Nella lavorazioni meccaniche ad asportazione di truciolo si usano vari tipi di utensili: quelli a punta singola, frese, punte a elica, creatori, brocce. In ciascun caso, la formazione dei trucioli avviene in modo diverso e la comprensione della loro dinamica riveste grande rilevanza ai fini della qualità del prodotto.
Il modo con cui il truciolo si forma e si stacca dal pezzo è simile (anche se non uguale) nei vari tipi di utensili. Al giorno d’oggi sono impiegati materiali e trattamenti superficiali che hanno modificato notevolmente le condizioni di contatto tra il tagliente dell’utensile, il pezzo e il truciolo, ma i concetti esposti qui di seguito sono sempre validi e servono per capire, dalla forma del truciolo, se una lavorazione è eseguita con parametri corretti.
Le modalità con cui il truciolo metallico si forma, si avvolge e defluisce, sono state oggetto, negli ultimi cento anni, di studi approfonditi ed ininterrotti condotti da una schiera imponente di sperimentatori. Tutti i numerosi fattori che influiscono sulla formazione del truciolo sono stati scandagliati e catalogati. Si è partiti da velocità molto basse (circa 1 m/min) per giungere a velocità di taglio che ancor oggi, specie per l’acciaio, sono inusitate (circa 2000 m/min). Sono stati elaborati ingegnosi sistemi per la misurazione della temperatura nella zona di contatto tra truciolo e utensile, quali ad esempio, sostanze speciali che assumono una diversa colorazione per ogni temperatura, oppure si è sfruttata la proprietà della coppia termoelettrica formata dal pezzo in lavorazione e dall’utensile. Si sono infine adottate speciali apparecchiature ad altissima velocità che hanno permesso di seguire con molta chiarezza tutto il processo della formazione del truciolo.
Non si farà qui un rapporto di tutte le esperienze fatte, ma ci si limiterà descrivere il fenomeno, allo scopo di risolvere particolari problemi pratici connessi alla formazione del truciolo.
Tipi di truciolo
I tipi di truciolo possono classificarsi in tre categorie:
1. Truciolo discontinuo
2. Truciolo segmentato
3. Truciolo fluente
Il truciolo discontinuo
È un piccolo truciolo elementare il cui distacco dal pezzo avviene prima che si sia iniziata la formazione del seguente. Questo tipo di truciolo si ottiene con notevoli avanzamenti per giro (circa 4 mm/giro) con velocità di taglio molto basse e con materiali non troppo duttili. Con simili avanzamenti e con velocità di taglio così basse, non c’è la possibilità di uno scorrimento plastico tra il materiale fermato dalla faccia di taglio dell’utensile e il materiale appartenente al pezzo che può continuare la sua corsa. Si genera così una spaccatura che parte dall’utensile e si allarga innalzandosi fino a raggiungere la periferia del pezzo dove determina il distacco del truciolo. Tale distacco avviene prima che l’utensile abbia iniziato a produrre un nuovo truciolo. Si noti che se l’angolo di spoglia superiore fosse maggiore, il tagliente principale avrebbe modo di iniziare la sua azione su un altro truciolo prima che la spaccatura divenga tanto grande da staccare completamente il primo truciolo. Ciò accadrebbe anche se si diminuisse l’avanzamento per giro (Figura 1).
Il truciolo segmentato
Questo tipo di truciolo si ottiene quindi o diminuendo l’avanzamento oppure aumentando l’angolo di spoglia superiore oppure ancora aumentando la velocità di taglio, perché in questo ultimo caso si ha una certa azione di scorrimento plastico tra il primo truciolo staccato e quello in formazione, tanto da non permettere alla spaccatura di arrivare fino alla periferia del pezzo. Per truciolo segmentato quindi si intende un truciolo unito, ma che ha la parte che striscia contro la faccia di taglio dell’utensile solcata da spaccature più o meno profonde. Diminuendo ancora il valore dell’avanzamento per giro o aumentando ulteriormente la velocità di taglio oppure aumentando l’angolo di spoglia superiore, la profondità e la distanza delle spaccature diminuisce fino al loro annullamento, giungendo così al truciolo fluente (Figura 2).
Il truciolo fluente
Può essere considerato un nastro continuo ed uniforme senza spaccature. Tale tipo di truciolo comunque è difficile da trovare con valori bassi di velocità di taglio a meno che non si diminuisca molto l’avanzamento e si esegua una gola curvilinea sul tagliente in modo da aumentare di molto l’angolo di spoglia superiore e facilitare l’avvolgimento del truciolo stesso. Questi trucioli sono invece molto comuni con le alte velocità di taglio tipiche delle macchine moderne e degli utensili in metallo duro (carbide), specie se ricoperti con TiN. In questi casi accade un fenomeno che permette di avere trucioli fluenti anche con angoli di spoglia superiore negativi; infatti, con angoli di questo genere il tagliente principale non si presenta più come un cuneo nel materiale, ma l’asportazione del truciolo avviene per compressione. In questo modo si ha uno slittamento plastico notevole tra ogni elemento di truciolo con una forte generazione di calore il quale tende a rendere più plastico il materiale in lavorazione. È per questo motivo che oltre una certa velocità di taglio la resistenza specifica opposta dal materiale tagliato diminuisce anche del 30–35 %. Il truciolo sarà sì continuo, ma formato da elementi che sono slittati uno sull’altro e che effetto della loro aumentata plasticità sono rimasti uniti. La parte che striscia contro la faccia di taglio appare lucida, mentre ciò non si può dire della parte opposta (Figura 3).
