I torni verticali, detti anche a giostra, vengono sempre utilizzati quando è necessario produrre con la massima precisione pezzi dal peso e dalle dimensioni importanti. La panoramica che segue illustra le basi tecniche dei torni verticali in sette punti.
1. I torni verticali lavorano pezzi particolarmente grandi
I torni a giostra sono un tipo speciale di torni verticali che sono stati sviluppati appositamente per la lavorazione di pezzi particolarmente grandi e pesanti. A differenza dei torni classici con mandrino di lavoro orizzontale e lavorazione laterale del pezzo, i torni verticali consentono di produrre pezzi torniti di grandi dimensioni grazie alla loro modalità di funzionamento verticale.
I torni verticali sono caratterizzati da una piastra rotante orizzontale sulla quale vengono bloccati centralmente i pezzi di grandi dimensioni. Questa superficie di serraggio facilita la loro movimentazione. Spesso i macchinari hanno piastre frontali con diametri superiori a 5 e a volte anche a 10 metri. La piastra frontale è solitamente montata su un cuscinetto di scorrimento idrostatico e può ospitare pezzi torniti estremamente pesanti, con un peso che può superare le 100 tonnellate. I torni verticali sono quindi particolarmente adatti alla lavorazione di pezzi grandi dimensioni dalla forma circolare, come le giranti delle turbine o delle pompe.
2. Lavorano con una grande precisione
Nonostante le dimensioni considerevoli, i torni verticali raggiungono un punteggio elevato in termini di precisione, e questo li rende ideali per i processi di produzione complessi. Uno dei principali vantaggi di questi macchinari è la possibilità di lavorare i pezzi esattamente nella posizione finale di installazione, bloccandoli in questa stessa posizione sulla piastra orizzontale. Per i pezzi che richiedono una precisione particolarmente elevata, la lavorazione avviene con una sola operazione di serraggio. Ogni nuovo serraggio, infatti, comporta una riduzione della precisione.
Esistono due tipi di torni verticali: quello a colonna singola e quello a colonna doppia. Nella versione a colonna singola, una traversa è collegata a una torre su cui si trova l’utensile. Il modello a due colonne, noto anche come modello a portale, consiste in due torri e una traversa con gli strumenti. Questa struttura è particolarmente robusta ed è quindi caratterizzata da un’elevata precisione. I valori tipici per la precisione di posizionamento si aggirano intorno a 0,006 mm/m e per la ripetibilità intorno a 0,0035 mm/m.
3. Sono efficienti grazie ai tempi di lavorazione più brevi
Quando diversi mandrini di lavoro sono collegati alla traversa, il tempo di lavorazione si riduce grazie all’uso simultaneo di utensili diversi. È possibile utilizzare contemporaneamente fino a tre utensili di tornitura indipendenti, soprattutto nel modello a doppia colonna. L’uso di un magazzino utensili automatico consente un cambio rapido degli attrezzi, riducendo la durata di servizio degli stessi. Inoltre, il design di questi macchinari consente spesso di smontare i pezzi con minore frequenza
4. I torni verticali esistono da molto tempo
I torni verticali hanno una lunga storia che risale al 1839. In quel periodo, l’ingegnere svizzero Johann Georg Bodmer sviluppò in Inghilterra il primo tornio con mandrino di lavoro verticale e piastra orizzontale. Queste macchine divennero popolari negli Stati Uniti alla fine del XIX secolo e successivamente anche in Europa. Erano già esistenti in vari modelli: come strutture a colonna singola e a doppia colonna, con torri fisse o mobili e dotate di diversi portautensili.
Negli anni ’30, la produzione di turbine idrauliche più grandi portò allo sviluppo di torni verticali a doppia colonna di grandi dimensioni, dotati di carroponte. Gli impressionanti diametri della piastra frontale raggiungevano i 18 metri. Dopo la Seconda Guerra Mondiale, si affermò inizialmente il tornio a giostra aperto a colonna singola. Oggi, tuttavia, questo modello viene utilizzato con minore frequenza rispetto alla versione a due colonne, poiché presenta degli svantaggi legati al modello in termini di precisione e prestazioni di taglio.
5. Sono adatti alla produzione di pezzi unici e di piccoli lotti
Grazie alla loro struttura e alle loro dimensioni, i torni verticali sono particolarmente adatti alla lavorazione di pezzi singoli e di piccole serie tanto più che i pezzi di grandi dimensioni non necessitano di essere prodotti in serie. Dato che i pezzi possono essere lavorati con una sola operazione di serraggio, eliminando la necessità di un serraggio multiplo, i torni verticali sono adatti anche alla produzione efficiente di piccoli lotti.
6. Sono utilizzati in un’ampia varietà di settori
I torni verticali sono utilizzati in numerosi settori industriali. Sono strumenti standard nel settore aerospaziale, nelle tecnologie energetiche, nell’industria siderurgica e nella tecnologia offshore. Essi svolgono inoltre un ruolo decisivo nell’ingegneria meccanica in generale e sono di grande importanza anche nella costruzione di motori e impianti perché sono perfetti per la lavorazione di diversi materiali, come i pezzi fusi e forgiati, le strutture saldate e i pezzi in alluminio. Alcuni modelli possono essere equipaggiati anche con strumenti di fresatura e rettifica, il che ne amplia la serie di applicazioni. I componenti complessi tipici della produzione di torni verticali sono le pale delle turbine, le giranti, le ruote dentate di grandi dimensioni o i recipienti in pressione per i reattori nucleari o chimici.
7. I torni verticali sono molto costosi
L’acquisto di un tornio verticale è accompagnato da costi elevati a causa delle sue dimensioni, della sua complessità e delle sue possibilità tecniche. Molte aziende, quindi, optano per l’acquisto di macchinari usati in quanto alternativa economicamente vantaggiosa. Un esempio è il SIRMU VTMP 280 C, un tornio verticale dalla struttura a due colonne, che viene proposto per la vendita diretta sulla piattaforma Surplex.com. Con un diametro della piastra frontale di 2,8 m e un peso massimo del pezzo di 42 tonnellate, questa macchina è uno dei modelli di medie dimensioni. Oltre all’utensile di tornitura, è dotato di una testa di fresatura e di rettifica, che però deve essere riparata. Il tornio si trova a Kreuztal, NRW, Germania. La serie VTMP è apprezzata per la sua combinazione di precisione, elevate prestazioni di taglio e stabilità. Offerte come queste consentono alle aziende di utilizzare una tecnologia di produzione avanzata a un costo ridotto rispetto a quello di un’apparecchiatura nuova.
