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Come la geometria di una punta influenza l’usura e la tolleranza del foro

Per geometria della punta si intende il numero e la posizione dei taglienti della punta, dei vani truciolo e degli angoli utilizzati. 

In base al tipo del foro da produrre si distinguono:

Punte elicoidali

Un foro dal pieno viene eseguito con una punta elicoidale. Attraverso la lavorazione ad asportazione truciolo si produce un foro cilindrico nel materiale. La punta elicoidale è l’utensile maggiormente usato per la foratura di diametri fino a 20mm e una profondità di foratura di 100mm. 

Maschi

Nella filettatura viene prima eseguito un foro dal pieno e successivamente tagliato un filetto con un maschio. È possibile realizzare questa fase della lavorazione a mano o a macchina. Il filetto interno prodotto è standardizzato in modo da combaciare con il filetto esterno.

Punte a gradino

Una punta a gradino esegue appunto fori a gradini per poter svasare un elemento di collegamento (ad esempio una testa di vite) nel materiale. Normalmente non occorre un’ulteriore lavorazione come l’alesatura o la svasatura.

Geometria di una punta elicoidale

Geometrie diverse hanno un impatto sulla precisione dimensionale del foro e sulla durata della punta.

Per capire quale aspetto della geometria della punta influenza il rispettivo fattore di durata o tolleranza del foro, si può usare come esempio una geometria di una punta elicoidale. Anche le punte che non sono dotate di taglienti ma di inserti sono soggette alla stessa sfida e devono ottimizzare al massimo l’evacuazione del truciolo, la velocità di taglio e gli avanzamenti.

  1. Angolo di punta
  2. Taglienti principali
  3. Spoglia principale del tagliente
  4. Tagliente secondario
  5. Vano truciolo
  6. Pattino di guida
  7. Angolo di spoglia radiale

Diametro della punta elicoidale

Il diametro esterno della punta elicoidale diminuisce dalla cuspide verso il codolo. La rastremazione varia da 0,02 a 0,08mm su 100mm di lunghezza riducendo l’attrito nel foro. Inoltre, questo rende più facile l’evacuazione truciolo.

Angolo di punta – centraggio della punta elicoidale

L’angolo di punta si trova sulla testina della punta elicoidale. L’angolo viene misurato sui due taglienti della punta.

Più l’angolo di punta è piccolo, più facile è il centraggio della punta nel materiale. Su superfici bombate si riduce inoltre il rischio di scivolare. Per la lavorazione di materiali a bassa conducibilità termica e a truciolo corto si scelgono angoli di punta piccoli che consentono ai lunghi taglienti principali di dissipare bene il calore attraverso l’utensile. Quando l’angolo di punta invece è troppo piccolo è possibile il rifollamento del truciolo che può intasare il foro o il vano truciolo. Un angolo di punta piccolo aumenta anche l’usura del tagliente.

Con materiali di buona conducibilità termica o materiali a truciolo lungo si sceglie un angolo di punta grande perché permette una buona evacuazione truciolo e basse forze di taglio. Un angolo di punta grande, d’altro canto, causa più facilmente la deviazione dell’asse della punta e dunque un foro maggiore.

La maggior parte delle punte elicoidali ha un angolo di punta pari a 118 gradi. Un angolo di 90 gradi si usa per materie plastiche dure e soggetto a usura, 130 gradi per materiali dolci e tenaci e 140 gradi per metalli leggeri a truciolo lungo.

I taglienti principali della punta elicoidale: responsabili della performance durante la lavorazione

Una punta elicoidale ha sempre due taglienti principali che sono collegati tramite un tagliente trasversale. I taglienti principali realizzano la foratura. I taglienti lunghi rispetto a taglienti corti raggiungono maggiori prestazioni di taglio. 

Tagliente trasversale della punte elicoidale: più corto è, meglio è

Il tagliente trasversale è lo spigolo risultante dalla intersezione delle due superfici di affilatura, si trova al centro della cuspide e non ha alcun effetto di taglio. Produce invece pressione e attrito sul pezzo e in realtà ostacola la lavorazione di foratura. Mediante diversi metodi di rettifica è possibile ridurre la dimensione del tagliente trasversale. Questa riduzione abbassa notevolmente le forze di attrito e di conseguenza anche la forza di avanzamento necessaria. Allo stesso tempo la punta viene centrata meglio sul pezzo da lavorare. 

Profilo delle scanalature (scanalatura elicoidale) della punta elicoidale: responsabile della durata utile

La punta elicoidale è dotata di due scanalature elicoidali posizionate l’una di fronte all’altra che consentono l’evacuazione del truciolo e l’adduzione del lubrorefrigerante. Normalmente vengono rettificate, fresate o rullate nel grezzo. I profili di scanalatura con maggiore larghezza sono meno profondi e permettono maggiori diametri del nocciolo della punta.

Una scarsa evacuazione del truciolo comporta un maggiore sviluppo di calore che di seguito porta alla ricottura e successivamente alla rottura della punta.
Un intasamento del truciolo può causare movimenti radiali della punta e avere un impatto sulla qualità del foro, sulla durata e sull’affidabilità della punta; inoltre può causare la rottura della punta e degli inserti. Più largo è il profilo delle scanalature, meglio funziona l’evacuazione del truciolo.

Il nocciolo: la stabilità della punta elicoidale

Lo spessore del nocciolo è la misura decisiva per la stabilità della punta elicoidale. Le punte elicoidali con un grande diametro del nocciolo sono caratterizzate da una maggiore stabilità e sono pertanto più adatte a momenti torcenti maggiori e materiali più duri. 

Pattini di guida e taglienti secondari della punta elicoidale: responsabili della precisione della concentricità e della qualità della parete del foro

  1. Tagliente principale
  2. Spoglia inferiore
  3. Tagliente secondario

I pattini di guida vengono prodotti mediante rettifica di finitura lungo le scanalature. In base al diametro della punta hanno una larghezza da 0,1 a 5mm e guidano la punta nel foro. La qualità delle pareti del foro dipende decisamente dalle loro caratteristiche. 

Il tagliente secondario costituisce il raccordo dal pattino di guida al vano truciolo: stacca e taglia i trucioli che si sono attaccati al materiale.

La lunghezza dei pattini di guida e taglienti secondari dipende in grande misura dall’angolo dell’elica.

L’angolo dell’elica della punta elicoidale definisce l’applicazione in riferimento al materiale.

L’angolo dell’elica viene formato dalla direzione delle scanalature e dall’asse della punta. Determina l’angolo dell’elica e di conseguenza il processo della formazione truciolo.

Grandi angoli dell’elica assicurano un’evacuazione truciolo efficace per materiali dolci a truciolo lungo. Piccoli angoli dell’elica, invece, vengono usati con materiali duri a truciolo corto.

Le punte elicoidali che hanno un angolo dell’elica molto piccolo (10°-19°), sono caratterizzate da un’elica molto lunga. Al contrario di questo le punte con un grande angolo dell’elica (27°-45°) hanno un’elica compressa e corta. Le punte elicoidali con un’elica normale hanno un angolo dell’elica tra 19° e 40°. 

Quale punta per quale materiale - 3 tipi

Il manuale DIN per punte e svasatori nella norma DIN 1836 definisce la divisione in tre gruppi di applicazione, tipo N, H e W

  1. Tipo N: Elica normale per materiali di una durezza normale come acciai da costruzione, metalli non ferrosi e ghisa. Non adatto per materiali dolci.
  2. Tipo H: Elica lunga per materiali duri a truciolo corto, fragili e caratterizzati sia da tenacità che da durezza come ad esempio acciaio, materie plastiche dure, plexiglas o laminati.
  3. Tipo W: Per materiali dolci a truciolo lungo e materiali tenaci come alluminio, rame o materie plastiche dolci.

Velocità di taglio e usura

Quando le condizioni di taglio sono state scelte correttamente l’usura è uniforme. L’usura irregolare può essere causata da velocità di taglio o avanzamento eccessivi o materiale troppo duro. La punta va riaffilata sulla spoglia inferiore finché l’usura sul tagliente principale, trasversale e sul pattino di guida è stata completamente eliminata. Se non si elimina l’usura sul pattino di guida, la punta si blocca.