Velocità di taglio fresatura: Guida completa per ottimizzare le lavorazioni CNC
La velocità di taglio è un parametro fondamentale nelle lavorazioni di fresatura CNC, in quanto influenza direttamente la qualità del prodotto finito, la durata dell’utensile e la produttività del processo.
La corretta selezione della velocità di taglio ottimale permette di ottenere risultati eccellenti, minimizzando i costi e massimizzando l’efficienza.
In questa guida completa, esploreremo nel dettaglio tutti i fattori che influenzano la velocità di taglio, fornendo informazioni tecniche approfondite e consigli pratici per ottimizzare le lavorazioni CNC.
Calcolo della velocità di taglio ottimale
La velocità di taglio (Vc) si esprime in metri al minuto (m/min) e rappresenta la velocità periferica dell’utensile durante la lavorazione.
Per calcolare la velocità di taglio ottimale, si utilizza la seguente formula:
Vc = (π × D × n) ÷ 1000
Dove:
- π ≈ 3,14159
- D = diametro dell’utensile (mm)
- n = velocità di rotazione del mandrino (giri/min)
Ad esempio, per un utensile con diametro di 10 mm e una velocità del mandrino di 5000 giri/min, la velocità di taglio sarà:
Vc = (3,14159 × 10 × 5000) ÷ 1000 = 157,08 m/min
Nella tabella sottostante, sono riportate le velocità di taglio consigliate per alcuni materiali comuni:
| Materiale | Velocità di taglio (m/min) |
|---|---|
| Acciaio dolce | 30-50 |
| Acciaio inossidabile | 20-40 |
| Alluminio | 200-400 |
| Rame | 60-150 |
| Ottone | 60-150 |
Fattori che influenzano la velocità di taglio
La scelta della velocità di taglio ottimale dipende da diversi fattori, tra cui:
Materiale del pezzo
Le caratteristiche del materiale da lavorare, come durezza, resistenza e conducibilità termica, influenzano direttamente la velocità di taglio.
“La corretta selezione della velocità di taglio in base al materiale è essenziale per ottenere risultati di qualità e preservare l’integrità dell’utensile.”
Ad esempio, per l’acciaio inossidabile, si consigliano velocità di taglio comprese tra 20 e 40 m/min, mentre per l’alluminio si possono raggiungere velocità di 200-400 m/min.
Geometria dell’utensile
La geometria dell’utensile, come l’angolo di spoglia, il raggio di punta e il numero di taglienti, influisce sulla velocità di taglio ottimale.
Un angolo di spoglia maggiore consente velocità di taglio più elevate, mentre un raggio di punta più grande richiede velocità inferiori per evitare vibrazioni.
Profondità e larghezza di taglio
La profondità di taglio (ap) e la larghezza di taglio (ae) influenzano la velocità di taglio ottimale.
All’aumentare di ap e ae, è necessario ridurre la velocità di taglio per evitare un eccessivo carico sull’utensile e garantire la stabilità del processo.
Tipo di lavorazione
La velocità di taglio varia in base al tipo di lavorazione, come sgrossatura o finitura.
Nella sgrossatura, dove l’obiettivo è rimuovere rapidamente grandi quantità di materiale, si utilizzano velocità di taglio inferiori rispetto alla finitura, dove l’accento è posto sulla qualità della superficie.
Potenza e rigidità della macchina CNC
La potenza del mandrino e la rigidità della macchina CNC influenzano la velocità di taglio massima raggiungibile.
Macchine più potenti e rigide consentono velocità di taglio più elevate, garantendo stabilità e precisione durante la lavorazione.
Lubrificazione e refrigerazione
Un’adeguata lubrificazione e refrigerazione del tagliente dell’utensile permette di utilizzare velocità di taglio più elevate, riducendo l’attrito e il calore generato durante il processo.
L’utilizzo di lubrorefrigeranti ad alte prestazioni può aumentare significativamente la velocità di taglio e la durata dell’utensile.
Conseguenze di una velocità di taglio errata
La selezione di una velocità di taglio errata può portare a diverse conseguenze negative, tra cui:
- Usura prematura dell’utensile: Velocità di taglio eccessive possono causare un’usura rapida del tagliente, riducendo la durata dell’utensile e aumentando i costi di sostituzione.
- Scarsa qualità della finitura superficiale: Velocità di taglio inadeguate possono portare a una finitura superficiale scadente, con presenza di rigature, bave o scheggiature.
- Formazione di trucioli indesiderati: Una velocità di taglio errata può causare la formazione di trucioli lunghi e incontrollati, che possono danneggiare la superficie del pezzo o l’utensile stesso.
- Vibrazioni e instabilità del processo: Velocità di taglio eccessive o insufficienti possono generare vibrazioni e instabilità durante la lavorazione, compromettendo la precisione e la qualità del risultato finale.
- Riduzione della produttività: Una velocità di taglio non ottimale può ridurre la produttività del processo, aumentando i tempi di lavorazione e i costi complessivi.
Ottimizzazione della velocità di taglio
Per ottimizzare la velocità di taglio e ottenere i migliori risultati nelle lavorazioni CNC, è possibile adottare diverse strategie:
- Selezione della velocità di taglio in base al materiale e all’utensile: Utilizzare le tabelle di riferimento e le raccomandazioni dei produttori di utensili per scegliere la velocità di taglio ottimale in base al materiale del pezzo e alle caratteristiche dell’utensile.
- Utilizzo di software CAM per l’ottimizzazione dei parametri di taglio: I moderni software CAM (Computer-Aided Manufacturing) permettono di simulare il processo di lavorazione e ottimizzare automaticamente i parametri di taglio, inclusa la velocità di taglio, in base alle specifiche del progetto.
- Monitoraggio e regolazione della velocità di taglio durante la lavorazione: Utilizzare sistemi di monitoraggio in tempo reale per controllare la velocità di taglio e altri parametri durante la lavorazione, permettendo di effettuare regolazioni immediate in caso di necessità.
- Utilizzo di utensili ad alte prestazioni e rivestimenti speciali: L’impiego di utensili in materiali avanzati, come il carburo di tungsteno rivestito in TiAlN o AlTiN, consente di utilizzare velocità di taglio più elevate, aumentando la produttività e la durata dell’utensile.
Un esempio di ottimizzazione della velocità di taglio è l’utilizzo della tecnica del High Speed Machining (HSM), che prevede l’impiego di elevate velocità di taglio e avanzamento, combinato con una ridotta profondità di taglio.
Questa tecnica permette di aumentare significativamente la produttività, riducendo al contempo le forze di taglio e il calore generato, con conseguente miglioramento della qualità della finitura superficiale e della durata dell’utensile.
Velocità di taglio e durata dell’utensile
La velocità di taglio ha un impatto diretto sulla durata dell’utensile, poiché influenza l’usura del tagliente e la temperatura generata durante la lavorazione.
Una velocità di taglio eccessiva può portare a un’usura rapida dell’utensile, riducendone drasticamente la vita utile.
D’altra parte, una velocità di taglio troppo bassa può causare la formazione di un tagliente di riporto, che riduce la qualità della finitura superficiale e può portare alla rottura dell’utensile.
Per massimizzare la durata dell’utensile, è fondamentale scegliere la velocità di taglio ottimale in base al materiale del pezzo e alle caratteristiche dell’utensile.
Inoltre, è consigliabile monitorare regolarmente l’usura dell’utensile e regolare di conseguenza la velocità di taglio.
L’utilizzo di rivestimenti speciali, come il nitruro di titanio (TiN) o il carburo di titanio (TiC), può aumentare significativamente la resistenza all’usura dell’utensile, permettendo di utilizzare velocità di taglio più elevate e prolungando la durata complessiva dell’utensile.
Velocità di taglio e finitura superficiale
La velocità di taglio ha un impatto significativo sulla qualità della finitura superficiale del pezzo lavorato.
Una velocità di taglio troppo bassa può causare la formazione di bave e la presenza di segni di avanzamento sulla superficie, mentre una velocità eccessiva può portare a vibrazioni e alla formazione di rigature.
Per ottenere una finitura superficiale ottimale, è necessario selezionare la velocità di taglio adeguata in base al materiale del pezzo, alla geometria dell’utensile e al tipo di lavorazione.
Nelle operazioni di finitura, dove l’obiettivo è ottenere una superficie liscia e precisa, si utilizzano generalmente velocità di taglio più elevate rispetto alla sgrossatura, combinando una ridotta profondità di taglio e un elevato avanzamento.
Le tecniche di lavorazione ad alta velocità, come l’HSM (High Speed Machining), permettono di ottenere finiture superficiali eccellenti, grazie all’utilizzo di elevate velocità di taglio e avanzamento, combinato con una ridotta profondità di taglio.
Queste tecniche richiedono macchine CNC ad alte prestazioni e utensili specificatamente progettati per l’HSM, ma consentono di ridurre significativamente i tempi di lavorazione e migliorare la qualità della finitura superficiale.
Conclusione
In questa guida completa, abbiamo esplorato nel dettaglio tutti gli aspetti chiave della velocità di taglio nella fresatura CNC, fornendo informazioni tecniche approfondite e consigli pratici per ottimizzare le lavorazioni.
La corretta selezione e ottimizzazione della velocità di taglio è fondamentale per ottenere risultati di alta qualità, massimizzare la produttività e ridurre i costi di produzione.
Tenendo conto dei fattori che influenzano la velocità di taglio, come il materiale del pezzo, la geometria dell’utensile e il tipo di lavorazione, è possibile individuare i parametri ottimali per ogni specifica applicazione.
L’utilizzo di tecnologie avanzate, come il CAM e l’HSM, combinato con utensili ad alte prestazioni e sistemi di monitoraggio in tempo reale, consente di ottenere risultati eccellenti e di massimizzare l’efficienza del processo di fresatura CNC.
Per approfondire ulteriormente l’argomento della velocità di taglio e delle lavorazioni CNC, consigliamo di consultare le seguenti risorse:
- “Machining Data Handbook” di Machinability Data Center
- “Manufacturing Engineering and Technology” di Serope Kalpakjian e Steven R. Schmid
- “CNC Programming Handbook” di Peter Smid
- Forum online dedicati alle lavorazioni CNC, come CNCZone.com e Practical Machinist
Continuate a seguire le nostre guide e approfondimenti per migliorare costantemente le vostre competenze nelle lavorazioni CNC e ottenere risultati sempre più eccellenti.
