La lavorazione svizzera è simile alla tradizionale tornitura su un tornio, ma la differenza sta nel modo in cui il materiale viene spostato e sostenuto. Un tornio standard a fantina fissa è progettato solo per far ruotare il materiale di partenza; a parte la rotazione, il materiale è tenuto perfettamente fermo nella sua pinza. L’utensile da taglio è la parte che si muove lungo il materiale per eseguire i tagli corretti. Nella lavorazione svizzera, il materiale passa attraverso una fantina mobile e una boccola di guida, scorrendo lungo l’asse longitudinale della macchina. Perché questa differenza è importante?
La storia dei torni svizzeri
Sebbene la lavorazione svizzera sia diventata un termine di moda solo nell’ultimo decennio, in realtà è stata sviluppata in Svizzera nel 1870 come soluzione per l’industria orologiera. L’inventore Jakob Schweizer creò un tornio a fantina mobile nel tentativo di trovare un modo più efficiente per produrre i pezzi sottili di cui aveva bisogno per i suoi orologi. Il suo aggeggio è uno dei motivi per cui l’orologiaio più famoso del mondo, Rolex, è svizzero. Nel giro di un decennio dalla creazione della macchina svizzera da parte di Schweizer, la sua idea venne prodotta in serie e si diffuse in tutto il mondo. Le macchine svizzere di oggi hanno un aspetto molto diverso rispetto alle prime macchine realizzate quasi 150 anni fa, ma la loro nicchia rimane la stessa: lavorare pezzi piccoli e sottili che nessun’altra macchina può fare.
Dove vengono utilizzate le macchine svizzere?
Immagina di tenere un bastone lungo e sottile tra le mani. Se dovessi sfregare velocemente le mani per far ruotare il bastone, la parte del bastone più vicina alle tue mani sarebbe più stabile, ma l’estremità del bastone non girerebbe tanto sul suo asse, ma girerebbe in cerchio. Questo concetto è ciò che rende le macchine svizzere così utili. I pezzi lunghi e stretti sono predisposti a oscillare sempre di più verso l’estremità non trattenuta dalla macchina a causa della loro forza centripeta. In una macchina svizzera, la boccola di guida elimina i problemi che questo può causare sostenendo il materiale il più vicino possibile all’utensile da taglio (fino a 0,020″-0,080″). Anche a velocità elevate, è improbabile che i pezzi si deflettano o si sgorbiano. Sebbene sia consigliabile utilizzare una macchina svizzera per qualsiasi pezzo con un rapporto lunghezza/larghezza pari o superiore a 3:1, la maggior parte delle macchine svizzere è in grado di tagliare senza problemi pezzi con un rapporto lunghezza/larghezza fino a 20:1.
Storicamente, l’industria medica è stata la principale utilizzatrice della lavorazione svizzera. Soprattutto le viti ossee erano difficili, se non impossibili, da lavorare secondo le specifiche con i torni standard. Le viti presentano una serie di complicazioni di lavorazione: il rapporto lunghezza/larghezza è spesso molto elevato; sono per lo più lavorate in titanio, noto per la sua scarsa conducibilità termica e per la probabilità di creare problemi con il carico di trucioli; le tolleranze sono estremamente strette per garantire al paziente sicurezza e comfort. Le viti ossee moderne hanno anche filettature multi-start, in cui due o più filettature compiono almeno un giro completo intorno alla vite, aumentando la complessità del pezzo complessivo. Complessivamente, risulta chiaro che la lavorazione svizzera è l’opzione migliore per la lavorazione di situazioni come questa.
Al giorno d’oggi, quasi tutte le industrie manifatturiere utilizzano la lavorazione svizzera. Poiché le tolleranze sui pezzi dei clienti diventano sempre più strette e il margine di redditività sempre più ridotto, la lavorazione svizzera diventa sempre più preziosa. Non solo rende possibile un’ampia gamma di produzione di pezzi, ma migliora anche la qualità dei pezzi esistenti riducendone i tempi di ciclo. Qualsiasi azienda moderna, affidabile e ad alta produzione nei settori aerospaziale, petrolifero e del gas, automobilistico, della difesa o dell’elettronica possiede una macchina svizzera.
Quali sono i materiali utilizzati nella lavorazione svizzera?
Le macchine svizzere offrono un netto vantaggio rispetto ai torni tradizionali per quanto riguarda la gamma di materiali che possono tagliare in modo sicuro. Nella maggior parte dei casi, i pezzi svizzeri vengono lavorati con materiali comuni come alluminio, titanio e acciaio inossidabile. Tuttavia, molti produttori utilizzano leghe di nichel, acciaio al carbonio, bronzo, ottone e rame. Le macchine svizzere possono anche tagliare la plastica, spesso come alternativa economica e più precisa allo stampaggio a iniezione per la creazione di prototipi. È possibile utilizzare praticamente qualsiasi plastica rigida, ma le più comuni sono il policarbonato e il teflon.
Progettazione di base dei torni svizzeri
Le due caratteristiche che fanno di un tornio un tornio svizzero standard sono la boccola di guida e la fantina mobile. La barra viene ruotata rapidamente mentre avanza attraverso la boccola di guida. Questa boccola fornisce il supporto necessario per eliminare la deflessione. La fantina mobile è l’elemento che trattiene il materiale e scorre lungo le guide sul basamento della macchina. L’utensile rimane fermo e taglia in prossimità del punto in cui viene tenuto il materiale.
Mantenendo un utensile da taglio fermo parcheggiato rigidamente a 2 mm di distanza dall’utensile e lasciando che quest’ultimo passi attraverso l’utensile, gli utenti svizzeri possono tagliare diametri molto lunghi e piccoli. La chiave per ottenere questo risultato risiede nelle condizioni del materiale. Quando si utilizza una bussola di guida, è assolutamente necessario utilizzare del materiale rettificato o SMQ (Screw Machine Quality). Ricorda che non puoi tornire un pezzo rotondo con un materiale non rotondo. I diametri delle boccole di guida sono in genere rettificati a +/- .0002 o meglio. Si consiglia di utilizzare una boccola di guida di diametro .4375 se si utilizza un materiale rettificato .4375.
Le macchine svizzere più recenti possono funzionare in modalità ibrida o Chucker, in cui la boccola di guida viene rimossa dalla macchina. Esistono anche macchine con una torretta o una slitta a gag che spostano gli utensili nel magazzino fisso, ma la stragrande maggioranza delle macchine svizzere ha ancora le boccole di guida e sposta il magazzino verso l’utensile. In qualsiasi macchina svizzera, l’utensile di tornitura mantiene una distanza costante dal punto di appoggio per ridurre al minimo la deviazione.
I vantaggi delle macchine svizzere
Una macchina svizzera può fare la differenza tra un’officina di lavorazione appena redditizia e un’officina leader del settore. Ecco come:
- Meno impostazioni e operazioni per i pezzi con caratteristiche di fresatura e tornitura.
- Finiture superficiali di qualità superiore.
- Velocità di lavorazione più elevate e tempi di consegna più brevi.
- Riduzione delle vibrazioni e delle deviazioni per i pezzi lunghi e stretti.
- Tolleranze più strette.
- Maggiore varietà di materiali utilizzabili.
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