I produttori di utensili rispondono alle nuove richieste di foratura

Uno dei metodi di produzione più antichi dell'umanità, ovvero la realizzazione di un buco, è ora messo a dura prova dai rapidi progressi, tra cui materiali nuovi e più resistenti, una maggiore complessità delle parti, componenti sempre più piccoli e la necessità di tempi di ciclo più brevi. Quella che era una procedura abbastanza di routine ora richiede utensili con substrati più resistenti, rivestimenti migliori e, in alcuni casi, personalizzati, insieme a geometrie migliorate e design specializzati.

La necessità di componenti più resistenti e leggeri nelle applicazioni critiche ha spinto all'uso di materiali non tradizionali. Questi includono nuovi acciai speciali, leghe più recenti, ceramica, compositi e vetro. Difficili da lavorare e da penetrare, vengono spesso utilizzati in parti che richiedono tolleranze eccezionalmente strette e una finitura superficiale fine.

Edwin Tonne, specialista tecnico e di formazione per Horn USA Inc., Franklin, Tennessee, definisce alcuni dei problemi nella realizzazione di fori con punte in materiali come il titanio e gli acciai inossidabili austenitici. "I problemi iniziano fin dall'inizio in quanto è necessario uno sforzo maggiore per penetrare nel materiale, con conseguente tendenza a correre più in alto con una spinta", ha detto. “Inoltre, questi materiali spesso si bloccano sul trapano e non tagliano in modo netto, usurando il trapano più velocemente del normale. I problemi derivano dalla tenacità dei materiali piuttosto che semplicemente dalla durezza. Alcuni degli altri materiali, come la plastica, sono più duri e questo comporta una serie di problemi”.

Craig Ewing, specialista nazionale di prodotti per la perforazione presso Iscar Metals Inc., Arlington, Texas, ha discusso le difficoltà inerenti ai compositi e alla ceramica. “La sfida principale con i materiali non tradizionali è la necessità di trovare un equilibrio tra prestazioni più elevate e una maggiore durata dell’utensile. Spesso ciò dipende dalle qualità di metallo duro e dalla preparazione del tagliente. Le sfide con ceramica e compositi sono duplici. Sono estremamente abrasivi e ciò influisce negativamente sulla durata dell'utensile. I compositi hanno anche la tendenza a delaminarsi o sfilacciarsi senza la geometria corretta”.

Iscar, ad esempio, ha dieci geometrie standard, ma è spesso chiamata a realizzare progettazioni specializzate. "Altre soluzioni utilizzano inserti con punta diamantata o rivestimento simile al diamante, che migliorano la durata dell'utensile e possono rappresentare un'alternativa economicamente vantaggiosa al metallo duro rivestito", ha affermato Ewing.

Quando si tagliano materiali duri, il calore è il nemico. Non solo influisce sulla precisione, ma riduce sostanzialmente la durata dell'utensile, secondo Manfred Lenz, product manager per la foratura di Seco Tools LLC, Troy, Michigan. "Con metalli come le leghe ad alta temperatura, il tagliente di riporto è un problema", ha affermato . “Pertanto, sono essenziali bordi affilati e rivestimenti in grado di resistere alle temperature più elevate e di ridurre o eliminare i taglienti di riporto. Il problema principale con i compositi è l’abrasione che può usurare un tagliente e quindi creare strappi. Una soluzione in questo caso è mantenere il tagliente affilato con rivestimenti appositamente formulati o punte con punta in PCD”.

David Maunu, specialista in applicazioni mediche presso Mitsubishi Materials USA Corp., Schaumburg, Illinois, ha sottolineato le considerazioni economiche derivanti dall'adozione di materiali più duri e non tradizionali. "Data la concorrenza esistente nel mercato mondiale, una delle grandi sfide per i produttori di utensili è la necessità di sviluppare uno strumento standard in grado di funzionare con più materiali con ripetibilità e affidabilità", ha affermato. “Sebbene i produttori abbiano bisogno di attrezzature specializzate in moltissimi casi, le economie impongono la necessità di un prodotto che possa funzionare bene, fornire risultati soddisfacenti e raggiungere una durata ragionevole in un’ampia gamma di materiali”.

I criteri prestazionali devono includere la geometria corretta per un adeguato controllo del truciolo, ha osservato. “Le punte specializzate richieste per i compositi richiedono substrati appositamente formulati e rivestimenti multipli e, come tali, sono più costose. Combinando trapani standardizzati ove possibile e unità specializzate ove necessario, produttori e clienti possono calcolare la media dei costi per ottenere migliori prestazioni economiche”.

La richiesta di fori di diametro più piccolo è proliferata in tutta la produzione, spaziando dalle parti più piccole realizzate su macchine di tipo svizzero ad alcuni dei componenti più grandi nei motori degli aerei e altrove. Oltre a evitare semplicemente la rottura della punta, le tolleranze e la finitura sono diventati punti importanti. La soluzione al problema va ben oltre l’attrezzatura e richiede una combinazione ottimizzata di fattori.