La velocità di taglio è un parametro cruciale nella fresatura che influisce direttamente sulla qualità delle lavorazioni, la durata degli utensili e la produttività complessiva.
In termini semplici, si riferisce alla velocità in cui l’utensile asporta il materiale dal pezzo in lavorazione.
Comprendere e calcolare correttamente la velocità di taglio è fondamentale per ottenere risultati ottimali nelle operazioni di fresatura.
I Produttori di utensili utilizzano la formula di Taylor come metro di misura per consigliare una corretta velocità con cui asportare il materiale. E’ un’equazione empirica utilizzata per prevedere la durata dell’utensile in operazioni di lavorazione dei metalli, come la fresatura, la tornitura e la foratura.
Questa formula aiuta gli ingegneri e i tecnici a determinare la velocità ottimale per bilanciare la durata dell’utensile e la produttività.
Cos’è la Velocità di Taglio?
La velocità di taglio è definita come la velocità con cui il bordo tagliente dell’utensile passa attraverso al materiale da lavorare. Viene generalmente espressa in metri al minuto (m/min) o piedi al minuto (ft/min).
Una velocità appropriata riduce l’usura dell’utensile, migliora la qualità della superficie lavorata e aumenta la produttività.
Calcolo della Velocità di Taglio
La velocità di taglio (Vc) può essere calcolata utilizzando la seguente formula:
Dove:
- Vc = Velocità di taglio (m/min o ft/min)
- D = Diametro dell’utensile (m o ft)
- n = Velocità del mandrino (giri al minuto, RPM)
Esempio di Calcolo:
Supponiamo di avere un utensile con un diametro di 50 mm che gira a una velocità di 3000 RPM. La velocità di taglio sarà:
Convertendo il diametro in metri:
Vc = 3,14 ⋅ 0,05 m ⋅ 3000
Parametri che Influenzano la Velocità di Taglio
Diversi fattori influenzano la velocità di taglio, tra cui:
- Materiale del Pezzo: Materiali più duri richiedono velocità inferiori, mentre materiali più dolci possono essere lavorati a velocità superiori. Ad esempio, l’acciaio inossidabile ha una velocità di taglio inferiore rispetto all’alluminio.
- Materiale e geometria dell’Utensile: Utensili in metallo duro possono lavorare a velocità più elevate rispetto agli utensili in acciaio rapido HSS. I materiali ceramici e i CBN (nitruro di boro cubico) permettono velocità ancora più elevate.
Un angolo di spoglia superiore adeguato aiuta a dissipare il calore generato durante la lavorazione, questo aiuta ad ottenere una temperatura di lavoro inferiore permettendo di utilizzare velocità più elevate senza causare surriscaldamento eccessivo dell’utensile.
- Condizioni della Macchina: La stabilità e la potenza della macchina utensile possono limitare la velocità massima utilizzabile, generalmente macchine con controlli avanzati e strutture rigide possono supportare velocità superiori.
- Tipo di Operazione: Operazioni di sgrossatura richiedono velocità diverse rispetto alle operazioni di finitura. La sgrossatura genera temperature più elevate, per questo necessita di velocità più basse per aumentare la durata dell’utensile. Mentre nella finitura dove il tempo di contatto con il pezzo in lavorazione è inferiore, richiede velocità più alte per portare la temperatura nel range ottimale e ottenere una migliore qualità superficiale.
Come Gestire i Parametri che influiscono Velocità di Taglio
Per gestire correttamente la velocità di taglio, è essenziale:
Conoscere il Materiale del Pezzo: Consultare le tabelle delle velocità di taglio consigliate per il materiale specifico. Le tabelle dei produttori di utensili forniscono linee guida dettagliate. Nel corso di Fresatura Facile vengono fornite delle tabelle per aiutarti a scegliere le velocità corrette.
Scegliere l’Utensile Giusto: Utilizzare utensili con materiali e rivestimenti appropriati per la velocità desiderata. Ad esempio, utensili rivestiti con nitruro di titanio (TiN) o alluminio-titanio-nitruro (AlTiN) offrono prestazioni migliori a velocità elevate.
Monitorare le Condizioni della Macchina: Assicurarsi che la macchina utensile sia in buone condizioni e in grado di supportare il numero di giri al minuto per le velocità di taglio richieste. La manutenzione regolare è fondamentale per mantenere la precisione e la stabilità.
Adattare la Velocità di Taglio al Tipo di Operazione: Regolare la velocità in base alle esigenze specifiche dell’operazione di fresatura, bilanciando tra produttività e qualità superficiale.
Velocità di Taglio per Diversi Materiali
La velocità di taglio ottimale varia notevolmente in base al materiale che viene lavorato. Utilizzare la velocità corretta è essenziale per massimizzare la produttività, migliorare la qualità del pezzo e prolungare la durata dell’utensile.
Anche il materiale dell’utensile influisce sulla velocità di taglio:
Acciaio Rapido (HSS): Utilizzato per velocità di taglio più basse. Adatto per operazioni in cui la durezza e la resistenza all’usura non sono estremamente critiche.
Metallo duro: Consente velocità di taglio molto più elevate rispetto all’acciaio rapido. Ottimo per materiali duri e applicazioni ad alta velocità.
Ceramica e CBN: Utilizzati per velocità di taglio estremamente elevate di materiali molto duri.
Conseguenze di una Velocità di Taglio Errata
Una velocità di taglio troppo bassa può causare:
Usura dell’Utensile. Maggiore attrito e usura prematura dell’utensile. Questo può portare a una riduzione della vita utile dell’utensile e ad un aumento dei costi operativi.
Scarsa Qualità della Superficie: Può creare superfici ruvide e mal definite, che richiedono ulteriori lavorazioni di finitura.
Inoltre può causare quello che viene chiamato tagliente di riporto, che oltre a danneggiare l’utensile può danneggiare anche il pezzo in lavorazione.
Una velocità di taglio troppo alta può causare:
Surriscaldamento: Aumento della temperatura che può danneggiare sia l’utensile che il pezzo. Questo può portare a deformazioni termiche e a una qualità inferiore del pezzo finito.
Vibrazioni: Aumento delle vibrazioni che possono compromettere la precisione e la qualità del lavoro. Le vibrazioni possono anche causare danni alla macchina utensile.
Usura Accelerata: Riduzione della vita utile dell’utensile. L’usura rapida degli utensili aumenta i tempi di inattività per la sostituzione degli utensili e i costi di manutenzione.
Durata Utensile o Produttività?
La gamma di velocità di taglio che è possibile utilizzare è piuttosto ampia e non esistono regole definitive sull’opzione migliore.
La scelta di una velocità di taglio più elevata aumenta la produttività, ma riduce la durata dell’utensile. Al contrario, selezionando una velocità di taglio inferiore si prolunga la durata dell’utensile, ma si riduce la produttività. La decisione migliore dipende dagli obiettivi che sono stati prefissati.
Aumento della Produttività: Utilizzare velocità di taglio elevate per ridurre i tempi di lavorazione. Questa strategia è ideale per produzioni di massa dove la velocità è un fattore determinante sulla produttività.
Prolungamento della Durata Utensile: Ridurre la velocità di taglio per diminuire l’usura dell’utensile. Questa strategia è utile quando il costo degli utensili è elevato o quando si lavorano materiali che non si lasciano fresare facilmente.
Consigli per l’Ottimizzazione della Velocità di Taglio
- Testare e Regolare: Iniziare con le velocità consigliate e regolare in base alle condizioni reali di lavorazione. Effettuare test su piccoli lotti per determinare le impostazioni ottimali.
- Monitorare l’Utensile: Controllare regolarmente l’usura dell’utensile e la qualità del pezzo. Utilizzare strumenti di monitoraggio per rilevare segnali di usura precoce.
- Utilizzare Refrigeranti Adeguati: L’uso di refrigeranti appropriati può ridurre il surriscaldamento e migliorare la durata dell’utensile. I refrigeranti aiutano anche a evacuare i trucioli, riducendo il rischio di accumulo e conseguenti danni.
- Aggiornare le Macchine Utensili: Assicurarsi che le macchine utensili siano in buone condizioni e aggiornate per supportare velocità di taglio elevate. La manutenzione preventiva è cruciale per evitare problemi meccanici.
- Formazione del Personale: Assicurarsi che gli operatori siano ben formati e aggiornati sulle migliori pratiche di fresatura e sull’uso corretto delle macchine utensili.
Come impostare correttamente la velocità di taglio in Fusion CAD/CAM
In questo video viene mostrato come programmarla correttamente in Fusion CAM.
Conclusione
Comprendere e ottimizzare questo parametro è essenziale per migliorare la produttività e la qualità nelle operazioni di fresatura.
Conoscere i materiali, scegliere gli utensili giusti e gestire correttamente i parametri di fresatura ti permetterà di ottenere i migliori risultati possibili. Bilanciare tra durata dell’utensile e produttività è fondamentale per massimizzare l’efficienza operativa e ridurre i costi complessivi.
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Immagini gentilmente concesse da Sandvik Coromant Italia