Un tornio, che è una macchina utilizzata per realizzare parti per altre macchine, è considerata la macchina utensile più antica. Questa capacità di riprodurre parti di macchine in modo affidabile è stata una delle tecnologie abilitanti della rivoluzione industriale. Una delle chiavi di questa riproducibilità è il controllo della velocità del tornio. In sostanza tutti i torni devono avere un mezzo per variare la velocità del mandrino. Un tornio a velocità variabile si riferisce a quei torni che dispongono di un mezzo moderno e preciso per controllare la velocità del mandrino.
Un mandrino è il dispositivo che trattiene il pezzo da lavorare. È l’asse attorno al quale ruota il pezzo. La velocità del mandrino è critica perché influenza la coppia o la potenza applicata all’azione di taglio. La bassa velocità generalmente applica più coppia. I giri al minuto (rpm) sono una misura della velocità del mandrino.
La velocità di taglio è correlata al numero di giri del mandrino ma è anche un fattore del diametro del pezzo da lavorare. Un pezzo di diametro maggiore avrà una velocità di taglio maggiore, poiché un percorso di taglio più lungo è stato percorso in un giro del pezzo. Anche la durezza del materiale è da tenere in considerazione. I materiali più duri richiedono più forza di taglio e quindi velocità inferiori. A causa della necessità di velocità molto diverse, un tornio a velocità variabile verrà specificato per un tipo specifico di materiale, come legno o metallo.
I torni azionati a pedale, come il tornio da vasaio, controllano la velocità in base alla frequenza e la forza sulla pompa a pedale. I piccoli torni per hobby possono utilizzare un semplice motore a tre fasi e possono limitare le impostazioni di velocità a pochi livelli finiti. Un precedente tornio industriale a velocità variabile utilizzava una serie di cinghie e pulegge, comprese pulegge coniche, per variare la velocità del mandrino.
Le velocità variabili nei motori a trasmissione diretta sono ottenute mediante l’uso di ingranaggi o pulegge. Questo tipo di tornio a velocità variabile avrà tipicamente velocità del mandrino che sono multipli l’uno dell’altro, come otto, 12, 16 e 24 volte il numero di giri di base. Cambiando le pulegge, sono disponibili più opzioni di velocità. Gli ingranaggi e la puleggia possono essere impostati a mano, o più spesso, da quadranti e leve simili al meccanismo di un cambio di bicicletta a 10 o 21 velocità.
Un’infinita varietà di velocità è disponibile mediante l’uso di motori a corrente alternata (AC) con trasmissioni a velocità infinitamente variabile o controlli elettronici più recenti. Il controllo elettronico della velocità variabile è spesso combinato con un motore a velocità variabile per aumentare il raggio di azione. Un tornio a velocità variabile che incorpora i controlli elettronici sarà spesso integrato con la capacità di mantenere una velocità di taglio costante al variare del diametro del pezzo, sia durante la lavorazione che lungo la sua lunghezza.