Imparate le strategie intelligenti per la progettazione di parti di tornitura di precisione per migliorare l'accuratezza, ridurre i tempi di lavorazione e abbassare i costi di produzione in modo efficiente.

I servizi di tornitura di precisione sono rivolti principalmente alla lavorazione di corpi rotanti. Su un tornio possono essere eseguite le seguenti lavorazioni: tornitura di cerchi esterni, tornitura di facce terminali, tornitura di conicità, zigrinatura, tornitura di superfici formate, avvolgimento di molle, ecc.

Parti di tornitura di precisione

I pezzi di tornitura di precisione sono componenti creati con un tornio che utilizza il taglio rotativo per modellare il materiale in dimensioni precise. Questi pezzi sono generalmente rotondi o cilindrici e vengono realizzati fissando il pezzo in lavorazione su un mandrino e facendolo ruotare mentre gli utensili da taglio rimuovono il materiale in eccesso.

Alcuni esempi di parti tornite includono:

• Alberi e aste
• Manicotti e boccole
• Connettori e giunti
• Perni e bulloni
• Raccordi per tubi personalizzati

I servizi di tornitura possono essere classificati a grandi linee in due tipi principali:  Lavorazione manuale al tornio e Lavorazione al tornio CNC

Lavorazione manuale al tornio

Azionati manualmente da macchinisti esperti, i torni tradizionali si basano su volantini, leve e regolazioni meccaniche per controllare gli utensili da taglio.

• Caratteristiche principali:
  • Flessibilità: Ideale per la produzione di bassi volumi, la prototipazione o i pezzi unici personalizzati.
  • Dipendente dall'operatore: La precisione dipende dalla competenza del macchinista.
  • Economicamente vantaggioso: Costi di allestimento iniziali più bassi per piccoli lotti.
  • Limitazioni: Velocità di produzione più bassa e minore precisione rispetto al CNC per le geometrie complesse.

• Applicazioni comuni: Alberi semplici, boccole e riparazioni.

Lavorazione al tornio CNC

• Panoramica: I torni a controllo numerico computerizzato (CNC) automatizzano il processo di tornitura utilizzando istruzioni programmate (codice G) per ottenere alta precisione e ripetibilità.
• Caratteristiche principali:
  • Alta precisione: Tolleranze entro il micron, adatte a progetti complessi (ad esempio, filettature, rastremazioni).
  • Efficienza: Produzione più rapida, soprattutto per gli ordini di grandi volumi.
  • Capacità multiasse: I torni CNC avanzati (ad esempio, di tipo svizzero, a utensili vivi) eseguono fresatura, foratura e filettatura in un'unica configurazione.
  • Coerenza: Errore umano minimo, ideale per la produzione di massa.
• Applicazioni comuni: Componenti aerospaziali, dispositivi medici, parti di automobili e raccordi industriali complessi.

Entrambi i metodi presentano vantaggi unici.Rotazione manuale per la flessibilità e CNC di tornitura per precisione e scalabilità. La scelta dipende dai requisiti del progetto, dal budget e dal volume di produzione.

Punti chiave della progettazione di pezzi torniti di precisione

Quando si progettano pezzi di tornitura di precisione, occorre tenere presenti alcuni punti importanti:

• Selezione del materiale: Scegliere i materiali appropriati in base alla funzione del pezzo, ai requisiti di resistenza e alla lavorabilità.
• Complessità geometrica: Considerare i limiti delle operazioni di tornitura e progettare pezzi che possano essere prodotti in modo efficiente al tornio.
• Tolleranze: Specificare tolleranze realistiche che bilancino i requisiti funzionali con le capacità produttive.
• Finitura superficiale: Definire la finitura superficiale richiesta per ogni elemento, considerando sia gli aspetti funzionali che quelli estetici.
• Accessibilità degli utensili: Assicurarsi che tutti gli elementi possano essere raggiunti dagli utensili da taglio senza interferenze.
• Fissaggio e bloccaggio dei pezzi: Progettare i pezzi tenendo conto di come verranno tenuti durante la lavorazione.
• Ridurre al minimo i cambi di configurazione: Progettare i pezzi in modo da ridurre al minimo il numero di impostazioni necessarie, se possibile.
• Dimensioni standard: Utilizzare dimensioni e utensili standard, quando possibile, per ridurre i costi.
• Evitare gli spigoli interni vivi: Includere filetti o raggi per migliorare la lavorabilità e ridurre le concentrazioni di stress.
• Considerare la post-lavorazione: Tenere conto di eventuali operazioni o trattamenti secondari che potrebbero essere necessari dopo la tornitura.

Tenendo presenti questi punti, i progettisti possono creare pezzi di tornitura di precisione che siano funzionali ed efficienti da produrre.

Considerazioni sulla selezione delle materie prime

Quando si selezionano le materie prime per i pezzi di tornitura di precisione, si devono considerare i seguenti fattori:

• Costo dei materiali: Bilanciare i costi dei materiali con i requisiti di prestazione per ottimizzare le spese di produzione complessive.
• Lavorabilità: scegliere materiali che favoriscano una produzione e una lavorazione efficienti, riducendo l'usura degli utensili e i tempi di produzione.
• Forma del materiale: Selezionare materiali per barre o tubi con dimensioni e specifiche simili a quelle del mercato esistente per ridurre al minimo la lavorazione e i costi.

Considerando attentamente questi aspetti della selezione delle materie prime, i produttori possono migliorare significativamente l'efficienza e l'economicità delle operazioni di tornitura di precisione.

Precisione dimensionale e considerazioni sulla progettazione

Quando si progettano pezzi di tornitura di precisione, si devono considerare i seguenti punti per l'accuratezza dimensionale e la producibilità:

• Per alberi lunghi o fori profondi, utilizzare la tolleranza sezionale per garantire la precisione nelle aree critiche.
• Evitare, quando possibile, la lavorazione con fori profondi. Progettare invece con fori di lavorazione a due estremità per ridurre la necessità di fori ciechi.
• Progettare fondi di fori con raggi interni, lasciando spazio all'utensile per evitare di creare vuoti o angoli vivi.

Queste considerazioni progettuali possono migliorare significativamente la producibilità e la qualità dei pezzi torniti di precisione, soprattutto per le geometrie complesse o per i pezzi con requisiti dimensionali critici.

Limitazioni e caratteristiche non trasformabili

La tornitura di precisione è un metodo di produzione potente, ma ha i suoi limiti. Non tutti i pezzi possono o devono essere realizzati con la tornitura. Conoscere queste limitazioni può far risparmiare tempo, denaro e frustrazione.

Cosa non può fare la tornitura

La tornitura di precisione è ideale per i pezzi di forma rotonda o cilindrica. Se il pezzo presenta angoli acuti, cavità profonde o contorni complessi che non sono simmetrici attorno all'asse centrale, il servizio di tornitura potrebbe non essere il metodo migliore.

Ecco alcune caratteristiche difficili o impossibili da creare con la sola tornitura:

• Superfici quadrate o piatte su tutti i lati
• Cavità interne intricate
• Geometrie asimmetriche o multiasse
• Fori profondi ad angoli dispari
• Tagli inferiori che richiedono la fresatura

Questi progetti possono richiedere operazioni aggiuntive come la fresatura CNC o addirittura la lavorazione a 5 assi.

Progettazione della filettatura e considerazioni aggiuntive

Quando si progettano filettature per la tornitura di pezzi, tenere presente i seguenti punti:

• Utilizzare profili di filettatura standard: Quando possibile, utilizzare filettature standard (ad esempio, metriche, UNC, UNF) per garantire la compatibilità e la facilità di produzione.
• Considerare la profondità della filettatura: Progettare filettature con una profondità adeguata per bilanciare resistenza e producibilità.
• Includere lo scarico della filettatura: Incorporano scanalature di scarico della filettatura per consentire il corretto gioco dell'utensile e la formazione completa della filettatura.

Ulteriori considerazioni sulla progettazione:

• Fessure di ritrazione: Quando si progettano le fessure di rientro, assicurarsi che siano sufficientemente larghe per il passaggio dell'utensile e sufficientemente profonde per accogliere il movimento di rientro.
• Smussi dei fori: Includere smussi all'ingresso dei fori per facilitare l'assemblaggio dei pezzi e ridurre il rischio di filettature incrociate.

Incorporando questi elementi di progettazione, è possibile migliorare la funzionalità e la producibilità dei pezzi torniti, in particolare quelli che richiedono elementi filettati o accoppiamenti precisi.

Lavorazioni tipiche che possono essere eseguite da un tornio orizzontale

Suggerimenti per la progettazione di parti tornite di precisione

Ottenere le migliori prestazioni da tornitura di precisione inizia nella fase di progettazione. Un progetto ben congegnato riduce i tempi di lavorazione, migliora la qualità e riduce i costi di produzione.

1. Mantenere i progetti favorevoli alla rotazione: Scegliete forme che ruotano facilmente attorno a un asse centrale. Questo facilita la programmazione e l'impostazione e riduce l'usura della macchina.
2. Evitare la complessità non necessaria: I progetti più semplici sono più economici da produrre. Evitate transizioni brusche o raggi molto piccoli, a meno che non sia assolutamente necessario. Le curve lisce sono più facili e veloci da tagliare.
3. Utilizzare le dimensioni standard: La progettazione di pezzi con dimensioni dei fori, tipi di filettatura e finiture superficiali standard contribuisce a contenere i costi e a velocizzare la produzione.
4. Aggiungere gli scampi e i filetti: Questi piccoli accorgimenti possono migliorare la durata del pezzo e renderlo più facile da maneggiare e assemblare. Inoltre, contribuiscono a ridurre i punti di stress.
5. Progettazione per il gioco dell'utensile: Assicurarsi che vi sia spazio sufficiente per consentire all'utensile di tornitura di muoversi liberamente senza urtare il pezzo o la macchina.

Il rispetto di questi principi di progettazione garantisce la precisione parti di tornitura sono realizzati più velocemente, con maggiore precisione e a costi inferiori.

Requisiti di aspetto della superficie

Quando si progettano pezzi di tornitura di precisione, si devono considerare i seguenti requisiti di aspetto superficiale:

• Sbavatura e smussatura: Specificare i requisiti per la finitura dei bordi per migliorare l'aspetto e la sicurezza dei pezzi.
• Requisiti di rugosità: la tornitura di precisione può raggiungere valori di rugosità superficiale compresi tra Ra0,8 e Ra3,2. Impostare il valore di rugosità in base alla precisione superficiale richiesta, tenendo presente che una maggiore precisione aumenta i costi di produzione.
• Lettering: Considerare il lettering laser come un'alternativa economica all'incisione. Per i pezzi ad asse lungo, evitare di posizionare il lettering su entrambe le estremità e considerare i limiti di spazio verticale delle macchine da lettering. Preferire la composizione assiale ed evitare, quando possibile, di scrivere intorno al diametro esterno.
• Design di alberi lunghi: Per gli alberi lunghi, si può prendere in considerazione l'aggiunta di fori superiori a entrambe le estremità, se ciò non influisce sull'aspetto o sui requisiti funzionali. Ciò può facilitare le operazioni di tornitura.

Affrontando questi requisiti di aspetto superficiale nella fase di progettazione, è possibile garantire che i pezzi torniti finali soddisfino sia gli standard funzionali che quelli estetici, ottimizzando i processi di produzione.

Articolo rilevante : I 6 fatti più importanti da sapere sui pezzi di tornitura CNC per l'ingegneria di precisione