La tornitura utilizza un tornio per rimuovere il materiale dall'esterno di un pezzo rotante, mentre l'alesatura rimuove il materiale dall'interno di un pezzo rotante.#base
La tornitura è il processo di rimozione del materiale dal diametro esterno di un pezzo rotante utilizzando un tornio.Le frese a punta singola tagliano il metallo dal pezzo in lavorazione in trucioli (idealmente) corti e affilati facili da rimuovere.
Un tornio CNC con controllo costante della velocità di taglio consente all'operatore di selezionare la velocità di taglio, quindi la macchina regola automaticamente il numero di giri man mano che l'utensile da taglio passa diametri diversi lungo il contorno esterno del pezzo.I torni moderni sono disponibili anche in configurazioni a torretta singola e doppia torretta: le torrette singole hanno un asse orizzontale e verticale e le torrette doppie hanno una coppia di assi orizzontali e verticali per torretta.
I primi strumenti di tornitura erano pezzi rettangolari solidi realizzati in acciaio rapido con angoli di spoglia e di gioco su un'estremità.Quando uno strumento diventa smussato, il fabbro lo affila su una smerigliatrice per un uso ripetuto.Gli utensili in HSS sono ancora comuni sui torni più vecchi, ma gli utensili in metallo duro sono diventati più popolari, soprattutto nella forma a punta singola brasata.Il carburo ha una migliore resistenza all'usura e durezza, che aumenta la produttività e la durata dell'utensile, ma è più costoso e richiede esperienza per la riaffilatura.
La tornitura è una combinazione di movimento lineare (utensile) e rotatorio (pezzo).Pertanto, la velocità di taglio è definita come una distanza di rotazione (scritta come sfm – piede di superficie al minuto – o smm – metro quadrato al minuto – il movimento di un punto sulla superficie del pezzo in un minuto).La velocità di avanzamento (espressa in pollici o millimetri per giro) è la distanza lineare percorsa dall'utensile lungo o attraverso la superficie del pezzo.L'avanzamento viene talvolta espresso anche come la distanza lineare (in/min o mm/min) percorsa da un utensile in un minuto.
I requisiti di velocità di avanzamento variano a seconda dello scopo dell'operazione.Ad esempio, nella sgrossatura, gli avanzamenti elevati sono spesso migliori per massimizzare i volumi di rimozione del metallo, ma sono necessarie rigidità del pezzo e potenza della macchina elevate.Allo stesso tempo, la tornitura di finitura può rallentare la velocità di avanzamento per ottenere la rugosità superficiale specificata nel disegno della parte.
L'efficacia di un utensile da taglio dipende in gran parte dall'angolo dell'utensile rispetto al pezzo in lavorazione.I termini definiti in questa sezione si applicano agli inserti da taglio e da spoglia e si applicano anche agli utensili a punta singola brasati.
L'angolo di spoglia superiore (noto anche come angolo di spoglia posteriore) è l'angolo formato tra l'angolo dell'inserto e una linea perpendicolare al pezzo se visto lateralmente, davanti e dietro l'utensile.L'angolo di spoglia superiore è positivo quando l'angolo di spoglia superiore è inclinato dal punto di taglio al gambo;neutro quando la linea nella parte superiore dell'inserto è parallela alla parte superiore dello stelo;e neutro quando è inclinato verso l'alto rispetto al punto di taglio.è più alto del portautensile, l'angolo di spoglia superiore è negativo..Anche le lame e i manici sono divisi in angoli positivi e negativi.Gli inserti inclinati positivamente hanno lati smussati e si adattano ai portautensili con angoli di spoglia positivi e laterali.Gli inserti negativi sono quadrati rispetto alla parte superiore della lama e si adattano a manici con angoli di inclinazione superiori e laterali negativi.L'angolo di spoglia superiore è unico in quanto dipende dalla geometria dell'inserto: i formatrucioli rettificati o formati positivamente possono modificare l'angolo di spoglia superiore effettivo da negativo a positivo.Gli angoli di spoglia superiori tendono inoltre ad essere maggiori per materiali da lavorare più morbidi e duttili che richiedono ampi angoli di taglio positivi, mentre i materiali più duri e rigidi vengono tagliati meglio con geometria neutra o negativa.
L'angolo di spoglia laterale formato tra la faccia frontale della lama e una linea perpendicolare al pezzo, vista dalla faccia frontale.Questi angoli sono positivi quando sono inclinati lontano dal tagliente, neutri quando sono perpendicolari al tagliente e negativi quando sono inclinati verso l'alto.Il possibile spessore dell'utensile dipende dall'angolo di spoglia laterale, angoli più piccoli consentono l'uso di utensili più spessi che aumentano la resistenza ma richiedono forze di taglio maggiori.Angoli più ampi producono trucioli più sottili e richiedono una forza di taglio inferiore, ma oltre l'angolo massimo consigliato, il tagliente si indebolisce e il trasferimento di calore si riduce.
Lo smusso di taglio finale è formato tra il bordo tagliente della lama all'estremità dell'utensile e una linea perpendicolare alla parte posteriore dell'impugnatura.Questo angolo definisce lo spazio tra l'utensile da taglio e la superficie finita del pezzo.
Il rilievo finale si trova sotto il tagliente finale ed è formato tra la faccia finale dell'inserto e una linea perpendicolare alla base dello stelo.La sporgenza della punta consente di rendere l'angolo di scarico (formato dall'estremità dello stelo e dalla linea perpendicolare alla radice dello stelo) maggiore dell'angolo di scarico.
L'angolo di spoglia laterale descrive l'angolo sotto il tagliente laterale.È formato dai lati della lama e da una linea perpendicolare alla base del manico.Come nel caso dell'estremità terminale, la sporgenza consente al rilievo laterale (formato dal lato della maniglia e dalla linea perpendicolare alla base della maniglia) di essere maggiore del rilievo.
L'angolo di attacco (noto anche come angolo del tagliente laterale o angolo di attacco) si forma tra il tagliente laterale dell'inserto e il lato del portautensile.Questo angolo guida l'utensile nel pezzo e, man mano che aumenta, viene prodotto un truciolo più largo e più sottile.La geometria e le condizioni del materiale del pezzo sono fattori importanti nella scelta dell'angolo di attacco dell'utensile da taglio.Ad esempio, gli utensili con un angolo d'elica accentuato possono fornire prestazioni significative durante il taglio di superfici sinterizzate, discontinue o temprate senza incidere gravemente sul tagliente dell'utensile da taglio.Gli operatori devono bilanciare questo vantaggio con una maggiore deflessione e vibrazione delle parti, poiché gli ampi angoli di sollevamento creano grandi forze radiali.Gli utensili di tornitura a passo zero forniscono una larghezza del truciolo pari alla profondità di taglio nelle operazioni di tornitura, mentre gli utensili da taglio con un angolo di impegno consentono alla profondità di taglio effettiva e alla larghezza del truciolo corrispondente di superare la profondità di taglio effettiva sul pezzo.La maggior parte delle operazioni di tornitura possono essere eseguite in modo efficace con un intervallo dell'angolo di approccio compreso tra 10 e 30 gradi (il sistema metrico inverte l'angolo da 90 gradi al contrario, rendendo l'intervallo dell'angolo di approccio ideale compreso tra 80 e 60 gradi).
Sia la punta che i lati devono avere un rilievo e un rilievo sufficienti per consentire all'utensile di entrare nel taglio.Se non c'è spazio, non si formeranno trucioli, ma se non c'è abbastanza spazio, l'utensile sfregherà e genererà calore.Gli utensili di tornitura a punto singolo richiedono inoltre uno scarico frontale e laterale per entrare nel taglio.
Durante la tornitura, il pezzo è soggetto a forze di taglio tangenziali, radiali e assiali.La maggiore influenza sul consumo energetico è esercitata dalle forze tangenziali;le forze assiali (avanzamenti) premono la parte nella direzione longitudinale;e le forze radiali (profondità di taglio) tendono ad allontanare il pezzo da lavorare e il portautensile.La “forza di taglio” è la somma di queste tre forze.Per l'angolo di elevazione pari a zero, hanno un rapporto di 4:2:1 (tangenziale:assiale:radiale).All'aumentare dell'angolo di attacco, la forza assiale diminuisce e la forza di taglio radiale aumenta.
Anche il tipo di stelo, il raggio di punta e la forma dell'inserto hanno un grande impatto sulla potenziale lunghezza effettiva massima del tagliente di un inserto di tornitura.Alcune combinazioni di raggio inserto e portautensile possono richiedere una compensazione dimensionale per sfruttare appieno il tagliente.
La qualità della superficie nelle operazioni di tornitura dipende dalla rigidità dell'utensile, della macchina e del pezzo.Una volta stabilita la rigidità, la relazione tra l'avanzamento della macchina (pollici/giro o mm/giro) e il profilo dell'inserto o della punta dell'utensile può essere utilizzata per determinare la qualità della superficie del pezzo.Il profilo della punta è espresso in termini di raggio: in una certa misura, un raggio maggiore significa una migliore finitura superficiale, ma un raggio troppo grande può causare vibrazioni.Per le operazioni di lavorazione che richiedono un raggio inferiore a quello ottimale, potrebbe essere necessario ridurre la velocità di avanzamento per ottenere il risultato desiderato.
Una volta raggiunto il livello di potenza richiesto, la produttività aumenta con profondità di taglio, avanzamento e velocità.
La profondità di taglio è la soluzione più semplice da aumentare, ma i miglioramenti sono possibili solo con materiale e forze sufficienti.Raddoppiando la profondità di taglio si aumenta la produttività senza aumentare la temperatura di taglio, la resistenza alla trazione o la forza di taglio per pollice cubo o centimetro (nota anche come forza di taglio specifica).Ciò raddoppia la potenza richiesta, ma la durata dell'utensile non viene ridotta se l'utensile soddisfa i requisiti della forza di taglio tangenziale.
Anche la modifica della velocità di avanzamento è relativamente semplice.Raddoppiando la velocità di avanzamento si raddoppia lo spessore del truciolo e si aumentano (ma non si raddoppia) le forze di taglio tangenziali, la temperatura di taglio e la potenza richiesta.Questa modifica riduce la durata dell'utensile, ma non della metà.Anche la forza di taglio specifica (forza di taglio correlata alla quantità di materiale rimosso) diminuisce con l'aumentare della velocità di avanzamento.All'aumentare della velocità di avanzamento, la forza aggiuntiva che agisce sul tagliente può causare la formazione di avvallamenti sulla superficie di spoglia superiore dell'inserto a causa dell'aumento del calore e dell'attrito generati durante il taglio.Gli operatori devono monitorare attentamente questa variabile per evitare guasti catastrofici in cui i trucioli diventano più resistenti della lama.
Non è saggio aumentare la velocità di taglio invece di modificare la profondità di taglio e la velocità di avanzamento.L'aumento della velocità ha portato ad un aumento significativo della temperatura di taglio e ad una diminuzione delle forze di taglio e di taglio specifiche.Raddoppiare la velocità di taglio richiede potenza extra e riduce la durata dell'utensile di oltre la metà.Il carico effettivo sul rastrello superiore può essere ridotto, ma temperature di taglio più elevate provocano comunque crateri.
L'usura dell'inserto è un indicatore comune del successo o del fallimento di qualsiasi operazione di tornitura.Altri indicatori comuni includono scheggiature inaccettabili e problemi con il pezzo o la macchina.Come regola generale, l'operatore dovrebbe indicizzare l'inserto fino a un'usura sul fianco di 0,030 pollici (0,77 mm).Per le operazioni di finitura, l'operatore deve indicizzare a distanze di 0,015 pollici (0,38 mm) o meno.
I portainserti indicizzabili con bloccaggio meccanico sono conformi a nove standard dei sistemi di riconoscimento ISO e ANSI.
La prima lettera nel sistema indica il metodo di fissaggio della tela.Predominano quattro tipi comuni, ma ogni tipo contiene diverse varianti.
Gli inserti di tipo C utilizzano un morsetto superiore per gli inserti che non hanno un foro centrale.Il sistema si basa interamente sull'attrito ed è particolarmente adatto per l'uso con inserti positivi in applicazioni di tornitura e alesatura da medie a leggere.
Gli inserti M trattengono il cuscinetto protettivo della cavità dell'inserto con un bloccaggio a camma che preme l'inserto contro la parete della cavità.Il morsetto superiore trattiene la parte posteriore dell'inserto e ne impedisce il sollevamento quando il carico di taglio viene applicato alla punta dell'inserto.Gli inserti M sono particolarmente adatti per inserti negativi con foro centrale nella tornitura da media a pesante.
Gli inserti di tipo S utilizzano viti Torx o Allen semplici ma richiedono svasatura o svasatura.Le viti possono gripparsi ad alte temperature, quindi questo sistema è più adatto per operazioni di tornitura e alesatura da leggere a moderate.
Gli inserti P sono conformi allo standard ISO per i coltelli da tornitura.L'inserto viene premuto contro la parete della tasca da una leva rotante, che si inclina quando viene impostata la vite di regolazione.Questi inserti sono più adatti per inserti e fori con spoglia negativa in applicazioni di tornitura da medie a pesanti, ma non interferiscono con il sollevamento dell'inserto durante il taglio.
La seconda parte utilizza lettere per indicare la forma della lama.La terza parte utilizza lettere per indicare combinazioni di gambi diritti o sfalsati e angoli dell'elica.
La quarta lettera indica l'angolo anteriore del manico o l'angolo posteriore della lama.Per un angolo di spoglia, P è un angolo di spoglia positivo quando la somma dell'angolo di spoglia finale e dell'angolo di cuneo è inferiore a 90 gradi;N è un angolo di inclinazione negativo quando la somma di questi angoli è maggiore di 90 gradi;O è l'angolo di spoglia neutro, la cui somma è esattamente 90 gradi.L'angolo di spoglia esatto è indicato da una delle numerose lettere.
La quinta è la lettera che indica la mano con lo strumento.R indica che si tratta di uno strumento per destrimani che taglia da destra a sinistra, mentre L corrisponde a uno strumento per mancini che taglia da sinistra a destra.Gli utensili N sono neutri e possono tagliare in qualsiasi direzione.
Le parti 6 e 7 descrivono le differenze tra il sistema di misurazione imperiale e quello metrico.Nel sistema imperiale, queste sezioni corrispondono a numeri a due cifre che indicano la sezione della parentesi.Per i gambi quadrati, il numero è la somma di un sedicesimo della larghezza e dell'altezza (5/8 di pollice è il passaggio da "0x" a "xx"), mentre per i gambi rettangolari, il primo numero viene utilizzato per rappresentare otto dei la larghezza.quarto, la seconda cifra rappresenta un quarto dell'altezza.Ci sono alcune eccezioni a questo sistema, come la maniglia da 1¼" x 1½", che utilizza la designazione 91. Il sistema metrico utilizza due numeri per altezza e larghezza.(in quale ordine.) Pertanto, una lama rettangolare alta 15 mm e larga 5 mm avrebbe il numero 1505.
Anche le sezioni VIII e IX differiscono tra unità imperiali e metriche.Nel sistema imperiale, la sezione 8 si occupa delle dimensioni dell'inserto e la sezione 9 si occupa della lunghezza della faccia e dell'utensile.La dimensione della lama è determinata dalla dimensione del cerchio inscritto, con incrementi di un ottavo di pollice.Le lunghezze delle estremità e dell'utensile sono indicate da lettere: AG per dimensioni accettabili dell'utensile posteriore ed finale e MU (senza O o Q) per dimensioni accettabili dell'utensile anteriore ed finale.Nel sistema metrico, la parte 8 si riferisce alla lunghezza dell'utensile e la parte 9 si riferisce alla dimensione della lama.La lunghezza dell'utensile è indicata da lettere, mentre per le dimensioni degli inserti rettangolari e a parallelogramma si utilizzano i numeri per indicare la lunghezza del tagliente più lungo in millimetri, ignorando i decimali e le singole cifre precedute da zeri.Altre forme utilizzano le lunghezze dei lati in millimetri (il diametro di una lama rotonda) e ignorano anche i decimali e premettono zeri alle singole cifre.
Il sistema metrico utilizza la decima e ultima sezione, che include posizioni per parentesi qualificate con tolleranze di ±0,08 mm per parte posteriore ed finale (Q), anteriore e posteriore (F) e posteriore, anteriore ed finale (B).
Gli strumenti a punto singolo sono disponibili in una varietà di stili, dimensioni e materiali.Le frese integrali a punta singola possono essere realizzate in acciaio rapido, acciaio al carbonio, lega di cobalto o carburo.Tuttavia, quando l’industria si è spostata verso gli utensili di tornitura con punta brasata, il costo di questi utensili li ha resi quasi irrilevanti.
Gli utensili con punta brasata utilizzano un corpo di materiale poco costoso e una punta o pezzo grezzo di materiale da taglio più costoso brasato al punto di taglio.I materiali della punta includono acciaio rapido, carburo e nitruro di boro cubico.Questi utensili sono disponibili nelle dimensioni da A a G e gli stili offset A, B, E, F e G possono essere utilizzati come utensili da taglio destrimani o sinistri.Per i gambi quadrati, il numero che segue la lettera indica l'altezza o la larghezza del coltello in sedicesimi di pollice.Per i coltelli a gambo quadrato, il primo numero è la somma della larghezza del gambo in un ottavo di pollice e il secondo numero è la somma dell'altezza del gambo in un quarto di pollice.
Il raggio della punta degli utensili con punta saldobrasata dipende dalla dimensione del gambo e l'operatore deve assicurarsi che la dimensione dell'utensile sia adatta alle esigenze di finitura.
L'alesatura viene utilizzata principalmente per la finitura di grandi fori cavi nelle fusioni o per la punzonatura di fori nei pezzi fucinati.La maggior parte degli utensili sono simili ai tradizionali utensili di tornitura esterna, ma l'angolo di taglio è particolarmente importante a causa dei problemi di evacuazione del truciolo.
Anche la rigidità è fondamentale per ottenere prestazioni noiose.Il diametro del foro e la necessità di gioco aggiuntivo influiscono direttamente sulla dimensione massima della barra di alesatura.La sporgenza effettiva della barra di alesatura in acciaio è quattro volte il diametro del gambo.Il superamento di questo limite può influire sulla velocità di rimozione del metallo a causa della perdita di rigidità e di una maggiore possibilità di vibrazioni.
Diametro, modulo di elasticità del materiale, lunghezza e carico sulla trave influiscono sulla rigidezza e sulla deflessione, con il diametro che ha l'influenza maggiore, seguito dalla lunghezza.Aumentando il diametro dell'asta o accorciando la lunghezza aumenterà notevolmente la rigidità.
Il modulo di elasticità dipende dal materiale utilizzato e non cambia a seguito del trattamento termico.L'acciaio è meno stabile a 30.000.000 psi, i metalli pesanti sono stabili a 45.000.000 psi e i carburi sono stabili a 90.000.000 psi.
Tuttavia, questi valori sono elevati in termini di stabilità e le barre di alesatura con stelo in acciaio forniscono prestazioni soddisfacenti per la maggior parte delle applicazioni con un rapporto L/D fino a 4:1.Le barre di alesatura con stelo in carburo di tungsteno funzionano bene con un rapporto L/D 6:1.
Le forze di taglio radiali e assiali durante la barenatura dipendono dall'angolo di inclinazione.Aumentare la forza di spinta con un angolo di sollevamento ridotto è particolarmente utile per ridurre le vibrazioni.All'aumentare dell'angolo di attacco, aumenta la forza radiale e aumenta anche la forza perpendicolare alla direzione di taglio, provocando vibrazioni.
L'angolo di sollevamento consigliato per il controllo delle vibrazioni del foro è compreso tra 0° e 15° (l'angolo di sollevamento metrico è compreso tra 90° e 75°).Quando l'angolo di attacco è di 15 gradi, la forza di taglio radiale è quasi doppia rispetto a quando l'angolo di attacco è di 0 gradi.
Per la maggior parte delle operazioni di alesatura, sono preferibili utensili da taglio inclinati positivamente perché riducono le forze di taglio.Tuttavia, gli utensili positivi hanno un angolo di spoglia inferiore, quindi l'operatore deve essere consapevole della possibilità di contatto tra l'utensile e il pezzo.Garantire uno spazio libero sufficiente è particolarmente importante quando si eseguono fori di piccolo diametro.
Le forze radiali e tangenziali nella barenatura aumentano all'aumentare del raggio di punta, ma queste forze sono influenzate anche dall'angolo di attacco.La profondità di taglio durante l'alesatura può modificare questa relazione: se la profondità di taglio è maggiore o uguale al raggio angolare, l'angolo di attacco determina la forza radiale.Se la profondità di taglio è inferiore al raggio dell'angolo, la profondità di taglio stessa aumenta la forza radiale.Questo problema rende ancora più importante per gli operatori utilizzare un raggio di punta inferiore alla profondità di taglio.
Horn USA ha sviluppato un sistema di cambio utensile rapido che riduce significativamente i tempi di impostazione e cambio utensile sui torni a fantina mobile, compresi quelli con refrigerante interno.
I ricercatori dell’UNCC introducono la modulazione nei percorsi utensile.L'obiettivo era la rottura del truciolo, ma il tasso di rimozione del metallo più elevato era un effetto collaterale interessante.
Gli assi di fresatura rotanti opzionali su queste macchine consentono di lavorare molti tipi di parti complesse in un unico setup, ma queste macchine sono notoriamente difficili da programmare.Tuttavia, i moderni software CAM semplificano notevolmente il compito di programmazione.
Orario di pubblicazione: 04-settembre-2023