Fresare l’alluminio in modo intelligente

Il noto produttore di utensili Iscar ha sviluppato nel corso degli anni una gamma completa di utensili progettati specificamente per la lavorazione efficiente dell’alluminio e sue leghe. Soluzioni in grado di massimizzare il volume di truciolo asportato, riducendo nel contempo i costi di produzione.

di G.S.

La fresatura dell’alluminio può apparire a prima vista un processo estremamente semplice. Spesso si crede che sia sufficiente utilizzare un utensile bilanciato e affilato, e farlo lavorare alla velocità massima impostando un avanzamento medio per ottenere elevate prestazioni. Rispetto alla lavorazione dell’acciaio, l’alluminio e le sue leghe richiedono una forza di taglio molto inferiore e, pertanto, il tagliente di un utensile presenta un carico meccanico relativamente basso. L’alluminio inoltre presenta un’elevata conduttività termica e pertanto i trucioli prodotti durante la lavorazione di questo materiale trasferiscono elevati livelli di calore, con conseguente riduzione del carico termico del tagliente. Grazie a queste proprietà, la fresatura dell’alluminio è caratterizzata da velocità di taglio e avanzamenti estremamente elevati. Eppure, ciò non garantisce che le operazioni di fresatura siano così semplici. Infatti, le caratteristiche metallurgiche dell’alluminio possono portare durante la lavorazione alla formazione del tagliente di riporto. Questo fenomeno indesiderato aumenta il carico meccanico sul tagliente rendendo più difficile il deflusso del truciolo, influendo sull’equilibrio degli utensili e riducendo l’efficienza dell’intero processo di lavorazione.
L’evacuazione dei trucioli di alluminio può anche essere influenzata dalla non corretta scelta dell’utensile. Se il volume di scarico dell’elica della fresa non è sufficiente, i trucioli lunghi durante la fresatura dell’alluminio ostruiranno l’utensile. Superare questo ostacolo richiede l’impiego di una fresa con meno denti oppure riducendo i dati di taglio applicati, azioni che hanno però un impatto negativo sulla produttività.
Dal punto di vista della lavorabilità, l’alluminio non è un materiale uniforme. Gli elementi di lega (in particolare il silicio), il tipo di materiale (lavorato, fuso) e i metodi di trattamento influiscono tutti sulle proprietà di taglio. Numerosi altri fattori come ad esempio le condizioni di lavoro e i requisiti operativi (precisione, rugosità, ecc.) aggiungono i propri limiti e devono essere considerati quando si seleziona un utensile e le relative strategie di lavorazione.

Vasta gamma di frese specifiche per la lavorazione dell’alluminio
I produttori di utensili prendono in considerazione le caratteristiche specifiche dell’alluminio quando sviluppano i taglienti. Una chiave del successo è la corretta combinazione di geometria di taglio, materiale dell’utensile e relativo trattamento, oltre alle opzioni per una corretta lubrorefrigerazione. In questo senso, il noto produttore di utensili Iscar ha sviluppato un’intera gamma di frese indexabili, progettate specificamente per la lavorazione efficiente dell’alluminio. Ogni famiglia di queste frese è caratterizzata da un design del corpo integrale o leggero, esclusivi sistemi di bloccaggio degli inserti, sistemi con cartucce regolabili, vari inserti rettificati e lappati con un’ampia gamma di raggi, più diffusi nella lavorazione dell’alluminio, inserti con riporto in diamante policristallino (PCD). La maggior parte delle frese è dotata di canali interni per un’efficace lubrorefrigerazione.
Un esempio è la famiglia di utensili indexabili Iscar HELIALU, che comprende frese a 90° per la fresatura di alluminio ad alta velocità (per lavorazioni di sgrossatura e semifinitura).
Utilizzate principalmente nell’industria aerospaziale, consentono di sfruttare al massimo i vantaggi dell’alta velocità, per massimizzare il volume di truciolo asportato e minimizzare i costi di produzione. Tra le principali caratteristiche, meritano una segnalazione: un esclusivo design delle sedi previene lo spostamento degli inserti; inserti affilati per minori forze di taglio e maggiore precisione; spoglia frontale lappata per un’elevata evacuazione del truciolo; elevati angoli di penetrazione in rampa; design dell’elica aperto per aiutare l’evacuazione del truciolo.

Frese in metallo duro a tre eliche
La famiglia di frese in metallo duro a tre eliche Iscar ECR-B3-RC è invece progettata per lavorazioni di sgrossatura con elevata asportazione. Queste frese innovative sono dotate di taglienti discontinui che dividono i trucioli larghi in segmenti più piccoli per un’evacuazione ottimale. I canali interni del refrigerante diretti a ciascun tagliente consentono l’erogazione di flusso di refrigerante ininterrotto alla zona di taglio. Queste due caratteristiche, in combinazione con i taglienti lucidati, migliorano in modo significativo le capacità di evacuazione dei trucioli, consentendo una produttività considerevolmente maggiore. Il tagliente discontinuo, assicura inoltre un reale abbattimento delle vibrazioni e, insieme al codolo minorato della fresa, contribuisce al taglio stabile anche con sporgenze elevate. Perché la famiglia ECR-B3-RC ha solo tre taglienti? Nella fresatura dell’alluminio, le vibrazioni indesiderate generate durante il processo di taglio rappresentano una criticità molto importante. Varie ricerche e pratiche di lavorazione dei metalli dimostrano che una configurazione a tre taglienti è il design ottimale per frese a 90° in metallo duro integrale per la lavorazione di alluminio. Nella fresatura ad alta efficienza, questo design garantisce un corretto dimensionamento del vano di scarico delle eliche necessario per il flusso di trucioli, non andando ad aumentare le vibrazioni. La maggior parte delle frese per alluminio sono basate su questo approccio e l’ECR-B3-RC non fa eccezione. Allo stesso tempo, il desiderio di aumentare la produttività delle frese a candela ha portato ISCAR al lancio di un innovativo design a quattro taglienti. CHATTERFREE ECA-H4 … CF è una famiglia di frese a candela che fornisce un tagliente extra per aiutare ad aumentare l’asportazione sia per le operazioni di sgrossatura che di finitura.
Sebbene abbiano una struttura a quattro taglienti, queste frese hanno notevoli capacità di smorzamento delle vibrazioni grazie al passo differenziato ed elica variabile. Inoltre, i progettisti Iscar sono riusciti a creare un diametro del nocciolo ed i taglienti simili alle frese a tre eliche dello stesso diametro della famiglia ECA-H3.

Frese a candela e corpi fresa modulari con teste intercambiabili
Il mondo della costruzione stampi e l’industria aerospaziale richiedono utensili di fresatura di piccole dimensioni per la lavorazione precisa di superfici tridimensionali. Una nuova famiglia di frese a candela in metallo duro integrale EBA-B2, con eliche lappate e una gamma di diametri da 1 a 6 mm, è pensata proprio per questo tipo di applicazioni impegnative. La nuova famiglia estende la gamma delle testine toriche intercambiabili MULTI-MASTER MM EBA da 8 a 25 mm di diametro. La famiglia di utensili MULTI-MASTER, composta da corpi fresa modulari e una grande varietà di testine intercambiabili, è particolarmente indicata per la fresatura di alluminio, soprattutto in applicazioni che richiedono elevata sporgenza. Le classiche frese in metallo duro sono costituite da costose barre di carburo. Nonostante la parte tagliente rappresenti solo una parte dell’intero corpo fresa, dopo l’usura dell’utensile o una rottura improvvisa, l’intero utensile deve essere gettato via. Questo è un serio svantaggio economico. Al contrario, in questi casi, gli utenti MULTI-MASTER devono solo sostituire la testina, che rappresenta solo la parte tagliente.
Per concludere, possiamo quindi affermare che l’alluminio può essere lavorato facilmente solo se si applicano strategie di taglio efficienti e si utilizzano gli utensili più adatti per ogni specifica applicazione.