Nella lavorazione, le frese e gli utensili da tornitura sono strumenti fondamentali che influiscono direttamente sull'efficienza, sui costi e sulla qualità. Di fronte a molte scelte, saper selezionare con precisione il tipo è un'abilità chiave.

1. identificare l'oggetto del trattamento - conosci te stesso e conosci il nemico, cento battaglie non sono pericolose

Prima di scegliere uno strumento, la prima domanda è sempre: "Qual è il materiale che voglio lavorare?" Le diverse proprietà del materiale determinano la direzione di tutte le scelte successive.

Parti in acciaio (classe P) I materiali più comuni da lavorare, che vanno dall'acciaio dolce all'acciaio per stampi ad alta durezza. È richiesta una buona tenacità e resistenza agli urti dell'utensile.  

Acciaio inossidabile (M):   Elevata tenacità, scarsa conducibilità termica, facile indurimento per lavorazione. Sono richieste bordi di taglio affilati, buone proprietà di rottura del truciolo e maggiore resistenza all'usura.

Ferro fuso (categoria K):   di solito produce trucioli abrasivi e un'elevata usura sul bordo dell'utensile. Gli utensili devono essere resistenti all'usura e in grado di sopportare un certo impatto.

Metalli non ferrosi (N):   Ad esempio, alluminio, rame, leghe di alluminio. Materiale morbido, facile da far aderire al coltello. Richiede un bordo tagliente affilato, un ampio formato del truciolo e un design che ne prevenga l'accumulo.

Leghe ad alta temperatura/leghe di titanio (S) Alta resistenza, conducibilità termica molto scarsa e forte incrudimento. Sono difficili da lavorare e richiedono strumenti specializzati ad alte prestazioni e strategie di lavorazione specifiche.

Materiali non metallici: come i compositi e le plastiche. Richiedono design e materiali speciali per i bordi per prevenire la delaminazione o il surriscaldamento.

Ricorda i codici di classificazione dei materiali (P/M/K/N/S), che sono fondamentali nella selezione di rivestimenti e materiali.

II.  Selezione del materiale dell'utensile - Il “ Funzionamento interno ”  Dell'attrezzo

Il materiale dell'utensile determina la base delle sue prestazioni di taglio, principalmente suddiviso nelle seguenti categorie:

1. acciaio ad alta velocità (HSS)

Caratteristiche: Buona tenacità, economico , può produrre forme complesse dell'utensile (come trapani, maschi).

Adatto per: taglio a bassa velocità, utensili con forme complesse, lavorazione intermittente o materiali irregolari. È la prima scelta per utensili introduttivi e speciali.

2.  Carburo (Acciaio al Tungsteno)

Caratteristiche: Scelta mainstream per la lavorazione moderna. Elevata durezza e buona resistenza all'usura , ma con minore tenacità rispetto all'HSS. La resistenza all'usura e la tenacità sono bilanciate variando la dimensione dei grani e il contenuto di cobalto.

Adatto per: semilavorazione e finitura della stragrande maggioranza dei materiali, in particolare il taglio ad alta velocità. Sono l'indispensabile cavallo di battaglia degli inserti per fresatura e tornitura.

3.  Ceramico Metallico (Cermet)

Caratteristiche: tra la ceramica e il carburo, Resistenza all'usura   è migliore del carburo, ma la tenacità è leggermente inferiore.

Adatto per: finitura e ultra-finitura di acciaio e acciaio inossidabile, buona finitura superficiale.

4.  Ceramica (Ceramica)

Caratteristiche: elevata durezza, alta resistenza al calore (può essere tagliato a temperature estremamente elevate), ma fragile, sensibile agli urti.

Applicazione: lavorazione ad alta velocità di ghisa e leghe ad alta temperatura, principalmente per la finitura e la semifinitura.

5. nitruro di boro cubico (CBN)

Caratteristiche: Durezza seconda solo al diamante, alta stabilità termica e resistenza all'usura.

Applicazione: Lavorazione di ghisa ad alta durezza (ad esempio dischi dei freni) e acciaio temprato (durezza HRC45 e superiori).

6.  Diamante (PCD)

Caratteristiche: Il diamante (PCD) è attualmente la sostanza più dura, Eccellente resistenza all'usura, ma teme le alte temperature e gli elementi ferrosi.

Applicazione: Lavorazione altamente efficiente di metalli non ferrosi (ad esempio alluminio, rame) e materiali non metallici (ad esempio fibra di carbonio, fibra di vetro), durata molto prolungata.

Riepilogo: Per la maggior parte degli scenari di lavorazione, la carburo è la scelta predefinita e più versatile.

III. Tecnologia di rivestimento - il “ Armatura ultima ”  per utensili da taglio

I rivestimenti possono migliorare notevolmente le prestazioni degli utensili in carburo rivestendo la superficie dell'utensile con un film ultra-duro e resistente al calore di pochi micron, che svolge i seguenti compiti:

Aumentare la durezza e la resistenza all'usura

Riduce il coefficiente di attrito e riduce i tumori da truciolo

Ridurre i coefficienti di attrito e ridurre il chiplash; migliorare la resistenza al calore, consentendo velocità più elevate.

Tipi di rivestimento comuni:

TiN (Nitruro di Titanio): Giallo dorato, rivestimento per uso generale, conveniente.

TiCN (Carburo di Titanio Nitruro): Grigio-blu, più duro e resistente all'usura rispetto al TiN, buona tenacità, adatto alla lavorazione generale di acciaio inossidabile e parti in acciaio.

TiAlN (Nitruro di Titanio e Alluminio) / AlTiN (Nitruro di Titanio e Alluminio): Viola-nero / nero. Uno dei rivestimenti più importanti e versatili per la lavorazione moderna. Produce uno strato protettivo di ossido di alluminio durante il taglio ed è particolarmente resistente alle alte temperature, rendendolo ideale per la lavorazione ad alta velocità, il taglio a secco o la lavorazione di materiali duri (acciaio, ghisa, acciaio inossidabile).

CrN (Nitruro di Cromo): Grigio argento, con buone proprietà anti-adesive, ideale per la lavorazione di alluminio, rame, leghe di titanio e acciaio inossidabile, che tendono ad attaccarsi all'utensile.

Diamante: Prestazioni simili al PCD, utilizzato principalmente per la lavorazione di materiali non ferrosi e non metallici, con lunga durata.

Mnemotecnica di selezione:

Lavorazione dell'acciaio, acciaio inossidabile, ghisa → Rivestimenti a base di TiAlN (ad esempio, AlTiN) preferiti.

Metalli morbidi come l'alluminio e il rame → Preferisco rivestimenti non rivestiti, CrN o diamante.

Lavorazione a scopo generale per l'efficacia dei costi → TiCN o TiN.

IV. Portautensili e interfacce - il “ Ponte ”  tra precisione e stabilità.

Il portautensili collega la macchina utensile al bordo di taglio, e la sua precisione e rigidità determinano direttamente i risultati della lavorazione.

1.  Tipi di gambe per frese:

JT (Dritto) / Weldon (Fissato lateralmente): Economico e versatile, ma con precisione media e bilanciamento dinamico, adatto a lavorazioni a bassa velocità e bassa richiesta.

Termorestringente: Elevata precisione di serraggio, elevata rigidità e ottimo bilanciamento dinamico, la prima scelta per la moderna fresatura ad alta velocità.

Boccole idrauliche: Elevata precisione di serraggio e smorzamento delle vibrazioni, ideali per la finitura e la lavorazione di fori profondi.

Gambe per fresatura frontale: Utilizzate per il montaggio di inserti indexabili, con la massima rigidità, impiegate per la fresatura di ampie superfici piane.

2.  Sistema di utensili da tornio:

Utensile da tornio per saldatura di tipo: Economico, ma le inserti non sono sostituibili e vengono gradualmente eliminate.

Utensile di tornitura indexabile a serraggio: la vera e propria tendenza dominante. Gli inserti vengono fissati al portautensili tramite viti, e gli inserti possono essere riposizionati o sostituiti dopo l'usura, il che risulta economico ed efficiente. La selezione deve corrispondere al metodo di serraggio del portautensili (ad esempio, tipo leva, tipo vite) e al tipo di scanalatura degli inserti.

3.  Criteri chiave: HSK vs BT

BT gambo: lo standard per i centri di lavorazione convenzionali, con un cono 7:24, economico ed efficiente.

Shank HSK: Design a cono cavo e corto, prestazioni ad alta velocità, maggiore rigidità di serraggio e precisione, ideale per le moderne macchine ad alta velocità.

Consigli di selezione: Laddove i budget lo consentano, investire in un buon portautensili (come termoretraibile o HSK) è essenziale per migliorare la qualità della lavorazione e la durata degli strumenti costosi utilizzati.

Controllo rapido e sintesi per la selezione degli strumenti

Materiali da lavorare Materiali degli utensili consigliati Rivestimenti consigliati Note

Inserti in acciaio (P) carburo di tungsteno TiAlN, TiCN, con scanalature adatti a operazioni di sgrossatura/finissaggio

Acciaio inossidabile (M) Carburo resistente TiAlN, TiCN Mantiene i bordi affilati, garantisce la rottura del truciolo

Ghisa (K) Carburo, CBN TiAlN, TiCN Attenzione alla resistenza all'usura, taglio a secco o nebbia oleosa residua

Carburo cementato in alluminio/rame (N), PCD non rivestito, CrN, diamante, grande formato per prevenire l'adesione degli utensili

Leghe ad alta temperatura (S) Carburi specializzati, ceramiche TiAlN Bassi giri/min, avanzamento elevato, garantiscono il raffreddamento