La broccia è un utensile che si è evoluto nel tempo fino a diventare indispensabile per la produzione di innumerevoli particolari meccanici. Il punto sulle più recenti innovazioni.
La brocciatura è un’operazione, sotto certi aspetti, concettualmente semplice. Si tratta, infatti, di allargare un foro, secondo una sagoma ben definita, facendo passare in esso una serie di taglienti con diametri e dimensioni via via crescenti.
Non si hanno moti di rotazione, ma solo un moto rettilineo, di solito in direzione verticale, che tra l’altro non avviene nemmeno ad alta velocità: generalmente da 3 m/min fino a 20-30 m/min. Tuttavia, la broccia è un utensile complesso e molto costoso; la sua corretta progettazione e costruzione richiede un bagaglio di esperienza notevole.
La brocciatura ha sostituito, ormai da diversi anni, quasi tutte le operazioni di stozzatura di dentature interne, specie di grandi serie. Non solo: in certi casi questo metodo di lavorazione è l’unico possibile, come per esempio nell’esecuzione di fori di piccolo diametro con striature (profili di tipo ASA). Se pensiamo per esempio a fori di diametro di 10–15 mm, con dentature interne di qualsiasi tipo, ci rendiamo subito conto che è estremamente difficile costruire dei coltelli stozzatori di diametro così piccolo. È molto più comodo, veloce e preciso produrre un pezzo di questo tipo ricorrendo alla brocciatura. L’unica grande limitazione di questa operazione è che il foro sagomato deve essere passante, come rappresentato in Figura 1. Nella stessa figura si possono notare anche pezzi che possono essere eseguiti solo con la brocciatura.
Se si limita il discorso alla lavorazione di piccoli diametri, non ci sono molte alternative alla brocciatura; tuttavia, appena i diametri diventano più grandi, oggi la brocciatura ha trovato un concorrente che sta occupando sempre di più il mercato: si tratta del metodo di dentatura Power Skiving.
Brocciatura vs. Stozzatura
Ma confrontiamo prima la brocciatura con la stozzatura mettendo in evidenza vantaggi e svantaggi delle due tecniche di dentatura.
Il grande vantaggio che offre la brocciatura rispetto alla stozzatura è che si possono eseguire lotti molto grandi di pezzi tutti uguali in tempi ridotti e a basso costo. La scelta di eseguire una dentatura interna con la broccia anziché con un coltello stozzatore deve tener conto di alcune considerazioni fondamentali. Il primo criterio per la scelta del metodo è costituito dalle quantità di pezzi che si devono produrre, mentre la seconda considerazione deve essere basata sul tipo di dentatura e sulla precisione richiesta. Gli utensili impiegati in stozzatura e in brocciatura, è noto, hanno dei costi che sono completamente diversi, specie se le dimensioni delle dentature sono rilevanti.
Il coltello stozzatore ha un costo relativamente basso e in ogni caso molto inferiore rispetto a quello della broccia; ma il tempo per eseguire una dentatura interna con la stozzatura è molto più lungo di quello necessario per brocciare la stessa dentatura. Ne deriva che se si devono eseguire solo pochi pezzi, o serie limitate è sicuramente conveniente usare la stozzatura con coltello. Tra i vantaggi che offre questo sistema è che richiede anche una macchina operatrice standard e relativamente poco costosa anche per dentare pezzi di rilevante diametro, come per esempio dentature di Ø 250÷350 mm. La precisione, tutto sommato, è abbastanza buona e rispecchia l’accuratezza con cui è costruito il coltello. Purtroppo, la grande limitazione è il tempo di dentatura che è alto rispetto alla brocciatura.
La brocciatura quindi è un’operazione che consente di produrre in modo veloce contro lo svantaggio di usare utensili, le brocce appunto, che sono molto più costose di un coltello stozzatore. Esse eseguono un numero molto elevato di pezzi nel corso della loro vita, ma questo vantaggio è reale solo se si devono eseguire molti pezzi nell’arco di un certo periodo. Il problema pertanto è il seguente: qual è il cosiddetto break even point, cioè il punto in cui cessa di essere conveniente la stozzatura e diventa vantaggiosa la brocciatura?
Il calcolo di questo punto deve includere almeno i seguenti costi, rapportati per ogni pezzo prodotto, relativi ai due metodi:
• costo dell’utensile nuovo;
• costo delle affilature;
• costo del tempo di lavoro;
• costo dei tempi accessori (carico e scarico, sostituzione utensile…);
• ammortamento macchina;
• costo della gestione degli utensili (giacenze in magazzino).
Una parte di questi costi sono funzione, non dei pezzi di ogni singolo lotto, bensì dei pezzi totali che si devono eseguire, in un certo periodo di tempo.
Calcolando il costo per pezzo per diverse produzioni totali previste, si possono mettere i risultati in forma grafica trovando, nell’intersezione delle due curve, il punto di pareggio (Figura 3).
Si può immediatamente osservare che dopo un certo punto il costo dell’operazione di strozzatura rimane praticamente costante, mentre quello della brocciatura continua a decrescere.
Dunque più pezzi si devono produrre, più la brocciatura diventa conveniente.
