1. Selezionare i parametri geometrici dell'utensile
Nella lavorazione dell'acciaio inossidabile, la geometria della parte tagliente dell'utensile deve essere generalmente considerata nella scelta dell'angolo di spoglia e dell'angolo di inclinazione. Nella selezione dell'angolo di spoglia, è necessario considerare fattori come il profilo della scanalatura, la presenza o l'assenza di smussatura e l'angolo di inclinazione della lama, positivo o negativo. Indipendentemente dall'utensile, nella lavorazione dell'acciaio inossidabile è necessario utilizzare un angolo di spoglia maggiore. L'aumento dell'angolo di spoglia dell'utensile può ridurre la resistenza incontrata durante il taglio e l'asportazione del truciolo. La scelta dell'angolo di spoglia non è molto rigida, ma non deve essere troppo piccolo. Se l'angolo di spoglia è troppo piccolo, causerà un forte attrito con la superficie del pezzo, peggiorando la rugosità della superficie lavorata e accelerando l'usura dell'utensile. Inoltre, a causa del forte attrito, l'effetto di indurimento della superficie dell'acciaio inossidabile viene accentuato; l'angolo di spoglia dell'utensile non deve essere troppo grande, altrimenti si riduce l'angolo di cuneo dell'utensile, si riduce la resistenza del tagliente e si accelera l'usura dell'utensile. In generale, l'angolo di scarico dovrebbe essere opportunamente maggiore rispetto alla lavorazione dell'acciaio al carbonio ordinario.
La scelta dell'angolo di spoglia Dal punto di vista della generazione e della dissipazione del calore di taglio, aumentare l'angolo di spoglia può ridurre la generazione di calore di taglio e la temperatura di taglio non sarà troppo elevata, ma se l'angolo di spoglia è troppo grande, il volume di dissipazione del calore della punta dell'utensile diminuirà e la temperatura di taglio aumenterà. Ridurre l'angolo di spoglia può migliorare le condizioni di dissipazione del calore della testa di taglio e la temperatura di taglio potrebbe diminuire, ma se l'angolo di spoglia è troppo piccolo, la deformazione di taglio sarà grave e il calore generato dal taglio non sarà facilmente dissipato. La pratica dimostra che un angolo di spoglia go=15°-20° è il più appropriato.
Nella fase di sgrossatura, quando si seleziona l'angolo di spoglia, è necessaria un'elevata resistenza del tagliente degli utensili da taglio potenti, pertanto si dovrebbe scegliere un angolo di spoglia più piccolo; durante la finitura, l'usura dell'utensile si verifica principalmente nella zona del tagliente e sulla superficie del fianco. L'acciaio inossidabile, un materiale soggetto a incrudimento, risente maggiormente dell'attrito della superficie del fianco, con conseguente impatto negativo sulla qualità della superficie e sull'usura dell'utensile. Un angolo di spoglia adeguato dovrebbe essere: per l'acciaio inossidabile austenitico (inferiore a 185 HB), l'angolo di spoglia può essere compreso tra 6° e 8°; per la lavorazione dell'acciaio inossidabile martensitico (superiore a 250 HB), l'angolo di spoglia è compreso tra 6° e 8°; per l'acciaio inossidabile martensitico (inferiore a 250 HB), l'angolo di spoglia è compreso tra 6° e 10°.
La scelta dell'angolo di inclinazione della lama. Le dimensioni e la direzione dell'angolo di inclinazione della lama determinano la direzione del flusso del truciolo. Una scelta ragionevole dell'angolo di inclinazione della lama ls è solitamente compresa tra -10° e 20°. Gli utensili con un'ampia inclinazione della lama dovrebbero essere utilizzati per la microfinitura del cerchio esterno, la tornitura fine dei fori e la piallatura di precisione: in questo caso si dovrebbe utilizzare ls compreso tra 45° e 75°.
2. Selezione dei materiali degli utensili
Nella lavorazione dell'acciaio inossidabile, il portautensili deve possedere sufficiente resistenza e rigidità per resistere all'elevata forza di taglio ed evitare vibrazioni e deformazioni durante il processo di lavorazione. Ciò richiede la scelta di una sezione trasversale del portautensili sufficientemente ampia e l'utilizzo di materiali ad alta resistenza per la sua fabbricazione, come ad esempio l'acciaio 45 o 50 temprato e rinvenuto.
Requisiti per la parte tagliente dell'utensile: nella lavorazione dell'acciaio inossidabile, il materiale della parte tagliente dell'utensile deve possedere un'elevata resistenza all'usura e mantenere le proprie prestazioni di taglio anche ad alte temperature. I materiali attualmente comunemente utilizzati sono: acciaio rapido e carburo cementato. Poiché l'acciaio rapido mantiene le proprie prestazioni di taglio solo al di sotto dei 600 °C, non è adatto per il taglio ad alta velocità, ma è indicato solo per la lavorazione dell'acciaio inossidabile a basse velocità. Il carburo cementato, invece, grazie alla sua maggiore resistenza al calore e all'usura rispetto all'acciaio rapido, è più adatto al taglio dell'acciaio inossidabile.
Il carburo cementato si divide in due categorie: lega tungsteno-cobalto (YG) e lega tungsteno-cobalto-titanio (YT). Le leghe tungsteno-cobalto hanno una buona tenacità. Gli utensili realizzati con queste leghe possono utilizzare un angolo di spoglia maggiore e un tagliente più affilato per la rettifica. I trucioli si deformano facilmente durante il processo di taglio e il taglio è rapido. I trucioli non aderiscono facilmente all'utensile. In questo caso, è più appropriato lavorare l'acciaio inossidabile con la lega tungsteno-cobalto. In particolare, nelle lavorazioni di sgrossatura e nel taglio intermittente con forti vibrazioni, è consigliabile utilizzare lame in lega tungsteno-cobalto. Queste lame non sono dure e fragili come quelle in lega tungsteno-cobalto-titanio, non sono facili da affilare e si scheggiano facilmente. La lega tungsteno-cobalto-titanio ha una maggiore durezza a caldo ed è più resistente all'usura rispetto alla lega tungsteno-cobalto in condizioni di alta temperatura, ma è più fragile, non resistente agli urti e alle vibrazioni e viene generalmente utilizzata come utensile per la tornitura fine dell'acciaio inossidabile.
Le prestazioni di taglio del materiale dell'utensile sono correlate alla durata e alla produttività dell'utensile stesso, e la lavorabilità del materiale influisce sulla qualità di fabbricazione e affilatura dell'utensile. Si consiglia di scegliere materiali per utensili con elevata durezza, buona resistenza all'adesione e tenacità, come il carburo cementato YG. È preferibile non utilizzare il carburo cementato YT, soprattutto nella lavorazione dell'acciaio inossidabile austenitico 1Gr18Ni9Ti. In questo caso, è assolutamente necessario evitare l'utilizzo della lega dura YT, poiché il titanio (Ti) presente nell'acciaio inossidabile e il Ti nel carburo cementato di tipo YT formano un legame, permettendo ai trucioli di asportare facilmente il Ti dalla lega, con conseguente aumento dell'usura dell'utensile. L'esperienza pratica dimostra che l'utilizzo di materiali di tre gradi, YG532, YG813 e YW2, per la lavorazione dell'acciaio inossidabile offre buoni risultati.
3. Selezione della quantità di taglio
Per sopprimere la formazione di spigoli vivi e scaglie di truciolo e migliorare la qualità della superficie, durante la lavorazione con utensili in metallo duro, la quantità di materiale da asportare è leggermente inferiore rispetto a quella utilizzata per la tornitura di pezzi in acciaio al carbonio generico, in particolare la velocità di taglio non deve essere troppo elevata. Generalmente si raccomanda una velocità di taglio Vc = 60-80 m/min, una profondità di taglio ap = 4-7 mm e un avanzamento f = 0,15-0,6 mm/giro.
4. Requisiti relativi alla rugosità superficiale della parte tagliente dell'utensile
Migliorare la finitura superficiale della parte tagliente dell'utensile può ridurre la resistenza all'arricciamento dei trucioli e migliorare la durata dell'utensile stesso. Rispetto alla lavorazione dell'acciaio al carbonio ordinario, nella lavorazione dell'acciaio inossidabile è necessario ridurre opportunamente la quantità di materiale asportato per rallentare l'usura dell'utensile; allo stesso tempo, è opportuno selezionare un fluido di raffreddamento e lubrificazione adeguato per ridurre il calore e la forza di taglio durante il processo di lavorazione e per prolungare la durata dell'utensile.
Data di pubblicazione: 16 novembre 2021
