Elettromandrini per lubrificazione minimale

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L’asportazione dei trucioli, specie in lavorazioni ad alta velocità, trasforma l’attrito e le deformazioni in calore e in energia potenziale e per questo la temperatura dei taglienti aumenta fortemente.

Si lotta contro quest’effetto con la lubrorefrigerazione, ma spesso le complesse geometrie dei pezzi e le elevate velocità di taglio delle più recenti tipologie di utensili rendono impossibile il raffreddamento esterno.

La soluzione diventa allora l’apporto di fluido refrigerante attraverso canali interni agli utensili.

Il fluido refrigerante arriva direttamente, attraverso il mandrino in rotazione, nella zona di contatto dei taglienti molto sollecitati.

Per questo la svizzera Fischer ha prodotto gli elettromandrini UniDrive MFM, con interfaccia manuale HSK-C, per rotazioni fino a 60000 giri/min.

Questi elettromandrini hanno un giunto rotativo senza contatto ed esente da usura, per l’apporto di lubrorefrigerante dall’interno con pressioni di 40 bar.

Velocità e refrigerazione

La crescita ininterrotta delle velocità nel taglio di materiali d’alta qualità rende l’impiego del lubrorefrigerante praticamente inevitabile.

In presenza poi di fori, e in particolare di fori profondi con diametro molto piccolo, sono necessarie pressioni elevate, localizzate direttamente sul tagliente dell’utensile, in modo da allontanare i trucioli anche nei casi più difficili.

Ciò è reso possibile da sistemi di raffreddamento interni al mandrino e da pressioni del fluido refrigerante di almeno 15 bar.

La refrigerazione interna è indispensabile ad esempio nella rettifica interna di ugelli d’iniezione.

Fori ciechi e profondi, con diametri relativamente piccoli, richiedono l’apporto di lubrorefrigerante direttamente nella zona di contatto, così da raggiungere tolleranze elevate e realizzare cicli d’asportazione in tempi ridotti.

Il raffreddamento con grandi quantità di lubrorefrigerante ha però i suoi inconvenienti: i costi di manutenzione delle attrezzature sono elevati e c’è l’esigenza di dover smaltire il fluido refrigerante, con il suo potenziale di rischio per l’uomo e per l’ambiente.

Per questi motivi l’eliminazione, totale o parziale, dei refrigeranti è diventata negli ultimi anni un problema sempre più sentito.

A secco o a umido?

La lavorazione a secco potrebbe essere una soluzione.

Quest’obiettivo, molto impegnativo, è attualmente perseguito in tutte le lavorazioni per asportazione di truciolo, specie in foratura, fresatura e rettifica.

Spesso però le economie realizzate con l’eliminazione del lubrorefrigerante sono azzerate dalle maggiori spese per gli utensili e dai costi di adeguamento della macchina.

Occorre, infatti, considerare che lavorando a secco l’assenza di lubrificazione e di raffreddamento dell’utensile provoca l’innalzamento della temperatura fino a oltre 1000 °C, con maggiore usura degli utensili e incremento quindi dei costi d’utensileria.

Gli effetti sugli strati superficiali dei pezzi, errori di forma e di quote, nonché tensioni interne ai pezzi peggiorano la qualità dei prodotti finiti.

In tali condizioni l’incollaggio dei trucioli sull’utensile e sul pezzo non può essere evitato in altro modo che soffiando aria compressa.

La lubrificazione con quantità minimale, con portate di lubrificante inferiori a 100 ml/h, rappresenta un buon compromesso tra i due estremi di raffreddamento a umido e di lavorazione a secco, in condizioni d’attrito elevato.

In tali sistemi con lubrificazione minimale il lubrificante è polverizzato e proiettato nella zona di contatto dell’utensile con un getto d’aria compressa.

Siccome si tratta di quantità molto piccole, occorre essere certi che esso arrivi con continuità sul tagliente dell’utensile, e che siano garantite la sicurezza e la stabilità del procedimento.

La lubrificazione con quantità minimali può dare buoni risultati in particolari lavorazioni, quali filettature che impongono forti carichi sui taglienti e che avvengono a basse velocità di taglio, come pure in combinazione con il tradizionale procedimento di lubrificazione a umido.

La soluzione

I procedimenti di lavorazione prima presi in considerazione hanno una caratteristica in comune: la refrigerazione, la lubrificazione e il soffiaggio d’aria compressa devono avvenire il più vicino possibile alla zona di contatto tra utensile e pezzo.

Sono appunto concepiti per adempiere a questo compito i mandrini UniDrive MFM della Fischer, d’impiego universale con la loro interfaccia HSK-C normalizzata e di elevate prestazioni e rigidezze.

La tenuta del giunto rotativo è assicurata dalla sovrapressione dell’aria, e dunque senza contatto, con ridotta usura e minima manutenzione.

Si tratta di mandrini concepiti per un utilizzo in orizzontale, in cui la fuoriuscita di fluido è regolata con un accumulatore di pressione.

La loro struttura accetta tutte le soluzioni, quali l’aria compressa, la lubrificazione a quantità minimali e l’impiego di liquidi refrigeranti.

Nel caso di lavorazioni in grandi serie soluzioni particolari possono essere adattate alle specifiche esigenze del procedimento.

Attualmente un mandrino con caratteristiche analoghe agli UniDrive MFM, ma per velocità di 90000 giri/min, è in fase di sviluppo presso la stessa Fischer.

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