Fresatura in Walter, stabilità ad alte velocità

di Davide Davò

Le aziende attive nel settore della meccanica si confrontano quotidianamente con la ricerca della massima efficienza produttiva, che permetta loro di realizzare un determinato componente nel minore tempo possibile e minimizzando i costi di produzione. Una sfida da affrontare tenendo in considerazione un numero importante di variabili di processo, dal materiale che si deve lavorare alla strategia di lavorazione che si intende adottare. Una stessa fase del ciclo, infatti, può essere portata a termine con risultati differenti in base al modo in cui si sfruttano le potenzialità di macchina e utensili. Parlando in particolare della fase di sgrossatura, una delle strategie più utilizzate è senza dubbio la lavorazione High Feed (alto avanzamento), che permette di asportare importanti volumi di truciolo eseguendo passate a bassa profondità ma con alti avanzamenti. Per supportare le realtà che adottano questa strategia, Walter ha sviluppato la M5008, una fresa ad alto avanzamento che appartiene alla nuova famiglia di utensili Xtra·tec XT. Si tratta di una linea di prodotto che eredita le già elevate performance della famiglia Xtra·tec, migliorandone ulteriormente le caratteristiche per ottenere una miglior prestazione abbinata a una maggior sicurezza di processo. Un’evoluzione che si può intuire già dal nome, in quanto la sigla XT rappresenta l’abbreviazione di “Xtended Technology”.

Utensile universale

«La fresa M5008 ha come prima caratteristica la versatilità, poiché può essere impiegata con ottimi risultati per eseguire tutte le asportazioni preliminari di sgrossatura, dalla spianatura alla lavorazione di superfici sculturate, tipica degli stampi, dalla lavorazione di tasche alla realizzazione di fori di grande diametro ottenuti tramite interpolazione elicoidale», esordisce Antonio Monti, Application Engineer di Walter. «Anche dal punto di vista dei materiali lavorabili si dimostra universale, poiché in base al tipo di inserto montato può operare su tutti gli acciai, dai più comuni basso legati fino agli acciai molto legati con durezze che possono raggiungere i 350 HB. A questi si aggiungono le ghise, gli acciai inox e le superleghe quali leghe di titanio e leghe a base nichel caratterizzate da elevata resistenza al calore».

A livello di settori applicativi, la fresa M5008 è ideale per la produzione di stampi, siano essi stampi lamiera o per materiali plastici. Appartenendo alla famiglia High Feed, infatti, si sposa alla perfezione con le esigenze di asportazione di importanti volumi di truciolo tipiche appunto del settore stampi. Può trovare ampie possibilità di impiego anche nel settore aeronautico, dove vengono utilizzate leghe resistenti al calore a base titanio. A causa dell’elevata resistenza meccanica unita alla bassa conducibilità termica di questo materiale, il calore generato durante il taglio non si dissipa nel truciolo ma si concentra nell’utensile, abbattendone sensibilmente la vita utile. In questi casi, dunque, l’adozione di una strategia di lavorazione ad alto avanzamento si dimostra vincente poiché la profondità della passata ridotta permette di generare un truciolo sottile con un basso carico sull’utensile. Tale situazione evita lo sviluppo di un elevato calore e quindi preserva il tagliente dell’utensile.

Molteplici vantaggi

«In generale, la strategia High Feed assicura alle aziende molteplici vantaggi che possono essere racchiusi nel concetto di efficienza produttiva», spiega ancora Monti. «Sfruttando una bassa profondità di passata, che in particolare per la fresa M5008 è di massimo 1 mm, si riducono le forze che agiscono sull’utensile. Di conseguenza, l’operatore può incrementare la velocità di avanzamento della fresa senza compromettere la qualità della lavorazione e l’integrità dell’utensile stesso. Il risultato è un volume di truciolo asportato decisamente elevato, ottenuto anche grazie al fatto che una bassa profondità di passata si traduce in una minor sollecitazione dell’utensile, e di conseguenza in una maggior continuità di funzionamento della macchina». In questa condizione, sia le forze che agiscono sull’inserto sia quelle che si scaricano sul corpo fresa si riducono a favore della sicurezza del processo, evitando il rischio di rotture o scheggiature e garantendo lavorazioni sicure anche quando la macchina lavora senza il presidio dell’operatore. Inoltre il truciolo risulta più leggero e frammentato, agevolando la pulizia della zona di lavoro ed evitando l’interruzione del ciclo per togliere i trucioli accumulati sul pezzo.

«In generale il progetto della fresa M5008 nasce con l’obiettivo di ottenere un utensile robusto a partire dal corpo fresa – precisa Monti – che in funzione dei vari diametri è disponibile con attacchi differenti: il corpo cilindrico liscio, l’attacco screw-fit o l’attacco a manicotto, ai quali si è aggiunto un attacco modulare cilindrico universale che permette ai nostri clienti di installare i nostri utensili su qualsiasi adattatore senza richiederne la sostituzione. Oltre a essere opportunamente dimensionato, il corpo fresa è stato disegnato anche per ospitare un numero di inserti maggiore rispetto allo standard di mercato di pari diametro. Sfruttando inserti rettangolari di dimensioni contenute e ottimizzando la geometria delle sedi ricavate nel corpo fresa, siamo riusciti a dotare i nostri utensili di un numero di inserti maggiore rispetto al passato, favorendo così sia l’incremento della velocità di avanzamento sia l’estensione della vita dell’utensile».

1 inserto, 4 taglienti

La sede dell’inserto gioca un ruolo importante nella stabilità della lavorazione per vari motivi. Il primo è legato al fatto che rappresenta la porzione del corpo fresa sulla quale l’inserto scarica le forze di lavorazione. Se l’appoggio garantisce stabilità, il tagliente lavora in condizioni ottimali migliorando la qualità della superficie e riducendo la possibilità che s’inneschino vibrazioni dannose. Inoltre, essendo pensata per alloggiare un inserto negativo, facilita l’operazione di montaggio per l’operatore che non commette errori nel bloccaggio dell’inserto, e garantisce una concentricità molto precisa una volta che l’inserto è montato. «La fresa M5008 monta inserti bilaterali negativi con geometria positivizzata – continua Monti – e tale configurazione rientra nella filosofia progettuale alla base della fresa M5008, che punta a fornire agli utilizzatori un prodotto stabile in tutte le sue dimensioni, dai 16 ai 66 mm di diametro, massimizzando la continuità di funzionamento anche a favore di una riduzione dei costi totali di produzione. Quest’ultimo è un aspetto tenuto sempre in forte considerazione, come dimostrato dalla scelta di adottare un inserto rettangolare bilaterale che dispone di 4 taglienti, incrementando notevolmente la durata prima che si renda necessaria la sostituzione dell’inserto».

L’azienda tedesca propone agli utilizzatori una geometria più stabile che permette alla fresa di lavorare in sicurezza anche nelle condizioni più gravose, e una più affilata nel caso in cui si renda necessario un tagliente più dolce. In questo secondo caso si adotta una soluzione con un angolo di spoglia superiore maggiore per mantenere basse le forze che agiscono sull’utensile.

Oro e argento

«In base al tipo di lavorazione richiesta, possiamo adottare inserti con differenti gradi di metallo duro», spiega Monti. «Tiger·tec Silver è dotato di uno speciale rivestimento in ossido di alluminio a microstruttura ottimizzata che riduce l’usura, migliorando inoltre la tenacità e la resistenza alle alte temperature. Tiger·tec Gold invece è l’inserto di nuova generazione realizzato con l’innovativa tecnica Ultra Low Pressure (ULP-CVD). La sottile zona esterna in nitruro di titanio con la colorazione dorata assicura un’eccellente resistenza all’attrito e un’ottimale identificazione del grado di usura. Lo strato inferiore in nitruro di titanio-alluminio è estremamente stabile e resistente e protegge il substrato in metallo duro da abrasione, incrinature a pettine, ossidazione e deformazione plastica, per una vita dell’utensile e una sicurezza di processo ai massimi livelli. Garantire un’ottimale adesione tra lo strato in TiAlN e il substrato in metallo duro è il compito affidato a un secondo sottile strato di TiN. Il risultato della perfetta coesione tra i vari strati è un inserto stabile, performante e resistente all’usura». Adottare il rivestimento più adatto al materiale da lavorare è indispensabile per evitare che l’inserto raggiunga la fine della propria vita utile prima del previsto, ma se si vuole estendere il più possibile la durata del tagliente è utile potere contare su un efficiente sistema di apporto del lubrorefrigerante.

«Come tutte le frese di ultima generazione, anche la M5008 è forata per consentire un’ottimale lubrificazione – conclude l’Application Engineer di Walter – e infatti sono previsti canali interni per l’adduzione di liquido refrigerante, aria o per la lubrificazione minimale MQL (Minimum Quantity Lubrication)».