Nelle operazioni di tornitura, la profondità di taglio influisce direttamente sull'efficienza della lavorazione, sulla qualità della superficie e sulla durata dell'utensile. Durante la lavorazione al tornio, problemi come vibrazioni, errori dimensionali, rapida usura dell'utensile e superfici ruvide sono spesso correlati a impostazioni errate della profondità di taglio. Materiali, utensili e fasi di lavorazione diversi richiedono valori di profondità di taglio differenti. Una regolazione oculata dei parametri può migliorare la stabilità della lavorazione riducendo al contempo i costi di produzione.
Che cos'è la profondità di taglio nella tornitura?
La profondità di taglio nella tornitura si riferisce generalmente allo spessore del materiale rimosso dall'utensile di taglio in un'unica passata. È anche nota come profondità di taglio.
Il metodo di calcolo è relativamente semplice:
- Profondità di taglio = (Diametro originale − Diametro finale) ÷ 2
- Un valore più elevato rimuove più materiale in un'unica passata
- Un valore inferiore garantisce risultati di lavorazione più precisi.
Ad esempio, se il diametro iniziale del pezzo è di 60 mm e il diametro finale è di 56 mm, la profondità di taglio è di 2 mm.
Una maggiore profondità di taglio non è sempre sinonimo di migliore qualità. Una profondità di taglio eccessiva aumenta il carico della macchina e può facilmente causare vibrazioni o la rottura dell'utensile. Se la profondità di taglio è troppo ridotta, l'efficienza della lavorazione diminuisce e può verificarsi un taglio per attrito, con conseguente compromissione della finitura superficiale.
Come scegliere la profondità di taglio per la sgrossatura e la finitura
La sgrossatura e la finitura utilizzano parametri molto diversi perché i loro obiettivi di lavorazione sono completamente differenti.
Profondità di taglio per lavorazione di sgrossatura
Lo scopo principale della tornitura di sgrossatura è quello di rimuovere rapidamente il materiale, quindi in genere si sceglie una maggiore profondità di taglio.
Le gamme più comuni includono:
- Acciaio dolce: 2 mm–5 mm
- Ghisa: 3 mm–8 mm
- Lega di alluminio: 2 mm–6 mm
Durante la sgrossatura, una maggiore profondità di taglio migliora la produttività. Tuttavia, se la rigidità della macchina è insufficiente o il pezzo non è fissato saldamente, questo parametro deve essere ridotto.
La tornitura di sgrossatura viene solitamente combinata con una velocità di avanzamento maggiore per migliorare l'efficienza complessiva della lavorazione.
Finitura Lavorazione Profondità di taglio
La lavorazione di finitura si concentra maggiormente sulla precisione dimensionale e sulla qualità della superficie, pertanto la profondità di taglio è generalmente molto inferiore.
Le gamme più comuni includono:
- Tornitura di finitura standard: 0.2 mm–0.5 mm
- Componenti di alta precisione: 0.05 mm–0.2 mm
- Finitura a specchio: profondità ridotta con taglio ad alta velocità
Se la profondità di taglio è eccessiva durante la fase di finitura, possono comparire segni dell'utensile e imprecisioni dimensionali, con conseguente riduzione della qualità della superficie.
Molti torni CNC includono anche una fase di semifinitura per correggere gli errori dimensionali residui della sgrossatura e migliorare la stabilità durante la lavorazione finale.
Selezione della profondità di taglio per diversi materiali
Materiali diversi presentano diversi livelli di durezza, pertanto la profondità di taglio deve essere regolata di conseguenza.
Acciaio al carbonio e acciaio 45
L'acciaio al carbonio comune ha una buona lavorabilità e consente profondità di taglio da medie a grandi.
Impostazioni tipiche:
- Tornitura di sgrossatura: 2 mm–4 mm
- Tornitura di finitura: 0.2 mm–0.5 mm
L'acciaio 45 è ampiamente utilizzato nella lavorazione meccanica. Con utensili da taglio adeguati, la maggior parte delle macchine può lavorarlo in modo efficiente.
Lavorazione dell'acciaio inossidabile
L'acciaio inossidabile è soggetto a indurimento da deformazione plastica e ad altri fenomeni di incrudimento.
Durante la lavorazione dell'acciaio inossidabile:
- La profondità di taglio non deve essere troppo piccola
- Bisogna evitare lo sfregamento ripetuto tra l'utensile e il pezzo in lavorazione.
- È necessario mantenere un taglio continuo e stabile
Molti macchinisti esperti preferiscono parametri di taglio leggermente più profondi e più veloci per la lavorazione dell'acciaio inossidabile.
Lavorazione di leghe di alluminio
L'alluminio presenta una bassa resistenza al taglio e consente profondità di taglio maggiori e velocità del mandrino più elevate.
Le sue caratteristiche di lavorazione includono:
- Facile rimozione dei trucioli
- Elevata efficienza di lavorazione
- Migliore finitura superficiale
In alcune operazioni di sgrossatura dell'alluminio, la profondità di taglio può superare i 5 mm.
Materiali ad alta durezza
L'acciaio temprato e le leghe ad alta durezza pongono maggiori esigenze agli utensili da taglio.
Le raccomandazioni per la lavorazione includono:
- Ridurre la profondità di taglio
- Abbassare la velocità di alimentazione
- Controllo del calore di taglio
Per molti pezzi temprati, la profondità di tornitura di finitura può essere di soli 0.1 mm circa.
Fattori chiave che influenzano la profondità di taglio
La profondità di taglio non è un valore fisso. Deve essere regolata in base alle effettive condizioni di lavorazione.
Rigidità della macchina
I torni CNC di grandi dimensioni solitamente presentano una notevole rigidità e possono sopportare carichi di taglio più pesanti. I torni di piccole dimensioni o le macchine usurate sono meno adatti per lavorazioni gravose perché possono facilmente verificarsi vibrazioni.
Tipo di strumento
Diversi utensili possono gestire diverse capacità di taglio.
Per esempio:
- Gli inserti in carburo sono adatti per tagli pesanti
- Gli utensili in acciaio rapido sono più adatti per tagli leggeri.
- Gli utensili in CBN sono adatti per materiali induriti
I raggi di punta degli utensili più ampi generalmente consentono tagli più profondi.
Condizione di serraggio del pezzo
Gli alberi lunghi e sottili possono vibrare facilmente se la stabilità del serraggio è scarsa.
In questa situazione:
- La profondità di taglio deve essere ridotta
- La velocità di alimentazione dovrebbe essere ridotta.
- Potrebbero essere necessari contropunte o supporti fissi.
Altrimenti, potrebbero comparire rastremature e ondulazioni superficiali.
Rimozione e raffreddamento dei chip
Con l'aumentare della profondità di taglio, aumenta anche il volume dei trucioli.
Una scarsa evacuazione dei chip può causare:
- impigliamento dei chip
- Graffi superficiali
- Rapido aumento della temperatura dell'utensile
Un uso corretto del liquido di raffreddamento può migliorare significativamente la stabilità della lavorazione.
Problemi comuni nelle impostazioni della profondità di taglio
Molti guasti nelle lavorazioni meccaniche sono direttamente correlati a una selezione errata della profondità di taglio.
Quando la profondità di taglio è eccessiva:
- Il carico del mandrino aumenta
- È più probabile che le chiacchiere diventino più probabili
- Aumenta il rischio di rottura degli utensili.
- La qualità della superficie diminuisce
Quando la profondità di taglio è troppo piccola:
- L'efficienza della lavorazione diventa molto bassa
- Potrebbe verificarsi un taglio per attrito
- L'acciaio inossidabile può indurirsi
- Potrebbero apparire delle sbavature sulla superficie
Un altro problema comune è la scarsa corrispondenza tra i parametri. Profondità di taglio, velocità del mandrino e velocità di avanzamento devono lavorare in sinergia. La regolazione di un solo parametro può portare a condizioni di lavorazione instabili.
