Condizioni di lavoro estreme, nuovi materiali, precisione e affidabilità assolute… non c’è tregua per le sfide! Il caso del portautensili.
Quando le lavorazioni devono essere di assoluta precisione, l’attenzione ad ogni dettaglio è fondamentale. In un sistema macchina utensile, la macchina e l’utensile sono certamente in primo piano, ma cosa dire del portautensili? Il suo ruolo è strategico data la funzione di collegamento fra l’utensile e il mandrino della macchina, ma, se grande attenzione vien posta nella scelta di un utensile, non di rado l’officina tende a dare meno importanza alla selezione del portautensili “giusto”.
E questo è un errore che si può pagare caro, con errori e scarti del lavorato, oltre che un’eccessiva usura del mandrino della macchina e una minor durata dell’utensile. Secondo recenti stime, il costo di un portautensili incide, sul costo totale di processo, meno del 2%, ma una scelta non adeguata può portare ad un danno economico tutt’altro che trascurabile!
Un settore dove ogni criticità va accuratamente valutata è quello aerospaziale o, più in generale, quello della lavorazione degli ISO–S, fra cui leghe di titanio e superleghe, note anche come leghe aeronautiche: in quest’ambito un problema che va attentamente valutato è quello dello sfilamento dell’utensile da taglio. E, di conseguenza, la ricerca di una soluzione antisfilamento.
I perché dello sfilamento
La lavorazione di materiali come le leghe di titanio o le superleghe presenta numerose criticità, tra cui una delle più rilevanti è la tendenza dell’utensile a sfilarsi dal portautensili. Questo fenomeno è dovuto alle caratteristiche tecnologiche del processo produttivo, che includono:
- Forze di taglio elevate – La resistenza meccanica di questi materiali è molto alta, per cui sono necessarie forze di taglio altrettanto elevate. Questo può sollecitare in modo eccessivo l’utensile, favorendone lo sfilamento.
- Vibrazioni – Le vibrazioni sono inevitabili durante la lavorazione, ma nel caso dei materiali ISO–S possono diventare particolarmente intense. Questo influisce negativamente sulla stabilità dell’utensile nel portautensili, causando un possibile allentamento della presa.
- Usura dell’utensile – Un utensile eccessivamente usurato o con problemi di integrità superficiale rischia di non essere più correttamente bloccato, aumentando la probabilità di sfilamento.
- Configurazione del portautensili – I portautensili devono essere progettati specificamente per applicazioni ad alta resistenza. Un sistema non idoneo compromette la sicurezza e l’efficacia del serraggio.
- Riscaldamento – L’innalzamento della temperatura durante la lavorazione può alterare le tolleranze di serraggio, diminuendo l’efficacia del bloccaggio meccanico e favorendo il rischio di distacco dell’utensile.
Cosa si può fare?
Da non sottovalutare è il rischio di sfilamento dell’utensile dal portautensili, a causa delle onerose condizioni di lavoro: se ciò accade, le ripercussioni possono essere molto serie. La lavorazione di componenti ad alto valore aggiunto, come nel comparto aeronautico-aerospaziale, impone una riduzione al minimo di rilavorazioni e scarti – spesso non ammessi – rendendo fondamentale garantire l’assenza di sfilamenti.
Valutare l’investimento in un portautensili di alta qualità, progettato per rispondere alle esigenze di specifiche applicazioni, può rappresentare una vera e propria assicurazione contro questi rischi e le conseguenti perdite impreviste: tempo, costi e immagine aziendale sono solo alcuni degli aspetti in gioco. Il tutto con un impatto economico molto contenuto rispetto al costo totale del processo.
Il primo, fondamentale passo è riconoscere la centralità del portautensili nel processo di asportazione truciolo. Così come l’utensile, anche il portautensili deve essere adeguato sia alle caratteristiche della lavorazione (materiali, strategie, geometrie…), sia alla macchina utensile su cui è montato. Le impostazioni di taglio vanno attentamente ottimizzate, e le condizioni operative costantemente monitorate, per garantire sicurezza, qualità e continuità produttiva.
Non si sfila!
La scelta del corretto portautensili è sempre cruciale, ma lo è a maggior ragione quando la lavorazione riguarda componenti a elevato valore e materiali di difficile lavorabilità. Allora è fondamentale che il portautensili sia progettato per garantire un serraggio dell’utensile da taglio estremamente rigido e sicuro. Big Daishowa propone un sistema che combina elevate forze di serraggio con una robusta struttura a baionetta, in grado di prevenire efficacemente l’uscita dell’utensile da taglio durante lavorazioni gravose, come nel caso di leghe di titanio e superleghe, materiali tipicamente impiegati nel settore aeronautico, dove è richiesta precisione e affidabilità.
Cosa dire di Mega Perfect Grip
Mega Perfect Grip è il mandrino Big Kaiser di fresatura antiestrazione, antiscivolo a elevate prestazioni da utilizzare con le frese piatte Weldon standard. Mega Perfect Grip combina le prestazioni di taglio dei mandrini di fresatura per impieghi gravosi con la sicurezza anti estrazione dei mandrini Weldon solidi. Il refrigerante periferico ad alta pressione e volume elevato è una caratteristica standard, fornendo così una soluzione ideale per la fresatura di materiali come le superleghe o le leghe di titanio. Fra le funzionalità e i vantaggi offerti da Mega Perfect Grip di Big Kaiser sono da sottolineare:
- 100% di sicurezza anti estrazione e antiscivolo della fresa, a qualsiasi coppia applicata
- Refrigerante periferico a volume elevato
- Rigidità eccellente
Mega Perfect Grip è disponibile per attacco BBT (con campo di bloccaggio Ø16-32), attacco DV (bloccaggio Ø20-32) e HSK-A (bloccaggio Ø20-32).
Titanio e superleghe: le criticità di lavorazione
Le leghe di titanio e le superleghe rientrano nella famiglia dei materiali catalogati come ISO-S, con proprietà molto interessanti, ma che richiedono particolari attenzioni nella lavorazione all’utensile. Le criticità sono riconducibili all’elevata resistenza dei materiali anche ad alta temperatura, all’incrudimento durante la lavorazione, alla presenza di carburi e composti intermetallici fortemente abrasivi, alla bassa conducibilità termica e alla tendenza dei trucioli a saldarsi sulle facce dell’utensile. Il peso di ognuno di questi fattori dipende da lega a lega, in funzione degli elementi costituenti.
I problemi legati alla bassa conducibilità termica portano ad un elevato assorbimento di calore da parte dell’utensile che si trova così a dover sopportare severe sollecitazioni, sia termiche che meccaniche. L’attenzione alla produttività richiede un aumento della velocità di taglio, che richiede l’impiego di utensili che abbiamo una temperatura massima di lavoro il più alta possibile, oltre che elevata durezza e resistenza all’usura.
In generale, i parametri tecnologici devono essere tali da contenere lo sfregamento dell’utensile, mentre utensili molto affilati, con angoli di spoglia positivi, aiutano la lavorazione, anche se resta l’importanza dello studio di nuove geometrie e nuovi coating che permettano di superare le criticità legate all’utensile.
