È un nemico… ma non è invincibile

Competitività, produttività, parametri di lavoro sempre più spinti… ma c’è sempre un nemico, più o meno nascosto: le vibrazioni. Non si possono evitare, ma le si può tenere sotto controllo.

Una disgrazia, un malanno da cui ci si deve difendere: è il caso delle vibrazioni. A parte alcune applicazioni specifiche, come, per esempio, in medicina, le vibrazioni non piacciono e sono considerate una insidia.

In una lavorazione per asportazione di truciolo la presenza di vibrazioni porta alla scarsa qualità del manufatto e a danni sulla macchina utensile, potenzialmente anche molto seri, oltre a ridurre la durata dell’utensile e di tutte le attrezzature coinvolte. Purtroppo, come è noto, il moto relativo di corpi a contatto genera sempre uno stato vibratorio che però, con opportuni sistemi può essere contenuto, se non addirittura annullato. Quindi, per quanto riguarda il pezzo e i sistemi per produrlo, nessun problema: il mercato offre soluzioni per l’abbattimento e il controllo.

La miglior arma: la conoscenza

Era il 1906 quando F.W. Taylor, noto come il padre del scientific management, il taylorismo, parlò di “the most obscure and delicate of all problems facing the machinist”, ovvero il problema più oscuro e delicato che si affronta nella lavorazione meccanica, riferendosi alle vibrazioni e, sembra, dando la prima definizione del fenomeno del chatter, un “male oscuro” che appassiona gli studiosi del settore, con l’obiettivo di ridurre, fino ad eliminare, i danni ad esso collegati. Naturalmente sia le conoscenze tecnologiche che i sistemi produttivi sono andati evolvendosi nel tempo, così come gli strumenti di misura e diagnostica, tanto che gli studi sui fenomeni vibratori sono oggi così accurati da poter osservare, durante una generica lavorazione per asportazione di truciolo, tre differenti tipologie di vibrazioni:

• libere

• forzate

• autoeccitate

Nel primo caso si verifica una oscillazione attorno ad una posizione di equilibrio a causa di un disturbo, di varia natura, che perturba lo stato del sistema, che quindi risponde vibrando: le vibrazioni vanno smorzandosi nel tempo.

Le vibrazioni sono forzate quando il disturbo è continuo e variabile nel tempo: lo stato di eccitazione porta all’instaurarsi di vibrazioni con caratteristiche che dipendono dal tipo di disturbo. Di queste vibrazioni non ci si può liberare.

Alle vibrazioni autoeccitate appartiene il chatter, una vera insidia, perché, durante la lavorazione, induce uno stato vibratorio, anche di forte intensità, che danneggia l’utensile e i componenti della macchina, come per esempio i cuscinetti del mandrino, con un impatto importante sul risultato della lavorazione stessa, sia dal punto di vista della qualità che della produttività.

Analizzando le vibrazioni autoeccitate da un punto di vista energetico, l’interazione pezzo-utensile causa “produzione” di energia che si accumula nella struttura della macchina, manifestandosi poi come vibrazioni, caratterizzate da un’ampiezza potenzialmente indefinita, causa dell’instabilità della lavorazione.