Quando ti occupi di lavorazioni meccaniche, come ad esempio la foratura ma anche la tornitura e la fresatura CNC, c'è un aspetto che deve essere gestito con estrema attenzione. Stiamo parlando dell'asportazione del truciolo. Asportare il truciolo significa rimuovere il materiale in eccesso da un determinato pezzo, così da conferirgli l’aspetto e le dimensioni desiderate.
Si tratta quindi di un processo sottrattivo che ha luogo grazie a specifici utensili che, attraverso un processo meccanico di deformazione plastica estesa oppure di induzione di fratture localizzate e controllate, consentono di modellare il pezzo in questione. Questo processo viene eseguito utilizzando utensili da taglio che possono essere montati su macchine utensili come torni, fresatrici, trapani e rettificatrici. In altre parole, il truciolo non è altro che il materiale di scarto prodotto durante la lavorazione meccanica dei materiali - come legno e ferro - attraverso processi di asportazione come la tornitura, la fresatura o la foratura.
La lavorazione per asportazione di truciolo è una tecnica di fabbricazione che prevede la rimozione di materiale da un pezzo grezzo per ottenere la forma desiderata. Durante il taglio, il materiale viene continuamente rimosso da un vuoto attraverso un bordo di taglio strumento, per cui i chip nominati vengono prodotti come un prodotto di scarto. Quindi, possiamo dire che quest'operazione permette a chi si occupa del processo in esame di ottenere il risultato sperato.
La precisione e la qualità superficiale ottenute tramite questi processi li rendono essenziali in molte industrie, tra cui l'automotive, l'aerospaziale e la manifatturiera. Tramite la lavorazione meccanica per asportazione di truciolo è possibile:
- Dare una determinata forma a un componente.
- Migliorare la sua tolleranza dimensionale e la sua finitura superficiale, nel caso in cui tale componente provenga da precedenti lavorazioni.
Il Meccanismo di Formazione del Truciolo
Il concetto alla base dell'asportazione del truciolo è che l'utensile non taglia il materiale in modo netto ma provoca una deformazione plastica del materiale davanti al tagliente. La lama avanza e comprime l'oggetto della lavorazione fino a creare un punto di rottura: si ha un piano inclinato dove il materiale si separa dal pezzo e viene spinto verso l'alto dall'utensile. Per il conseguimento di ciò, viene attuato un opportuno moto reciproco tra l’utensile ed il componente sottoposto a lavorazione.
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Le Principali Lavorazioni per Asportazione di Truciolo
Ci sono diverse operazioni tecniche che permettono di lavorare sull'asportazione del truciolo, un passaggio che determina il risultato desiderato. Quali sono le operazioni che sfruttano l'asportazione del materiale e la formazione del truciolo per raggiungere l'obiettivo? Nel settore della lavorazione dei metalli, i tre processi di taglio sono ampiamente utilizzati: tornitura, perforazione e fresatura. Inoltre, ci sono un certo numero di altri metodi che vengono utilizzati nel post-elaborazione dei pezzi. Qui di seguito troverete una panoramica dei processi più importanti nella zona di lavorazione.
Barre alesatrici antivibranti | Una pausa con… l’asportazione truciolo
Tornitura
La tornitura è un processo di produzione industriale ottenuta per asportazione di truciolo. Questo processo è ideale per la produzione di parti cilindriche e coniche. La tornitura prevede il pezzo da lavorare fissato su di un mandrino e posto in rotazione; in contemporanea l’utensile da taglio si muove su tale pezzo e gli conferisce la forma predeterminata. Durante la rotazione, il pezzo da lavorare è impostato in rotazione, per cui lo strumento sposta il contorno da produrre e quindi trasferisce materiale.
Questa lavorazione per asportazione di truciolo prevede spesso 2 fasi: quella di sgrossatura, funzionale a rimuovere la gran parte del materiale in eccesso, e quella di finitura, che serve a conferire la superficie finale con dimensioni, tolleranze e rugosità desiderate. Le principali lavorazioni di tornitura sono: smussatura, godronatura, sfacciatura, contornatura, troncatura, barenatura, foratura, filettatura.
Fresatura
La fresatura impiega un utensile tagliente a geometria definita che consente di ottenere svariate tipologie di superficie, come ad esempio scanalature, piani, spallamenti, forature ecc. A differenza della tornitura, lo strumento e non il pezzo vengono spostati durante la fresatura. Questa lavorazione può essere classificata in due tipi: la fresatura frontale, dove l’asse di rotazione è normale alla superficie lavorata, e quella periferica, dove è parallelo al profilo della fresa.
Foratura
La foratura, ovvero effettuare un foro cieco o passante nel materiale, è un processo di lavorazione utilizzato per creare fori cilindrici nel materiale utilizzando un utensile da taglio chiamato punta. Durante la perforazione, lo strumento viene spostato in un movimento di taglio circolare ed esegue simultaneamente un movimento di alimentazione nella direzione dell'asse di rotazione. La foratura, per mezzo di un utensile rotante e traslante in direzione assiale, consente la realizzazione di fori dal diametro variabile: da 0,1 mm ad alcuni cm. Le principali operazioni di foratura sono: sfacciatura, svasatura, alesatura, maschiatura, lamatura.
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Brocciatura
La brocciatura è una fase di lavoro che avviene mediante asportazione di truciolo con l’utilizzo della broccia: un utensile composto da una serie di taglienti che rimuove progressivamente il materiale fino ad ottenere il profilo e le dimensioni richieste. Questa lavorazione meccanica permette la realizzazione di profili complessi con molta precisione ed elevata velocità.
Alesatura
L’alesatura serve a correggere lievemente l'assialità e il diametro dei fori. Questa lavorazione per asportazione di truciolo può essere eseguita manualmente, tramite alesatori montati sul giramaschi, oppure con la macchina utensile chiamata alesatrice.
Barenatura
La barenatura viene classificata come operazione di tornitura per la produzione di componenti internamente assialsimetrici, e può impiegare utensili singoli o multipli. Con questa lavorazione meccanica è possibile allargare o migliorare la qualità di un foro già esistente.
Maschiatura o Filettatura
La maschiatura, o filettatura, serve a realizzare filettature che possono essere sia interne che esterne. È previsto l’impiego di un utensile appuntito, il quale si muove parallelamente all’asse del componente in lavorazione, anch’esso tenuto in rotazione.
Rettifica
La rettifica è un processo di finitura utilizzato per ottenere una superficie molto liscia e dimensioni precise attraverso l'abrasione con una mola. Questa lavorazione meccanica ottenuta mediante l’abrasione di una mola permette di rimuovere del materiale, sottoforma di trucioli di piccole dimensioni, per conferire al pezzo una notevole precisione di forma e di dimensione, nonché una bassissima rugosità superficiale.
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Classificazione delle Lavorazioni per Asportazione di Truciolo
È utile sapere come vengono classificate le lavorazioni per asportazione di truciolo. Tale classificazione si basa sulle modalità di taglio realizzate e dà luogo a diverse categorie:
- Processi di lavorazione a taglio singolo: In tal caso sulla macchina utensile è previsto un mandrino ed un solo utensile da taglio. Casi tipici di tale attrezzaggio sono i torni e le alesatrici.
- Processi di lavorazione a taglio multiplo: In tal caso invece l’utensile consiste in una serie di due o più parti taglienti fissate ad un corpo unico. La maggior parte degli utensili a taglio multiplo prevede la rotazione intorno al proprio asse di simmetria, mentre il componente meccanico da lavorare viene movimentato in un piano normale (fresatura) o parallelo (foratura) all’asse di rotazione dell’utensile. Fanno parte di questa categoria operazioni come tornitura, fresatura, foratura, alesatura, filettatura.
In generale, nella lavorazione per asportazione di truciolo si distingue tra la lavorazione con utensili a tagliente geometricamente definito e indefinito. Mentre nella lavorazione a tagliente definito - come ad esempio nella fresatura o tornitura - la forma del tagliente è nota, nella lavorazione a tagliente indefinito - come nella rettifica - è possibile solo una descrizione statistica della geometria dell’utensile.
Parametri Chiave nella Formazione del Truciolo
I parametri che concorrono nella formazione di un truciolo sono differenti. Un angolo di spoglia dell'utensile più grande semplifica lo scorrimento e riduce la deformazione, ma un ruolo da protagonista nella formazione del truciolo ce l'ha la velocità di taglio. Questo parametro, infatti, influenza la temperatura nella zona di taglio e il comportamento del materiale.
Non a caso diversi utensili da taglio, come quelli saldobrasati per la tornitura di Krino, hanno delle forme che permettono di estrudere i trucioli in modo efficace, impedendo che si reintroducano nel processo di lavorazione graffiando la superficie lavorata o surriscaldando l'utensile.
L'Importanza della Forma del Truciolo e la Sua Interpretazione
Partiamo dal presupposto che non possiamo valutare il truciolo e la sua forma in termini assoluti perché tutto può cambiare in base al materiale. Però alcuni parametri possono essere un campanello d'allarme o sinonimo di efficienza lavorativa. In primo luogo perché dalla forma del truciolo determiniamo la qualità della lavorazione. Ma questo elemento ci può aiutare a capire anche se l'utensile ormai è usurato e deve essere cambiato, così come possono determinare la buona riuscita della lavorazione.
Truciolo a Nastro o Spirale Lunga
Quando il truciolo assume una forma a nastro o spirale lunga, parliamo sempre di un materiale duttile e questo indica che i parametri di taglio sono corretti e il tagliente versa in buone condizioni. Tuttavia, questa condizione può essere pericolosa perché il truciolo lungo e a spirale si avvolge intorno al pezzo o all'utensile.
Truciolo a Spirale Spezzata (Ideale)
Quando il rompitruciolo funziona bene si ottengono spirali che si spezzano ogni 5-10 cm, e questo è un indicatore di una lavorazione ottimale.
Truciolo Discontinuo o Frammentato
Se il truciolo, invece, è discontinuo o frammentato, ciò può indicare che la velocità di taglio è troppo bassa, il tagliente ha una geometria inadeguata, oppure c'è un eccesso di vibrazioni o di irregolarità nell'avanzamento.
Cambiamenti nella Forma del Truciolo
Se il truciolo prima ha una spirale lunga e omogenea e poi cambia, diventando frammentato, c'è qualcosa che non va. È fondamentale fermare la lavorazione e controllare perché vuol dire che i parametri sono sballati.
Consiglio Pratico per l'Interpretazione dei Trucioli
Un vecchio trucco da meccanico è quello di conservare in officina dei campioni di trucioli che descrivono situazioni differenti - taglio ottimale, tagliente usurato, parametri inadeguati - così da poter confrontare rapidamente e capire se c'è qualcosa che non va o se tutto procede al meglio.
Materiali Lavorati e Applicazioni Industriali
Il materiale più diffuso nelle lavorazioni per asportazione di truciolo è l'acciaio, caratterizzato da un tenore di carbonio inferiore al 2% e la possibilità di essere combinato con vari elementi leganti per facilitarne la lavorazione. Inoltre, l'asportazione di truciolo viene utilizzata anche per ulteriori materiali ferrosi come la ghisa e per metalli non ferrosi come alluminio, titanio, magnesio e rame. Oltre all'industria della lavorazione dei metalli, i processi di asportazione di truciolo vengono impiegati anche nella lavorazione del legno e della plastica.
Le lavorazioni per asportazione di truciolo trovano applicazione in molti settori, tra cui:
- Industria Automobilistica: Produzione di componenti motore, alberi, ingranaggi e strutture.
- Industria Aerospaziale: Lavorazione di parti strutturali, turbine e componenti di precisione.
- Manifattura Generale: Produzione di utensili, stampi, parti di macchine e attrezzature.
Le Tecnologie Moderne nell'Asportazione di Truciolo
Nell'industria attuale, oltre alle macchine manuali convenzionali, vengono utilizzati strumenti CNC all'avanguardia con una vasta automazione dei processi di lavoro. Sempre più moderni centri di lavorazione CNC sono impiegati oggi, soprattutto nel campo della produzione di serie. Gli utensili CNC sono dotati di un tavolo e sono in grado di lavorare il pezzo in modo indipendente e automatico.
La combinazione di tecnologie additive e ad asportazione di truciolo rappresenta la sintesi più avanzata nella produzione di componenti meccanici. Aziende come Ciesse hanno costantemente investito in innovazione tecnologica, introducendo le macchine utensili più performanti disponibili sul mercato nei dipartimenti di fresatura, tornitura ed elettroerosione. L’elettroerosione, ad esempio, è una tecnologia di lavorazione in continua evoluzione basata sulla possibilità di modificare la materia mediante scariche elettriche ed è utilizzabile solo su ottimi conduttori, essenzialmente i metalli. L’elettroerosione a tuffo, in particolare, ha come scopo principale lavorare il pezzo facendogli assumere una forma complementare rispetto all’elettrodo.
Le lavorazioni per asportazione di truciolo rappresentano una tecnologia essenziale per le aziende che desiderano produrre componenti di alta precisione e qualità. L'adozione di macchine utensili avanzate e tecniche di lavorazione innovative può migliorare significativamente l'efficienza produttiva, ridurre i tempi di ciclo e abbassare i costi operativi.
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