La fresatura trocoidale, o TPC (Trochoidal Performance Cutting), è una delle strategie di sgrossatura più avanzate utilizzate oggi sulle macchine utensili. Offre vantaggi unici rispetto alle altre tipologie di sgrossatura, ma ha anche limiti importanti, legati soprattutto alla dinamica della macchina, che non sono facili da superare.
Cos’è il Trochoidal Performance Cutting
Nata nel settore degli stampi, la fresatura trocoidale è particolarmente adatta alla lavorazione di materiali complessi con durezza elevata, dove smaltire il calore dal tagliente è una priorità. Inoltre, l’avvento di macchine utensili con assi lineari e rotatori ad altissime prestazioni ha permesso sempre più lo sviluppo e l’utilizzo di questa strategia.
Come funziona: ingaggi e parametri di taglio
Per risultare efficace, il trocoidale richiede utensili con un ingaggio assiale superiore al diametro fresa, tipicamente il 95% della lunghezza del tagliente, e un ingaggio radiale che oscilla tra il 5% e il 25% del diametro fresa.
Sebbene questa strategia possa risultare meno competitiva e veloce rispetto alle modalità tradizionali, grazie a questa configurazione di ingaggi assiali e radiali si ha la possibilità di alzare in maniera significativa i parametri di taglio. Mentre la velocità di taglio in sé è vincolata all’accoppiata materiale pezzo/utensile, l’avanzamento al dente non possiede limiti legati al materiale, pertanto può essere alzato in maniera significativa, se si guarda alle operazioni di fresatura tradizionale.
I bassi ingaggi radiali, infatti, hanno molteplici effetti positivi:
- Diminuiscono in maniera sensibile le forze di taglio agenti sulla fresa, questo permette a parità di forze agenti sul tagliente di andare a velocità di avanzamento nettamente superiori;
- Diminuiscono nettamente le vibrazioni, permettendo di diminuire i sovrametalli richiesti sapendo di programmare lavorazioni di sgrossatura e ripresa più precise;
- Diminuisce anche il calore generato durante la lavorazione permettendo di lavorare anche materiali particolarmente complessi e duri come possono essere appunto gli acciai per stampi;
- La possibilità di utilizzare ampi ingaggi assiali permette anche di minimizzare l’usura rispetto alle tradizionali operazioni dal pieno in quanto l’usura a parità di forze di taglio è omogeneamente distribuita lungo tutta la lunghezza del tagliente che adesso risulta in presa.
Il percorso utensile è anche esso a sua volta molto particolare e distintivo. Le strategie trocoidali mirano anche a mantenere costante il volume di materiale rimosso, questo permette di incrementare ulteriormente le prestazioni della lavorazione e danno al percorso utensili, come detto, una forma distintiva.
I limiti della fresatura trocoidale
Così presentata, questa strategia potrebbe sembrare superiore sotto ogni punto di vista rispetto alle altre. Purtroppo, la realtà è più complessa, benché il trocoidale ha oggettivamente una serie di vantaggi unici che la rendono superiore alle altre tipologie di sgrossatura ha un difetto principale, è altamente dipendente dalla dinamica della macchina utensile. Le macchine utensili, infatti, hanno un propria dinamica che condiziona fortemente le tipologie di strategie che sono in grado di gestire con migliore efficacia e successo.
Il trocoidale, come si è detto, è altamente dipendente da altissime velocità di avanzamento soprattutto macchine particolarmente grosse o particolarmente vecchie avranno difficoltà ad ottenere queste velocità su spazi particolarmente ristretti. Infatti, nelle macchine utensili caratterizzate da inerzie particolarmente elevate e impegnative, i ripetuti cambi di direzione impediscono di raggiungere gli avanzamenti al dente programmati.
In questi casi, la strategia trocoidale, che in teoria presenta solo vantaggi, si trasforma in una pesante zavorra produttiva, lenta e inefficace, mentre una lavorazione dal pieno utilizzando lo stesso identico utensile risulterebbe molto più rapida. Così come sono limitati gli utensili con taglienti abbastanza corti rispetto al diametro fresa, anche qua non si riuscirà in molti contesti a raggiungere quei volumi di asportazione che rendono questa strategia competitiva.
In conclusione
Il trocoidale ha i suoi campi di applicazione e i suoi limiti. Si evidenzia come sempre che non è una soluzione magica a tutte le problematiche che una sgrossatura può presentare e ha comunque limiti importanti che non sono necessariamente sormontabili. Infatti, benché si possa scegliere frese adatte a questa tipologia di lavorazione, è pressoché impossibile cambiare la dinamica di una macchina utensile ponendo dei fortissimi limiti sull’applicabilità di questa strategia.
