La Gestione del Truciolo nella Lavorazione dell'Alluminio: Truciolo Lungo vs. Corto

La lavorazione dell'alluminio è un settore in continua evoluzione che richiede utensili di altissima precisione e qualità. L’alluminio è un materiale versatile e resistente, utilizzato in una vasta gamma di settori, dall'edilizia all'automotive fino alla produzione di mobili, finestre, porte scorrevoli e componenti per l’industria.

La Natura del Truciolo: Una Prima Osservazione

Nel corso della lavorazione meccanica, la forma del truciolo può variare notevolmente, influenzando l'efficienza e la qualità del processo. Ad esempio, è comune osservare differenze significative tra diverse leghe di alluminio.

Ho acquistato due barre tonde di alluminio una da 40 mm e una da 25 mm in due negozi differenti chiedendo semplicemente dell'alluminio; mentre quella da 25 sono quasi sicuro sia anticorodal, quella da 40 non ne ho idea. Fatto sta che mentre con quella da 25 si formano tanti trucioli a ricciolo, con quella da 40 si forma un unico truciolo lungo tipo filamento e questo succede anche con passate da 1 decimo. Questo ha portato a chiedersi che tipo di alluminio fosse quello che si comportava così, sospettando che fosse lega 6060.

Salve, questa estate ho lavorato molto l'alluminio senza mai grandi problemi, avevo sempre un buon controllo del truciolo, cioè il truciolo era sempre piccolo, assimilabile a una scaglietta. Se dici che in precedenza i trucioli erano delle scagliette, forse prima tornivi un alluminio da lavorazione automatica tipo 11S ed ora invece stai lavorando un 60xx. Si parla di Av 1.2mm/giro con prof. Ho provato con velocità di avanzamenti bassi e con avanzamenti alti (0.08 a 0.20) con profondità di passata da 0.20 a 0.50, velocità di taglio da 320 giri fino a 1350, l'utensile è perfettamente al filo con il centro del pezzo, come utensile uso un iso 6 (diametro del pezzo 30 mm). Come utensile uso degli utensili saldobrasati, ma il canalino rompitruciolo non lo hanno, ho anche provato con un utensile ad inserto (impero) con il rompitruciolo ma niente, sempre la stessa cosa. Si lavora anche l'anticorodal, ma con qualche problematica in più.

L'Importanza della Forma del Truciolo

Tipi di truciolo: truciolo corto e truciolo lungo. La forma del truciolo è di fondamentale importanza per capire se la tornitura sta procedendo con i giusti parametri. I tipi di truciolo dipendono da molti fattori fra i quali il tipo di materiale utilizzato, il tipo di utensile, i parametri macchina come l’avanzamento, il numero di giri, la profondità di passata. La formazione del truciolo varia notevolmente a seconda del materiale del pezzo, come acciaio, acciaio inossidabile, ghisa, non-ferrous metals e leghe resistenti al calore. L’ideale è una forma che sia “né troppo corta, né troppo lunga e facile da evacuare”.

Leggi anche: Vantaggi dei profili in alluminio

Come ricordato prima, il calore generato dal taglio del materiale va per l’80% nel truciolo, per un 10% nell’inserto e per l’altro 10% nel pezzo. È chiaro il perché, una volta generato il truciolo, sia necessario portarlo via nel più breve tempo possibile e non lasciarlo accumulare nell’area di lavoro.

Problemi Associati al Truciolo Lungo

Se lavori materiali che generano trucioli lunghi, chissà quante volte ti è capitato di fermare le tue macchine utensili e svuotarle, ripulirle dalle matasse di trucioli che si formano dentro l’area di lavoro. Tutti questi problemi sono generati da un truciolo lungo che a volte è realmente impossibile evacuare in modo automatico dall’area di lavoro perché le sue dimensioni non lo permettono. Quando il truciolo è troppo lungo si aggroviglia intorno all’utensile complicando in molti casi la lavorazione e mettendo a rischio la vita stessa dell’utensile. Il truciolo troppo lungo può dare fastidio anche al pezzo in lavorazione perché il suo contatto potrebbe danneggiare la superficie ottenendo così una finitura mediocre. I trucioli possono colpire la superficie del pezzo e causare graffi. Questi si avvolgono attorno al pezzo o all’utensile e graffiano la superficie lavorata.

Problemi Associati al Truciolo Corto

Al contrario, quando i trucioli sono molto corti si incollano fra loro e difficilmente si staccano dal pezzo in lavorazione. Questa difficoltà di distacco riduce la durata degli utensili e spesso determina la rottura dell’inserto a causa delle forze elevate che si distribuiscono sul tagliente.

Fattori Che Influenzano la Formazione del Truciolo nell'Alluminio

Proprietà del Materiale

Andando nello specifico, materiali duttili tendono a dare origine a trucioli lunghi e non a rompersi, mentre materiali tenaci generano truciolo corto. La formazione del truciolo differisce notevolmente a seconda del tipo di materiale del pezzo, e cambiano anche le caratteristiche richieste a un rompitruciolo. Le leghe di alluminio hanno basse forze di taglio e tendono a produrre trucioli lunghi. La tornitura dell’alluminio richiede un approccio tecnico e strategico accurato. Questo metallo è un materiale tenero rispetto agli acciai e tende a formare trucioli lunghi e adesivi che rischiano di incollarsi sull’utensile durante la lavorazione, compromettendo la finitura superficiale.

Per fare un confronto, la ghisa grigia (GCI) ha elevate proprietà auto-rompenti e i trucioli tendono a rompersi corti. Un materiale rappresentativo per il quale i rompitrucioli sono facili da applicare è l’acciaio a basso tenore di carbonio (C<0,25%) che è duttile e incline all’adesione, incluso il tagliente di riporto. Le leghe di rame come l’ottone e il bronzo generano trucioli relativamente corti.

Leggi anche: Guida all'acquisto: Staccionata Americana in Alluminio

Geometria dell'Utensile e del Rompitruciolo

Cos’è un rompitruciolo? Nel design attuale degli inserti, tuttavia, un rompitruciolo si riferisce all’intero insieme di specifiche del tagliente, includendo non solo la rottura del truciolo ma anche il controllo della resistenza al taglio e la robustezza del tagliente. Selezionare un rompitruciolo significa scegliere l’equilibrio ottimale di questi tre fattori. Un rompitruciolo non è “sempre necessario”, né è vero che “più forte lavora, meglio è”. Un rompitruciolo che limita il truciolo aumenta la resistenza. Quando si enfatizza la rottura del truciolo, il vincolo del truciolo da parte del rompitruciolo aumenta lo spessore del truciolo, creando trucioli che hanno maggiori probabilità di graffiare la parete lavorata. Questo indica che il rompitruciolo sta vincolando il truciolo troppo fortemente. Un rompitruciolo non è semplicemente una “scanalatura che rompe i trucioli”; si riferisce all’intero insieme di specifiche del tagliente, inclusi l’angolo di spoglia superiore, il land e l’honing.

In commercio si trovano diversi tipi di inserti con geometrie diverse in base al materiale e all’avanzamento che si vuole applicare. Ogni rompitruciolo ha il proprio intervallo adatto di profondità di taglio e avanzamento. L’asse orizzontale mostra l’avanzamento (f), l’asse verticale mostra la profondità di taglio (ap) e l’intervallo applicabile di ogni rompitruciolo è indicato come un’area.

• Rompitrucioli per finitura: Progettati con un’enfasi sull’affilatezza in intervalli di basso avanzamento e bassa profondità di taglio. Sono vantaggiosi per la qualità della superficie e mantengono bassa la resistenza al taglio.
• Rompitrucioli per taglio medio: Questi sono i più versatili e sono progettati per coprire facilmente un’ampia gamma di condizioni.
• Rompitrucioli per sgrossatura: Design robusti che supportano elevate profondità di taglio, alti avanzamenti e tagli pesanti.

Esaminando, per esempio, la tornitura di un materiale duttile, si scopre che il truciolo si può rompere in 3 modi: si rompe da solo, si rompe contro l’utensile, si rompe contro il pezzo in lavorazione. Il segreto è far piegare il truciolo in modo che uno di questi 3 modi accada, grazie alla geometria dell’inserto. Nella tornitura dell’alluminio è fondamentale scegliere angoli di taglio positivi e geometrie affilate, in grado di evitare deformazioni e accumuli di materiale sul tagliente. Io usavo inserti TNMG da 16 con raggio di punta 0,4 e rompitruciolo appositi.

Parametri di Taglio

La selezione del rompitruciolo non si esaurisce con la sola geometria del rompitruciolo. Per ottimizzare la produttività e la qualità, è necessario bilanciare velocità di taglio, avanzamento e profondità di passata.

• Avanzamento (f): Se l’avanzamento è troppo basso, i trucioli diventano sottili e difficili da rompere. Se l’avanzamento è basso, il truciolo che viene generato è troppo fine e non riesce a toccare il rompitruciolo per cui genera un truciolo lungo, non riesce a curvarsi su se stesso per potersi rompere in uno dei tre modi visti prima. Quando la velocità di avanzamento è troppo bassa per la geometria della placchetta scelta si può verificare questa situazione. In tal caso andrebbe aumentata la velocità di avanzamento oppure si dovrà valutare un inserto con una forma diversa. Al contrario, mantenere un avanzamento elevato contribuisce ed accentua il difetto dei trucioli corti che si incollano, per cui questo parametro andrebbe ridotto.
• Profondità di taglio (ap): Quando la profondità di taglio è troppo bassa in relazione alla geometria dell’inserto scelto, potrebbe verificarsi un truciolo troppo lungo, per cui una velocità minore ed una placchetta che aiuta la rottura del truciolo risolverebbero questa situazione.
• Raggio di punta: La forma e la lunghezza del truciolo dipendono anche dal raggio di punta dell’inserto: se il raggio di punta è troppo grande si deve utilizzare una placchetta più “spigolosa” per accorciarlo. Per i trucioli corti, si deve ridurre l’angolo di punta dell’inserto.
• Angolo di attacco: Anche l’angolo di attacco dell’utensile sul pezzo determina il tipo di truciolo: se l’utensile permette un’ampio angolo di registrazione è bene provare a ruotarlo fino a raggiungere una lunghezza del truciolo accettabile, fermo restando tutti gli altri parametri. Per i trucioli corti, l’angolo di registrazione dovrà essere il più piccolo possibile, quindi con un grande angolo di attacco.

Per la sgrossatura, passate da almeno 4-5 mm sul diametro e avanzamenti almeno 0,2 mm a giro (ma anche 0,3). Per la finitura, massimo dei giri e avanzamento 0,06-0,08 a giro e passate da 0,8 mm.

Leggi anche: Taglio dell'alluminio: istruzioni

Refrigerazione e Lubrificazione

Refrigerante - L’intervallo efficace cambia a seconda della presenza o assenza di fluido da taglio e del metodo di fornitura. Anche l’uso del refrigerante è molto importante ed aiuta a risolvere il fastidioso problema dei trucioli lunghi. Tanto refrigerante aiuta a non incollarsi il truciolo in sgrossatura e a togliere la lana dalle scatole in finitura. L’utilizzo di un adeguato sistema di lubrificazione e refrigerazione contribuisce a disperdere il calore e a rimuovere i trucioli dalla zona di taglio, migliorando la finitura e prolungando la vita dell’utensile.

Strategie per la Lavorazione dell'Alluminio

L’utilizzo di utensili specifici per la tornitura dell’alluminio favorisce l’asportazione del truciolo e riduce la formazione di bava, fenomeno particolarmente critico nelle leghe leggere a causa della loro tendenza all’adesione. In particolare l’impiego di inserti in metallo duro con rivestimenti antiaderenti consente di diminuire l’usura e migliorare la qualità della superficie.

I rivestimenti più efficaci includono il diamante policristallino (PCD), che rappresenta la scelta ottimale per produzioni di grande serie grazie alla sua eccezionale resistenza all’usura abrasiva, e il nitruro di titanio alluminio (TiAlN), indicato per applicazioni meno intensive ma comunque performanti.

Le frese per alluminio Klein® sono progettate per ottenere finiture eccellenti e tempi di lavorazione ridotti. Le lame circolari per alluminio Klein® sono uno strumento indispensabile per ottenere tagli netti e precisi su fogli, profili e altri componenti in alluminio. Generalmente è consigliabile lavorare l’alluminio o leghe leggere con frese con 1 o 2 taglienti. Il rivestimento KleinDIA® è una ricopertura che viene depositata a bassa temperatura con uno spessore di circa 1 micron, quindi non altera in alcun modo le caratteristiche dell’utensile o del coltello al quale si applica. Le Frese rivestite con lo speciale trattamento KleinDIA® minimizzano le problematiche legate alla lavorazione dell’alluminio garantendo prestazioni elevate ed un’efficienza costante nel tempo. Design anti-vibrazione: i tagli di silenziatura sono progettati per diminuire la rumorosità e le vibrazioni.

Quando si tratta di lavorazione dell’alluminio, la scelta degli utensili giusti è fondamentale per ottenere risultati di alta qualità.

Il Ruolo della Macchina Utensile e l'Evacuazione del Truciolo

Il tipo di utensile e i suoi parametri di taglio aiutano a risolvere in parte il problema, ma, da solo, questo elemento non basta, infatti l’altro argomento importante è la macchina utensile stessa. La macchina utensile deve essere studiata per facilitare al massimo l’uscita del truciolo prodotto.

Per questa ragione, è importante che chi progetti la macchina tenga in considerazione:

• Carteratura che faciliti lo scorrimento del truciolo.
• Area di lavoro con meno appigli possibili dove il truciolo si possa aggrappare.
• Grande volume di refrigerante che aiuti lo scorrimento.
• Utilizzo di alta pressione attraverso l’utensile.

In casi più estremi di applicazione come l’alluminio o il rame, dove pur lavorando su inserti e parametri di taglio il risultato non è ottimale, la soluzione che offriamo sulle nostre macchine è adottare un optional chiamato rompitruciolo. Questo optional, che consiste in un macinatore di trucioli posizionato tra la macchina e il trasportatore trucioli, ha il compito di tritare e spezzettare il truciolo durante la fase di passaggio tra macchina e trasportatore.

Le attrezzature all’avanguardia consentono di ottenere risultati eccellenti nella tornitura automatica dell’alluminio, con costi competitivi e tempi di consegna rapidi senza compromettere gli standard qualitativi. Le aziende impiegano torni a controllo numerico (CNC) ad alta velocità, con lubrificazione minimale (MQL) o con refrigerazione interna agli utensili. È possibile lavorare questo metallo anche con torni plurimandrino meccanici per economie di scala in caso di volumi rilevanti. I sistemi di monitoraggio in tempo reale garantiscono continuità e qualità costante nella tornitura automatica della lega d’alluminio.

Qualità Superficiale e Trucioli

Quando i trucioli si rompono contro il pezzo in lavorazione lasciano segni sulla superficie finita per cui questa si presenta con un aspetto irregolare sia al tatto che alla vista e non risulta conforme alle tolleranze di rugosità richieste. In questo caso la scelta dell’utensile è di fondamentale importanza e si dovranno usare inserti positivi, ridurre la profondità di taglio e modificare l’angolo di registrazione dell’utensile.

Ma non è sempre il truciolo che rende la superficie irregolare: l’eccessiva usura del tagliente dell’utensile ed una velocità di taglio eccessiva provocano questo difetto. Un avanzamento troppo alto abbinato ad un raggio di punta troppo piccolo genera inevitabilmente una superficie ruvida. La superficie del pezzo potrebbe essere rovinata anche dalle bave. Queste si presentano in uscita del tagliente dal pezzo quando l’avanzamento è troppo basso od il tagliente stesso ha perso la giusta affilatura. Per ridurre il rischio bave vengono utilizzati inserti rivestiti in PVD ed inserti con piccolo angolo di registrazione (grande angolo di attacco).

Il surriscaldamento, per esempio, può causare deformazioni del materiale, ridurre la vita dell’utensile ed eseguire una lavorazione con sbavature e segni. Vibrazioni e surriscaldamenti possono compromettere sia la qualità del pezzo sia la durata dell’utensile. Il surriscaldamento localizzato può causare alterazioni dimensionali durante la tornitura dell’alluminio e deformazioni residue al raffreddamento. Particolare attenzione deve essere posta alla pulizia frequente della zona di lavoro, poiché i trucioli tendono a depositarsi e possono essere riaspirati nel sistema di lavorazione, causando rigature superficiali o danneggiamenti agli attrezzi.

tags: #alluminio #truciolo #lungo #o #corto