Filettatura metrica ottimale: come eseguirla

Le principali funzioni di un filetto, che si stia parlando di filettatura metrica, filettatura gas, filettatura NPT eccetera, sono quelle di creare un accoppiamento meccanico fra due diversi elementi, trasmettere il movimento convertendolo da rotazione a lineare oppure ottenere un vantaggio meccanico in termini di forze in gioco.

Ci sono diversi modi per realizzare una filettatura fra cui lo stampaggio, la rullatura, oppure come nel nostro caso il taglio del metallo. Per quanto riguarda le lavorazioni meccaniche la filettatura metrica  viene eseguita attraverso la tornitura, la maschiatura, la fresatura di filetti, la rettifica oppure usando particolari utensili detti turbionatori.

Ma entriamo un po più nell’aspetto tecnico cioè nella terminologia per definire una filettatura. I parametri in gioco sono la velocità di taglio (Vc), la velocità del mandrino (n), la profondità totale del filetto (ap) ed il numero di passate (nap). Altri parametri molto importanti per definire una filettatura metrica sono il passo (p), l’angolo del filetto (beta), i diametri come indicato in figura.

Parametri della filettatura metrica

Altri parametri sensibili che definiscono una filettatura sono la superfice do fondo del filetto (1), il fianco della superficie filettata (2) e la cresta (3). L’angolo dell’elica dipende dal diametro e dal passo del filetto.

Durante l’operazione di filettatura le forze di taglio maggiori, cioè quelle che possono determinare la rottura dell’utensile o del pezzo, si manifestano all’entrata ed all’uscita dell’utensile sul pezzo in lavorazione.

Per eseguire una corretta filettatura metrica ci sono un insieme di parametri da tenere in considerazione a partire dalle dimensioni e dalla qualità del filetto, il materiale del pezzo, il profilo del filetto e la quantità di filetti da eseguire, i parametri della macchina utensile, il tipo di utensile, i dati di taglio.

Scelta dell’utensile per eseguire una  filettatura metrica

Gli inserti per filettature possono classificarsi principalmente in inserti a punta multipla, inserti a profilo completo ed inserti con profilo a V.

Gli inserti a punta multipla a profilo completo detti “topping” si usano per aumentare la produttività in caso di grandi lotti perché riduce sensibilmente il numero di incrementi necessari. Ad esempio un inserto a punta multipla con due denti dimezza il numero di incrementi. Con questa tipologia di inserti la pressione dell’utensile aumenta in maniera proporzionale al numero di denti che possiede.

Gli inserti a profilo completo hanno il vantaggio di avere un maggiore controllo della geometria del filetto eliminando le bave di lavorazione. In questo caso l’utensile può eseguire una sola passata perché crea il profilo del filetto dal fondo alla cresta; le pressioni però sono più elevate andando a gravare sulla durata dell’utensile.

Gli inserti con profilo a V hanno una maggiore flessibilità poiché lo stesso utensile può essere utilizzato per diversi passi ma tendono a produrre bave che poi devono essere eliminate. Questo tipo di utensile è detto “non topping” cioè non genera la cresta del filetto che viene creata da una precedente operazione di tornitura.

La profondità di passata è un parametro molto importante ed influisce su fattori altrettanto importanti come il controllo del truciolo, l’usura dell’inserto, la qualità del filetto e la durata dell’utensile. Macchina CnC, materiale del pezzo da lavorare, geometria dell’inserto e passo del filetto determinano la scelta del metodo di incremento da adottare.
Durante la lavorazione della filettatura metrica possono insorgere alcuni problemi di durata dell’utensile, controllo del truciolo e scarsa qualità del filetto. In questo caso sono da considerare alcuni aspetti come l’ottimizzazione del metodo di incremento, della profondità di passata ed il numero di passate, l’inclinazione dell’inserto, la geometria dell’inserto, la qualità dell’inserto in funzione del tipo di materiale lavorato e della durezza, la correttezza dei dati di taglio in particolare della velocità di taglio e del numero di passate necessarie a definire il filetto.

Tipi di incremento durante la filettatura metrica

Quando si esegue una filettatura i tipi di incremento possono essere principalmente tre: incremento sul fianco modificato, incremento radiale ed incremento alternato.
Nel primo caso cioè l’incremento sul fianco modificato l’utensile lavora sul fianco del filetto e determina un buon controllo del truciolo riducendo sostanzialmente le vibrazioni. Praticamente tutte le macchine CnC più recenti posseggono questo tipo di feature.
L’incremento radiale viene utilizzato su tutte le macchine manuali e dalla maggior parte dei programmi CnC standard dove i materiali del pezzo sono tendenti all’incrudimento. Questo tipo di incremento determina un passo molto preciso.
In ultima analisi l’incremento alternato viene eseguito su passi molto grandi in cicli di filettatura molto lunghi. In queste particolari lavorazioni la durata dell’utensile deve corrispondere alla lunghezza del filetto.

Problemi dovuti alla filettatura metrica

Capita non di rado di avere dei problemi di deformazione plastica legati a questo tipo di lavorazione. Ciò avviene quando la temperatura nella zona di taglio è eccessiva a causa anche di un inadeguata refrigerazione. E’ molto frequente passare dalla deformazione plastica alla scheggiatura vera e propria dell’inserto quindi alla rottura dell’utensile.

Il tagliente di riporto è causato da una temperatura del tagliente troppo bassa e si verifica spesso con gli acciai inox e acciai a basso tenore di carbonio. Questo problema determina la scheggiatura e la rottura dell’inserto di filettatura a causa del materiale che si incolla alla placchetta e si successivamente si stacca con un pezzo di essa. Per ridurre questo rischio è doveroso aumentare la velocità di taglio ed avere un inserto rivestito in PVD.

La rottura secca dell’inserto di filettatura durante la lavorazione può essere causato dal diametro errato prima della filettatura, da una serie di incrementi continui, da un insufficiente controllo ed evaquazione del truciolo. Aumentare il numero di incrementi come regolare in altezza l’utensile rispetto all’asse del pezzo può essere di aiuto per diminuire questa problematica.

Anche la rapida usura sul fianco dell’inserto può essere un problema. Questo è determinato da velocità di taglio troppo elevate, materiale troppo abrasivo, profondità di incremento troppo ridotte, inserto posizionato troppo sopra l’asse del pezzo.

Anche le vibrazioni causano diversi problemi quali scheggiatura e rottura dell’inserto. Fra le cause più diffuse troviamo lo scorretto bloccaggio del pezzo oppure un errato posizionamento in altezza dell’utensile rispetto all’asse del pezzo.

Questo articolo è tratto dal manuale di formazione tecnica di Sandvik Coromant.

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