il raggio del naso, che influisce sulla finitura superficiale, e i rompitrucioli, progettati per rompere trucioli lunghi e filamentosi in pezzi più piccoli e gestibili.

Portautensili

Un corretto portautensili è essenziale per la stabilità, la precisione e la prevenzione delle vibrazioni durante le operazioni di lavorazione. Gli utensili per tornio sono tipicamente tenuti in torrette portautensili, che sono montate sul carro trasversale del tornio. Sono disponibili diversi tipi di torrette portautensili, tra cui torrette portautensili singole, torrette portautensili indicizzabili (come le torrette portautensili a cambio rapido e le torrette portautensili a torretta) e torrette portautensili a gang.

Le torrette portautensili a cambio rapido consentono cambi utensile rapidi, riducendo significativamente i tempi di configurazione, soprattutto nelle operazioni che coinvolgono più utensili. Le torrette portautensili a torretta possono contenere più utensili e possono essere indicizzate per portare l'utensile desiderato nella posizione di taglio. Le torrette portautensili a gang contengono una fila di utensili che possono essere portati in posizione spostando il carro trasversale. La scelta della torretta portautensili dipende dal tipo di tornio, dalla complessità delle operazioni di lavorazione e dal livello di efficienza desiderato.

Parametri di taglio

La selezione dei parametri di taglio appropriati, tra cui velocità di taglio, velocità di avanzamento e profondità di taglio, è fondamentale per ottimizzare le prestazioni di lavorazione, la durata dell'utensile e la finitura superficiale. La velocità di taglio è la velocità con cui la superficie del pezzo si muove oltre il tagliente dell'utensile. Viene tipicamente espressa in piedi superficiali al minuto (SFM) o metri al minuto (m/min). La velocità di avanzamento è la distanza che l'utensile da taglio avanza lungo il pezzo per rivoluzione. Di solito è espressa in pollici per rivoluzione (IPR) o millimetri per rivoluzione (mm/rev). La profondità di taglio è la quantità di materiale rimossa in una singola passata.

I parametri di taglio ottimali dipendono da diversi fattori, tra cui il materiale del pezzo, il materiale e la geometria dell'utensile, la finitura superficiale desiderata e la rigidità della configurazione della macchina. I produttori di utensili spesso forniscono parametri di taglio consigliati per i loro utensili in base a diversi materiali del pezzo e condizioni di lavorazione. I meccanici possono anche utilizzare calcolatori di lavorazione e经验 per determinare i parametri iniziali appropriati.

Usura e rottura dell'utensile

Gli utensili per tornio sono soggetti a forze e temperature significative durante la lavorazione, il che porta inevitabilmente all'usura dell'utensile nel tempo. I tipi comuni di usura dell'utensile includono l'usura del fianco (usura sulla faccia di spoglia), l'usura a cratere (usura sulla faccia di rake), l'usura a intaglio (usura sulla linea di profondità di taglio) e la scheggiatura o la frattura del tagliente.

Comprendere le cause e i sintomi dei diversi tipi di usura dell'utensile è importante per ottimizzare la durata dell'utensile e prevenire guasti catastrofici dell'utensile, che possono danneggiare il pezzo e potenzialmente la macchina. I fattori che contribuiscono all'usura dell'utensile includono un'eccessiva velocità di taglio o velocità di avanzamento, raffreddamento o lubrificazione insufficienti, lavorazione di materiali abrasivi e geometria o portautensili impropri.

Refrigerante e lubrificazione

L'uso di refrigerante e lubrificante è essenziale in molte operazioni di tornitura. Il refrigerante aiuta a dissipare il calore generato durante il taglio, che può prolungare la durata dell'utensile, migliorare la finitura superficiale e prevenire danni termici al pezzo. Il lubrificante riduce l'attrito tra l'utensile e il pezzo, il che riduce le forze di taglio e migliora il flusso del truciolo.

Sono disponibili vari tipi di refrigeranti e lubrificanti, tra cui fluidi da taglio (oli solubili, semisintetici e sintetici), oli da taglio e persino aria compressa per alcune applicazioni di lavorazione ad alta velocità. La scelta del refrigerante o del lubrificante dipende dal materiale del pezzo, dal materiale dell'utensile, dal tipo di operazione di lavorazione e dalle capacità della macchina utensile.

Manutenzione degli utensili

Una corretta manutenzione degli utensili per tornio è fondamentale per garantirne la longevità e le prestazioni. Ciò include l'ispezione regolare dei taglienti per usura o danni, l'affilatura o la sostituzione di utensili o inserti usurati e una corretta conservazione per prevenire danni. Per gli utensili riaffilabili come gli utensili in HSS, il mantenimento della corretta geometria dell'utensile durante l'affilatura è essenziale. Per gli utensili con inserti in carburo, gli inserti usurati devono essere sostituiti prontamente per evitare di danneggiare il portautensili e compromettere la qualità della lavorazione.

Precauzioni di sicurezza

L'utilizzo di un tornio comporta rischi intrinseci ed è fondamentale seguire le precauzioni di sicurezza quando si lavora con gli utensili per tornio. Indossare sempre dispositivi di protezione individuale (DPI) appropriati, inclusi occhiali di sicurezza, per proteggersi da schegge e detriti volanti. Assicurarsi che gli utensili siano saldamente tenuti nella torretta portautensili e che il pezzo sia correttamente bloccato nel mandrino o nell'attrezzatura. Non tentare mai di regolare o misurare il pezzo mentre il tornio è in funzione. Prestare attenzione quando si maneggiano utensili da taglio affilati.

Conclusione

Gli utensili per tornio sono un aspetto critico delle operazioni di tornitura. Comprendendo i diversi tipi di utensili per tornio, i loro materiali, la geometria, i metodi di portautensili, i parametri di taglio, i meccanismi di usura degli utensili, l'importanza del refrigerante e della lubrificazione, la corretta manutenzione degli utensili e le precauzioni di sicurezza, i meccanici possono utilizzare in modo efficace ed efficiente i torni per produrre parti di alta qualità. L'apprendimento continuo e l'aggiornamento con gli ultimi progressi nella tecnologia degli utensili sono essenziali per rimanere competitivi nel campo della lavorazione meccanica.