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IL TORNIO A CONTROLLO NUMERICO, CARATTERISTICHE ED IMPIEGO

I macchinari a controllo numerico hanno fatto passi da gigante nella lavorazione dei metalli a partire dagli Anni ’50. Successivamente furono integrati con i computer, un’evoluzione tecnica che portò all’adozione del nome di macchina utensile CNC (Computer Numerical Control).

L’evoluzione del tornio

I torni esistenti furono comunemente dotati di servomeccanismi. Questi sviluppi portarono ad una significativa evoluzione del tornio fino ai giorni nostri.

Un tornio è una macchina utensile utilizzata per la lavorazione  di un pezzo posto in rotazione. La lavorazione avviene per asportazione di truciolo e prende il nome di tornitura.

Oltre alla tornitura che utilizza un utensile di base per il taglio a destra, ci sono altre lavorazioni al tornio che includono la foratura, l’alesatura, la scanalatura e la filettatura.

Un tornio a controllo numerico può utilizzare selettivamente diverse dozzine di tipi di utensili a punta durante le diverse fasi della lavorazione automatizzata.

Quest’ultima rende possibile sia controllare che il taglio avvenga in maniera precisa sia  monitorare la posizione degli utensili stessi durante la lavorazione tramite l’uso di un sistema di coordinate triassiali. Offre anche la possibilità di avere maggiore flessibilità nella lavorazione con il controllo sulla velocità di rotazione e sulla velocità di avanzamento dell’utensile, in base al materiale del pezzo grezzo da lavorare e alla forma desiderata.

Il tornio a controllo numerico computerizzato (CNC) viene controllato da un programma che gestisce tutte le fasi della lavorazione e che fornisce tutti i comandi ad essa necessari.

Può svolgere tutte le lavorazioni che normalmente vengono svolte durante una normale tornitura: parallela, automatica, verticale o revolver. Grazie a ciò, si ottiene un’elevata precisione ed accuratezza durante la lavorazione dei pezzi.

Il tornio CNC ha una grande capacità produttiva e si caratterizza, quindi, per la forte precisione durante la lavorazione: il computer elabora i comandi tramite il software per controllare il percorso dell’utensile, ottenendo una finitura perfetta e una precisione massima.

I vantaggi delle lavorazioni con il tornio

Lavorare con un tornio CNC ha molti vantaggi:

  • Si ottiene una maggiore precisione nella lavorazione del pezzo.
  • Il tornio CNC permette di lavorare pezzi molto complessi.
  • Si riducono gli errori dell’operatore
  • I torni a controllo numerico stanno diventando sempre più economici
  • Il tempo di lavorazione è ridotto
  • Velocità di realizzazione del prototipo, consentendo di ridurre moltissimo i tempi di progettazione
Caratteristiche che differenziano il tornio a controllo numerico dal normale tornio

Il tornio CNC e il normale tornio hanno alcune somiglianze di base, in particolare nella lavorazione del pezzo. Ma a causa dell’esistenza del sistema di controllo numerico, entrambi presentano notevoli differenze.

Rispetto al normale tornio, il tornio CNC ha le seguenti caratteristiche:

  • L’uso di un dispositivo di protezione completamente chiuso o semichiuso per evitare che il truciolo o il fluido utilizzato durante il taglio fuoriescano ferendo l’operatore.
  • L’uso del dispositivo di rimozione automatica dei trucioli: i torni CNC utilizzano principalmente il layout della struttura inclinata, la rimozione dei trucioli è agevole e il convogliatore automatico di trucioli facilita l’operazione.
  • La velocità del mandrino è elevata ed il bloccaggio del pezzo è sicuro ed affidabile. I torni CNC sono principalmente utilizzati con mandrini idraulici, la regolazione della forza di serraggio avviene senza sforzi e in sicurezza. L’operatore addetto al tornio è fortemente agevolato.
  • Cambio utensile automatico, perché vengono utilizzati torni CNC automatici a torretta rotante. Nella lavorazione l’utensile viene cambiato automaticamente e si può completare il processo di produzione senza interruzioni.
  • Nei torni tradizionali l’operatore inserisce i parametri di taglio e di avanzamento per creare il pezzo finito, dopodichè questo viene confrontato con il campione per verificare che rispetti gli standard richiesti. Queste operazioni vengono ripetute ogni volta e per ogni singolo pezzo prodotto. Mediante il tornio CNC, invece, l’operatore addetto al tornio deve solo inserire i parametri di lavorazione attraverso un linguaggio di programmazione specifico per quel macchinario e gli utensili procederanno in maniera automatizzata in tutte le fasi della lavorazione, fino ad ottenere il pezzo finito con le esatte caratteristiche richieste e con margine di errore infinitesimale. Il macchinario replica i parametri di produzione per ogni pezzo, senza interruzioni, fino ad ottenere la produzione desiderata. In questo modo la velocità di produzione e l’accuratezza sono enormemente superiori rispetto al tornio tradizionale.
I torni a controllo numerico più diffusi

Quando si lavora con un tornio, è possibile realizzare varie forme utilizzando diversi tipi di utensili da taglio, quali punte a taglio destro, utensili di troncatura ed utensili di alesatura.

La capacità di utilizzare una serie di utensili in modo continuativo, senza cambi né interruzioni, migliora l’efficienza della lavorazione ed evita il venir meno della precisione nella lavorazione che potrebbe altrimenti verificarsi quando si cambia l’orientamento del pezzo o si cambiano le punte dell’utensile.

I torni a controllo numerico tradizionali sono generalmente dotati di una torretta, ovvero un’ unità rotante con più punte montate, la quale ruota per consentire la lavorazione con diversi utensili da taglio. Ciò consente una transizione senza soluzione di continuità da un processo completato al successivo, mantenendo il pezzo in lavorazione bloccato in posizione.

Un tornio automatico pluri-mandrino è costituito da più di un mandrino. Ciò lo rende capace di operare più lavorazioni contemporaneamente, conferendogli la caratteristica di un’elevata efficienza produttiva. Al contrario, un tornio automatico mono-mandrino è adatto per la lavorazione continua di un singolo processo. Tali torni hanno un caricatore automatico che mette in posizione i pezzi e possono produrre prodotti della stessa forma in grandi volumi.

Altri macchinari speciali includono torni frontali e torni verticali per pezzi di grandi dimensioni e torni per ruote per la lavorazione delle ruote dei vagoni ferroviari.

L’evoluzione dei torni a controllo numerico

Oggi, i torni a controllo numerico sono diventati sempre più sofisticati e sempre più informatizzati.

Con l’obiettivo di una sempre maggiore efficienza produttiva, si sono diffusi modelli dotati di più mandrini e torrette in grado di lavorare su più dimensioni contemporaneamente con un unico mandrino.

Allo stesso tempo, anche la precisione sta migliorando grazie ai torni di alta precisione, i quali supportano la lavorazione con scarti inferiori al micron, comunemente utilizzata per la lavorazione di precisione nell’industria dei dispositivi elettronici.

L’automazione delle funzioni secondarie come l’alimentazione, la consegna, il lavaggio e la misurazione dei pezzi contribuisce in modo significativo ad una maggiore efficienza e velocità di produzione.