Tecnologia in primo piano: sistema di tornitura dura

Tornitura dura di una matrice in metallo duro su un tornio Hembrug Mikroturn 100. Macchine utensili Hembrug

Gli utensili in carburo di tungsteno vengono utilizzati nell'industria degli stampi e delle matrici, nonché nelle applicazioni di punzonatura, imbutitura ed estrusione. Questi utensili sono estremamente resistenti all'usura e spesso caratterizzati da contorni complessi, soggetti ai più elevati requisiti di forma e finitura superficiale.

A causa della difficile lavorabilità di questi pezzi, tradizionalmente sono stati formati mediante rettifica utilizzando mole diamantate. Tuttavia, poiché i produttori devono ridurre i costi, migliorare la qualità e ridurre al minimo i tempi di impostazione, viene presa in considerazione la tornitura dura ad alta precisione.

La tornitura ad alta precisione è un processo molto flessibile. È facile da impostare e modificare e può combinare operazioni ID e OD nello stesso serraggio. È anche possibile ottenere velocità di rimozione del metallo elevate.

I contorni complessi vengono programmati e poi prodotti su una macchina appositamente progettata per la tornitura dura utilizzando il posizionamento della slitta CNC.

Durante la rettifica, un pezzo con diverse forme complesse spesso richiede il completamento di più configurazioni. Sono necessarie forme specifiche delle ruote per rifinire ciascun contorno, richiedendo la sostituzione delle ruote. Per lotti di piccole dimensioni, ciò aumenta notevolmente i tempi di produzione.

Un processo di produzione flessibile per la finitura di utensili in metallo duro è ora possibile combinando un tornio dinamicamente rigido e preciso con utensili con inserti diamantati. L'ottimizzazione della macchina e degli utensili è fondamentale per ottenere con successo la tornitura del carburo di tungsteno con la stessa precisione della rettifica.

Il carburo di tungsteno può avere un valore di durezza di 80 HRC. L'acciaio temprato, ad esempio, è compreso tra 58 e 65 HRC. La lavorazione di questo materiale su un tornio convenzionale provoca vibrazioni poiché queste macchine in genere hanno caratteristiche di smorzamento minime.

Le elevate forze di taglio necessarie per allontanare il materiale dal pezzo sono maggiori nel carburo di tungsteno che nell'acciaio temprato. Queste forze di taglio più elevate creano una significativa pressione di spinta sulle guide e sui cuscinetti del mandrino. I torni convenzionali non sono necessariamente progettati per gestire queste forze e può verificarsi un'usura prematura delle guide, anche durante il taglio di acciaio temprato e tanto meno di metallo duro. Ciò porta a una diminuzione della capacità della parte di mantenere le proprie dimensioni, precisione della forma e finitura superficiale, nonché a una maggiore usura dell'utensile.

Hembrug Machine Tools, Haarlem, Paesi Bassi, parte del gruppo spagnolo Danobat, è specializzata nella produzione di torni duri ad alta precisione. Vanta inoltre una vasta esperienza di processo nella tornitura di pezzi in carburo di tungsteno con tolleranze molto strette dove è necessaria una precisione inferiore al micron.

Più di 50 anni fa, l'azienda si allontanò dai metodi tradizionali di costruzione dei torni e sviluppò guide idrostatiche e cuscinetti per mandrini.

Questa trafila è stata realizzata in 30 minuti rispetto al vecchio processo di rettifica di otto ore con risultati di precisione simili.

Questa tecnologia interna viene applicata sia alle guide di scorrimento che ai cuscinetti del mandrino nelle macchine Mikroturn dell'azienda.

Questa tecnologia fornisce proprietà di smorzamento e crea rigidità dinamica, indipendente dalla velocità, necessaria per ridurre al minimo le vibrazioni sulla punta dell'utensile. Secondo l'azienda, queste caratteristiche sono essenziali per una buona integrità della finitura superficiale e una lunga durata dell'utensile. L'assenza di contatto metallo-metallo tra gli elementi mobili della macchina si traduce in una piattaforma esente da usura.

Con questo design e costruzione, insieme ad una base della macchina in granito naturale, si ottiene un costo di investimento più elevato rispetto a quello di un tornio di precisione convenzionale. Tuttavia, il vantaggio è una maggiore durata dell’utensile e minori regolazioni necessarie della macchina, oltre a precise e ripetitive costanti pezzo per pezzo grazie alla stabilità. E secondo il produttore la qualità del pezzo corrisponde alle tolleranze di rettifica.

Oltre a questi requisiti essenziali della macchina, è necessario utilizzare anche attrezzature ottimizzate.