TORNITURA

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La tornitura è un processo di produzione industriale ottenuta per asportazione di truciolo. La tornitura viene definita da un moto rotatorio del pezzo e un moto per lo più rettilineo dell'utensile (nella fresatura e nella foratura l'utensile possiede invece un moto rotatorio). Il tagliente dell'utensile penetra nel materiale del pezzo e ne stacca la parte in eccesso (sovrametallo) formando così un truciolo. La macchina utensile usata per la tornitura è il tornio.

La tornitura viene utilizzata ampiamente nella lavorazione di metalli, ma anche per legno e pietra. Gli aspetti descritti nel seguito si riferiscono soprattutto alla realizzazione di pezzi in metallo.


Tipi di tornitura
Secondo la superficie che si vuole ottenere, la tornitura viene suddivisa in:

tornitura piana (o sfacciatura): superfici piane perpendicolari all'asse di rotazione del pezzo tornitura conica: superfici coniche tornitura cilindrica: superfici cilindriche coassiali con l’asse di rotazione del pezzo tornitura elicoidale: superfici elicoidali, p.e. l’esecuzione di filettature sul tornio tornitura di forma (o profilatura): superfici di contorni complessi Secondo la posizione dell'utensile si distingue in:

tornitura esterna: lavorazione della parte esterna del pezzo tornitura interna: lavorazione della parte interna di un pezzo cavo Secondo il grado di finitura la lavorazione viene chiamata:

sgrossatura: prime fasi di lavorazione finitura: ultime fasi di lavorazione Se l'utensile penetra nel pezzo si ha la tornitura a tuffo e se l'utensile toglie il pezzo finito dal resto del materiale (barra non lavorata) si parla di troncatura. Qualche volta il pezzo si stacca troppo presto mantenendo un resto di materiale non tornito chiamato testimone.

Nella tornitura a copiare, un'attrezzatura con un tastatore viene fatta scorrere su una sagoma, trasmettendo il proprio moto all'utensile che in tal modo ne riproduce il profilo sul pezzo. Nella tornitura con utensile di forma (o tornitura a profilo costante) viene utilizzato un utensile con un profilo sul tagliente che riproduce un negativo del proprio profilo sul pezzo.

Il pezzo può anche essere fissato in modo eccentrico per tornire parti eccentriche, ad esempio le superfici cilindriche di un albero a gomito.


Utensili da tornio
A seconda della loro composizione i materiali per utensili si possono classificare in:

acciai al carbonio e acciai debolmente legati da utensili : ovvero acciai semplici al carbonio e acciai al carbonio debolmente legati, con percentuale di carbonio variabile da 0,90% a 1,30%;presentano elevata durezza HRC(65-70) a freddo, che una volta oltrepassati i 200° diminuisce bruscamente.
acciai rapidi e superrapidi : hanno una composizione chimica che comprende tungsteno,cromo,vanadio e molibdeno oltre al carbonio contenuto nella percentuale variabile da 0,7% a 1,5%. Manganese e silicio sono contenuti in percentuali inferiori allo 0,5% mentre nei superrapidi si ha la presenza dal 4% al 12% (max 20%) di cobalto.
leghe fuse di cobalto: le leghe fuse (o stelliti) non sono acciai, perché contengono ferro in quantità limitata. Le proprietà delle leghe fuse sono l'elevatissima durezza (HRC=65-70) mantenuta anche a temperatura elevata e la scarsa resilienza.
carburi metallici sinterizzati e carburi metallici rivestiti : noti anche come metalli duri, vengono prodotti con la tecnologia della metallurgia delle polveri. Sono caratterizzati da elevata durezza (HRC=78) mantenuta anche a caldo, da una grande resistenza a compressione. Le principali caratteristiche negative sono la bassa resistenza a trazione, flessione e fatica, oltre alla bassa resilienza. Permettono di raggiungere una produzione oraria elevata, di lavorare materiali durissimi, e ai suddetti difetti si rimedia facilmente.
materiali ceramici : chiamati anche cermet, sono ottenuti mediante metallurgia delle polveri, e sono costituiti essenzialmente da allumina (90-99%) e da altri metalli o ossidi o carburi. Seppur dotati di eccezionali proprietà di durezza sia a freddo che a caldo, sono molto fragili e vanno quindi utilizzati con appropriati parametri di taglio
nitruro di boro cubico (CBN) : usato per produrre utensili per la prima volta verso il 1970, il nitruro di boro cubico è un materiale di elevatissima durezza e resistenza all'usura. Adatto specialmente per lavorazioni di finitura di materiali duri, come acciai temprati,acciai da utensili ecc.
diamante :permette di utilizzare velocità di taglio elevatissime (1000-6000 m/min), lavorare per moltissimo tempo senza usurarsi e ottenere superfici a specchio.

Gli utensili utilizzati possono essere interi (ovvero composti da un unico materiale, ad esempio acciaio rapido temprato) o di riporto (composti da più materiali).

In questo secondo caso solo la parte attiva dell'utensile, la testa di taglio, consiste di un materiale duro, come un metallo duro (i cosiddetti widia), allumina, nitruro di boro o diamante; la parte passiva dell'utensile, lo stelo, viene costruito utilizzando materiali tenaci e più economici, come l'acciaio.

Il tagliente può essere fissato sullo stelo tramite saldatura, tramite brasatura dura con leghe di rame o argento (utensili brasati) oppure tramite un sistema di fissaggio meccanico con una vite, staffa o leva (portainserti). Oggi vengono utilizzati per lo più portainserti con inserti a forme standardizzate, in modo da poter sostituire un inserto eccessivamente usurato o rotto riutilizzando il medesimo portainserti.


Tagliente di riporto
Il tagliente di riporto consiste in strati di materiale in lavorazione sovrapposti, depositati in prossimità del tagliente.

Durante il taglio dei metalli, e quindi anche nel processo di tornitura, si possono formare a causa delle elevate pressioni e temperature che si vengono a creare tra il truciolo e il petto dell'utensile, piccole particelle metalliche che si saldano al petto dell'utensile; si forma così un caratteristico cappuccio chiamato tagliente di riporto. Si crea con condizioni di velocità di taglio basse e medie, quando il materiale tende ad incrudirsi; si forma sia con truciolo continuo che discontinuo.

La massa di metallo formatasi è più dura del pezzo in lavorazione, e provoca numerosi inconvenienti alla lavorazione in corso:

l'angolo di taglio β subisce una variazione, con effetti negativi sulla potenza assorbita
l'angolo di spoglia superiore effettivo γ′ risulta minore di quello γ misurabile in sua assenza: questo porta ad un aumento dello sforzo di taglio e ad un minore raggio di curvatura del truciolo
la finitura superficiale dei pezzi lavorati peggiora
il tagliente di riporto tende ad aumentare fino a rottura, e i frammenti che ne conseguono vanno a depositarsi sia sul truciolo che sulla parte lavorata creando delle zone dure
il tagliente di riporto staccandosi produce delle vibrazioni dannose che peggiorano ulteriormente la finitura superficiale dei pezzi.
La formazione del tagliente di riporto comporta anche un vantaggio: protegge il tagliente e il petto dell'utensile, ciò comporta un aumento della loro durata. La formazione del tagliente di riporto si evita impiegando nelle operazioni di taglio degli appropriati oli, e lavorando a una velocità di taglio superiore a un certo limite.


Rompitruciolo e avvolgitruciolo
Durante le operazioni di tornitura, soprattutto nelle lavorazioni di alluminio e acciaio dolce, si forma un truciolo continuo che può provocare danni al tagliente e pericoli per l'operatore. Questo non vale per lavorazioni effettuate tramite utensili in acciaio superrapido, perché la bassa velocità di taglio permette di controllare lo svolgimento del truciolo. L'inconveniente viene eliminato adottando una delle due seguenti strade:

Avvolgitruciolo : il truciolo, mediante un invito realizzato sul petto dell'utensile, si avvolge strettamente su se stesso e successivamente si allontana.
Rompitruciolo : il rompitruciolo viene sempre realizzato sul petto dell'utensile e consiste in un gradino contro il quale va a sbattere il truciolo rompendosi.