La tornitura è un processo di lavorazione eseguito su un tornio, un aspetto cruciale della produzione meccanica. In questo processo, un pezzo rotante viene sagomato utilizzando un utensile da taglio chiamato utensile di tornitura. I torni sono impiegati principalmente per lavorare componenti come alberi, dischi e manicotti, che presentano superfici rotanti. Sono il tipo di macchina utensile più comunemente utilizzato sia nelle officine di produzione che in quelle di riparazione.
Le competenze dei tornitori non hanno limiti. I tornitori più comuni non richiedono competenze particolarmente elevate. Possono essere suddivisi in cinque categorie, che sono le più diffuse nella società.
1. Operatori di torni meccanici ordinari, semplici e facili da imparare, fabbrica di lavorazione di torni CNC.
2. Gli operatori di torni per stampi, in particolare quelli specializzati in torni di precisione per stampi in plastica, devono rispettare rigorosi requisiti in termini di utensili e dimensioni precise. È importante capire quali tipi di acciaio forniscono un buon effetto di lucidatura, ottenendo una finitura a specchio. È inoltre necessario sapere se il prodotto di questo set di stampi è realizzato in ABS o in un altro tipo di plastica, nonché l'elasticità delle parti in plastica misurata in millimetri. Inoltre, ci sono molti altri aspetti di conoscenza comune da considerare. I pezzi finiti devono avere una finitura di alta qualità, essere facili da lucidare e ottenere un effetto a specchio. Una solida base nei principi degli stampi in plastica è essenziale.
3. Gli operatori di tornio lavorano con vari utensili come alesatori, punte, frese in lega e steli portautensili. Questo tipo di operazione al tornio è spesso la più semplice, ma può essere piuttosto faticosa. In genere, questi utensili sono prodotti in serie, e tra i tipi più comuni ci sono quelli a doppio centro, conici e a modulo di flusso.
Per ottenere risultati rapidi ed efficienti, è essenziale ridurre al minimo l'usura degli utensili. La durezza dei materiali lavorati da questo tipo di tornio è quasi pari a quella di un coltello in acciaio bianco di qualità. La qualità dell'affilatura dei coltelli in lega è direttamente correlata alla qualità dei prodotti finiti.
4. Operatore di tornio per grandi attrezzature: questo tipo di operatore di tornio deve avere competenze di alto livello e, quando si utilizza un tornio verticale, è necessaria una formazione più approfondita.
Esempio: per far girare un albero motore, bisogna prima leggere il disegno più volte, quale lavorare prima e quale dopo, se lavorare a fondo o direttamente a misura, se la filettatura è positiva o negativa…
5. Operatore di tornio CNC: questa tipologia di operatore di tornio è la più semplice e la più difficile. Innanzitutto, è necessario essere in grado di leggere disegni, programmare, convertire formule e utilizzare utensili.
Passando al processo
Il tornio è una macchina utensile utilizzata per ruotare un pezzo, consentendo al contempo un movimento lineare o curvilineo dell'utensile da taglio. Questo processo modifica la forma e le dimensioni del pezzo per soddisfare specifici requisiti di progettazione.
La tornitura è un metodo di taglio eseguito su un tornio, in cui il pezzo ruota rispetto all'utensile. In questo processo, l'energia di taglio è fornita principalmente dal pezzo rotante piuttosto che dall'utensile da taglio stesso. La tornitura è uno dei metodi di lavorazione più basilari e ampiamente utilizzati e svolge un ruolo cruciale nella produzione. È particolarmente adatta alla creazione di superfici rotanti. La maggior parte dei pezzi con tali superfici può essere lavorata con tecniche di tornitura, comprese superfici cilindriche interne ed esterne, superfici coniche interne ed esterne, superfici frontali, scanalature e filettature, nonché altre forme rotanti. Gli utensili principali utilizzati in questo processo sono gli utensili di tornitura.
Tra i vari tipi di macchine utensili per il taglio dei metalli, i torni sono i più comunemente utilizzati, rappresentando circa il 50% del numero totale di macchine utensili. I torni possono utilizzare non solo utensili di tornitura per la sagomatura dei pezzi, ma anche trapani, alesatori, maschi e godronatori per eseguire operazioni come foratura, alesatura, maschiatura e godronatura. A seconda delle caratteristiche di processo, delle forme di layout e delle caratteristiche strutturali, i torni possono essere classificati in diverse tipologie, tra cui torni orizzontali, torni a colonna, torni verticali, torni a torretta e torni a copiare, con i torni orizzontali che sono i più diffusi.
Problemi di sicurezza e tecnici
La tornitura è il tipo di lavorazione più comunemente utilizzatoLavorazione meccanica nell'industria manifatturiera. Coinvolge diversi torni, un numero significativo di personale, un'ampia gamma di capacità di lavorazione e numerosi utensili e attrezzature. Di conseguenza, è particolarmente importante affrontare le problematiche tecniche e di sicurezza relative alla tornitura. Le attività principali sono le seguenti:
1. Danni causati da scheggiature e misure di protezione.
Diversi componenti in acciaio lavorati al tornio presentano una buona tenacità. Durante il processo di tornitura, i trucioli prodotti sono tipicamente plastici e arricciati, con bordi relativamente affilati. Durante il taglio di componenti in acciaio ad alta velocità, possono formarsi trucioli incandescenti e allungati, con conseguente rischio di lesioni. Questi trucioli possono facilmente impigliarsi nel pezzo in lavorazione, nell'utensile da taglio e nel portautensile.
Per garantire la sicurezza, è necessario utilizzare frequentemente ganci in ferro per pulire o rompere i trucioli, se necessario. Se necessario, la macchina deve essere fermata per rimuovere i trucioli, che non devono mai essere rimossi o rotti manualmente. Per prevenire danni e rotture da trucioli, vengono comunemente implementate misure di controllo del flusso dei trucioli e deflettori protettivi. Strategie efficaci per la rottura dei trucioli includono la rettifica di scanalature o gradini del rompitruciolo sull'utensile di tornitura, l'utilizzo di rompitrucioli appropriati e il bloccaggio meccanico dell'utensile.
2. Serraggio dei pezzi.
Durante il processo di tornitura, possono verificarsi diversi incidenti che possono danneggiare la macchina utensile, romperla o urtarla, e causare la caduta o l'espulsione del pezzo, con conseguenti potenziali infortuni al personale a causa di un serraggio improprio. Per garantire una produzione sicura durante le operazioni di tornitura, è fondamentale prestare particolare attenzione al serraggio del pezzo.
Per pezzi di dimensioni e forme diverse, è necessario selezionare morsetti appropriati. Che si utilizzi un mandrino a tre griffe, un mandrino a quattro griffe o un morsetto specifico, il collegamento al mandrino deve essere stabile e affidabile. Il pezzo in lavorazione deve essere bloccato saldamente e saldamente per evitare qualsiasi movimento.
Per pezzi di grandi dimensioni, è possibile utilizzare un manicotto per garantire che il pezzo non si sposti, cada o si sposti durante la rotazione ad alta velocità e sotto l'azione delle forze di taglio. Se necessario, il serraggio può essere ulteriormente rinforzato utilizzando un contropunta o un telaio di centraggio. Inoltre, è importante rimuovere la chiave immediatamente dopo il serraggio per evitare incidenti.
3. Funzionamento sicuro.
Prima di utilizzare la macchina utensile, è necessario sottoporla a un'ispezione completa per verificarne le buone condizioni. Il pezzo e l'utensile devono essere fissati saldamente nella posizione corretta per garantirne stabilità e affidabilità. La macchina deve essere arrestata durante il cambio utensile, il carico e lo scarico del pezzo o la misurazione del pezzo.
È importante non toccare o pulire il pezzo in lavorazione con le mani o con filo di cotone. La velocità di taglio, l'avanzamento e la profondità di lavoro devono essere scelte in modo appropriato e non è consentita la lavorazione con sovraccarico. Inoltre, pezzi in lavorazione, attrezzature e altri oggetti non devono essere posizionati sulla testa della macchina, sul portautensili o sulla superficie del banco.
Quando si utilizza una lima, spostare l'utensile da tornio in una posizione sicura. Tenere la mano destra davanti e la sinistra dietro per evitare che le maniche rimangano impigliate. Una persona designata deve essere responsabile dell'uso e della manutenzione della macchina utensile; il personale non autorizzato non è autorizzato a utilizzarla.
Note
La tecnologia di lavorazione di un tornio CNC è simile a quella di un tornio ordinario, ma poichéTornio CNCviene serrato una sola volta e completa tutti i processi di tornitura in modo continuo e automatico, è necessario tenere presente i seguenti aspetti.
1. Selezione ragionevole dei parametri di taglio
Per un taglio efficiente dei metalli, è necessario considerare tre fattori principali: il materiale da lavorare, gli utensili da taglio e le condizioni di taglio. Questi fattori influenzano il tempo di lavorazione, la durata dell'utensile e la qualità della lavorazione. Un metodo di lavorazione economico ed efficace richiede un'attenta selezione delle condizioni di taglio.
I tre elementi chiave delle condizioni di taglio – velocità di taglio, avanzamento e profondità di taglio – influiscono direttamente sul danneggiamento dell'utensile. All'aumentare della velocità di taglio, la temperatura della punta dell'utensile aumenta, causando usura meccanica, chimica e termica. Ad esempio, un aumento del 20% della velocità di taglio può dimezzare la durata dell'utensile.
La relazione tra le condizioni di avanzamento e l'usura del dorso dell'utensile si verifica in un intervallo molto limitato. Tuttavia, se la velocità di avanzamento è troppo elevata, la temperatura di taglio aumenta, il che può portare a una significativa usura del dorso. Sebbene la profondità di taglio abbia un impatto minore sull'utensile rispetto alla velocità di taglio e all'avanzamento, il taglio a profondità ridotta può causare la formazione di uno strato indurito nel materiale, che può influire negativamente sulla durata dell'utensile.
Nella scelta della velocità di taglio, gli utenti devono considerare il materiale da lavorare, la sua durezza, le condizioni di taglio correnti, il tipo di materiale, la velocità di avanzamento e la profondità di taglio. Le condizioni di lavorazione più adatte dipendono da questi fattori, con lo scenario ideale che prevede un'usura regolare e stabile che massimizzi la durata dell'utensile.
Tuttavia, nella pratica, la durata dell'utensile è influenzata anche da fattori quali l'usura dell'utensile, le variazioni delle dimensioni del pezzo, la qualità della superficie, il rumore di taglio e il calore di lavorazione. Pertanto, le condizioni di lavorazione devono essere analizzate in base alla situazione reale. Per materiali difficili come l'acciaio inossidabile e le leghe resistenti al calore, è possibile utilizzare refrigeranti o selezionare utensili con maggiore rigidità.
Codice generale
Codice di processo generale per la tornitura (JB/T9168.2-1998)
Serraggio degli utensili di tornitura
1) La barra portautensili non deve estendersi eccessivamente dal portautensili. In genere, la lunghezza non deve superare 1,5 volte l'altezza della barra portautensili (ad eccezione di fori di tornitura, scanalature, ecc.).
2) La linea centrale della barra degli strumenti deve essere perpendicolare o parallela alla direzione del taglio.
3) Regolazione dell'altezza della punta dell'utensile:
Quando si torniscono superfici terminali, superfici coniche, filettature, superfici di formatura e pezzi solidi, la punta dell'utensile dovrebbe generalmente trovarsi alla stessa altezza dell'asse del pezzo.
Durante la tornitura di sgrossatura di cerchi esterni e la finitura di fori, la punta dell'utensile dovrebbe generalmente essere più alta dell'asse del pezzo in lavorazione.
Quando si torniscono alberi sottili, si eseguono fori di tornitura grezza e si tagliano pezzi cavi, la punta dell'utensile dovrebbe essere generalmente leggermente più bassa dell'asse del pezzo.
4) La bisettrice dell'angolo della punta dell'utensile per tornitura filettata deve essere perpendicolare all'asse del pezzo in lavorazione.
5) Quando si fissa l'utensile di tornitura, la guarnizione sotto la barra degli strumenti deve essere piatta e poco profonda e le viti che tengono fermo l'utensile di tornitura devono essere serrate.
Serraggio del pezzo
- Quando si serra un pezzo con un mandrino autocentrante a tre griffe per tornitura di sgrossatura o di finitura, se il diametro del pezzo è inferiore a 30 mm, la lunghezza della sporgenza non deve superare cinque volte il diametro. Se il diametro del pezzo è superiore a 30 mm, la lunghezza della sporgenza non deve superare tre volte il diametro.
- Quando si serrano pezzi irregolari e pesanti utilizzando un mandrino a quattro griffe a singola azione, una piastra frontale, un angolare o una piastra piegata, è essenziale aggiungere un contrappeso.
- Durante la lavorazioneLavorazione CNC dell'alberopezzi da lavorare tra i centri, assicurarsi che l'asse del centro della contropunta sia allineato con l'asse del mandrino del tornio prima di iniziare il processo di tornitura.
- Per alberi sottili lavorati tra due punte, è consigliabile utilizzare una lunetta fissa o una lunetta centrale. Durante la lavorazione, prestare attenzione alla regolazione della forza di serraggio superiore della punta e garantire una corretta lubrificazione sia della contropunta che della lunetta centrale.
- Quando si utilizza la contropunta, estendere il manicotto il meno possibile per ridurre al minimo le vibrazioni.
- Quando si serra un pezzo con una superficie di appoggio ridotta e un'altezza elevata su un tornio verticale, utilizzare una ganascia di serraggio rialzata. Inoltre, è necessario aggiungere un tirante o una piastra di pressione in una posizione appropriata per fissare il pezzo.
- Quando si torniscono getti e forgiati di tipo a ruota e a manicotto, allineare correttamente la superficie grezza per garantire uno spessore uniforme della parete del pezzo dopo la lavorazione.
Girando
- Quando si gira un albero a gradini, in genere si consiglia di girare prima la parte con il diametro maggiore per garantire la rigidità, seguita dalla parte con il diametro minore.
- Per evitare deformazioni del pezzo in lavorazione, è necessario praticare delle scanalature prima di tornire finemente l'albero.
- Quando si esegue la tornitura di precisione di un albero filettato, la parte non filettata dovrebbe essere solitamente tornita di precisione dopo aver lavorato le filettature.
- Prima di forare, la superficie frontale del pezzo deve essere tornita fino a renderla piana. Se necessario, praticare prima il foro centrale.
- Quando si praticano fori profondi, si consiglia di praticare prima un foro guida.
- Per un foro con diametro compreso tra 10 mm e 20 mm, il diametro dell'utensile da taglio dovrebbe essere da 0,6 a 0,7 volte il diametro del foro da lavorare. Per fori con diametro superiore a 20 mm, si consiglia generalmente di utilizzare un utensile da taglio con testa di serraggio.
- Quando si girano più filettature o viti senza fine, è necessario eseguire un taglio di prova dopo aver regolato l'ingranaggio di scambio.
- Quando si utilizza un tornio automatico, regolare la posizione relativa dell'utensile e del pezzo in base alla scheda di regolazione della macchina utensile. Dopo aver effettuato le regolazioni, eseguire una tornitura di prova. La produzione può procedere solo dopo aver confermato la qualifica del primo pezzo. Monitorare costantemente l'usura dell'utensile, le dimensioni e la rugosità superficiale del pezzo durante la lavorazione.
- Quando si gira su un tornio verticale, una volta regolato il portautensili, evitare di spostare la traversa senza una causa appropriata.
- Se sono richiesti requisiti di tolleranza posizionale per le superfici rilevanti del pezzo, cercare di completare il processo di tornitura in un unico serraggio.
- Quando si tornisce un ingranaggio cilindrico grezzo, sia il foro che la superficie di riferimento devono essere lavorati in un unico serraggio. Se necessario, è necessario tracciare una linea di marcatura in prossimità del cerchio primitivo dell'ingranaggio sulla superficie di riferimento.
Problemi comuni
Quando si utilizzano torni tradizionali per eseguire filettature a passo largo sotto sforzo significativo, la sella del basamento può talvolta vibrare. Questa vibrazione può causare ondulazioni sulla superficie lavorata o persino la rottura dell'utensile. Gli studenti spesso si trovano ad affrontare problemi come la perforazione o la rottura dell'utensile durante il taglio. Diversi fattori contribuiscono a questi problemi. Questo articolo discute principalmente di questo fenomeno e propone soluzioni analizzando le forze che agiscono sull'utensile.
La causa e l'origine del problema
Per la lavorazione di filettature con passi più piccoli, si utilizza in genere il metodo di taglio rettilineo. Questo metodo prevede il taglio in una direzione perpendicolare all'asse del pezzo. D'altra parte, per filettature con passi più grandi, si utilizza spesso il metodo di taglio con avanzamento sinistro-destro per ridurre la forza di taglio. Questa tecnica consente alla piccola slitta di muoversi, consentendo all'utensile di tornitura filettata di tagliare alternativamente con entrambi i taglienti sinistro e destro.
Durante la tornitura di filettature, il movimento della slitta del bancale è controllato dalla rotazione di una vite a passo lungo, che aziona il movimento della chiocciola divisa. È presente uno spazio assiale in corrispondenza del cuscinetto della vite a passo lungo, nonché uno spazio assiale tra la vite a passo lungo e la chiocciola divisa. Quando la vite senza fine destrorsa viene ruotata utilizzando il metodo di taglio a sinistra e a destra, l'utensile subisce una forza (P) esercitata dal pezzo (ignorando l'attrito tra il truciolo e il tagliente anteriore, come illustrato in Figura 1). Questa forza (P) può essere scomposta in una forza assiale (Px) e una forza radiale. La forza assiale (Px) è allineata con la direzione di avanzamento dell'utensile. L'utensile trasmette questa forza assiale (Px) alla slitta, facendola muovere rapidamente e con forza verso il lato con lo spazio. Di conseguenza, l'utensile oscilla avanti e indietro, causando una superficie lavorata ondulata e, in alcuni casi, la rottura dell'utensile.
Utilizzando il tagliente principale sinistro, non si osserva alcun fenomeno che influisca sul taglio. Invece, la forza assiale \(P_x \) esercitata dall'utensile è diretta in direzione opposta alla direzione di avanzamento, agendo per eliminare eventuali giochi presenti. Durante questoProcesso di lavorazione CNC, la sella mantiene una velocità uniforme.
Il movimento della slitta centrale avviene tramite la rotazione della vite, che a sua volta aziona il movimento della chiocciola. Tuttavia, è presente uno spazio assiale in corrispondenza del cuscinetto della vite, nonché uno spazio assiale tra la vite e la chiocciola.
Durante il taglio su un tornio, il tagliente anteriore dell'utensile (che presenta un angolo frontale) è soggetto a una forza \(P \) esercitata dal pezzo. Per semplicità, ignoreremo qualsiasi attrito tra il truciolo e il tagliente anteriore, come illustrato in Figura 2.
La forza P può essere scomposta in due componenti: Pz (componente assiale) e Q (componente radiale). La componente radiale Q si allinea con la direzione di avanzamento dell'utensile da taglio, spingendolo nel pezzo. Questa azione provoca lo spostamento della slitta centrale verso la fessura, il che può portare l'utensile da taglio a perforare improvvisamente il pezzo. Di conseguenza, questa perforazione può causare la rottura dell'utensile o la piegatura del pezzo.
Soluzione
Quando si eseguono filettature con passi ampi e si utilizza il metodo di taglio con utensile di prestito destro e sinistro, è importante regolare non solo i parametri rilevanti del tornio, ma anche il gioco di accoppiamento tra la slitta e la traversa del letto. Questo gioco dovrebbe essere leggermente più stretto per aumentare l'attrito durante il movimento e ridurre la possibilità di movimento della slitta. Tuttavia, è fondamentale che questo gioco sia regolato correttamente affinché la slitta possa comunque muoversi fluidamente. Inoltre, è necessario ridurre al minimo il gioco della slitta centrale.
Per la slitta piccola, regolarne anche la tensione in modo che sia leggermente più stretta, il che contribuirà a impedire che l'utensile si sposti durante la tornitura. Per migliorare la stabilità, accorciare il più possibile la lunghezza del pezzo in lavorazione e della barra portautensili. Durante il taglio, utilizzare la lama principale sinistra, ove possibile. Se si taglia con la lama principale destra, ridurre la quantità di taglio posteriore e aumentare l'angolo di spoglia della lama principale destra. Assicurarsi che il filo della lama sia dritto e affilato per ridurre al minimo la forza assiale (Px) esercitata dall'utensile. Un angolo di spoglia maggiore per la lama principale destra si traduce in prestazioni migliori.
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Data di pubblicazione: 17-12-2024