Ehilà! In qualità di fornitore di tornitura CNC, ho visto in prima persona quanto sia cruciale la rugosità superficiale nel mondo della produzione. Ottenere la giusta finitura superficiale non è solo una questione estetica; influisce sulla funzionalità, sulla durata e sulle prestazioni delle parti che produciamo. In questo blog analizzerò i fattori che influenzano la rugosità superficiale nella tornitura CNC e condividerò alcuni spunti su come gestirli.
Condizioni di taglio
Cominciamo con le condizioni di taglio, che svolgono un ruolo enorme nel determinare la rugosità superficiale. I tre parametri di taglio principali sono velocità di taglio, velocità di avanzamento e profondità di taglio.
Velocità di taglio
La velocità di taglio si riferisce alla velocità con cui si muove l'utensile da taglio rispetto al pezzo. In generale, aumentando la velocità di taglio si può ottenere una migliore finitura superficiale. A velocità più elevate, i trucioli vengono rimossi in modo più efficiente, riducendo le possibilità di formazione di bordi di riporto. Un tagliente di riporto è una massa di materiale che aderisce all'utensile da taglio, che può causare irregolarità sulla superficie lavorata. Tuttavia, se la velocità di taglio è troppo elevata, può generare calore eccessivo, con conseguente usura dell'utensile e compromissione della finitura superficiale.
Tasso di avanzamento
La velocità di avanzamento è la velocità con cui l'utensile da taglio avanza lungo il pezzo. Una velocità di avanzamento inferiore solitamente si traduce in una finitura superficiale più liscia. Quando la velocità di avanzamento è bassa, l'utensile preleva trucioli più sottili, il che significa che viene applicata meno forza meccanica al pezzo, riducendo le possibilità di irregolarità superficiali. Ma se la velocità di avanzamento è impostata troppo bassa, può aumentare significativamente i tempi e i costi di lavorazione.
Profondità di taglio
La profondità di taglio è lo spessore del materiale rimosso in una singola passata. Una profondità di taglio minore generalmente porta ad una migliore finitura superficiale. Con un taglio poco profondo, si riduce lo stress sul pezzo e sull'utensile da taglio, riducendo la probabilità di vibrazioni e difetti superficiali. Tuttavia, passate multiple con piccole profondità di taglio possono aumentare il tempo di lavorazione.
Geometria dello strumento
La geometria dell'utensile da taglio è un altro fattore chiave che influenza la rugosità superficiale.
Raggio punta utensile
Un raggio di punta dell'utensile più ampio può produrre una finitura superficiale più liscia. Il raggio della punta dell'utensile aiuta a unire i taglienti, riducendo l'altezza dello smerlo sulla superficie lavorata. Le capesante sono piccole creste lasciate sulla superficie dopo la lavorazione e un raggio di punta più ampio può minimizzarne le dimensioni. Ma un raggio di punta molto ampio può aumentare la forza di taglio e il rischio di vibrazioni.
Angolo di inclinazione
L'angolo di spoglia dell'utensile da taglio influisce sulla formazione del truciolo e sulla forza di taglio. Un angolo di spoglia positivo riduce la forza di taglio, rendendo il processo di taglio più fluido e determinando potenzialmente una migliore finitura superficiale. Tuttavia, un utensile con un angolo di spoglia positivo è più soggetto a usura. D'altro canto, un angolo di spoglia negativo fornisce maggiore robustezza al tagliente ma aumenta la forza di taglio e può portare ad una superficie più ruvida.
Angolo di spoglia
L'angolo di spoglia impedisce all'utensile di sfregare contro la superficie lavorata. Se l'angolo di spoglia è troppo piccolo, l'utensile sfregherà, generando calore e danneggiando la superficie. Un angolo di spoglia adeguato garantisce che solo il tagliente sia in contatto con il pezzo, favorendo una finitura superficiale liscia.
Materiale del pezzo
Anche il tipo di materiale lavorato ha un grande impatto sulla rugosità superficiale.
Durezza
I materiali più duri sono generalmente più difficili da lavorare e possono comportare una finitura superficiale più ruvida. Durante la lavorazione di materiali duri, l'utensile da taglio subisce una maggiore usura e le elevate forze di taglio possono causare vibrazioni. Queste vibrazioni possono portare ad irregolarità superficiali e ad una finitura scadente. Al contrario, i materiali più morbidi sono più facili da tagliare e spesso danno come risultato una superficie più liscia, ma possono essere più soggetti alla formazione di bordi di riporto.
Struttura materiale
La struttura del materiale del pezzo, come la dimensione dei grani e l'omogeneità, può influenzare la ruvidità della superficie. I materiali con una struttura a grana fine e uniforme tendono a produrre una migliore finitura superficiale. Ad esempio, le leghe con microstruttura controllata possono essere lavorate con un livello di qualità superficiale più elevato rispetto ai materiali con struttura grossolana o non uniforme.
Condizioni della macchina utensile
Lo stato del tornio CNC stesso non può essere trascurato quando si tratta di rugosità superficiale.
Rigidità della macchina
Una macchina utensile rigida è essenziale per ottenere una buona finitura superficiale. Se la macchina non è sufficientemente rigida, vibrerà durante il processo di lavorazione. Queste vibrazioni possono trasferirsi all'utensile da taglio e al pezzo in lavorazione, provocando segni di battitura sulla superficie. Il chatter è una vibrazione indesiderata che può portare a scarsa precisione dimensionale e rugosità superficiale. Una manutenzione regolare e una corretta installazione della macchina possono aiutare a mantenere la rigidità richiesta.
Precisione del mandrino
La precisione del mandrino è fondamentale. Un mandrino con un elevato run-out o uno scarso allineamento può causare variazioni nella profondità di taglio e nella velocità di avanzamento, con conseguente finitura superficiale non uniforme. Il controllo e la regolazione regolari del mandrino garantiscono che ruoti in modo fluido e preciso, contribuendo a una migliore qualità della superficie.
Refrigerante e lubrificazione
Il refrigerante e la lubrificazione svolgono un ruolo fondamentale nel ridurre la rugosità superficiale.
Effetto rinfrescante
Il liquido refrigerante aiuta a dissipare il calore generato durante il processo di taglio. Il calore eccessivo può causare l'ammorbidimento del materiale del pezzo, con conseguente formazione di taglienti di riporto e una finitura superficiale scadente. Mantenendo fredda la zona di taglio, il refrigerante preserva l'integrità dell'utensile da taglio e del pezzo in lavorazione, ottenendo una superficie più liscia.
Effetto di lubrificazione
La lubrificazione riduce l'attrito tra l'utensile da taglio e il pezzo da lavorare. Meno attrito significa meno usura dell'utensile e meno stress sul pezzo, il che a sua volta porta ad una migliore finitura superficiale. Inoltre, un buon lubrificante può aiutare a eliminare i trucioli, evitando che graffino la superficie lavorata.
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Riferimenti
- Lindberg, F. (2015). Teoria e pratica del taglio dei metalli. Stampa industriale.
- Stephenson, DA e Agapiou, JS (2010). Taglio dei metalli: teoria e pratica. Stampa CRC.
