Utensili per tornio
Gli utensili per tornio sono di fondamentale importanza nell’ambito delle lavorazioni meccaniche. Per scegliere un utensile per tornio si devono considerare essenzialmente due diverse caratteristiche:
- la geometrie dei taglienti ed il sistema di supporto;
- il materiale in cui sono costruiti i taglienti;
In seconda analisi entrano in gioco altri fattori come le caratteristiche del materiale da lavorare, la conformazione del pezzo da eseguire, la qualità e le tolleranza richieste ed infine i costi e la produttività . Un’altra caratteristiche che si da spesso per scontata è il tipo di macchina utilizzata.
Il nemico numero uno degli utensili per tornio è il calore generato dagli attriti in gioco che deforma ed usura i taglienti rendendoli inutilizzabili dopo un certo numero di minuti. Per diminuire questo problema gli utensili per tornio vengono realizzati tenendo in considerazione alcuni fattori di fondamentale importanza quali:
- la durezza che deve essere maggiore alle elevate temperature;
- la tenacità per evitare la scheggiatura dovuta alle sollecitazioni ed alle vibrazioni;
- la resistenza alle deformazioni e all’usura;
- una certa stabilità chimica per evitare reazioni chimiche fra l’utensile ed il pezzo alle alte temperature;
Fatta questa premessa veniamo ai materiali con cui sono costruiti gli utensili per tornio. Si parte dagli acciai al carbonio e dagli acciai super rapidi che però stanno diventando via via sempre più obsoleti in favore dei carburi metallici, ceramici, nitruri e diamante.
Utensili per tornio in acciaio al carbonio
Questo tipo di materiale è come già detto in disuso principalmente perché durante la lavorazione il calore prodotto muta le caratteristiche meccaniche dell’utensile, specialmente quando le temperature superano i 200 – 250 gradi. Sotto tali temperature oltre le quali è consigliabile interrompere la lavorazione gli utensili per tornio hanno una durezza ed una resistenza meccanica medio elevata. Per cui per evitare i problemi dovuti al surriscaldamento è doveroso abbassare la velocità di taglio che incide inevitabilmente sulla produttività.
Utensili per tornio in acciaio rapido e super rapido
Per aumentare le caratteristiche meccaniche degli utensili con acciaio al carbonio quindi per incrementare la produttività con una maggiore velocità di taglio si è pensato di inserire percentuali maggiori di elementi di lega arrivando ad aumentare durezza e riducendo l’usura. Con l’aggiunta di tungsteno, molibdeno, cromo e vanadio la durezza rimane stabile fino a temperature intorno ai 450 gradi. Grazie all’ottima tenacità di questi acciai ed alla possibilità di creare angoli di spoglia elevati, la produzione di calore per attrito diminuisce drasticamente in questa tipologia di materiale da taglio. Viene usato fino ai tempi recenti soprattutto su materiali teneri ed a truciolo lungo incluse le materie plastiche. Spesso utilizzato in forma di lama da troncatura con affilatura creata direttamente dagli operatori.
Utensili per tornio in carburi metallici
- resistenza agli urti
- resistenza alla corrosione
- resistenza all’usura
- resistenza alle variazioni termiche
Alcuni piccoli svantaggi di questa conformazione chimica sono ad esempio la perdita di tenacità rispetto agli acciai super rapidi ed il costo decisamente superiore anche se riassorbibile con un aumento netto della produttività. A questo proposito sono state create le placchette (o inserti) che si montano meccanicamente sul corpo utensile in acciaio. Le forme sono abbastanza semplici vista la difficoltà di pressare le polveri in geometrie più complesse: si passa dalla forma tonda a quella romboidale. La forma della placchetta è importante ed influenza la geometria della lavorazione da eseguire, il numero stesso dei taglienti e la resistenza alla rottura. Le forme tonde o con ampi raggi al vertice dei taglienti sono più resistenti di quelle romboidali ed appuntite.
Utensili per tornio in materiali rivestiti
Utensili per tornio in materiale ceramico
Gli utensili per tornio ceramici a base di nitruro di silicio (Si3N4) hanno un’elevatissima durezza anche alle alte temperature e sono più tenaci sopportando ancora meglio gli shock termici. Con questi utensili si lavorano egregiamente le leghe di titanio, le leghe al nichel e le ghise mentre sono da ritenersi poco adatti per gli acciai.
Utensili per tornio in nitruro di boro cubico
Utensili per tornio in diamante policristallino
Conosciuto anche come PCD (oppure PKD) possiede una durezza molto simile a quella del diamante naturale. La produzione di queste placchette avviene tramite sinterizzazione ad elevate pressioni in concomitanza con temperature molto alte: i carburi metallici vengono miscelati con particelle di diamante molto fini. Il materiale ottenuto viene “incollato” tramite brasatura su un inserto in carburo sinterizzato. I materiali che possono essere lavorati agevolmente sono il rame, l’ottone e le leghe di magnesio. Nell’industria automobilistica è di quotidiano impiego nella lavorazione dell’alluminio e delle sue leghe. E’ poco adatto per leghe al nickel e per leghe in titanio e per materiali ferrosi in genere a causa della sua elevata reattività con i componenti chimici che li contengono.