Un’interessante alternativa alla brocciatura

Figura 1 - Composizione di un sistema di brocciatura REV Broaching Tool.

Nella sagomatura dei fori l’operazione tradizionale è la brocciatura. Ma questo processo richiede utensili costosi e macchine dedicate che rendono i costi eccessivi, specie per l’esecuzione di piccole serie. Ma c’è una valida alternativa.

Quando si devono eseguire pezzi singoli o piccole serie, a volte diventa difficile disporre di un sistema veloce ed economico per risolvere il problema. È ciò che accade quotidianamente nelle officine che producono ricambi, quando è richiesta l’esecuzione di sedi di chiavette di trascinamento all’interno di un foro oppure l’esecuzione di uno scanalato interno, oppure ancora prese di forza o la sagomatura di un foro con un profilo del tutto speciale. In queste circostanze o si dispone di una brocciatrice o di una stozzatrice oppure bisogna inviare il semilavorato ad un’altra officina con tutte le problematiche che questa scelta comporta, per esempio la perdita di tempo, la riduzione della qualità e i maggiori costi. In sostanza questo metodo è particolarmente indicato per tutte le imprese che devono costruire particolari di vario tipo anche in lotti numerosi, senza bisogno di macchine e attrezzature speciali. Per alcune realtà il solo fatto di avere in magazzino una serie di brocce per chiavette costituisce un problema a causa sia del capitale immobilizzato sia per la difficoltà di affilatura e talvolta anche di approvvigionamento. Semplici inserti riducono di molto queste problematiche. Inoltre, anche disponendo di macchine e utensili adeguati, permane la difficoltà dell’esatto posizionamento del pezzo sulla macchina e del lungo tempo di esecuzione.

Tornitura, foratura e fresatura senza smontare il pezzo dalla macchina

REV Srl ha messo a punto e brevettato un sistema composto essenzialmente da uno speciale portautensili, o meglio di un portainserti, e di una serie di inserti che possono essere usati su macchine a controllo numerico, come torni, centri di lavoro, fresatrici… Questo sistema denominato REV Broaching Tool permette di eseguire le lavorazioni di cui sopra direttamente sulle macchine a controllo numerico che eseguono le operazioni precedenti (tornitura, foratura, fresatura…), senza smontare il pezzo dalla macchina con evidenti vantaggi di tempi di lavorazione e di precisione.

In effetti, come si vedrà più avanti, è forse improprio chiamare questa operazione brocciatura, sarebbe più esatto individuarla come una stozzatura.

La brocciatura avviene in un solo passaggio e l’utensile attraversa completamente il pezzo, mentre la lavorazione di stozzatura avviene in modo alternato a più passaggi, l’utensile esegue un movimento in taglio e un movimento in ritorno

D’altra parte, ci sono molte lavorazioni che si possono fare solo con la stozzatura e quindi solo con il sistema che REV propone, come per esempio tutte le sedi chiavette o scanalati o dentature varie che non sono passanti, cioè su foro cieco. Il mandrino porta inserti tipico è quello illustrato in Figura 1. La boccola eccentrica è necessaria solo se il tornio CNC non dispone dell’asse Y. In questo caso, il posizionamento esatto viene eseguito manovrando opportunamente la boccola eccentrica. Se il tornio dispone dell’asse Y la boccola eccentrica non si monta e si utilizzano le funzioni del CNC per l’esatto posizionamento.

Il portainserto è di acciaio da costruzione utensili e temprato con la sede dell’inserto rettificata che ha una durezza di 58 HRC. L’utilizzo di questo utensile risulta molto conveniente data l’estrema semplicità di montaggio e utilizzazione oltre che per lotti piccoli anche per lotti di una certa entità.

L’utilizzo di un tornio a controllo numerico permette di montare un gruppo motorizzato brevettato che rende l’operazione molto più veloce e semplice.

Il gruppo, rappresentato in Figura 2, viene fissato sul carrello portautensili del tornio e collegato con la prese di forza che praticamente tutti i torni a controllo numerico hanno.

Facilità di montaggio e velocità operativa grazie a cinque versioni

Le caratteristiche principali di questo gruppo motorizzato, che viene fornito in 5 diversi modelli, sono la grande facilità di montaggio sul tornio e la sua velocità operativa.

I 5 modelli si distinguono per la lunghezza della corsa che può essere 15 mm e 25 mm, particolarmente indicati per torni di piccola dimensione del tipo torni CNC a fantina mobile, e 35 mm, 50 mm oppure 65 mm. per tutti gli altri torni CNC.

Il numero di corse al minuto, che determina la velocità di taglio in funzione della lunghezza della corsa scelta, può arrivare fino a oltre 1000 corse/min. In genere però non si superano le 500–600 corse/min per non superare i 30–35 metri/min di velocità di taglio.

Il gruppo è dotato di un sistema di registrazioni brevettato della posizione assiale e longitudinale dell’utensile per permettere l’esatto allineamento e per correggere gli eventuali errori di simmetria e conicità.

Poiché tutti gli utensili sono dotati di un foro interno longitudinale che permette il passaggio del fluido refrigerante, il gruppo motorizzato è dotato di una presa per l’adduzione del refrigerante. Questo è particolarmente importante oltre che per raffreddare il tagliente anche per facilitare l’evacuazione dei trucioli quando si lavorano fori ciechi.

Naturalmente è anche previsto il distacco (0,25 mm) dell’utensile prima della corsa di ritorno in modo da evitare una usura precoce del tagliente e una pessima superfice del pezzo lavorato.

Quando si devono eseguire sedi per chiavette di dimensione rilevante, è opportuno suddividere l’operazione in due fasi: una di sgrossatura in cui si asporta circa il 50% del materiale ed una di finitura con cui si arriva alla dimensione voluta. In questo modo si evita di sollecitare eccessivamente l’utensile, migliorando contemporaneamente la precisione (assenza di flessioni) e la finitura superficiale.

l sistema REV Broaching Tool è molto flessibile e consente di eseguire tutta una serie di profili interni cambiando semplicemente l’inserto. Utilizzando la funzione di divisione disponibile nei torni CNC si possono eseguire profili quadri, esagonali e dentature interne.

Caratteristiche degli inserti

I mandrini portainserti e gli inserti standard coprono una vasta gamma dimensionale e sono a magazzino per pronta consegna.

Per quanto riguarda il portainserto standard, esso viene costruito con soli due diametri di presa: 25 e 32 mm e adatti ad eseguire sedi per chiavette con larghezze da 2 a 25 mm.
Il mandrino è costruito con acciaio per utensili bonificato avente la sede per l’inserto temprata con una durezza di 58-60 HRC.

Gli inserti sono in genere in acciaio HSS sinterizzati ricoperti con i più aggiornati tipi di layer. Rispetto alla lega dura un tagliente in HSS ha una migliore tenacità che consente di resistere bene ai ripetuti urti che questo tipo di lavorazione comporta. A richiesta, per particolari lavorazioni possono essere utilizzati altri tipi di ricopertura.

La particolare forma degli inserti consente altresì di eseguire 2–3 affilature, particolare questo che permette di ridurre drasticamente il costo utensile per ogni pezzo lavorato. Il numero delle affilature possibili dipende molto dalla tolleranza delle sedi chiavette, infatti la larghezza dell’inserto si riduce ad ogni affilatura per effetto delle spoglie laterali e quindi si arriva ad un certo punto che si scende sotto la larghezza minima tollerata.
L’affilatura deve essere eseguita correttamente su affilatrici moderne usando mole di grana appropriata. Se l’affilatura non è eseguita correttamente il rendimento dell’inserto diminuisce sensibilmente, esattamente come succede per ogni altro tipo di utensile. Inoltre è opportuno che l’inserto sia ricoperto nuovamente dopo ogni affilatura.

Il dimensionamento standard degli inserti e studiato in modo che su ogni singolo portainserti possono essere montati inserti di 6 diverse misure in modo da aumentare la flessibilità del sistema.

L’angolo di spoglia superiore (angolo di taglio) è opportuno che abbia un valore adeguato al materiale da lavorare.

Come si può vedere dalla Figura 4, che rappresenta un inserto standard per esecuzione sedi chiavette, contemporaneamente alla cava si eseguono anche gli smussi sui bordi, particolare questo sempre richiesto dai disegni, in modo da evitare la formazione di bavature.

La standardizzazione prevede solo inserti per sedi chiavette, ma la F.P. produce su richiesta inserti con qualsiasi profilo, anche per dentature interne ad evolvente, come indicato in Figura 5.

Possono essere eseguiti inserti per spessori da 1 a 50 mm e con qualsivoglia profilo in quanto l’azienda è dotata di rettifiche CNC per l’esecuzione anche di sagome complesse.

Figura 7 – Esecuzione di una dentatura interna su un ingranaggio per catene.

Condizioni di lavoro

La velocità di taglio, l’incremento per ogni corsa e la durata del tagliente dipendono essenzialmente dal materiale lavorato. Nella Tabella 1 sono riportati le condizioni di lavoro relative ad alcuni materiali.

I vantaggi applicativi

Riportiamo ora due esempi di lavorazioni che evidenziano i vantaggi di questo metodo.

Esempio 1

Esecuzione di due chiavette di 8,02 mm a 90° su foro di 25 H7 di un ingranaggio per catene con Z=28.

Rispetto alla brocciatrice tradizionale si ha il vantaggio di non dover muovere il pezzo per eseguire la seconda chiavetta. È tutto programmato sul tornio CNC o sul centro di lavoro (Figura 6 e Tabella 2).

Esempio 2

È stata eseguita la dentatura ad evolvente interna DIN 5480 con m = 2,5 mm e Z = 20 anche qui senza smontare il pezzo dalla macchina che ha seguito la tornitura. La precisione sul profilo è <0,01 mm mentre la precisione sulla divisione dipende dalla macchina utilizzata, ma si può facilmente restare sotto i 5 micrometri (Figura 7 e Tabella 3).

di Franco Veronese

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