Le tecniche di lavorazione standard non possono produrre alcune geometrie complicate. In tali casi diventa necessaria la lavorazione con sottosquadro. Se padroneggi questo metodo puoi ottenere una precisione, una qualità delle parti e delle prestazioni straordinarie.
In questo articolo del blog parleremo dei diversi utensili per la lavorazione dei sottosquadri, delle loro tipologie e delle migliori pratiche per questa lavorazione.
Che cosa è la lavorazione con sottosquadro?
È un processo di fabbricazione che viene utilizzato per realizzare caratteristiche incassate sotto la superficie di un pezzo in lavorazione. Questa tecnica CNC utilizza lavorazione multiasse centri e utensili personalizzati per rimuovere materiale da aree difficili da raggiungere.
Questa tecnica si rivela necessaria per creare geometrie interne complesse, per l'incastro di parti e scanalature per O-ring in componenti medicali e aerospaziali.
Tipi di sottosquadri nella lavorazione
a. Interno vs Esterno
I sottosquadri interni sono caratteristiche come cavità e filettature interne ecc. che vengono realizzate all'interno di una parte. Queste caratteristiche sono più difficili da lavorare perché l'utensile non riesce a raggiungerle facilmente.
D'altro canto, i sottosquadri esterni sono caratteristiche create all'esterno di una superficie, come sporgenze superficiali e filettature esterne. Sono più facili da lavorare perché l'utensile può raggiungerle facilmente.
b. Profili geometrici comuni
i. Sottosquadri a T
Questi sottosquadri hanno un design a forma di T contenente una base piatta e lati lunghi. Li puoi trovare in fessure di montaggio, dispositivi di fissaggio e parti ad incastro dove sono richieste connessioni regolabili e sicure.
ii. Sottosquadri per chiavetta
Un sottotaglio a sede per chiavetta trattiene una chiavetta all'interno di un albero o di un foro. Questa progettazione assicura il corretto trasferimento della coppia nei sistemi meccanici come pulegge e ingranaggi e arresta il movimento rotatorio tra parti interconnesse.
iii. Sottosquadri a coda di rondine
Questi sottosquadri hanno una forma trapezoidale invertita con una parte superiore stretta e una parte inferiore larga. I componenti aerospaziali o di stampi utilizzano principalmente questo design per giunti sicuri.
iv. Scanalature per O-ring
Si tratta di scanalature dimensionate con precisione per contenere gli O-ring e formare una tenuta forte tra le superfici. Troverai queste sottosquadri nei sistemi pneumatici e idraulici, dove sono importanti per mantenere la pressione e prevenire perdite.
v. Sottosquadri sferici
Questi sottosquadri creano superfici sferiche o 3D che hanno somiglianza con una parte di sfera. I cuscinetti e i giunti sferici li usano comunemente per un migliore movimento rotatorio.
Tecniche e utensili nella lavorazione sottosquadro
a. Taglierine specializzate
i. Taglia lecca-lecca
Questi utensili speciali sono dotati di un collo sottile e una punta arrotondata. Puoi usarli per raggiungere aree difficili da raggiungere con angoli di taglio da 30 a 60 gradi. La sua testa rotonda può raggiungere angoli profondi e offre una finitura precisa e un contorno liscio. Nella produzione aerospaziale, queste frese sono necessarie per realizzare parti di precisione e geometrie interne complesse.
ii. Frese a coda di rondine
Queste frese hanno bordi angolati che creano delle scanalature distintive a coda di rondine. Il design include una parte inferiore larga e una parte superiore stretta che crea un giunto autobloccante. Puoi scegliere tra angoli standard di 45 e 60 gradi. Queste frese funzionano senza problemi in lavorazioni manuali e CNC operazioni per garantire tagli durevoli e precisi.
iii. Frese per scanalature a T e per chiavette
Le frese a T hanno lame piatte orizzontali collegate tra loro. Queste lame possono tagliare da tutti e tre i lati e hanno una larghezza che va da 3 a 40 mm. Le troverete particolarmente utili nei letti delle macchine per realizzare dispositivi di fissaggio sicuri.
Le frese per sedi chiavette sono frese i cui bordi sono simmetrici. Questi bordi bilanciano le forze radiali in modo che le sedi chiavette negli alberi possano essere lavorate con precisione. Inoltre, il loro design a due taglienti riduce le vibrazioni.
iv. Frese a candela sottosquadro
Questi utensili in metallo duro presentano un tagliente arrotondato a 270 gradi. È possibile scegliere tra un collo rastremato o dritto per una migliore rigidità. Questo design consente il sottosquadro, la lavorazione multiasse e la sbavatura in spazi ristretti. I produttori di componenti medicali dipendono fortemente da questi utensili multiuso.
b. Rivestimenti e materiali per utensili
i. Carburo contro HSS
Gli utensili in metallo duro sono più efficaci nella lavorazione di materiali abrasivi grossolani e duri grazie alla loro maggiore durezza, resistenza termica e velocità di taglio.
Gli utensili HSS hanno anche molti vantaggi, come il fatto che funzionano meglio con materiali più morbidi e sono facili da affilare. Dovresti usare utensili HSS per attività a bassa velocità⸴ in particolare in configurazioni a bassa rigidità.
ii. Rivestimenti TiN/TiAlN
I produttori di utensili utilizzano rivestimenti in nitruro di titanio e alluminio (TiAlN) e nitruro di titanio (TiN) per migliorare i risultati di taglio. Il TiN funziona bene per le attività di lavorazione generale, mentre il TiAlN è più efficace in condizioni di alta temperatura. Entrambi i rivestimenti riducono l'attrito, aumentano la resistenza all'usura e prolungano la durata dell'utensile.
Buone pratiche per la lavorazione sottosquadro
a. Selezione dello strumento giusto
Il successo della lavorazione con sottosquadro dipende in larga misura dalla scelta dell'utensile corretto. Tipo di materiale, geometria e profondità del sottosquadro sono tre fattori che devono essere tenuti a mente quando si sceglie un utensile. Utilizzare frese a lecca-lecca per sottosquadri curvi e arrotondati, frese a coda di rondine per elementi di incastro angolati e frese a T per lavorare su scanalature orizzontali.
b. Evacuazione dei trucioli
L'efficiente rimozione dei trucioli previene molti problemi come la generazione di calore indesiderato, difetti superficiali e usura eccessiva degli utensili. Utilizzare sistemi di aria ad alta pressione o refrigerante per rimuovere i trucioli da punti stretti. Scegliere utensili con geometrie avanzate delle scanalature e implementare l'adattabilità CAM approcci per mantenere un flusso di trucioli costante.
c. Fissaggio e bloccaggio
La stabilità completa del pezzo è essenziale anche per le difficili operazioni di sottosquadro. Utilizzare morsetti, maschere o ganasce morbide personalizzate per impedire qualsiasi movimento durante la lavorazione e utilizzare piastre di utensili o dispositivi multiasse per una migliore raggiungibilità delle aree difficili. È importante prendersi cura dell'accessibilità nel posizionamento del pezzo durante questa operazione.
d. Finitura superficiale
Per ottenere la migliore finitura superficiale, è necessario tenere in considerazione velocità di avanzamento e velocità del mandrino. Mantenere basse le velocità di avanzamento durante le operazioni di finitura fine, perché questo metodo consente di effettuare tagli piccoli e precisi che creano superfici lisce. Ricordare che alte velocità di taglio generano calore, che può influire sulla qualità della superficie.
e. Controllo di qualità
Ispezionare le dimensioni e le tolleranze dei sottosquadri con scanner laser e CMM. Controllare regolarmente le finiture superficiali per individuare eventuali irregolarità. Inoltre monitorare i processi in tempo reale e tenere traccia dell'usura degli utensili per mantenere la stessa qualità in più produzioni.
Superare sfide comuni
- L'accessibilità limitata degli utensili è una grande sfida nella lavorazione sottosquadro, quindi usa sistemi CNC multiasse per raggiungere aree incassate o ristrette. Pianifica attentamente il tuo approccio per garantire una lavorazione precisa di geometrie complicate e la prevenzione delle collisioni.
- Materiali abrasivi e grandi forze di taglio aumentano il rischio di rottura e usura dell'utensile. Quindi, scegli utensili in carburo con rivestimento appropriato per evitare questi problemi.
- La finitura superficiale può essere compromessa da variazioni del materiale o parametri di taglio errati, quindi è necessario ottimizzare gli avanzamenti e creare percorsi utensile precisi per ottenere superfici lisce.
- Le geometrie di sottosquadro complicate possono rendere la programmazione più difficile e quindi aumentare la possibilità di errore. Per evitare ciò e generare un percorso utensile accurato, utilizzare software CAD o CAM avanzati e stimolare l'intero processo di lavorazione.
Per riassumere
La produzione moderna necessita di lavorazioni con sottosquadro per realizzare parti complicate con elevata precisione. Puoi ottenere i risultati migliori utilizzando tecniche avanzate e utensili specializzati. Le lavorazioni con sottosquadro aiutano a risolvere problemi comuni come complessità di programmazione e accessibilità degli utensili.
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domande correlate
1. In che modo la durezza del materiale influisce sulla scelta dell'utensile per la lavorazione dei sottosquadri in alluminio rispetto a quelli in titanio?
La durezza del materiale influisce direttamente sulla scelta dell'utensile. Gli utensili in acciaio rapido funzionano meglio per i sottosquadri in alluminio, mentre il titanio necessita di utensili in carburo con un rivestimento specializzato per garantire una durata a lungo termine e resistere al calore.
2. Esistono alternative convenienti agli utensili di sottosquadro personalizzati per la produzione di bassi volumi?
Sì, è possibile utilizzare utensili specializzati già pronti all'uso, come frese a lecca-lecca e a T, al posto di utensili personalizzati, perché queste opzioni riducono i costi e garantiscono quasi la stessa precisione degli utensili personalizzati nella produzione a basso volume.
3. Quale ruolo gioca il software CAM nella simulazione di percorsi utensile sottosquadra per geometrie complesse?
Il software CAM esegue tre funzioni principali nella lavorazione sottosquadro. Esegue simulazioni accurate del percorso utensile, identifica potenziali collisioni e sviluppa le migliori strategie di taglio possibili. Queste caratteristiche rendono il processo di lavorazione privo di errori e veloce.
4. In che modo i protocolli di sicurezza differiscono quando si eseguono lavorazioni meccaniche di sottosquadri in materiali come le leghe di alluminio-berillio?
Durante la lavorazione di leghe di alluminio berillio⸴ è necessario assicurare una ventilazione adeguata, utilizzare dispositivi di protezione individuale e collanti specializzati. Questi protocolli proteggono dagli effetti tossici delle particelle di berillio-alluminio lavorate.