Programmazione: una rivoluzione per fantine mobili e torni multicanale
Marco Lombardi
29 Ottobre 2024
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Nella grande famiglia dei torni, che trovate descritta a questo link è interessante il tornio a fantina mobile, che trova applicazione in diversi settori merceologici.
Verso la fine XIX secolo, si rese necessario ottimizzare la produzione di orologi, all’insegna della velocità e della ripetibilità. Gli orologiai svizzeri introdussero una nuova tecnologia, oggi nota come tornitura a fantina mobile, che sfruttava dei particolari torni, chiamati “torni svizzeri” (Swiss Type Lathe) e oggi noti come torni a fantina mobile. Queste macchine utensili sono caratterizzate da un’elevata precisione, tipica dell’orologeria svizzera e, nel tempo, sono andate evolvendosi fino a diventare complesse ed avanzate, specializzate nella produzione di precisione di particolari di piccole dimensioni, in genere con elevato rapporto lunghezza-diametro in lotti medio-grandi.
I pezzi lavorati hanno generalmente un diametro inferiore ai 40 mm, con una caratteristica distintiva: il moto di avanzamento lungo l’asse z non è affidato all’utensile quanto allo scorrimento della barra, o comunque del pezzo. La barra scorre attraverso una guida con l’utensile fisso in prossimità dell’area di lavoro.
La fantina mobile, proprio per le sue caratteristiche progettuali, permette di ridurre le vibrazioni, consentendo così di ottenere un’elevatissima qualità del manufatto rispettando criteri di precisione caratterizzati da tolleranze molto strette. Ciò significa riuscire a garantire lavorazioni ripetibili e sicure, con tolleranze anche nell’ordine del micron, su pezzi che possono avere un diametro che va da 0,1mm a 40 mm con un elevato rapporto lunghezza/diametro.
Anche la complessità del pezzo può essere gestita con la tornitura a fantina mobile e questo significa riuscire a lavorare anche in presenza di pareti sottili o gole importanti.
I torni a fantina mobile sono macchine cnc che possono essere molto evolute, con più assi, in modo da poter eseguire lavorazioni simultanee sui due lati del pezzo e, non di rado, sono equipaggiate non solo con utensili di tornitura ma anche di fresatura e foratura, diventando in realtà dei centri di tornitura multitask, in grado di garantire, accanto all’elevata precisione, una grande flessibilità.
I torni a fantina mobile tradizionali sono quelli a camme dove, ad ogni utensile, è associata una camma per azionare l’utensile stesso.
Oggi, il tornio a fantina mobile è a controllo numerico: è evidente che una macchina a controllo numerico è certamente più performante e flessibile. Va considerato anche il fatto che, su una macchina a controllo numerico, è possibile pensare ad un’integrazione con sistemi di automazione e di monitoraggio, che possono ulteriormente aumentare l’efficienza e la produttività, consentendo anche la lavorazione non presidiata h24 per 7 giorni su 7.
Un’ultima generazione di torni a fantina mobile a controllo numerico è quella senza centri, particolarmente interessante quando occorre raggiungere elevate performance non solo di precisione ma anche di rotondità.
Il comparto manufatturiero trae interessanti e importanti vantaggi dall’utilizzo dei torni a fantina mobile. Fra tutti spicca l’alta precisione, imprescindibile quando il pezzo deve rispettare tolleranze molto strette. Un altro aspetto fondamentale è la riduzione delle vibrazioni, che si ottiene, oltre che ad un’accurata progettazione, al fatto che il moto è attraverso una guida (la fantina mobile) che riduce le vibrazioni con una ricaduta importante sulla qualità migliorata delle lavorazioni. Altrettanto importante è la flessibilità, che è garantita dal controllo numerico. I torni cnc si adattano facilmente e velocemente alla variazione delle esigenze di produzione, come tipicamente richiesto ai conto- terzisti. Un altro aspetto chiave, richiesto dall’industria moderna, è l’efficienza produttiva che il tornio a fantina mobile garantisce, permettendo il lavoro su più assi contemporaneamente, con tempi ciclo ridotti e, in definitiva, un aumento della produttività
Le caratteristiche dei torni a fantina mobile li rendono molto interessanti, se non addirittura tecnologia chiave, nel mondo manifatturiero, in particolare per chi esegue lavorazioni conto terzi su componenti che richiedono elevata precisione.
Un particolare non trascurabile è, fra l’altro, la compattezza della macchina utensile, un plus importante dal punto di vista degli ingombri e dell’impronta a terra, dato la carenza quasi endemica degli spazi in officina. Velocità e numero dei mandrini, capacità della barra, assi, quantità di utensili, sono solo alcuni dei parametri tecnologici che spingono all’utilizzo dei torni a fantina mobile praticamente in ogni settore dove l’elevata precisione della lavorazione, su componenti anche di elevata complessità, è fondamentale. Se, come racconta la storia di queste macchine utensili, i primi impieghi furono nel settore dell’orologeria svizzera, precisa per definizione, oggi altri comparti, un po’ meno di nicchia e con produzioni nettamente più elevate, sono diventati un riferimento per questa categoria di macchina utensile.
Fra tutti i comparti d’applicazione, spicca l’automotive, principalmente con la produzione di componentistica per i motori, con pezzi che possono essere anche di piccole dimensioni ed estremamente complessi, e che comunque richiedono il rispetto di tolleranze strette e qualità finale del prodotto. Anche i sistemi di trasmissione possono trarre vantaggio dalle lavorazioni con tornio a fantina mobile. In genere le produzioni che più beneficiano della tecnica a fantina mobile hanno volumi da medio a medio-grandi.
La crisi che, progressivamente, sta investendo l’automotive sta spingendo i terzisti del settore a valutare ed aprirsi verso altre opportunità di business, che siano in linea sia col know- how aziendale che col parco macchine installato. Il comparto medicale è di sicuro interesse, sia per la produzione di strumentazione, come, ad esempio, gli strumenti per odontoiatria e odontotecnica, che per alcuni tipi di protesi e impianti. In entrambi i casi si lavorano materiali particolari, che, trattandosi di dispositivi medici e i relativi accessori, devono rispondere a precise normative: i dispositivi devono essere progettati e costruiti in modo tale da garantire le caratteristiche e le prestazioni previste. La strumentistica è perlopiù in acciaio inossidabile martensitico, tipo AISI 420 o AISI 440, o austenitico, come l’AISI 330, con diametri molto piccoli, che partono da 0, 5 mm, talvolta anche meno, e tolleranze strettissime che, se non rispettate, vuol dire avere uno strumento che lavora in maniera diversa, quindi con sollecitazioni diverse da quelle previste: uno strumento che può anche lavorare, ma con risultati non prevedibili. Ogni pezzo deve essere prodotto velocemente, essere di qualità ed avere un costo contenuto: il tornio a fantina mobile permette di rispondere a queste esigenze, eseguendo in maniera performante e precisa lavorazioni anche complesse.
Come nel caso dell’automotive, il comparto della nautica, pur avendo volumi di produzione completamente diversi, è fortemente interessato alla tecnologia di tornitura a fantina mobile. Il principale impiego è nella produzione di componentistica di precisione per motori e sistemi di navigazione, con geometrie anche di piccole dimensioni e complesse. Il comparto nautico è di sicuro interesse per l’Italia, vista la presenza di diverse eccellenze nel settore navale, sia civile che militare.
Pezzi di piccole dimensioni, anche miniaturizzati, sono tipici dell’elettronica. Da un punto di vista industriale, il tornio a fantina mobile trova interessante utilizzo nella produzione di piccoli connettori e di parti elettroniche a cui è richiesta una elevata precisione. Data la larga diffusione dell’elettronica in generale, i volumi produttivi sono generalmente medio-grandi, salvo alcune applicazioni di nicchia o specifiche, dove le serie sono molto ridotte.
La produzione di valvole e raccordi di alta precisione, dedicate sia al settore oleodinamico che idraulico, è particolarmente interessata alla tornitura con fantina mobile, sia da un punto di vista tecnologico che economico. La tecnologia permette di lavorare manufatti anche di piccole dimensioni e geometria complessa, raggiungendo elevati gradi di precisione, e questo in maniera performante, con una interessante ricaduta sui costi di produzione. Lo stesso discorso vale per la minuteria di precisione che trova nella tornitura con fantina mobile una valida tecnologia produttiva di lotti da medi a medio-grandi.
Nel tornio a fantina mobile l’avanzamento non è dovuto al moto dell’utensile, ma allo scorrimento assiale della barra o del pezzo, che è mantenuto nella corretta posizione dalla fantina mobile e dalla bussola guida. Di conseguenza, la distanza fra le due determina la lunghezza minima che deve avere il pezzo o la barra da lavorare, con conseguente scarto del materiale “in presa”, che quindi non può essere lavorato.
La fantina, che serra e spinge la barra, non è altro che una bussola che scorre assialmente, mentre la bussola di guida, posta in prossimità della zona di taglio, ha il compito di assicurare il centraggio.
Per quanto riguarda gli utensili e le attrezzature, fra le attrezzature più apprezzate ci sono i mandrini idraulici, in alcuni casi specificatamente studiati per i torni a fantina mobile che, essendo molto compatti, hanno uno spazio molto ridotto per gli utensili e, di conseguenza, possono esserci difficoltà nel cambio. Nel caso del tornio a fantina mobile, non si può parlare di “magazzino utensili”, nel senso classico del termine perché gli utensili sono allocati su un pettine in prossimità dell’area di lavoro e spostandosi solo in senso radiale. La garanzia sulle strette tolleranze del pezzo finito è dovuta sia al drastico contenimento di instabilità e vibrazioni in virtù della rigidezza estrema pezzo-utensile, sia alla precisione costruttiva della macchina utensile stessa, dove viene posta una grande attenzione alle rugosità superficiali che devono essere ridotte al minimo.
Il caricamento delle barre (o dei pezzi da tornire) è sempre più spesso automatizzato, in modo da ridurre al minimo il tempo di caricamento, particolarmente importante dove sono richieste alte cadenze produttive.