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03/09/2010

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La lavorazione dei fori

La lavorazione dei fori è una delle lavorazioni meccaniche più importanti a livello industriale, per la sua enorme diffusione, in termini quantitativi, nei processi di produzione dei componenti meccanici.
Molte sono le tipologie di foro ottenibili (cilindrico, filettato, conico, svasato, etc.) mediante una sequenza di operazioni, funzione della geometria desiderata e della qualità richiesta alla lavorazione. Le principali operazioni di lavorazione dei fori sono la foratura, l’allargatura, l’alesatura, e la maschiatura. In questa sezione ci si limiterà a discutere della foratura, in quanto è sicuramente l’operazione più diffusa, rimandando a testi specialistici per la trattazione degli altri processi di lavorazione dei fori.

La foratura

Tra tutte le operazioni di lavorazione dei fori la foratura è sicuramente la più comune. Questa lavorazione è caratterizzata da qualità di lavorazione piuttosto scadente, comparabile ad una sgrossatura, e da tolleranze dimensionali e geometriche di basso livello.
L’utensile utilizzato nella foratura è la punta elicoidale la cui geometria è illustrata in Figura 1. L’angolo più utilizzato per l’inclinazione delle eliche è di 118°, che è in grado di lavorare un ampio spettro di materiali. Per materiali più duri si vanno comunque ad utilizzare angoli fino a 130°-150°, mentre angoli più acuti, fino a 60°-90° vengono utilizzati per materiali più “morbidi”. In funzione del valore assunto da questi angoli (e di conseguenza del tipo di materiale lavorabile) le punte vengono classificate come: N per acciai da costruzione, ghisa grigia e leghe non ferrose di durezza media, D per materiali particolarmente duri e tenaci, T per materiali particolarmente teneri e malleabili.
Le punte elicoidali vengono prodotte sia sinistrorse che destrorse, essendo queste ultime le più diffuse. Sono composte da tre zone differenti: il codolo (dritto o rastremato), la punta (che è la parte che effettua il taglio) e il corpo centrale (la parte dove sono le eliche), come mostrato in Figura 2.
L’intersezione delle superfici elicoidali con la superficie di estremità della punta origina i due taglienti (AB e CE), collegati tra loro da un tratto (AC) che non partecipa al taglio ma ha la funzione di incrudire il materiale. I due spigoli elicoidali di guida (BB’ e EE’) hanno invece la funzione di guidare la punta all’interno del foro e di lisciare la superficie di questo.
La funzione delle due scanalature elicoidali è quella di evacuare i trucioli che si formano durante la lavorazione e, se impiegato, di portare il fluido impiegato per la lubrificazione e la refrigerazione nella zona di taglio.
La sezione resistente della punta è costituita dal nocciolo centrale, che solitamente ha un diametro pari al 10-20% del diametro esterno della punta.
Questo genere di punte è quello di più largo utilizzo, ma presentano l’inconveniente di necessitare di una foratura preliminare atta alla creazione del foro di centraggio (compiuta con una speciale punta, Figura 3). Queste punte infatti hanno difficoltà nella penetrazione iniziale del materiale e tendono a presentare in questa fase problemi di traballamento della punta. Per ovviare a questo problema, senza ricorrere alla foratura preliminare, si utilizzano punte di geometria particolare (Figura 4) che , di contro, presentano un costo più elevato.
Diversi sono i materiali utilizzati nella costruzione delle punte per foratura. In particolare, le più economiche vengono realizzate in acciaio al carbonio, che di contro presentano un limite nella temperatura massima sostenibile e quindi nella velocità di rotazione. Velocità di rotazione doppie possono essere ottenute utilizzando punte per alte velocità, ricoperte con nitrati di titanio che inoltre conferiscono alla punta un colore dorato. Altre tipologie di punte sono quelle al cobalto e quelle al tungsteno, per applicazioni particolari.

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Figura 1: Una tradizionale punta elicoidale per foratura.