Il corretto utilizzo del refrigerante consente di ottenere un aumento del 20% nella velocità di taglio con i materiali classificati ISO S. La domanda di soluzioni più rapide, economiche ed ecocompatibili per l’industria aerospaziale è in aumento, ma la produzione di aerei a emissioni zero comporta sfide difficili.
L’impatto della lavorazione dei materiali in fase di produzione è fondamentale poiché incide sui livelli di produzione, sull’efficienza e sul controllo qualità. Fortunatamente, una soluzione per queste sfide è l’applicazione corretta di refrigerante per massimizzare la produttività e migliorare la sicurezza dei processi e le prestazioni degli utensili.
Ciò spiega perché il mercato dei lubrificanti per il settore aerospaziale sia in crescita a un tasso annuo composto (CAGR) del 19% nel periodo compreso tra il 2022 e il 2027. In questo caso, Henri Sevonen, senior industry segment manager aerospace per lo specialista nel taglio dei metalli Sandvik Coromant, illustra i vantaggi dei refrigeranti ad alta precisione e delle soluzioni di attrezzamento innovative.
Fare la differenza
Per fare la differenza, il refrigerante deve essere applicato efficacemente ovvero direzionato in modo corretto ed erogato con getti ad alta precisione e in volume sufficiente. Disporre di un certo flusso di refrigerante o inondare la zona di lavorazione non è sufficiente.
L’applicazione razionale di refrigerante ad alta precisione può invece fare la differenza in tutti gli aspetti che riguardano la formazione dei trucioli e la distribuzione del calore, l’incollamento di materiale del pezzo sul tagliente, l’integrità superficiale e l’usura degli utensili.
“Questi fondamentali fattori di lavorazione incidono sul miglioramento di determinati aspetti della produzione che consentono di ottenere una maggiore competitività in termini di produttività, durata utensile, controllo ed evacuazione dei trucioli e qualità dei componenti”, dice Henri Sevonen.
“Se correttamente applicato, il refrigerante di precisione massimizza la produttività e migliora la sicurezza del processo, le prestazioni dell’utensile e la qualità del componente. Gli effetti positivi iniziano a risultare evidenti già con il refrigerante a valori bassi di pressione, tuttavia, l’aumentare della pressione consente di lavorare con successo materiali sempre più difficili”, spiega Sevonen.
L'applicazione di refrigerante di precisione può fare la differenza sempre, soprattutto quando si parla di acciaio inossidabile e acciaio a basso tenore di carbonio. Ma è proprio con i materiali più difficili da lavorare, come le superleghe resistenti al calore (HRSA) e le leghe di titanio, che i vantaggi risultano indiscutibilmente evidenti.
È per questi motivi che una serie di sviluppi recenti ha reso il refrigerante ad alta precisione ancora più interessante e più facilmente disponibile.
Adozione standard
Molte moderne macchine CNC prevedono l’adduzione di refrigerante a pressioni comprese tra 70 e 100 bar come caratteristica standard oppure come possibilità opzionale con l’aggiunta di serbatoi e pompe. Questo è sufficiente per integrare il refrigerante ad alta precisione e sfruttarne i conseguenti vantaggi in termini di prestazioni e risultati su centri di lavoro, centri di tornitura, torni verticali e sulle macchine multitasking più comuni.
L’equipaggiamento standard è sufficiente quando la canalizzazione del refrigerante verso l’area in cui viene applicato il getto risulta relativamente semplice.
“Indispensabili per la lavorazione con refrigerante ad alta precisione sono gli utensili modulari; in parte per garantire il cambio rapido degli utensili e ridurre al minimo i fermi macchina ma anche per fissare in modo efficiente gli attacchi e i canali del refrigerante lungo il percorso dalla macchina al tagliente”, commenta Sevonen.
“Il sistema di attrezzamento modulare a cambio rapido Coromant Capto® è ancora oggi il sistema di base per i nuovi utensili standard con refrigerante ad alta precisione. Questo sistema è ideale come piattaforma modulare, perché concepito per l’adduzione interna di refrigerante ma adatto anche all’erogazione di refrigerante ad alta precisione. Si tratta di uno standard ISO consolidato ed è disponibile, come opzione, su molte macchine CNC con utensili fissi e rotanti”, spiega Sevonen.
Il refrigerante di precisione sopra l’inserto direzionato esattamente sulla zona di taglio migliora il controllo truciolo e la sicurezza del processo. Il refrigerante sotto l’inserto aumenta la durata utensile e la produttività, specialmente in applicazioni caratterizzate da una forte generazione di calore nell’inserto.
Tornitura di dischi turbina
Il refrigerante di precisione può svolgere un ruolo fondamentale nella lavorazione dei materiali ISO S. L’effetto del refrigerante di precisione può quindi fornire il potenziale per aumentare le prestazioni grazie alla possibilità di utilizzare velocità di taglio più elevate senza aumenti di temperatura e riduzione della durata utensile.
C’è un evidente effetto di raffreddamento, senza le maggiori forze di taglio dovute ad avanzamenti più elevati. Per i materiali classificati ISO S, è possibile ottenere un aumento del 20% della velocità di taglio mantenendo la stessa lunghezza di taglio.
Anche la tornitura interna è un’area in cui il refrigerante di precisione può svolgere un ruolo importante per aiutare a garantire una buona formazione del truciolo e a migliorare le proprietà di taglio su materiali difficili come il titanio.
In questo modo, la soluzione aumenta la sicurezza e la durata utensile nelle operazioni di barenatura. Nella lavorazione di fori relativamente grandi e profondi con barre di alesatura - come nel caso dei componenti per i carrelli di atterraggio - può essere vantaggioso utilizzare utensili modulari sia nella parte posteriore che in quella anteriore dell'utensile.
“Essere in grado di cambiare la testina di taglio sulla barra bloccata assicura un cambio rapido, facile e preciso, oltre che quella flessibilità che permette di effettuare vari tagli con un solo setup. CoroTurn® SL è il sistema che combina barre di alesatura antivibranti con il bloccaggio ‘millerighe’ delle testine per la barenatura di fori più grandi e con profondità di dieci volte il diametro, oltre a essere predisposto anche per il refrigerante di precisione”, dice Sevonen.
“La variazione dell’integrità superficiale del componente è influenzata dalla temperatura e dalle forze generate durante la lavorazione. Il refrigerante contribuisce certamente al controllo della temperatura e, come è stato dimostrato, il refrigerante di precisione fornisce un risultato più affidabile”, prosegue Sevonen.
“Gli ugelli dell’utensile sono puntati direttamente sulla parte dell’inserto a contatto con la superficie finita. E dato che gli ugelli non sono regolabili, molte delle variabili scompaiono, rendendo più sicuro e omogeneo il processo di lavorazione”, aggiunge Sevonen.
Ottimizzazione delle operazioni
“Grazie alla possibilità di inserire un cuneo idraulico nella zona di lavorazione, soprattutto nelle operazioni che vanno dalla lavorazione media alla tornitura di finitura, lo spessore del truciolo è più controllabile e il cuneo idraulico più facile da applicare che nelle operazioni di sgrossatura”, dichiara Sevonen.
“La lavorazione con refrigerante ad alta precisione non dovrebbe essere vista come un modo per compensare le carenze dovute ad altri fattori: ad esempio, inserti inadatti, instabilità o dati di taglio non corretti. Il refrigerante di precisione è un elemento che ottimizza le operazioni già correttamente impostate. La soluzione offre la possibilità di ridurre i tempi ciclo, migliorare l’omogeneità dei componenti in termini di qualità e aumentare la sicurezza dei processi di tornitura e fresatura”, conclude Sevonen.
