Storia dell’asportazione di truciolo: dalla preistoria ai torni di oggi Crosio Pietro 675169 Gallotti Marco 675165 Pettoni Paolo 674398

ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO L’asportazione di truciolo avviene tramite l’utilizzo di utensili e macchine utensili che conferiscono al pezzo in lavorazione la forma e le dimensioni volute, asportando il materiale in eccedenza sotto forma di trucioli più o meno piccoli. Per poter studiare le tecniche di asportazione di truciolo occorre partire dall’epoca preistorica, in l’uomo cominciò a crearsi i propri utensili per la sopravvivenza.

Introduciamo dunque una sequenza delle epoche storiche La tecnica della asportazione di truciolo nasce fin dal principio della storia Introduciamo dunque una sequenza delle epoche storiche

Tuttavia occorre specificare che il concetto di linea temporale ha un significato non necessariamente cronologico, ma anche geografico, in quanto esistono ancora oggi gruppi umani che non conoscono alcuna forma di scrittura e che non hanno sviluppato le tecnologie odierne.

Età della pietra Periodo della preistoria, caratterizzato dall'utilizzo di pietra, osso, corno e legno per fabbricare utensili e armi, prima che fosse introdotto l'uso del metallo; è suddiviso in Paleolitico, Mesolitico e Neolitico.

Paleolitico Si divide in tre sottoperiodi: Paleolitico inferiore 2 Mln anni fa – 150000 anni fa Paleolitico medio 150000 – 36000 anni fa Paleolitico superiore 36000 – 10500 anni fa

Paleolitico inferiore (2 Mln anni fa – 150000 anni fa) Il primo ominide a sfruttare ciottoli scheggiati fu Homo habilis, vissuto in Africa tra 2 milioni e 1 milione e mezzo circa di anni fa. L’uomo inizia ad ingegnarsi nella fabbricazione dei primi utensili, per i quali furono usate le pietre. Tra le più diffuse: diaspro, quarzite, ossidiana, tufo, basalto e soprattutto selce, a seconda del tipo di manufatto che si voleva realizzare.

Percussore litico in selce Attraverso un percussore litico venivano staccate dai ciottoli numerose schegge, al fine di ricavare un bordo tagliente, atto alla funzione di lama. Pure le schegge prodotte potevano venire utilizzate, anche senza dovere essere rifinite. Percussore litico in selce

Esempi di utensili in selce del paleolitico Attraverso un percussore litico venivano staccate dai ciottoli numerose schegge, al fine di ricavare un bordo tagliente, atto alla funzione di lama. Pure le schegge prodotte potevano venire utilizzate, anche senza dovere essere rifinite. Esempi di utensili in selce del paleolitico

Paleolitico medio (150000 – 36000 anni fa) In seguito si perfezionarono le tecniche di lavorazione, arrivando a staccare dai blocchi di pietra schegge su più lati, così da ricavare un bordo più tagliente (es. pietre bifacciali). I profili, in un primo momento rozzi e primitivi, si fecero sempre più simmetrici e regolari.

Un esempio è la punta d’ascia a mandorla (o amigdala), con estremità appuntita, margini taglienti e base allargata: poteva essere utilizzata come arma di difesa e di offesa, ma anche come utensile domestico per scuoiare gli animali e tagliare la pelle e la carne.

Con gli utensili litici, si preparavano pali di legno per fare capanne, e questo è stato dedotto da buchi nel terreno fatti intorno a zone che contenevano focolari, utensili litici e ossa di animali, cioè da resti di cibo. Dato che con le sole mani non era possibile, con gli utensili litici venivano tagliati alberi, in pezzi delle misure desiderate, per ottenere legna da ardere nei focolari dentro le capanne. In considerazione dell'elevato grado di tecnologia raggiunto nella lavorazione del legno, è ipotizzabile che venisse costruita anche qualche altra attrezzatura per rendere la vita domestica più piacevole. I piccoli utensili litici non erano adatti per uccidere animali, ma per produrre utensili lignei e attrezzature atte alla caccia.

Esempi di utensili litici e lignei Una ulteriore evoluzione è l’utilizzo di utensili sia di pietra, sia di legno. Il percussore di legno definito "percussore tenero", contrapponendolo al "percussore duro" costituito da una pietra. Il "percussore duro" veniva utilizzato per altri usi, mentre il "percussore tenero" era usato sia per fare utensili litici, sia per riaffilarli dopo l'usura, in quanto con i ritocchi per l'asportazione delle schegge la pietra non si rompe, mentre si rompe usando un percussore duro, cioè un'altra pietra. Esempi di utensili litici e lignei

Paleolitico superiore (36000 – 10500 anni fa) Durante il Paleolitico superiore, in Europa comparve l’uomo di tipo moderno (Homo Sapiens Sapiens), che si differenziò in varie razze. L'attività produttiva si fece più varia e sofisticata. Le industrie litiche di questo periodo sono caratterizzate dalla comparsa di vere e proprie lame, realizzate staccando con scalpello e punzone (di legno o osso) scaglie lunghe e sottili da un nucleo di pietra precedentemente preparato.

Punta applicata ad una freccia Questa nuova tecnica permise un notevole risparmio di materia prima e consentì una maggiore differenziazione e specializzazione degli strumenti: punte, bulini, grattatoi, raschiatoi, perforatori. Bulino Punta applicata ad una freccia Lame

Ebbe inoltre grande sviluppo la lavorazione di osso, corno e avorio, per la produzione di oggetti come aghi, punteruoli, propulsori (bacchette con uncino terminale usate per potenziare la forza di lancio), zagaglie e arpioni dentati. Grazie a questi strumenti i metodi di caccia divennero più efficaci. Vari esempi di punte

L’uomo comincia a studiare le fasi lunari. Gli ossi animali venivano intagliati tramite raschiatoi.

Era Glaciale Fase di transizione tra il paleolitico e il mesolitico. La fine del periodo glaciale portò notevoli trasformazioni ambientali. Il clima più temperato favorì lo sviluppo della foresta. Le grandi mandrie di renne, cavalli, bisonti e mammut divennero sempre più rare, a vantaggio di specie animali legate all’ambiente forestale, più veloci e agili: cervo, capriolo e cinghiale, uro e alce nelle regioni settentrionali, stambecco e camoscio sulle montagne. Ciò indusse un adattamento delle tecniche di caccia, con l’affermarsi di armi più versatili e precise, come l’arco. Ebbero inoltre grande sviluppo l’uccellaggione e, nei siti costieri, la pesca (per la quale si produssero arpioni, reti e ami).

Mesolitico (10500 anni fa – 8000 a.C.) Le industrie litiche del Mesolitico (dal greco mesos, medio, e lithos, pietra) sono caratterizzate dalla produzione di microliti geometrici (con facce a rettangolo, triangolo, trapezio), che servivano sia come punte, sia come componenti di utensili più complessi: ad esempio, montati con resina su impugnature formavano falcetti. Erano inoltre diffuse asce in pietra scheggiata, montate su manici, usate per la lavorazione del legno. Elementi geometrici trapezoidali Esempi di microliti

Neolitico (8000 – 4000/3000 a.C.) Al Neolitico (dal greco neos, “nuovo” e lithos, “pietra”) si fanno tradizionalmente risalire l'origine dell'agricoltura e dell’allevamento, l’affermarsi di uno stile di vita sedentario e l'uso della ceramica e di utensili in pietra levigata. Nel Neolitico l’estrazione dei minerali raggiunse pieno sviluppo. Centinaia di pozzi e gallerie (tra cui Grimes Graves in Inghilterra, Krzemionki in Polonia, Spiennes in Belgio) sono rimasti a testimoniare la padronanza di questa tecnica. La selce così ricavata servì alla produzione di asce, scheggiate o levigate, che furono utilizzate nel massiccio diboscamento allora in atto in Europa.

Asce neolitiche Asce risalenti al Neolitico conservate presso il Museo di Reggio Calabria. I manufatti di questo periodo si caratterizzano, rispetto a quelli prodotti nel periodo preistorico precedente, il Paleolitico, per la particolare levigatura della pietra, effettuata secondo una tecnica di lavorazione più raffinata, propria di popolazioni stanziali che già praticavano l’agricoltura e l’allevamento.

Utensili di selce del Neolitico Alla fine dell'età della Pietra pare esistessero una sessantina di tipologie standard di utensili utilizzati per scopi ben definiti. Oltre alla selce, di cui sono fatte la punta di scure e di freccia e le schegge qui fotografate, venivano utilizzati anche osso e avorio. La tecnica con cui venivano realizzati poteva essere la percussione diretta (con una pietra a uso martello), o indiretta (con martello e scalpello rudimentali).

Sculture megalitiche, isola di Pasqua Megalitismo (3000 a.C. – 1500 a.C.) Sculture megalitiche, isola di Pasqua Le imponenti sculture megalitiche dell'isola di Pasqua, situata nell'oceano Pacifico sudorientale. L'origine di questi monumenti, oggetto di studi archeologici, è tuttora incerta.

Altri esempi di strutture megalitiche

Età dei metalli Verso la fine dell'età della pietra, l'uomo scopre che esistono pietre molto particolari che al loro interno contengono dei metalli. Già circa 9000 anni fa in alcuni centri del Vicino e Medio Oriente sono state modellate delle pepite di rame nativo. Intorno a 6 mila anni fa si era capito come estrarre questo minerale verdastro. Polverizzandolo e facendolo fondere a alta temperatura si otteneva del rame.

Il Calcolitico europeo è suddiviso in tre fasi cronologiche: Età del rame Il Calcolitico europeo è suddiviso in tre fasi cronologiche: – antico (3400-2800 a.C.); medio (2800-2400 a.C.) recente (2800-2400a.C.) all'interno delle quali si sono sviluppate particolari facies regionali.

Calcolitico Nel Calcolitico antico si diffuse nell'Europa settentrionale la cultura dei boccali a imbuto, che prende nome da un tipo di vasellame dal collo alto e svasato, spesso decorato con scanalature o incisioni; reperti di questa forma sono stati rinvenuti spesso insieme a lunghe asce piatte in selce e punte di frecce dal taglio trasversale. Presso questa cultura il rame fu utilizzato per le accette e i pugnali, ma anche per oggetti ornamentali.

Età del bronzo L'età del Bronzo corrisponde in Europa al periodo compreso tra il 2200 e il 900 a.C. e si articola in quattro fasi: Bronzo antico (o cultura di Unetice, 2200-1550 a.C. circa); Bronzo medio (o cultura delle tombe a tumulo, 1550-1325 a.C. circa); Bronzo recente o tardo (o cultura dei campi di urne, 1325-1175 a.C.); - Bronzo finale (prime due fasi della cultura di Hallstatt, 1175-775 a.C. circa).

Età del bronzo Anche i primi tre secoli dell’età del Bronzo europea sono caratterizzati dall’utilizzo di rame in lega con alcuni elementi che si trovano ad esso commisti in natura (arsenico, argento, nichel, antimonio). Ma a partire dal 1950-1900 a.C. si diffuse nel Vecchio Continente la tecnologia del bronzo (lega di rame e stagno), adatta a produrre manufatti di qualità. La diffusione del bronzo comportò notevoli cambiamenti sociali ed economici perché presero piede le nuove professioni: cercatore di minerali; minatore; - artigiano specializzato

Età del ferro Nell'Europa continentale si colloca tra la fine dell'età del Bronzo (900 ca. a.C.) e la fase di espansione dell'impero romano (27 a.C. - 68 d.C.). In questo periodo tutti gli utensili che in precedenza erano stati prodotti in bronzo vengono costruiti in ferro. Questo permette un aumento della resistenza degli utensili e un aumento della velocità delle lavorazioni.

Età classica del mondo greco

Età classica del mondo greco Si può parlare di “età classica” soprattutto in riferimento a una fase dell’arte greca e della letteratura greca, e quindi, in senso più lato, in riferimento alla storia della Grecia antica dall’età delle guerre persiane alla morte di Alessandro Magno (475 ca. - 323 a.C.: la cosiddetta età di Pericle), considerandola come un periodo esemplare della storia dell’umanità.

Età classica del mondo greco Questo è un esempio di lavorazione del legno per asportazione di truciolo per la produzione di strumenti bellici

Età classica del mondo greco Arte di creare e modellare forme a tre dimensioni; il termine deriva dal latino sculpere ("scolpire", "intagliare"). Questo è un esempio di scultura nel periodo classico-ellenico “Secondo Michelangelo si realizzano sculture o ‘per forza di levare’ o ‘per via di porre’...” Mirone: Discobolo

Tradizionalmente, se la forma realizzata è completamente libera e osservabile da più lati, si ha una scultura a tutto tondo; se la scultura mantiene un rapporto con il piano di fondo, forzando l'osservatore ad adottare un punto di vista obbligato, si ha un rilievo, che si può dividere in tre categorie principali: - "stiacciato" o schiacciato; bassorilievo (in cui le forme si staccano dal fondo all'incirca per metà del loro volume, creando contrasti chiaroscurali); - altorilievo (nel quale le forme sono definite nelle tre dimensioni ma ancora attaccate al fondo: si determinano in questo modo effetti di notevole profondità).

Esempi di utensili utilizzati per la lavorazione della pietra

Esempi di scultura preistorica e romana I più antichi oggetti scolpiti (in pietra) rinvenuti nel corso di scavi archeologici risalgono a un'età compresa tra i 32.000 e i 27.000 anni fa. Appartengono al periodo più remoto alcune formose figurine femminili intagliate. Una di queste statuette, la cosiddetta Venere di Willendorf (30.000-25.000 a.C., Naturhistorisches Museum, Vienna) Esempi di scultura preistorica e romana Ara Pacis Augustae, Roma L'Ara Pacis Augustae fu costruita tra il 13 e il 9 a.C. per celebrare la pace e la prosperità dell’impero di Augusto. L’altare è circondato da un recinto marmoreo riccamente decorato con bassorilievi. Venere di Willendorf

Esempi di scultura romana Busto di Caracalla Questo busto marmoreo (215 d.C.) rappresenta l'imperatore Caracalla Arco di Traiano, Benevento Eretto a celebrazione del prolungamento della via Appia nel tratto tra Benevento e Brindisi, l’arco fu dedicato all’imperatore Traiano nel 114 d.C. Tra i meglio conservati dell’età romana, l’Arco di Traiano, con un'altezza di 15,60 m e una larghezza di 8,60, presenta un solo fornice ed è decorato da mirabili bassorilievi che celebrano i fasti dell’età traianea.

Esempi di scultura medioevale e romanica Leone e drago Particolare della struttura portante di un pulpito nel Duomo di Pisa creata dal 1159 al 1162 da Guglielmo Arte vichinga: altorilievo ligneo Questo altorilievo medievale, che decora il portale di una chiesa norvegese, è un raffinato esempio di scultura vichinga.

Pulpito del Battistero di Pisa (1260) Esempi di scultura gotica e rinascimentale Pulpito del Battistero di Pisa (1260) Gotica Grazie all’evoluzione degli strumenti di lavoro le opere risultano più precise e ricche di particolari Mosè Rinascimentale

Bernini: Estasi di santa Teresa Esempi di scultura barocca Fontana di Trevi a Roma (1648) Bernini: Estasi di santa Teresa (1645-1652)

Esempi di scultura neoclassica e dell’800 Tomba della Principessa d’Austria (Canova 1815) Monumento a Nicola Demidoff (Bartolini)

Fortunia vincitrice (Somaini) Esempi di scultura del 900 Questo è il percorso storico dell’arte scultorea. Ma l’asportazione di truciolo si è sviluppata anche nella meccanica Fortunia vincitrice (Somaini)

Una svolta nella storia Dall’epoca calcolitica al periodo rinascimentale lo sviluppo della meccanica non fu veloce e sia le lavorazioni sia gli strumenti non cambiarono sensibilmente.

Età moderna Leonardo da Vinci (1452-1519) fu il precursore delle tecniche innovative che aprirono un nuovo capitolo nella storia della meccanica (anche nel campo dell’asportazione di truciolo).

Utensile per filettare a madrevite Leonardo da Vinci Utensile per filettare a madrevite Per incidere il filo di una vite, Leonardo  propone di utilizzare un blocco forato in cui siano incastrati l'utensile da taglio e una guida per l'avanzamento della vite. L'operazione era preceduta dall'incisione a mano della filettatura della vite stessa. I maschi per filettare vengono disegnati come tre pezzi di un'unica serie di sezione crescente, montati a stella in modo che, di volta in volta, due di essi funzionino da manici per la manovra del terzo.

Leonardo da Vinci Macchina per filettare le viti Le due viti laterali impongono al carrello che porta l'utensile da taglio un movimento orizzontale più o meno rapido a seconda del rapporto di moltiplicazione . L'albero centrale viene quindi filettato dall'utensile secondo un passo che può essere uguale, minore o maggiore di quello delle viti laterali di guida. Sotto la macchina sono pure esposte le ruote con i diversi passi per la filettatura scelta.

Leonardo da Vinci Trivella La trivella a doppio movimento fu pensata da Leonardo ancor prima del suo arrivo a Milano, questo congegno permette di scavare in profondità: con la barra superiore si gira la trivella per farla affondare nel terreno, mentre con la seconda barra essa torna in dietro senza ruotare portando con se' la terra che vi si e' raccolta sopra.

Macchina per intagliare le lime Leonardo da Vinci Macchina per intagliare le lime E' una delle prime macchine da lavoro disegnate da Leonardo ancora prima di arrivare a Milano. La lima viene incisa dai colpi di un martello tagliente, il cui movimento è coordinato a quello del sostegno della lima stessa attraverso un ingranaggio e una vite azionati dalla caduta graduale di un peso. Una ruota esterna serviva per ricaricare il tamburo dove si avvolgeva la corda che sosteneva il peso.  

Macchina per la molatura degli specchi Leonardo da Vinci Macchina per la molatura degli specchi La rotazione della manovella imprimerà ai due piatti sottostanti (piccolo = superficie da levigare; grande = abrasivo) una levigazione della superficie dello specchio; questa è soggetta infatti a due rotazioni, una sul proprio asse, l'altra su tutta la superficie dell'abrasivo

Età contemporanea In questo periodo si sviluppano le tecniche di lavorazione grazie allo sfruttamento delle risorse fornite dalla natura per produrre energia.

Cenni storici 1775: prima alesatrice per superfici cilindriche interne (John Wilkinson); 1794: tornio parallelo per filettature (Henry Maudslay); 1798: prima produzione in serie sfruttando le cosiddette maschere di limatura che permettono la realizzazione di pezzi limati a mano con dimensioni e caratteristiche praticamente identiche (Eli Whitney); 1830: realizzazione di diversi strumenti di misura che garantiscono una precisione dell'ordine di un centomillesimo di millimetro e consentivano la produzione in serie di articoli con parti sostituibili (Joseph Whitworth);.

Cenni storici Nel XIX secolo le comuni macchine utensili (torni, limatrici, piallatrici, rettificatrici, segatrici, fresatrici, trapanatrici, alesatrici) raggiunsero un buon grado di precisione ed ebbero ampia diffusione nei paesi industrializzati. Macchine utensili più grandi e precise furono costruite nei primi anni del XX secolo: a partire dal 1920 iniziò la produzione di macchine specializzate, che consentivano una produzione di serie a basso costo, potevano essere utilizzate anche da manodopera non specializzata, ma erano poco flessibili e non adatte alla lavorazione di prodotti differenziati o a cambiamenti di produzione. Per ovviare a questa limitazione, a partire dal 1950 si iniziò a progettare macchine utensili altamente versatili e precise, sempre più spesso comandate da una centrale computerizzata (le cosiddette macchine a controllo numerico, o digitale).

Cenni storici Esempio di un reparto tranciatura lamiere per la lavorazione di caricatori alla Metallurgica Tempini di Brescia, secondo decennio del Novecento.

Macchine utensili convenzionali Limatrice Piallatrice Fresatrice Trapano e alesatrice Rettificatrice Segatrice Tornio

Limatrice - macchina a moto rettilineo alternativo usata solo per realizzare superfici piane; - l'utensile avanza sul pezzo fisso ed esegue un taglio; nella corsa di ritorno retrocede alla posizione di partenza, dopo aver compiuto un piccolo spostamento laterale - macchina robusta, adatta per sgrossatura con asportazione di una quantità rilevante di materiale - macchina relativamente lenta - poco adatta a lavorazioni di grande serie ma utile in piccole officine per lavori di sgrossatura

Piallatrice - utilizzata per spianare le superfici di pezzi di grandi dimensioni, è la più grande delle macchine utensili a moto alternativo - simile alla limatrice ma in questo caso il pezzo si muove e l’utensile è fisso - se al piano di lavoro si contrappone, a un'altezza regolabile, un altro piano si ottiene la cosiddetta piallatrice a spessore

Fresatrice - il pezzo avanza contro un utensile rotante a taglienti multipli, disposti simmetricamente rispetto all'asse di rotazione - la tavola portapezzo consente movimenti longitudinali, trasversali e verticali, ma può anche essere dotata di movimento rotatorio - ampia varietà di lavorazioni compresa produzione di ruote dentate

Rettificatrice - lavorazione di finitura superficiale, consiste nell'asportazione di piccole quantità di materiale dal pezzo; - azione identica a quella della fresa, ma lo strumento rotante è costituito da una moltitudine di piccoli grani abrasivi, ognuno dei quali agisce come un utensile in miniatura; - assicura finitura estremamente precisa.

Trapano e alesatrice Il pezzo sta fermo mentre l'utensile (punta elicoidale) si muove contemporaneamente di moto rotatorio (movimento di taglio) e traslatorio  (avanzamento); sono macchine molto versatili e possono avere le dimensioni e le forme più varie Il pezzo sta fermo mentre l'utensile si muove di moto traslatorio (avanzamento verso il basso) e rotatorio (movimento di taglio). L'alesatura è una lavorazione con la quale si allargano fori già esistenti, principalmente allo scopo di migliorarne il grado di finitura.

Segatrice Le segatrici a motore si dividono in tre categorie principali, a seconda del tipo di utensile utilizzato per il taglio: alternative: hanno un utensile a lama dentata diritta, tesa fra le estremità di un telaio, per il taglio di barre, tubi ecc.; circolari: l'utensile, un disco rotante a bordo dentato, serve a eseguire il taglio, ma può essere utilizzato anche per praticare scanalature diritte (usato in falegnameria); a nastro: sono dotate di un lungo nastro d'acciaio, chiuso ad anello e teso fra due ruote (di cui una motrice) ad assi paralleli (per tagliare materie plastiche rigide). Sega circolare

Tornio la macchina a moto rotatorio, funziona tenendo in rotazione il pezzo rispetto all’utensile fisso; l'utensile può essere fatto avanzare parallelamente o a varie angolazioni rispetto all'asse di rotazione, in modo da produrre superfici cilindriche o coniche. può essere usato anche per produrre superfici piane, per forare, alesare o filettare.

Utensili ◊ Poiché il processo di taglio (ovvero il distacco di una parte di materiale sotto forma di truciolo) comporta intense sollecitazioni meccaniche e forte attrito, con conseguente grande produzione di calore, i materiali con cui sono realizzati gli utensili devono possedere requisiti: - resistenza meccanica - tenacità - durezza - limitata sensibilità alle alte temperature ◊ Materiali più utilizzati: - acciai al carbonio e rapidi - carburi di tungsteno - diamante - materiali ceramici

Macchine utensili non convenzionali Laser Scarica elettrica Elettrochimica Ultrasuoni Plasma

Laser Le macchine a raggio laser operano servendosi di un fascio di luce coerente di estrema precisione e alta potenza per vaporizzare del materiale in eccesso: sono particolarmente adatte per eseguire fori di grande precisione, anche su materiali ceramici e su spessori molto sottili, senza deformare il pezzo ed eseguono la saldatura di fili sottilissimi senza danneggiarli.

Scarica elettrica Le macchine a scarica elettrica, note anche come macchine a elettroerosione, impiegano energia elettrica per asportare materiale dal pezzo senza toccarlo. Una corrente elettrica pulsante ad alta frequenza genera fra la punta dell'utensile e il pezzo una serie di sottili archi elettrici che vaporizzano piccole zone della superficie. Poiché non eseguono azione di taglio, queste macchine lavorano con estrema precisione, e consentono di ottenere forme non realizzabili con altri tipi di lavorazione.

Elettrochimica Anche le macchine elettrochimiche impiegano energia elettrica per asportare materiale. In una soluzione elettrolitica si pone il pezzo da lavorare, che deve essere di un materiale conduttore, con funzione di anodo, mentre il catodo funge da utensile. Una differenza di potenziale applicata agli elettrodi genera una corrente di bassa tensione e forte intensità, che dissolve il metallo e lo elimina dal pezzo. Con questo procedimento si possono eseguire svariate operazioni, quali l'incisione, la tracciatura, la foratura e la fresatura.

Ultrasuoni Le macchine a ultrasuoni impiegano vibrazioni ad alta frequenza e piccola ampiezza per eseguire fori e cavità varie. Un utensile di materiale relativamente tenero, preventivamente sagomato in negativo, cioè a forma speculare rispetto a quella che si vuole produrre nel pezzo, viene messo in vibrazione contro il pezzo stesso; tra quest'ultimo e l'utensile viene interposta una sospensione acquosa di polvere abrasiva, in modo che l'azione abrasiva delle particelle di polvere eserciti gradualmente l'operazione di erosione della superficie. Con queste macchine si possono lavorare materiali duri come acciaio temprato, carburo metallico, rubino, quarzo, diamante e vetro.

Plasma Nelle macchine al plasma, impiegate nell'industria meccanica per tagliare, saldare trattare termicamente un pezzo, una scarica elettrica, attraversa un gas e gli fa cambiare stato che diventa plasma. Per effetto dell’elevata temperatura (~20000°C) il materiale fonde o vaporizza e viene asportato.

In principio i torni erano azionati manualmente o tramite pedali Tornio Riprendiamo ora il discorso sulle tecniche di lavorazione convenzionali per approfondire la trattazione riguardo il tornio. In principio i torni erano azionati manualmente o tramite pedali

Tornio Questo è un esempio di uno dei primi torni, utilizzato per filettare le viti Tornio di Witworth

Tornio Dal 1770 furono costruiti i primi esemplari di macchine utensili moderne, grossolane e poco numerose ma con precisioni di lavoro mai viste prima. Questo è un esempio che raffigura un tornio utilizzato per l’alesatura dei cilindri. È uno dei primi macchinari usati per la lavorazione dei metalli. Tipo di tornio (Wilkinson)

Tornio Le prime macchine utensili moderne furono il trapano ed il tornio. Uno sviluppo importante si ebbe con l'applicazione del vapore: il tornio a vapore di Maudslay (1800) concorse alla costruzione delle navi in ferro e delle locomotive. La fabbricazione industriale di macchine utensili si affermò a metà Ottocento negli Stati Uniti per rispondere alle esigenze dell'industria delle armi, avviando la produzione di massa in serie. In Italia gli sviluppi furono lenti, anche perché tardarono ad imporsi i concetti di normalizzazione e di unificazione: venivano quindi realizzate macchine legate ad esigenze specifiche.

Tornio Sin  dall'Ottocento, specie in Piemonte e Lombardia, iniziò la produzione di torni, fresatrici, trapani, da parte della  Züst  a  Intra,  Pensotti a Busto Arsizio, Franchi a Brescia. I criteri di qualità, efficienza, unificazione furono dettati da enti sorti in Italia su modello americano (come, per esempio, l'American Standard Association) o internazionali (International Electrotecnical Association). Merita di essere ricordato l'Uni, sorto nel 1921 come Comitato per l'Unificazione dell'industria meccanica. Sino all'introduzione del controllo numerico in Italia era nettamente prevalente la costruzione di macchine generiche semplici e poco costose, utilizzate in officine collegate ad aziende dei vari settori; più raro era il caso di macchine speciali, costruite su misura.

Esempio di uno dei primi torni elettrici Tornio Esempio di uno dei primi torni elettrici A = motore elettrico potenza 90 W; B = trasmissione; C = pinola della testa; D = Mandrino autocentrante a tre griffe; E = viti a cava esagonale della testa; F = leva per spostamento della pinola; G = spina a testa esagonale; H = carrello; K = guide longitudinali del carrello; I = vite di manovra longitudinale; J = volantino della vite longitudinale; L = vite di bloccaggio del carrello; M = slitta trasversale; N = volantino della slitta trasversale; 0 = guide della slitta trasversale; P = portautensili; Q = vite per il fissaggio del portautensili alla slitta; R = controtesta (supporto della contropunta; S = vite per il bloccaggio di R; T = cannotto della contropunta; U = volantino per la manovra di T; V = vite per il bloccaggio di T; Z = contropunta rotante.

Tornio In principio il funzionamento era completamente manuale. Successivamente, con l’invenzione della macchina a vapore, sono stati costruiti i primi esemplari con il motore che garantiva potenze nettamente superiori e velocità di lavorazione maggiori garantendo la lavorazione di materiali duri e tenaci come i metalli. Il miglioramento delle tecnologie fece sì che le macchine per l’asportazione di truciolo e le relative qualità delle lavorazioni migliorassero. Fu così possibile costruire pezzi meccanici sempre più precisi e con tempi di produzione sempre minori. La produzione in serie garantita da queste macchine fece aumentare le produzioni, diminuendo i costi.

Evoluzione L’evoluzione del tornio è dovuta anche al miglioramento dei singoli componenti: ◊ Motore: dal motore “manuale” al motore elettrico → si incrementa la velocità e la potenza aumenta notevolmente. Le dimensioni rimangono ridotte. ◊ Mandrino: dal “primitivo” ad autocentrante → si incrementa la facilità di montaggio del grezzo e un miglioramento delle tolleranze dimensionali e geometriche ◊ Guide: da semplici appoggi a guide lineari → accoppiate con cuscinetti e viti a sfere si incrementano le precisione, la capacità di sopportare carichi elevati e velocità di spostamento

Evoluzione ◊ Contropunta: da fissa a rotante → migliora la lavorazione perché, grazie anche alle guide, si ha maggiore centratura con conseguente diminuzione di sollecitazioni sul pezzo che ruota ◊ Basamento: da “leggero” a blocco in ghisa → assorbe le vibrazioni con conseguente diminuzione del rumore; maggiormente stabile garantendo migliore qualità e possibilità di incrementare la potenza ◊ Sicurezza: da “aperto” a protetto → con l’introduzione di strutture di protezione è stato possibile avere maggiori potenze e velocità di rotazione garantendo condizioni di lavoro sicure per l’operatore

Evoluzione ◊ Utensili: miglioramento del materiale → permette l’incremento delle velocità di lavorazione, facilità di taglio e migliore finitura; ciclo di vita dell’utensile maggiore ◊ Fluidi da taglio: la loro introduzione → permette l’incremento delle velocità di lavorazione, facilità di taglio e migliore finitura; ciclo di vita dell’utensile maggiore e riduce le temperature di lavorazione diminuendo la possibilità di alterare le caratteristiche del materiale del pezzo ◊ Controllo: Da manuale a controllo numerico → l’introduzione dell’elettronica e dell’informatica permette maggiori velocità di lavorazioni, incrementa la precisione, consente la gestione di più utensili nell’ambito di una stessa lavorazione

Evoluzione ◊ Flessibilità: Utilizzo attrezzature alternative → grazie all’impiego di lunetta, ghiere di precisione, mandrini particolari è possibile diminuire ulteriormente le tolleranze ed effettuare lavorazioni particolari Ghiera Mandrino a cremagliera Lunetta

Evoluzione

Evoluzione Nello schema precedente è evidenziato il passaggio da un tornio “semplice”, con controllo manuale e senza particolari evoluzioni, ad un tornio con caratteristiche particolari. Tornio “semplice” con alimentazione elettrica, potenza media, controllo manuale, mandrino e contropunta “base”. Adatto per lavorazioni semplici e per piccole produzioni; 2) Tornio elettrico multifunzione, con regolazione di velocità manuale, con possibilità di effettuare fori, troncature e smerigliature grazie a particolari attrezzature

Evoluzione 3) Tornio parallelo elettrico con controllo numerico CNC, con lavorazione chiusa, percorso ad autoapprendimento del primo pezzo e ripetizione in automatico, gli assi longitudinale e trasversale sono comandati da motori in C.A. a mezzo di viti a circolazione di sfere, il mandrino ha la variazione continua di velocità, lavorazioni con interpolazioni lineari per torniture coniche , circolari per torniture sferiche 4) Centro di lavoro, con 12 assi, 2 mandrini, 20 utensili utilizzabili di cui 14 motorizzati, elevata potenza e velocità, elevata flessibilità, assorbe vibrazioni grazie al solido basamento, per grandi produzioni. Sicuro e di facile accesso per l’operatore e per la manutenzione.

Evoluzione Queste caratteristiche sono sempre più frequenti nei torni industriali. Queste innovazioni vengono impiegate anche nelle altre macchine utensili, dalle fresatrici ai centri di lavoro, per ottenere lavorazioni sempre più precise e veloci rendendo le produzioni sempre più efficienti e il mercato sempre ricco di imprese competitive. Oltre allo sviluppo della lavorazione è sempre importante il lavoro di sviluppo riguardante i sistemi di sicurezza, per permettere agli operatori di lavorare al meglio, senza rischi.

Domani? Lo sviluppo di queste macchine continuerà in questa direzione: la ricerca di qualità e prestazioni sempre migliori per rimanere al passo con le richieste del mercato senza mai trascurare sicurezza.