Superfinitura: gli utensili in CBN.

Dalla rivista:
RMO – Rivista di Meccanica Oggi

Pubblicato il 12 maggio 2002

I nuovi inserti di tipo Wiper

Recentemente sono comparsi sul mercato inserti in CBN denominati Wiper (raschianti) che offrono la possibilità di lavorare con avanzamenti decisamente maggiori fornendo valori di rugosità molto bassi. Tali inserti sono caratterizzati da una geometria che differisce rispetto a quella degli utensili normali per la zona di raccordo tra la punta e i fianchi (figura 5). Per confrontare questi inserti con quelli tradizionali (di seguito definiti Unwiper), sono state effettuate numerose prove, utilizzando il fluido da taglio, con i seguenti parametri di taglio: velocità di taglio v = 180 m/min; avanzamento a = 0,1 mm/giro; profondità di passata p = 0,2 mm; inserto CNMA 12 04 08 G MB 825 (Wiper e Unwiper). Da notare che rispetto alle prove precedenti è stata aumentata la velocità di taglio del 20% e raddoppiato l’avanzamento. I risultati ottenuti evidenziano una migliore rugosità per gli inserti Wiper. Nella figura 6 sono riportati i valori medi delle rugosità ottenuti su un tempo di lavorazione pari a 110 min per i due tipi di inserto. A titolo di esempio, nella figura 7 è riportato l’andamento della rugosità ottenuta sul pezzo in funzione del tempo di lavorazione, per una delle prove di confronto effettuate, dove si evince la migliore finitura superficiale ottenibile con il nuovo tipo di inserto. Da notare i bassi valori di rugosità anche dopo una durata dell’utensile di più di 2 ore e con un labbro di usura (figura 8) che interessa quasi completamente lo spessore dell’inserto in CBN (circa 0,7 mm). I bassi valori di rugosità anche con l’utensile fortemente usurato trovano giustificazione proprio nella configurazione raschiante dell’utensile che, con il suo raggio di curvatura molto grande nella zona fra punta e fianco, permette la lavorazione lungo un tratto più esteso del tagliente. In questo modo si riesce ad offrire al pezzo una parte di inserto più lunga; essendo il tratto raschiante di lunghezza 0,4 mm e l’avanzamento usato di 0,1 mm/giro, il pezzo compie quattro giri a contatto con tale tratto, con conseguente modifica della rugosità generata dall’utensile in corrispondenza della fine del raggio di raccordo di punta (0,8 mm). Risulta inoltre interessante notare come le oscillazioni di rugosità, pur contenute entro campo molto ristretto, siano imputabili alla modalità del procedere del labbro di usura dell’inserto (figura 9). È stato infatti osservato un comportamento ricorrente negli inserti in CBN e riguardante gli andamenti caratteristici dell’usura a gradini e della rugosità oscillante intorno al valor medio. Il legame osservato evidenzia come i massimi relativi della rugosità anticipino di pochi minuti gli aumenti del valore del labbro di usura; viceversa i minimi relativi corrispondono all’inizio dei tratti piani a VB costante. L’ipotesi interpretativa si fonda sulla modalità di usura del CBN e precisamente: il filo tagliente di ciascun singolo grano di CBN, usurandosi in seguito alla lavorazione, genera valori di rugosità crescenti e inoltre attriti e dunque forze di taglio anch’esse crescenti. Quando tali forze superano le forze leganti della fase ceramica, avviene il distacco di una parte di grani, che ha come conseguenza l’aumento del labbro d’usura e la brusca diminuzione di rugosità grazie all’affioramento di grani di CBN nuovi.

Conclusioni

In base ai risultati della ricerca, gli utensili in CBN possono essere utilizzati anche con fluidi da taglio (emulsioni) purché non subiscano shock termici: il lubrorefrigerante deve investire il tagliente ancor prima che questi inizi la lavorazione e la sua portata deve essere abbondante. Il fluido da taglio migliora la rugosità sul pezzo riducendola, rispetto a quella ottenibile a secco, del 45% circa. Non solo, la rugosità tende a mantenersi pressoché costante intorno al valore medio per tutta la durata dell’inserto. Con il fluido da taglio si nota inoltre un deciso aumento della vita dell’inserto, abbassando in tal modo i costi imputabili all’utensile. Un abbondante impiego del fluido da taglio evita dilatazioni termiche del pezzo e conseguenti errori dimensionali e di forma sul pezzo. Il rispetto di strette tolleranze dimensionali e di forma, nonché i bassi valori di rugosità si traducono nella possibilità di eliminare le più costose operazioni di rettifica, sostituendole con operazioni di tornitura. Infine, l’impiego di utensili in CBN di tipo Wiper permette di ridurre, rispetto agli utensili tradizionali, la rugosità di circa il 30 %. Oppure, a parità di rugosità del pezzo, poter utilizzare avanzamenti maggiori con conseguente riduzione dei costi di lavorazione.

Bibliografia
[1] CACCARO, L.; EUSEBIO, E., Comportamento di utensili in CBN impiegati in lavorazioni di superfinitura, Tesi di laurea svolta presso il Politecnico di Milano
[2] PELLEGRINI, G.; PACAGNELLA, R., Hard turning: gli utensili in CBN, Rivista di Meccanica Oggi, maggio 2001, n. 43, pag. 154
[3] FAM, P., Studio del comportamento degli inserti in CBN nella finitura di acciai temprati, Rivista Utensili e Attrezzature, ottobre 2000, pag. 78