tórnio
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Definizione
(ant. e reg. tórno), sm. [sec. XIV; latino tornus]. Macchina utensile impiegata, nelle lavorazioni a freddo con asportazione di truciolo, per ottenere pezzi meccanici la cui forma sia generata dalla rotazione di un profilo intorno a un asse longitudinale. In particolare, in fonderia, apparato usato per formare le anime dotate di un asse di rotazione. Consiste di cavalletti su cui vengono imperniate le lanterne di supporto e di un meccanismo in genere manuale per applicare il moto di rotazione. La forma dell'anima viene ottenuta con apposite sagome manovrate sempre manualmente.
Tecnica: generalità
Per mezzo della lavorazione al tornio si possono ottenere superfici cilindriche, coniche, filettate, piane trasversali e, con l'impiego di particolari attrezzature, anche superfici sferiche o variamente sagomate. I torni attualmente usati sono del tipo monopuleggia, ossia dotati di una sola puleggia per trasmettere il moto di rotazione dal motore principale all'albero d'entrata del cambio di velocità del tornio stesso. Poiché le dimensioni dei pezzi da lavorare al tornio, la loro forma, il quantitativo richiesto, il grado di precisione desiderato ecc. influenzano il ciclo di lavorazione, esistono diversi tipi di tornio, aventi ciascuno caratteristiche peculiari. Si distinguono quindi i torni parallelo, semiautomatico, automatico, a copiare, verticale, frontale. Secondo la posizione dell'asse longitudinale dei pezzi da lavorare, i torni possono essere suddivisi anche in due grandi gruppi: torni orizzontali e torni verticali. Il tornio parallelo è molto diffuso perché, pur essendo poco adatto all'esecuzione di lavorazioni in serie, per i tempi di posizionamento degli utensili relativamente lunghi, è tuttavia una macchina molto versatile che permette anche l'esecuzione di filettature: per questo viene impiegato nelle attrezzerie e nelle officine in cui si debbano realizzare pezzi singoli o in numero limitato. Le parti principali di un tornio parallelo sono il basamento (o bancale), la testa motrice, il mandrino, il carrello portautensili, la contropunta, il cambio di velocità. Il bancale porta le guide di scorrimento del carrello portautensili e della controtesta su cui è montata la contropunta. A evitare che nel tempo il bancale possa subire deformazioni dovute ai cicli termici stagionali esso viene fatto stagionare artificialmente con opportuni trattamenti termici di stabilizzazione. La forma delle guide è generalmente prismatica in quanto la loro usura non provoca spostamenti laterali del carrello portautensili, ma solo un suo abbassamento. In questo modo gli errori dimensionali che si creano passando dalla lavorazione di pezzi corti a quella di pezzi lunghi risultano ridotti notevolmente. La testa motrice, fissata sulla parte sinistra del bancale, contiene e sostiene il mandrino, gli ingranaggi del cambio di velocità e i ruotismi per l'avanzamento del carrello portautensili; spesso contiene anche gli ingranaggi necessari per la realizzazione di filettature. Il mandrino è un albero cilindrico cavo che, attraverso una testa autocentrante, trasmette il moto rotatorio al pezzo in lavorazione; poiché tale moto definisce l'entità della velocità di taglio, è necessario poter variare tale velocità di rotazione secondo la natura e la resistenza meccanica dei pezzi in lavorazione. Ciò si ottiene mediante il cambio di velocità. È molto importante che il mandrino venga realizzato con la massima precisione possibile affinché non si generino errori sistematici sui pezzi in lavorazione. Il carrello portautensili possiede un moto di traslazione longitudinale, che costituisce il moto di alimentazione, che può essere manuale o, più di sovente, automatico. Se si devono comandare delle operazioni di tornitura, il moto del carrello portautensili viene comandato attraverso la barra scanalata e una serie di ruotismi che comandano un pignone cilindrico che ingrana con una cremagliera posta sotto le guide e lunga quanto il bancale. Un apposito dispositivo permette di innestare l'avanzamento automatico longitudinale. Nella parte superiore del carrello portautensili è situata una slitta trasversale sulla quale è posta la torretta portautensili. La slitta è dotata di moto trasversale per poter effettuare sfacciature o canalini trasversali. La parte superiore della slitta trasversale può muoversi anche longitudinalmente con comando manuale, per eseguire piccoli movimenti dell'utensile, allo scopo di posizionarlo correttamente prima di eseguire delle lavorazioni trasversali. La contropunta, impiegata per sostenere i pezzi piuttosto lunghi durante la loro lavorazione, è sostenuta da una controtesta (spesso detta anch'essa contropunta), che può scorrere lungo le guide del bancale: viene spinta a mano nella posizione più adatta e quindi serrata in posizione mediante un dispositivo a eccentrico. La contropunta vera e propria viene inserita in un cannotto che scorre in un supporto in ghisa, comandato da un volantino: quando il pezzo risulta serrato tra punta e contropunta (senza forzamento eccessivo) si blocca il cannotto per mezzo di una leva che agisce su una bussola eccentrica. Il cambio di velocità contiene gli ingranaggi e i ruotismi necessari per il comando del mandrino, degli avanzamenti longitudinali e trasversali di tornitura e degli avanzamenti per la filettatura. Gli avanzamenti per la filettatura sono in genere più grandi di quelli usati per le operazioni di tornitura e devono comunque ripetersi con gran precisione a ogni giro. Perché ciò sia possibile, durante l'esecuzione di un tratto filettato, il carrello portautensili deriva il suo moto longitudinale dalla vite madre. Questa è una vite lunga quanto tutto il bancale, molto precisa, sulla quale si può serrare il carrello portautensili per mezzo di una madrevite a due gusci. Variando opportunamente la velocità di rotazione della vite madre risultano variati gli avanzamenti del carrello portautensili e quindi il passo della filettatura realizzata sul pezzo in lavorazione. Per poter sfruttare un tornio parallelo al meglio delle sue possibilità è necessario dotarlo di alcuni accessori: la piattaforma autocentrante a tre morsetti, la piattaforma a morsetti indipendenti, il disco menabrida, la lunetta. La piattaforma autocentrante serve a serrare sul mandrino i pezzi molto corti che vengono lavorati senza il sostegno della contropunta. Per serrare dei pezzi asimmetrici si usa la piattaforma a morsetti indipendenti. Il disco menabrida serve a trascinare in rotazione la brida e quindi il pezzo sostenuto tra punta e contropunta. La lunetta è un supporto ausiliario interposto tra punta e contropunta durante la lavorazione di pezzi molto lunghi, per eliminare le vibrazioni che altrimenti si genererebbero nel pezzo e, propagandosi al carrello attraverso l'utensile, comprometterebbero la precisione e il buon grado di finitura della lavorazione stessa.
Tecnica: tornio semiautomatico
Per poter lavorare in modo economicamente conveniente delle serie numerose di pezzi identici è necessario impiegare torni semiautomatici o, quando le serie sono molto numerose, automatici. Un tornio semiautomatico ha bancale, montante, testa motrice, guide e carrello portautensili simili a quelli di un tornio parallelo, ma in aggiunta, sulla parte destra del bancale, al posto della contropunta, ha un carro longitudinale che porta una torretta a sei posizioni, quindi in grado di portare sei utensili diversi.Per tale motivo sono detti torni a torretta o a revolver. Il ciclo di lavorazione viene suddiviso in sei fasi: a ogni fase corrisponde un avanzamento longitudinale verso sinistra della torretta e il suo successivo arretramento verso destra. Alla fine della corsa di ritorno del carrello longitudinale, la torretta viene ruotata di 60º in modo che un nuovo utensile fronteggi il pezzo in lavorazione. Anche sulla torretta portautensili del carrello trasversale, che può essere comandata automaticamente, possono essere disposti quattro utensili e poiché il carrello trasversale porta posteriormente un utensile troncatore, durante le sei fasi del ciclo possono essere eseguite undici lavorazioni elementari. Ogni corsa del carrello deve essere opportunamente registrata al fine di avere gli utensili sempre nella stessa posizione a ogni ripetizione del ciclo di lavorazione.
Tecnica: tornio automatico
Quando i pezzi da ottenere al tornio si possono lavorare completamente per mezzo di una successione ordinata di fasi elementari e quando il numero dei pezzi da lavorare è molto elevato, si ricorre all'impiego di un tornio automatico. Con questo tipo di tornio è possibile ripetere un ciclo di lavorazione in tempi brevissimi, riducendo notevolmente i tempi passivi di posizionamento degli utensili. I torni automatici possono essere a torretta verticale, a torretta orizzontale, a utensili indipendenti, a mandrini multipli. I torni automatici a torretta si differenziano dai torni semiautomatici solo perché eseguono il ciclo senza l'intervento dell'operatore, fino all'esaurimento della barra metallica in lavorazione. I torni automatici a utensili multipli, radiali, indipendenti hanno una testa portabarra che può scorrere longitudinalmente: la barra è circondata da più carrelli che hanno un moto di traslazione radiale rispetto al mandrino. Con opportune regolazioni ogni utensile viene comandato a intervenire secondo un ciclo di lavorazione prestabilito. Sia sui torni a torretta sia sui torni a utensili radiali, solo uno o due utensili lavorano durante una fase del ciclo di lavorazione. Talvolta, però, può essere più conveniente far lavorare sempre tutti gli utensili contemporaneamente: in tal caso il tornio ha più mandrini, solitamente quattro o cinque, montati su un tamburo e ogni mandrino rappresenta una stazione in cui viene eseguita una diversa fase del ciclo di lavorazione. Il primo porta il pezzo grezzo, il secondo il pezzo parzialmente lavorato, il terzo il pezzo che ha subito due lavorazioni ecc.: durante una corsa di lavorazione e una rotazione del tamburo ogni pezzo viene lavorato con una fase in più. Il pezzo che era stato messo sul primo mandrino, a rotazione completa del tamburo risulta finito per cui viene scaricato e al suo posto viene montato un pezzo grezzo. In tal modo, il tornio lavora contemporaneamente, ma con diversa fase di esecuzione, tanti pezzi quanti sono i mandrini; la rotazione del tamburo provvede a presentare il pezzo, via via, all'utensile per la successiva lavorazione. Attrezzando un tornio parallelo con un opportuno dispositivo oleodinamico si ottiene il tornio a copiare. Per lavorare in modo tecnicamente corretto e conveniente dal punto di vista economico pezzi meccanici che hanno la forma di solidi di rivoluzione, ma sono molto larghi e corti, è conveniente l'uso di torni verticali o frontali. Il tornio verticale ha basamento e tavola portapezzi circolari, due montanti verticali e una traversa orizzontale su cui ci sono due carrelli o due torrette portautensili; il tornio frontale è caratterizzato da una piastra portapezzi molto ampia e da un carrello portautensili che scorre su un bancale indipendente dal montante e dalla contropunta. I moderni torni a controllo numerico costituiscono la naturale evoluzione di vari tipi di torni tradizionali. In essi tutti i movimenti, del pezzo e degli utensili, sono controllati da un calcolatore, sul quale viene programmato il ciclo di lavorazione; velocità di rotazione (che può essere variata nel tempo di ciclo), velocità di avanzamento, corsa e sosta dei vari utensili, rotazione di eventuali torrette ecc. possono essere facilmente impostati sul calcolatore, e altrettanto facilmente modificati, in base all'esperienza fatta sui primi pezzi, qualora fosse necessario. La completa automatizzazione del tornio (che può essere integrata da dispositivi di carico e scarico automatico dei pezzi) non è più legata a dispositivi meccanici (per esempio camme) che, oltre a richiedere lunghi calcoli e una lavorazione meccanica di precisione, ben raramente possono essere modificati; può pertanto essere estesa nella produzione di piccola serie, anche di poche unità.