Il maschio: evoluzione e tendenze

La maschiatura spesso viene erroneamente annoverata tra quelle fasi ritenute di più semplice esecuzione.

L’evoluzione che l’utensile maschio, semplice solo all’apparenza, ha avuto nella storia della tecnologia meccanica sta a testimoniare quanto il pensiero precedentemente esposto fosse errato: basterebbe sfogliare un catalogo generale di un qualsiasi costruttore di maschi per rendersene conto.

Errato risulta anche considerare il maschio filettatore come una figura “da solista” nel processo di maschiatura, tendendo così a mettere in secondo piano i restanti “componenti della squadra”, mandrini e macchine operatrici, che concorrono all’obiettivo finale, cioè la madrevite da realizzare.

Questo articolo cercherà di cogliere le tendenze dei maschi attualmente presenti sul mercato, al fine di capire il ruolo presente e futuro di questo utensile nel panorama delle lavorazioni meccaniche.

Geometrie

L’utensile maschio è in continua evoluzione in tutti i suoi aspetti, ma quello che oggigiorno colpisce di più è l’affermarsi di valori di caduta di spoglia su filetto e imbocco sempre più elevati. Perché tutto ciò accade? La risposta si può trovare in tutto ciò che “ruota attorno” al maschio, a partire dai mandrini “premium” attualmente in commercio, per arrivare al tipo di macchina operatrice a cui entrambi, maschio e mandrino, sono collegati. Maschio, mandrino e macchina operatrice creano un tutt’uno che va valutato attentamente per la realizzazione di un corretto processo di maschiatura.

Macchine operatrici CNC di ultima generazione, con possibilità di sfruttare la lubrorefrigerazione interna, classica o MQL, e mandrini con compensazioni sia assiali che radiali sempre più ristrette, hanno portato a una progressiva riduzione della capacità di “autoguida” del maschio durante il processo di maschiatura. In passato, si rendeva necessario avere maschi con lunghezza filetto dell’ordine delle 20 spire circa o anche più e valori di caduta di spoglia molto bassi, proprio perché si richiedeva al maschio di “farsi strada” nel materiale senza perdita di passo, compensando così la minor precisione delle macchine operatrici.

Attualmente, grazie alla precisione del macchinario, ci si può spingere a maschi con poco più di 10 spire e con valori di spoglia molto elevati, sia sul filetto che sull’imbocco. Questo vale sia per maschi ad asportazione, che a rullare. In questi ultimi, addirittura, si assiste a geometrie come le cosiddette “spoglie asimmetriche”: la caduta è differente sui due lati adiacenti alla cresta del lobo, in modo da differenziare il comportamento del maschio nella fase “attiva” e in quella “di disimpegno”, sia a livello di dinamica della deformazione del materiale che a livello di entità delle forze di attrito in gioco e quindi di potenza assorbita in macchina.

Sempre per i maschi a rullare, vengono talvolta realizzate, ma meno frequentemente, delle cadute differenziate della spoglia sullo stesso fianco di un lobo, ottenibili con macchine rettificatrici di ultima generazione. Invece, per i maschi ad asportazione, molta attenzione va posta all’evoluzione subita dalle scanalature. In passato, si ricorreva a spessori aletta importanti, poiché si ricorreva al processo della riaffilatura del petto tagliente, anche diverse volte, almeno finché vi era materiale a sufficienza. Ai giorni nostri, si assiste, a pari numero di tagli presenti su un maschio di pari diametro nominale, a un progressivo “assottigliamento” delle alette, unito a un aumento del vano delle relative scanalature, senza tralasciare la conseguente riduzione del diametro nocciolo. Questo perché la tendenza dell’utilizzatore è quella di sostituire il maschio a fine vita, specialmente sui maschi con diametri nominali al di sotto dei 12 mm, senza ricorrere a successive riaffilature. La vita utensile sta comunque subendo un progressivo aumento, grazie sia all’utilizzo di acciai sinterizzati evoluti che al ricorso di rivestimenti sempre più affinati e performanti, aspetti approfonditi in seguito.

Tornando alle scanalature, vi è un sempre più attento studio della loro forma, ricorrendo a profili con diversi raggi che si raccordano sia tra loro che con il petto tagliente e la parte a lui opposta, in modo tale da garantire, anche mediante lo studio FEM, un giusto compromesso tra “snellezza” alette (riduzione forze attrito con madrevite generata) e robustezza nocciolo.

La riaffilatura dei maschi, sempre meno diffusa per i maschi usurati, comunque non scompare, anzi, è una valida opzione da adottare su maschi nuovi per risolvere problemi di truciolatura. È il caso della riaffilatura del petto tagliente dopo aver effettuato il rivestimento sul maschio, utile nel caso in cui, con un utensile solamente rivestito, i trucioli generati non si allontanerebbero innocuamente dalla zona di lavoro, bensì formerebbero una sorta di “matassa” tutta intorno al gambo del maschio, causa di continui fermo macchina o, nel peggiore dei casi, della rottura dell’utensile.

Riaffilare il petto tagliente porta a eliminare quella sorta di “barriere termica” che involontariamente svolge il rivestimento tra acciaio utensile e truciolo generato e a far sì che parte del calore prima trasmesso tutto sul truciolo venga indirizzato anche sul maschio. Il risultato è un truciolo più corto e quindi meno propenso ad avvolgersi sul gambo del maschio, ma il prezzo da pagare è una inevitabile riduzione della vita utensile, dovuta all’assenza del rivestimento sul petto tagliente, zona di contatto diretto con il materiale da asportare e quindi col truciolo generato.

Per quanto riguarda i maschi a rullare, la presenza dei canalini si lega alla tendenza dei vari costruttori ad aumentarne il numero, a pari diametro nominale considerato, rispetto alle versioni precedenti. Ciò comporta un sempre più attento studio della geometria del vano del canalino, che deve essere un giusto compromesso tra capacità di apportare la necessaria quantità di lubrificante alla zona di lavoro, la riduzione delle forze di attrito durante la fase di deformazione del materiale e la garanzia di resistenza torsionale dell’utensile.

 

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