Attualità della rettificatura.

Dalla rivista:
RMO – Rivista di Meccanica Oggi

Pubblicato il 11 giugno 2002

La rettifica centertless e fra le punte

La rettifica centerless è uno dei metodi più produttivi e conosciuti e nel caso della rettifica a tuffo è possibile lavorare tutti gli alloggi per cuscinetti di un albero motore in un’unica volta. Esiste però l’inconveniente, durante il processo centerless, che il pezzo in lavorazione non viene tenuto al suo centro ed esso è spinto a trovarsi un nuovo centro. Ciò diventa problematico perché spesso le operazioni di lavorazione prima e dopo la rettifica avvengono con un preciso riferimento al centro o, in caso di misurazioni, deve sussistere un riferimento al centro. Per affrontare questa situazione viene proposta la macchina Kronos Dual con la combinazione processuale tra rettifica centerless e rettifica tra le punte.

Drastica riduzione dei tempi

Dapprima l’albero viene preso tra la testa portapezzo e la contropunta per rettificare le sedi dei cuscinetti esterni con una centratura rispetto all’albero. Quindi l’albero viene abbassato sulla slitta di supporto e messo in moto con la mola di regolazione; infine si provvede a ultimare la rettifica dei cuscinetti senza l’impiego delle “punte”. Grazie a questa tecnica è possibile mantenere la concentricità rispetto ai centri. Nel caso di un albero a camme è così possibile mantenere tutti i criteri qualitativi e il ciclo può essere ridotto del 45%. Proprio per il segmento di mercato relativo alla produzione in serie di alberi motore, la combinazione consentita dalla Kronos Dual è un procedimento in cui è possibile ottenere elevati incrementi di produzione anche se l’introduzione di questi processi così combinati ha senso soltanto in un contesto altamente tecnicizzato.

Gli strumenti abrasivi

L’ingegner Edgard Rappold della Winterthur Schleiftechnik, con una relazione sul tema: “La mola come elemento dell’ottimizzazione del processo di lavorazione”, ha dato risposta alle domande se in avvenire le mole continueranno a essere impiegate e se saranno in grado di incontrare le esigenze del mercato. L’articolata risposta si è sviluppata notando come oggi, mentre i compiti di rettifica “semplice” sono risolti dalla tornitura, dall’altro, grazie allo sviluppo di nuovi materiali e alla crescente richiesta di un più alto grado di precisione e di una maggiore qualità delle superfici, per la rettifica si apre un nuovo e più ampio orizzonte di compiti e applicazioni.
Infatti è aumentato l’impiego di materiali ceramici e di altri “new materials”, che essendo più resistenti al calore e all’usura hanno una maggiore capacità abrasiva, ed è accresciuto l’impiego di metalli duri nella produzione di utensili da taglio con geometria definita. Tutti questi nuovi materiali sono lavorabili di rettifica soltanto con abrasivi estremamente duri. Se si conviene poi che spesso le macchine sono giunte al limite della loro resa, ecco che certe prestazioni e il conseguimento di precisioni sempre maggiori sono raggiungibili solo quando la mola è il frutto delle ultime evoluzioni nella tecnica di rettifica ed è correttamente adattata al processo di lavorazione. La mola rimane insomma l’elemento centrale nell’ottimizzazione del processo di lavorazione, punto di incontro tra macchina e pezzo da lavorare. Questo obiettivo sarà però raggiunto con nuovi strumenti abrasivi, nuovi sistemi di legante e nuove tecnologie di rettifica.

Lo sviluppo dei grani CBN

L’aumentata resistenza all’usura degli acciai temprabili fino a 70 HRc, rendeva impossibile o economicamente non sostenibile, la tornitura, la fresatura nonché la rettifica con mole convenzionali. Oggi, le mole in lega ceramica CBN sono in grado di servire alla lavorazione industriale di tali acciai. La superficie chimicamente pura dei nuovi tipi di grani CBN ne consente un saldo ancoraggio in una lega analoga, così che, insieme al loro alto grado di durezza e al loro basso tasso di usura, è possibile ottenere una capacità abrasiva prima non pensabile. In più, le forme regolari dei grani, mantenute tali in virtù del loro comportamento di rottura, producono forze abrasive costanti.

Corindone a microsfere

La rettifica cilindrica si muove anche nel campo della rettifica a passo profondo, che presuppone mole altamente porose che favoriscono un migliore apporto del lubrorefrigerante, un migliore asporto del truciolo, una più elevata autoravvivatura tramite maggiore distanza dei grani e un minore attrito tra mola e pezzo in lavorazione. Poiché nella rettifica a passo profondo si creano grandi superfici di contatto, il cui attrito influisce negativamente nel bilancio termico del processo di ravvivatura, il quantitativo di legante nella mola deve restare il più basso possibile. Oggi si può correggere tale rapporto grazie all’impiego di corindone a microsfere cave. Una forma sferica cava con diametro inferiore a 100 µm dispone di una straordinaria stabilità propria che influisce positivamente nel legame granulare della lega e nonostante il ridotto quantitativo di legante, la mola riesce a sopportare un maggiore carico di lavoro, diviene più sicura nell’impiego e crea meno calore. Il corindone a microsfere cave, formato da puro corindone bianco, provoca un’azione abrasiva anche della lega. Nella zona dell’effettivo contatto il grano spacca la sfera in modo tale che anche la parete laterale del corindone a microsfere cave eserciti un’azione abrasiva. Le comuni mole ad alta porosità tendono spesso a variare nella loro resa prestazionale, poiché i trucioli che si vengono a creare possono infiltrasi a fondo nella mola e diminuire così le caratteristiche positive quali l’apporto del lubrorefrigerante e l’asporto dei trucioli stessi. Le microsfere cave, invece, sigillano la mola, proteggendola da infiltrazioni delle limature troppo profonde. La porosità si apre soltanto nella zona di rettifica. La mola resta pulita e non si deteriora: la sua prestazione resta costante ed ottimizzabile.

Legante vitreo recristallizzato

Il legante è il “collante” che tiene insieme la mola, ma il legante, che non esercita una funzione abrasiva, incide negativamente sul bilancio termico del processo abrasivo a causa dell’attrito. È dunque necessario cercare di ridurre il quantitativo del legante quanto più possibile, senza tuttavia perdere d’occhio la saldezza della grana, la resistenza e il fattore sicurezza. Una soluzione alternativa a questa situazione è quella proposta dai laboratori Rappold di Winterthur, un sistema di lega basato su vetri recristallizzati che si formano a basse temperature durante la fase di raffreddamento e che rispetto ai leganti convenzionali mostra una resistenza ben maggiore.

Durezze ripetibili e costanti

La composizione esclusivamente sintetica porta a durezze e a strutture ripetibili e costanti; con questo nuovo sistema, il legante può essere diminuito nella mola del 10% e della stessa percentuale può essere accresciuta la porosità, il tutto senza ridurne la capacità di resistenza. Pertanto è possibile ottenere un’abrasione più fredda, ridurre il pericolo di bruciature superficiali e incrementare la capacità abrasiva stessa. In un certo senso, la recristallizzazione del materiale legante è da paragonarsi al rinforzo delle fibre di vetro di alcuni materiali sintetici. Durante il raffreddamento del vetro si formano delle “concatenazioni cristallinei” che, fungendo da “intelaiatura”, portano a una maggiore resistenza della lega.