L’inserto CoroTurn® Prime di tipo B di seconda generazione è progettato con quattro taglienti per consentire processi di lavorazione più convenienti.
Com’è possibile rimanere competitivi nel settore Automotive e contemporaneamente superare le sfide sempre maggiori rappresentate da materiali difficili da lavorare, come gli acciai ad alta resistenza? La risposta di Sandvik Coromant.
di Anna Maria Porro
L’elettrificazione ha una diffusione più rapida di quanto previsto, sia per le vetture che per altri tipi di veicoli elettrici (EV). Inoltre, il panorama mondiale dei veicoli elettrici è ancora più competitivo dei mercati Automotive dei decenni passati, a causa della presenza di un numero maggiore di costruttori, grandi e piccoli, che lottano per conquistarsi uno spazio. In questo articolo Staffan Lundström, Product Manager dello specialista nel taglio dei metalli Sandvik Coromant, spiega perché il nuovo metodo di attrezzaggio completamente orientabile, insieme agli inserti CoroTurn® Prime di tipo B di ultima generazione, rappresentano la risposta giusta.
EVOLUZIONE CONTINUA
“A partire dalla metà degli anni '30, il mercato automobilistico degli Stati Uniti è stato dominato dai “Big three”: General Motors, Ford e Daimler Chrysler. Questo predominio è rimasto invariato per oltre 70 anni. Oggi la competizione tra le case automobilistiche sta cambiando: sia negli Stati Uniti che negli attuali mercati leader mondiali per i veicoli elettrici: Asia e paesi del Pacifico, seguiti dall’Europa.
Come scrive Matthias Holweg in The Evolution of Competition in the Automotive Industry, un capitolo del libro Build To Order: The Road to the 5-Day Car: ‘La concorrenza è passata dalla leadership di costo, che ha caratterizzato il periodo di massimo splendore della produzione di massa di Ford, alla varietà e alla scelta [e infine] alla diversificazione attraverso la leadership nel design, nella tecnologia o nell’eccellenza produttiva’.
Questa tendenza vale anche per i mercati dei veicoli elettrici. Infatti, rispetto ai mercati Automotive di ieri, la loro evoluzione è orientata verso una maggiore diversità e competizione, dato che società consolidate e di maggiori dimensioni, come Porsche, si trovano a competere con piccoli costruttori in espansione a livello mondiale, come Polestar. Nello scenario mondiale queste società devono rimettersi al passo con la Cina: infatti, secondo Statista, nel 2021 sei su dieci tra i veicoli elettrici plug-in più venduti al mondo appartenevano a marchi cinesi”, spiega Staffan Lundström.
“Per i produttori OEM, i mercati competitivi registrano uno spostamento della domanda di componenti. I veicoli elettrici prevedono meno componenti, che sono anche più leggeri e più piccoli ma devono sostenere i livelli di coppia più elevati che caratterizzano questa motorizzazione. In sintesi, questi componenti devono offrire maggiore efficienza energetica e maggiore densità di potenza. Ciò, ovviamente, pone requisiti molto elevati ai componenti stessi, il che ha portato a un cambiamento nella tecnologia dei materiali”.
“Gli specialisti di Sandvik Coromant si aspettano che questo cambiamento comprenda un continuo aumento nell’utilizzo di acciai ad alta resistenza, destinato a passare da una percentuale di circa il 15% di tutti i materiali utilizzati nella produzione automobilistica nel 2010 al 38% nel 2030. Questi nuovi materiali, compresi gli acciai puliti e ultrapuliti, sono prodotti con elementi di lega e sono in grado di affrontare le sfide sopra menzionate - come i livelli più elevati di coppia dei motori elettrici - poiché sono caratterizzati da meno impurità metallurgiche”, dice Staffan Lundström.
LE SFIDE NELLA LAVORAZIONE
“Ma come incide questo aspetto sulla lavorabilità? Grazie agli acciai puliti e ultrapuliti, assistiamo a un aumento nella plasticità del materiale poiché il limitato livello di impurità si traduce in una sfida per la lavorazione a causa della frantumabilità e della conseguente rimozione dei trucioli. Questi materiali sono caratterizzati da una maggiore resistenza allo snervamento che, a sua volta, richiede maggiori forze di taglio durante la lavorazione e crea così livelli più elevati di usura nell’utensile. Mentre gli acciai puliti o ultrapuliti ad alta resistenza risultano più difficili da lavorare, la crescente integrazione degli aspetti di digitalizzazione e tecnologia CAM nelle linee di produzione sta spostando l’asticella più in alto sotto il profilo della qualità e dell’efficienza di produzione”.
“Sono queste le sfide nella lavorazione che i costruttori automobilistici si trovano ad affrontare; e quelli che non sapranno aggiornare i propri processi produttivi o si assesteranno su tecnologie tradizionali rischiano di rimanere indietro. Ma in quale modo i costruttori possono dominare queste tendenze? La risposta è rappresentata senz’altro da macchine utensili migliori ma anche da un migliore metodo di lavorazione, appositamente progettato per offrire una migliore qualità e un livello ottimizzato di efficienza, tempi ciclo e risparmio sui costi: anche nella lavorazione di acciai tenaci”, spiega Staffan Lundström.
Sandvik Coromant ha creato la metodologia PrimeTurning™, che comprende lavorazioni con un piccolo angolo di registrazione per una maggiore produttività e durata del tagliente.
MIGLIORE CONTROLLO DEI TRUCIOLI
“È ben noto che un efficace controllo dei trucioli contribuisce alla produttività e all’affidabilità dei processi di lavorazione e alla qualità finale delle superfici lavorate. Esaminiamo più da vicino il controllo dei trucioli e come incide sulla produttività della lavorazione e sull'usura degli utensili utilizzati.
Se l’inserto lavora il pezzo con angolazioni vicine ai 90°, lo spessore dei trucioli è pari alla velocità di avanzamento (fn); pertanto con un valore fn di 1 millimetro per giro (mm/giri), anche lo spessore del truciolo sarà di 1 mm. Più si riduce l’angolo di registrazione e minore risulta lo spessore del truciolo. Si può aumentare il valore fn in conseguenza di ciò. Così, ad esempio, se si diminuisce l’angolo di registrazione da 90° a 25° e si aumenta il valore fn da 0,25 a 0,6 mm/giro, lo spessore del truciolo rimane invariato. Il risultato è una lavorazione più produttiva ma con lo stesso livello di controllo del truciolo.
A supporto di questa tecnologia, Sandvik Coromant ha creato il metodo PrimeTurning™ che comprende la lavorazione con un angolo di registrazione ridotto per consentire livelli elevati di produttività e lunga durata del tagliente. Questo metodo consente ai clienti di eseguire la tornitura in tutte le direzioni e, grazie a ciò, di ottenere un maggior livello di efficienza e produttività rispetto ai processi di tornitura di tipo convenzionale. PrimeTurning™ ha aumentato la produttività dei clienti e la durata dei loro utensili”.
GLI UTENSILI COROTURN® PRIMETURNING™
“Tuttavia, per fornire questi vantaggi il processo richiede un attrezzaggio specifico. Un utensile di tipo convenzionale non consentirebbe lo stesso livello di controllo del truciolo o angoli di spoglia corretti, quindi all’atto pratico non funzionerebbe. Ecco perché Sandvik Coromant ha sviluppato gli utensili CoroTurn® PrimeTurning™, il cui ultimo sviluppo sono gli inserti CoroTurn® Prime di tipo B di seconda generazione. La nuova generazione di utensili offre inserti negativi bilatereali con quattro taglienti progettati per consentire una lavorazione più conveniente, insieme a una nuova sede per punte dal robusto design e geometrie aggiornate. Grazie a queste caratteristiche, l’utensile può eseguire tagli più profondi (mm) e con regimi di lavorazione (mm/giro) e valori fn più elevati, oltre a un migliore controllo del truciolo nella lavorazione di acciai ad alta resistenza e altri acciai tenaci”.
“Ciò offre vantaggi nella produttività, ma cosa avviene all’usura degli utensili? Questo ci porta alla progettazione dell’inserto stesso. Con un inserto di tipo convenzionale, la lavorazione a un angolo di registrazione minore confina la maggior parte del calore e del carico nel tratto angolare dell’inserto, che rappresenta anche la sua parte più debole a causa della minore quantità di metallo duro presente. Mentre ciascun inserto CoroTurn® Prime di tipo B di ultima generazione dispone di quattro taglienti invece di due nonché di tratti angolari più resistenti. Grazie al maggior numero di taglienti, ogni inserto può eseguire una quantità di lavorazione maggiore, e il calore e il carico sono distribuiti su una porzione molto più ampia del tagliente.
L’inserto CoroTurn® Prime di tipo B di seconda generazione è anche progettato per risolvere problemi riscontrati di norma quando si utilizzano gli inserti a una maggiore profondità assiale di taglio (ap) e con valori fn più elevati. Ciò comprende anche i rischi di sovraccarico e, con valori ap e fn inferiori, il rischio di trucioli lunghi. Pertanto, le lavorazioni possono avvenire con valori fn molto più elevati e quindi con maggiore livello di stabilità e di controllo del truciolo, maggiore sicurezza e maggiore durata del tagliente. I costruttori possono raggiungere questi standard superiori di qualità ed efficienza introducendo miglioramenti nella fase di lavorazione”.
“I vantaggi del metodo PrimeTurning™ sono ulteriormente accresciuti dal software CoroPlus® Tool Path. Questo software consiste in un generatore online di percorsi utensile, che consente la programmazione di codici a controllo numerico (CN) e fornisce tecniche per impostare variabili e parametri adatti a specifiche applicazioni di lavorazione. Grazie alla combinazione tra dati di taglio precisi e utensili CoroTurn® Prime i clienti di Sandvik Coromant hanno potuto ottenere angoli di registrazione più piccoli, aumentare l’efficienza di utilizzo del tagliente e azzerare gli intasamenti da truciolo.
PrimeTurning™ comprende anche il software CAM e adeguato supporto nella programmazione. Questo è il motivo per cui Sandvik Coromant ha costruito una solida partnership con Mastercam, TopSolid, Siemens NX, CAMWorks e GibbsCAM, per garantire che PrimeTurningTM e CoroPlus® Tool Path siano compresi nei principali pacchetti di software CAM. Le officine meccaniche che non utilizzano software CAM possono invece utilizzare il sopra menzionato software CoroPlus® Tool Path per generare i codici CN”, spiega Staffan Lundström.
MAGGIORE PRODUTTIVITÀ
“Per citare un esempio, un cliente di Sandvik Coromant nel settore Automotive intendeva eseguire un’operazione di sgrossatura con un tornio EMAG VSC 250 su un pezzo in acciaio DIN 48CrMoV6-7. Questo cliente cercava di ottenere una produttività più elevata e una maggiore durata del tagliente nella produzione di massa, ma aveva capito che gli aggiustamenti dei dati utensili non sarebbero stati sufficienti. Ecco perché, nonostante consistesse principalmente in un’operazione di sgrossatura, l’applicazione doveva essere eseguita con fasi intermittenti di tornitura e sfacciatura utilizzando il metodo PrimeTurning™. A tal fine, Sandvik Coromant ha raccomandato l’utilizzo dell’inserto CoroTurn® Prime di tipo B di seconda generazione, che è stato messo a confronto con gli attuali inserti del cliente per valutare i vantaggi nelle prestazioni degli utensili di formatura. Ciascun utensile è stato utilizzato con la stessa velocità di taglio di 180 m/min (vc) e alla stessa profondità assiale di taglio (ap) di 1,5~1,8 mm. Tuttavia, gli utensili CoroTurn® Prime di tipo B di seconda generazione sono stati utilizzati con un valore fn più che raddoppiato e pari a 0,65 mm/giro, rispetto al valore di appena 0,3 mm/giro dell’inserto della concorrenza”, dice Staffan Lundström.
“Sebbene la durata di ciascun inserto fosse approssimativamente la stessa, 9,58 min per l’inserto della concorrenza rispetto a 10 min per l’inserto CoroTurn® Prime di tipo B di nuova generazione, è stata rilevata una notevole differenza nella produttività. L’utensile della concorrenza ha dimostrato una durata del tagliente di appena 25 pezzi, con un tempo di taglio di 23 secondi per componente. Tuttavia, la durata del tagliente dell’inserto di Sandvik Coromant ha registrato un valore più che raddoppiato: 50 pezzi con tempo di taglio di 12 secondi - circa la metà del tempo - per ciascun componente. L’inserto CoroTurn® Prime di tipo B di seconda generazione ha dimostrato anche un livello di usura del tagliente più prevedibile e un migliore controllo del truciolo”.
“Sandvik Coromant prevede che in futuro gli inserti CoroTurn® Prime di tipo B di seconda generazione consentiranno vantaggi simili anche per gli altri clienti del settore Automotive, compresi i costruttori di veicoli elettrici. Grazie all’utilizzo di questi inserti con il metodo PrimeTurningTM, i costruttori possono risparmiare tempo nelle operazioni che prevedono materiali difficili da lavorare e avvalersi anche dei vantaggi derivanti da una maggiore durata del tagliente. Per parafrasare Holweg, queste macchine utensili e questi metodi consentono ai costruttori del settore Automotive di diversificarsi dalla concorrenza grazie alla loro leadership nel design, nella tecnologia o nell’eccellenza di produzione”, conclude Staffan Lundström. ©TECNeLaB
Il software online CoroPlus® Tool Path consente la programmazione dei codici di CN e degli altri parametri necessari per ottimizzare i processi di lavorazione.
