Usura degli utensili da taglio: come controllarla

Durante le lavorazioni meccaniche gli utensili da taglio subiscono un’usura dovuta allo sfregamento dello stesso con il pezzo in lavorazione. Riuscire a controllare questo fenomeno è molto importante per la vita dell’utensile perchè questo modifica le catratteristiche geometriche del tagliente fino a renderlo inutilizzabile per garantire la qualità richiesta durante la lavorazione.

Essendo un danneggiamento progressivo l’usura dell’utensile da taglio non viene considerata una rottura od una scheggiatura ma un semplice degrado che, se non tenuto sotto controllo, potrebbe anche portare alla distruzione della placchetta. Ovviamente l’usura degli utensili da taglio è strettamente correlata con la vita dell’utensile che dipende dal tipo di materiale, dal tipo di lavorazione, dai parametri di taglio ecc. ecc. ed impatta notevolmente anche sui costi di lavorazione.

 

Tipologie di usura utensili da taglio

Fra i tipi di usura piu diffusi troviamo l’usura abrasiva dovuta alle alte temperature che si sviluppano durante la lavorazione. Tale usura viene a formarsi sul dorso e sulla faccia dell’utensile percui la produzione di ossidi ad elevata durezza sulla faccia potrebbero creare il cosiddetto “tagliente di riporto” oppure aderire al truciolo facendo aumentare le pressioni in gioco e generando una vera e propria abrasione dovuta allo sfregamento eccessivo.

Un altra tipologia di usura viene chiamata usura adesiva che si verifica in prossimità del tagliente. Le alte temperature e le grandi pressioni in gioco causano una serie di micro saldature che successivamente si staccano e finiscono fra il tagliente ed il pezzo formando un effetto colla fra le due parti. Questo fenomeno avviene principalmente con materiali duttili.

L’usura per diffusione avviene quando si manifesta solubilità fra i materiali a contatto a causa di una certa affinità chimica che favorisce il transito di atomi da una parte all’altra fra pezzo in lavorazione e placchettta a contatto con il pezzo.

 

Effetti dell’usura degli utensili da taglio

Gli effetti di questo fenomeno cioè dell’usura degli utensili da taglio determina come già detto una modifica sostanziale della forma della placchetta ossia della sua geometria originale, riconducendo a due sostanziali gruppi di usura. Il primo detto anche labbro di usura è la distanza fra il profilo originale della faccia (ad inserto nuovo) ed il punto in cui inizia il cambio di direzione del profilo nel dorso come in figura.

 

cratere di usura

Il secondo effetto dell’usura di un inserto da taglio viene detto cratere di usura e viene determinato principalmente da due dei tre tipi di usura sopra descritti: l’usura per adesione e dall’usura per diffusione. Si trata di una vera e propria depressione o avvallamento sulla faccia dell’utensile che può anche essere misurata nella sua profondità.

Nel successivo grafico è possibile vedere come il labbro di usura si sviluppa per tutto l’intero arco di vita dell’utensile. Nella fase iniziale il parametro Vb aumenta molto velocemente percui l’utensile si usurerà molto rapidamente per poi subire un assestamento nella seconda fase in cui si usurerà in maniera minore per un arco di tempo maggiore quindi piu uniformemente. Nella terza ed ultima fase il parametro Vb aumenta velocemente e rischia di mettere fuori uso la placchetta portando a fine vita l’utensile.

 

schema usura utensile

 

E’ quindi importante arrivare a stabilire una profondità massima del labbro di usura Vb prima che l’utensile si usuri troppo e causi effetti indesiderati durante la lavorazione. Questo valore varia in base al materiale della placchetta ed al tipo di lavorazione.

I valori massimi indicativi del labbro di usura per gli acciai rapidi variano da 1.5mm per la tornitura e la fresatura frontale a 0.4 mm per la foratura e 0.15 mm per l’alesatura. Per quanto riguarda i carburi sinterizzati questi valori sono sensibilmente minori: da 0.8 mm per la tornitura e fresatura di sgrossatura fino a 0.4 mm per la lavorazione di finitura.

Alcuni studi sperimentali hanno evidenziato che aumentando la velocità di taglio nella fase iniziale e finale (zona 1 e zona 3) non si avevano significative variazioni del parametro Vb mentre la fase intermedia è fortemente correlata alla velocità di taglio percui all’aumentare di Vt diminuisce il tempo t in modo considerevole.

E’ quindi ragionevole definire una velocità di taglio massima Vtmax oltre la quale la zona 2 praticamente scompare riducendo drasticamente la vita dell’utensile dal punto di vista dell’usura.

 

Usura dell’utensile da taglio: come prevenirla.

Per allungare la vita di un utensile si possono adottare comunque alcuni accorgimenti da tenere sempre in considerazione prima di una lavorazione con asportazione di truciolo. Fermo restando la durata dell’utensile, ad un aumento della Vt deve corrispondere una diminuzione dell’avanzamento o della profondità di passata.

Durante l’esecuzione di una finitura eseguita con parametri di avanzamento e profondità di passata bassi per garantire una qualità superficiale è possibile aumentare la velocità di taglio senza compromettere la durata dell utensile.

Le operazioni di sgrossatura richiedono un abbassamento della velocità di taglio poichè i due parametri (avanzamento e profondità di passata) rischiosi  per la durata dell’utensile hanno valori molto alti. Dato che l’avanzamento è il principale imputato per l’usura della placchetta quando si vuole aumentare la sezione del truciolo si dovrebbe intervenire sulla profondità di passata, aumentandola.

 

 

 

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