La brasatura è un processo di lavorazione di precisione utilizzato per creare forme interne ed esterne complesse ed accurate in parti metalliche. Un aspetto critico delle operazioni di broccatura di successo è l'evacuazione del chip corretta. La rimozione efficiente delle chip assicura finiture di alta qualità, durata più lunga degli utensili e condizioni di lavoro più sicure.

La lavorazione del filo metallico è un processo di taglio unico e altamente produttivo che è stato un punto di forza della produzione per decenni. Da produrre gli spline intricati all'interno di ingranaggi di trasmissione automobilistica per tagliare le chiavi di precisione nelle pulegge e creare profili interni complessi per componenti aerospaziali, la broccatura offre una precisione e una ripetibilità senza pari a elevati tassi di produzione.

Comprendere la formazione di chip in Broaching

Durante la brocciatura, il materiale viene rimosso in una serie di piccoli tagli da uno strumento dentato chiamato broach. Come lo strumento progredisce attraverso il pezzo, vengono formati i chip. Se questi chip non vengono evacuati correttamente, possono causare diversi problemi, tra cui il danno degli utensili e la scarsa qualità superficiale.

Per apprezzare appieno l'importanza dell'evacuazione del chip, è essenziale capire i meccanici della formazione del chip durante il processo di brocciatura. La brocca è uno strumento lungo e multi-toothed, con ogni dente successivo che taglia leggermente più a fondo rispetto a quello precedente. Questo è conosciuto come il "rise per dente" e tipicamente spazia da qualche millesimo di un pollice a diversi centesimi, a seconda del materiale e del funzionamento.

La Meccanica della Formazione Chip

I chip di formazione in broccato possono essere ampiamente classificati in tre tipi: chip discontinui, continui e seghettati. I chip discontinui si formano quando i materiali fragili come il ghisa sono lavorati. Questi chip si infrangono in piccoli pezzi, come il frammento-come, che sono generalmente più facili da evacuare, ma possono talvolta essere intrappolati nello spazio gullet.

Tipi di chip in Broaching

Per i materiali duttili, il chip tende a ripiegare in una spirale stretta o formare un nastro lungo che riempie lo spazio di evacuazione. Se il gullet non è abbastanza grande o la geometria non è ottimizzata, il chip può inceppare, causando forze eccessive, vibrazioni e infine guasto degli strumenti respiratori.

L'importanza della corretta valutazione del chip

Efficace evacuazione del chip è vitale per mantenere l'integrità del processo di broaching, evitando l'accumulo di chip, che può portare a:

  • Aumento dell'usura degli utensili e potenziale rottura
  • Imperfezioni superficiali sulla parte lavorata
  • Surriscaldamento dell'utensile e del pezzo
  • Riduzione dell'efficienza di taglio
  • Rischi di sicurezza per gli operatori

Inoltre, quando i chip non vengono evacuati in modo efficace, possono essere rimossa dai denti successivi, causando un aumento dell'attrito, della generazione del calore e dell'usura degli utensili. Questo ritaglio degrada anche il chip stesso, creando detriti fini che possono incorporare nella superficie del pezzo o nei passaggi di raffreddamento del clog.

Conseguenze di Scarsa Evacuazione Chip

Un segno comune è la presenza di "chip imballaggio" o "chip clogging" negli spazi gullet della brocca. Questo può essere identificato da ispezione visiva o da un improvviso aumento delle forze di taglio, indicato da un aumento della pressione idraulica sulla macchina di spillatura. Un altro sintomo è una finitura superficiale degradata del pezzo, spesso caratterizzato da graffi, che causano danni alla superficie.

Impatto sulla vita degli strumenti

Quando i chip vengono evacuati in modo pulito, ogni dente taglia liberamente, con un minimo attrito e generazione di calore. Questo permette al bordo di taglio di mantenere la sua nitidezza per un periodo più lungo, riducendo la frequenza di utensili che resharpening o sostituzione.

Impatto su Finitura di superficie

La qualità della superficie finita prodotta dalla broccatura è un indicatore di prestazioni chiave. L'evacuazione corretta del chip assicura che i denti di taglio sono sempre impegnati in materiale pulito, non tagliato e che la superficie finita non è contaminata da detriti. Quando i chip sono autorizzati ad accumulare, possono diventare incisi tra il dente di brocca e il pezzo di lavoro, causando graffi, indentazioni e un generale degrado di rugosità superficiale.

Considerazioni di sicurezza

La sicurezza è fondamentale in qualsiasi operazione di lavorazione, e l'evacuazione del chip svolge un ruolo diretto nel mantenimento di un ambiente di lavoro sicuro. I chip lunghi e rigorosi prodotti durante la broaching possono essere estremamente pericolosi. Possono avvolgere i componenti della macchina, gli operatori del bordo, o rompere liberamente e diventare proiettili taglienti. Le operazioni di broaching ad alta velocità generano chip ad alta velocità, e se i chip non sono adeguatamente contenuti e evacuati, possono causare tagli gravi o lesioni agli occhielli.

Fattori che affettano l'evacuazione del chip

Diversi fattori chiave determinano come vengono evacuati i chip durante la brocciatura. La comprensione e il controllo di questi fattori consentono agli ingegneri di ottimizzare il processo per la massima efficienza e affidabilità.

Progettazione utensili Broach

Il design del brocca stesso è il fattore più influente nell'evacuazione del chip. Gli elementi chiave del design includono la dimensione e la forma del gullet, l'angolo del rastrello, l'angolo di rilievo, e la presenza di frantumatori del chip. Lo spazio del gullet deve essere abbastanza grande per ospitare il volume del chip generato da ogni dente, ma non così grande che indebolisce la struttura degli utensili.

Parametri di taglio

I parametri di taglio come aumento per dente, velocità di taglio e pressione del refrigerante hanno un impatto significativo sull'evacuazione del chip. Un aumento maggiore per dente produce un chip più spesso, che può essere più difficile da frenare e e evacuare, ma riduce anche il numero di denti a contatto, potenzialmente migliorare il flusso del chip.

Materiale del pezzo

Il materiale in acciaio è broccato ha un effetto profondo sulla formazione e l'evacuazione del chip. I materiali più dure come l'acciaio a basso tenore di carbonio, l'alluminio e il rame producono chip lunghi e continui che richiedono una gestione accurata. I materiali più resistenti come l'acciaio degli utensili e l'acciaio inossidabile producono chip più segmentati che sono più facili da evacuare ma possono essere più abrasivi.

Raffreddamento e lubrificazione

I fluidi di taglio svolgono un duplice ruolo nell'evacuazione del chip: lubrificazione e raffreddamento. Le proprietà lubrificanti del fluido riducono l'attrito tra il chip e il dente di brocca, promuovono il flusso del chip liscio e riducono la tendenza per i chip ad aderire allo strumento. Le proprietà di raffreddamento aiutano a dissipare il calore generato durante il taglio, riducendo l'espansione termica e l'ammorbidimento del chip, che possono causare l'imballaggio del chip.

Metodi per migliorare l'evacuazione del chip

L'implementazione di questi metodi richiede un approccio sistematico alla progettazione degli strumenti, alla configurazione della macchina e al monitoraggio dei processi.

Geometria ottimizzata della Broach

La prima linea di difesa contro i problemi di evacuazione del chip è una geometria di brocca opportunamente progettata. Ciò include l'ottimizzazione della forma del gullet per il materiale specifico che viene lavorato. Per i materiali del duttile, un "J-shape" o "hook-type" disegno del grollet incoraggia il chip a piegare strettamente e rompere, impedendo i nastri lunghi da formare.

Sistemi di raffreddamento ad alta pressione

Grazie alla sua capacità di raffreddamento, i sistemi di taglio ad alta pressione hanno rivoluzionato l'evacuazione del chip in broccatura. Con il raffreddamento a pressioni di 500 psi o superiori direttamente alla zona di taglio, questi sistemi possono rompere efficacemente i chip e farli uscire dagli spazi del gullet. Il getto ad alta pressione crea un effetto di cuneo idraulico che solleva il chip dal bordo di taglio e lo allontana dai fori di lavoro.

Interruttori di chip

Come accennato, i frantumatori di trucioli sono caratteristiche meccaniche sul bordo di taglio della brocca che interrompono il processo di formazione del chip, causando il chip di rottura in lunghezze più brevi. La geometria del frantumatore del chip è fondamentale. Un design comune è il "groove-type" frantumazione del chip, che consiste in un piccolo terreno di scanalatura nel bordo di taglio.

Correggere corretto

Il dispositivo di fissaggio del pezzo svolge un ruolo cruciale nell'evacuazione del chip assicurando che i chip abbiano un percorso non ostruito dalla zona di taglio. L'apparecchio deve essere progettato per ridurre al minimo le aree di vibrazione del chip e per guidare il flusso del chip lontano dal pezzo.

Manutenzione regolare

Anche il sistema di evacuazione del chip migliore si degrada nel tempo senza una corretta manutenzione. L'ispezione regolare dello strumento di brocca per l'usura, il danno o l'imballaggio del chip è essenziale. Gli spazi del carrello devono essere puliti di qualsiasi chip residuo o detriti, e i bordi di taglio devono essere ispezionati per la scheggiatura o l'usura.

Tecnologie avanzate per l'evacuazione di chip

I recenti progressi nella tecnologia di broaching hanno introdotto soluzioni innovative per l'evacuazione del chip che migliorano ulteriormente l'affidabilità e l'efficienza del processo.

Consegna del liquido di raffreddamento

La consegna tramite utensili refrigerante è uno dei metodi più efficaci per migliorare l'evacuazione del chip nella brocciatura. In questo disegno, il refrigerante viene consegnato attraverso passaggi interni all'interno della brocca stessa, esce direttamente alla zona di taglio. Ciò assicura che il refrigerante raggiunge l'interfaccia del chip-tool con la massima efficacia, indipendentemente dalla posizione di taglio o dall'orientamento della brocca.

MQL (Minimum Quantità Lubrication)

L'impiego di un'eccessiva capacità di raffreddamento MQ, che consente di ottenere un'eccessiva quantità di calore, consente di ottenere un'eccessiva quantità di calore.

Sistemi di monitoraggio

Le moderne macchine di covaggio sono sempre più dotate di sistemi di monitoraggio sofisticati che possono rilevare problemi di evacuazione del chip in tempo reale. Questi sistemi utilizzano sensori per monitorare le forze di taglio, la potenza del mandrino, la temperatura e le vibrazioni. Quando si sviluppa un problema di evacuazione del chip, questi sistemi possono attivare un allarme o regolare automaticamente i parametri di taglio per prevenire i danni degli utensili.

Conclusioni

Grazie all'importanza di una efficiente rimozione dei trucioli e di un utilizzo di metodi efficaci, i produttori possono estendere la vita degli utensili, migliorare la finitura superficiale e garantire la sicurezza dell'operatore.

Per un corretto evacuazione del chip, non è possibile sovrastare. È una variabile di processo fondamentale che influenza direttamente la vita degli strumenti, la finitura superficiale, l'efficienza della macchina e la sicurezza dell'operatore.