LUBROREFRIGERAZIONE MINIMALE LO STATO DELL ARTE DI UNA TECNICA AFFERMATA

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1 Relazione presentata dal Sig. Domenico Zanotti nella VII giornata europea del lubrorefrigerante durante la BIMU SOMMARIO - LA MEMORIA SI PONE COME OBIETTIVO QUELLO DI RAPPRESENTARE LA SITUAZIONE REALE DELL UTILIZZO DELLA TECNICA MINIMALE NEL MONDO DEI LUBROREFRIGERANTI. LO STATO DELL ARTE VIENE RAPPRESENTATO ATTRAVERSO L ESPOSIZIONE DI UNA SERIE DI ESPERIENZE PRATICHE RICAVATE DIRETTAMENTE DAGLI UTILIZZATORI FINALI - LE LAVORAZIONI MECCANICHE CON ASPORTAZIONE DI MATERIALE E NON SARANNO ILLUSTRATE MOSTRANDO L AMPIO CAMPO DI IMPIEGO DELLA TECNICA IN ESAME. - VERRA DESCRITTO IL FUNZIONAMENTO DEL SISTEMA CON I PRINCIPALI COMPONENTI CHE NE FANNO PARTE - UN QUADRO RIASSUNTIVO CON LE OPPORTUNE CONCLUSIONI TERMINERA LA MEMORIA. Parlare oggi di lubrorefrigerazione minimale senza cadere nella ripetizione di concetti ormai acquisiti a livello di tecnologia delle lavorazioni meccaniche riesce estremamente difficile. Decine di memorie e di articoli sono apparse sulle riviste tecniche in questi ultimi anni, e gli autori hanno espresso informazioni di ogni tipo, propendendo ciascuno sia con l evidenziare un particolare indirizzo nel realizzare la condizione della lubrificazione minimale dal punto di vista impiantistico, sia nel descrivere gli effetti, i positivi risultati, la drastica diminuzione dei consumi del lubrificante e degli utensili, o l aspetto ambientalistico ed ecologico. Mi sembra quindi di poter dire oggi, vuoi per l esperienza propria vissuta, vuoi per quanto è di pubblico dominio, che la tecnica cosiddetta della lubrorefrigerazione minimale e cioè, in altre parole, l adduzione di quantità estremamente piccole di lubrificante vettoriato da flussi di aria a bassa pressione, laddove un utensile compie la propria funzione, è un fatto di uso comune nelle lavorazioni meccaniche. Vale la pena peraltro ricordare una serie di impieghi tipici nei quali la lubrorefrigerazione minimale trova ormai una corrente applicazione. 16/07/04 1

2 Debbo tuttavia fare una premessa circa la scelta del metodo con il quale il lubrificante viene proiettato sul punto di lavoro dell utensile. In un caso si produce la nebulizzazione del lubrificante all interno di un serbatoio alimentato con aria compressa e si produce un aerosol convogliato poi direttamente all utensile. L altra soluzione è data dall impiego di una micro-pompa che alimenta direttamente gli ugelli terminali dove interviene la miscelazione con l aria a sua volta convogliata in un tubo coassiale a quello che trasporta il lubrificante. È quindi nell ugello che si compie la miscelazione aria / olio, cosicché non c è formazione di nebbia, ma solo micro particelle di lubrificante che sono proiettate verso il punto di impatto dell utensile con il materiale. Non vi è dubbio che questa seconda soluzione porti notevoli vantaggi, soprattutto dal punto di vista ambientale, ma altresì in funzione della facilità con la quale si possono dosare precise quantità di lubrificante da impiegare nell unità di tempo voluta. Senza trascurare il fatto che è possibile altrettanto facilmente giungere all esterno dell utensile o all interno del medesimo se necessario e possibile, anche attraverso l asse del mandrino, nel caso di utensili rotanti. Fatta questa premessa possiamo fare una breve rassegna delle più diffuse applicazioni della lubrorefrigerazione minimale. Lavorazioni di foratura Si tratta forse di una delle prime scelte fatte quando ancora la lubrorefrigerazione minimale era in fase di sperimentazione. I risultati sono brillanti sia agli effetti dell economia che si realizza sul consumo dell utensile, sia per il risultato riferito allo stato delle superfici ottenibili, che per le velocità di taglio e di asportazione. L uso nella foratura profonda a partire dall interno della punta dà in molti casi e con l impiego di pressioni di aria più elevate, buoni risultati. Maschiatura Anche qui le esperienze sono consolidate soprattutto in macchine operatrici a trasferta laddove le maschiature debbano mantenere caratteristiche di qualità costante su lunghe serie di pezzi. Si arriva normalmente con ugelli esterni ed aria o pressione molto bassa. 16/07/04 2

3 Buoni risultati anche nelle filiere a pettine. Rullatura Sia che si tratti di rullature di filetti che di altri tipi di deformazione, l eliminazione della somministrazione massiva di lubrificante è accolta con grande favore in questo settore con risultati tecnici eccellenti. Fresatura Anche qui le applicazioni sono di uso corrente vuoi nella fresatura con asportazione di importanti quantità di materiale, e quindi con la proiezione sui taglienti di uno o più getti di lubrorefrigerante sia nella fresatura ad alta velocità. In questo ultimo caso si stanno sempre più diffondendo, soprattutto sui centri di lavoro i sistemi lubrorefrigeranti con passaggio dall interno attraverso l asse del mandrino. Si devono in questo caso sottolineare i buoni risultati degli effetti del consumo ridotto sugli utensili ( estremamente interessante dato i costi dei medesimi ), ma anche l ottenimento di eccezionali condizioni sulle superfici di finiture. Dentatura È diffuso ormai l orientamento circa il passaggio da una lavorazione ad umido ad una lavorazione a secco. Risultati assai positivi si sono avuti con utensili in metallo duro realizzando economie di estremo interesse. È tuttavia riconosciuto di grande ausilio, coadiuvare la lavorazione a secco con una lubrorefrigerazione minimale aria / olio con l ottenimento di migliori risultati in sede di finitura del pezzo. Alesature e barenature Anche qui si riproducono condizioni simili a quelle già descritte. La scelta tra la somministrazione esterna od interna è sempre peraltro una condizione da verificare sul campo in funzione delle possibilità offerte dalla macchina, dal posizionamento del pezzo e dal tipo di utensile. 16/07/04 3

4 Tornitura Considerato il fatto che la lubrorefrigerazione minimale ha un considerevole effetto nel calore prodotto dalla azione di taglio, è in questo settore che la lubrorefrigerazione minimale trova controverse opinioni. In questa stessa sede ascolteremo una esauriente relazione provenire dalla facoltà di Ingegneria dell Università degli Studi di Brescia. Non posso sottacere peraltro che applicazioni molto interessanti e persistenti da alcuni anni hanno dato ottimi risultati nella tornitura di pezzi in acciaio di piccola e media dimensione su torni CNC. Buoni risultati anche laddove si intende lavorare a secco, e dove l ausilio della lubrorefrigerazione minimale ha risolto alcuni non trascurabili problemi senza alterare il quadro di base della lavorazione. Segatrici È questo il caso in cui la lubrorefrigerazione minimale sembra essere diventata assai popolare. Parliamo di segatrici circolari, a nastro oppure alternative. Lavorazioni come quella degli infissi in alluminio per edilizia, o per altro, hanno trovato nella tecnica minimale la soluzione di molti problemi sia in termini di rendimento che di non inquinamento dei materiali. In questo campo è estremamente importante l impiego di ugelli appropriati che consentono ai getti di intervenire correttamente nei punti utili di lavoro dei taglienti. Il mercato dispone di una larga scelta di soluzioni che peraltro non sembrano ancora sufficientemente apprezzate. Brocciatura Questo tipo di lavorazione investe un arco ben più ristretto rispetto ad altre lavorazioni. Peraltro i risultati della lubrorefrigerazione minimale si sono dimostrati interessanti soprattutto in questo caso, per due ragioni principali. La pulizia dei pezzi altrimenti investiti da flussi di olio importanti ed invasivi e la durata dell utensile, tra una un affilatura e la successiva, sostanzialmente incrementata. Ottimo l impiego sia sulle leghe di alluminio che su acciai legati. 16/07/04 4

5 Rettifica In questo settore l applicazione della lubrorefrigerazione minimale è ancora relativamente diffusa, benché le sperimentazioni condotte da molte parti abbiano dato buoni risultati. Le ragioni sono forse da ricercare nella necessità di uno studio preliminare relativo, ai materiali impiegati, al loro stato fisico, ai parametri di lavorazione ed inoltre in questo caso estremamente importante, nella scelta del lubrificante adatto. Lavorazioni per deformazione curvatura piegatura La lubrorefrigerazione nel campo delle curvatrici e piegatrici produce buoni risultati e viene comunemente usata soprattutto laddove si rende necessario l ottenimento di buone superfici dopo lo stiramento dei materiali. Tranciatura piegatura Qui si tratta di creare un velo di lubrificante sulle superfici dei nastri di metallo che subiscono una lavorazione alla pressa. In genere un sistema di proiezione di quantità molto piccole di lubrificante sui nastri è posto a valle dei meccanismi di avanzamento degli stessi verso la pressa. Le apparecchiature sono generalmente costituite da camere pressoché stagne nelle quali avviene il passaggio dei nastri su rulli portanti. All interno della camera avviene la spruzzatura in modo da formare un film di spessore costante sul nastro stesso. Conclusioni Volendo trarre rapidamente alcune considerazioni finali sullo stato attuale delle tecniche di lubrorefrigerazione minimale, penso si possa dire con sicurezza che esse siano ormai entrate nel dominio del quotidiano, quando si pone attenzione ai problemi delle lavorazioni nel massa delle problematiche tecniche, economiche ed ambientali. L uso massivo dei lubrorefrigeranti interi e delle emulsioni si pone ormai in termini assai severi, sia per i costi di esercizio, che per quelli di smaltimento senza dimenticare le attenzioni imposte dalla sorveglianza sanitaria. Io credo che il traguardo finale che molti si sono posti relativamente alle possibilità di lavorazioni a secco possa essere visto sotto una luce affatto diversa rispetto all impostazione originale, conseguente all impellenza di ragioni economiche ed ecologico sanitarie. La lubrorefrigerazione minimale consente l ausilio del lubrificante in termini economicamente significativi e risolve in modo drastico le problematiche dell ecologia e della sanità. 16/07/04 5