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PROCESSO DI RETTIFICA
Il processo di re�fica consiste in un’asportazione di sovrametallo in piccolissimi trucioli mediante l’uso di
mole formate da grani abrasivi uni� da un legante. Questo consente di otenere rugosità superficiali molto
basse, e serve per asportare solo pochi decimi di mm in finitura.
Gli acciai superrapidi sono altamente impiega� per gli utensili ad asportazione di truciolo: l’alto contenuto di
elemen� di lega conferisce loro una performante combinazione di tenacità e resistenza all’usura, ma ne rende
più difficile la re�fica rispeto agli acciai convenzionali a bassa lega. Quindi per otenere risulta� favorevoli e
costan� serve una conoscenza profonda del professo di re�fica, applicato agli acciai superrapidi.
1. MOLE ABRASIVE
Una mola abrasiva si compone di 3 elemen� base:
-
Abrasivo (naturale o ar�ficiale)
Legante
Porosità
L'abrasivo (con riferimento ai singoli grani) è il materiale di gran durezza che effetua l'asportazione di truciolo.
Esso viene tenuto in posto nella massa agglomerata mediante un legante. Il �po di legante dipende dalle forze
a cui sarà sotoposta la mola e dalla velocità di lavorazione. La porosità è semplicemente cos�tuita dai pori
della massa abrasiva: essa è importante poiché permete al refrigerante di giungere all'interfaccia mola-pezzo
e assicura spazio per la formazione di truciolo. Le mole a legante vetrificato dispongono di un'elevata porosità
naturale. Quelle a legante resinoide oppure metallico sono invece quasi prive di porosità naturale.
a. Composizione
La composizione della mola abrasiva e le percentuali rela�ve dei suoi tre componen� determinano il
comportamento della mola stessa nella lavorazione. I detagli del par�colare �po di mola sono riporta� sulla
stessa e seguono un sistema standard di classificazione e marcatura. Le indicazioni qui fornite sono riferite a
mole di abrasivi convenzionali. Per quelle di superabrasivi la classificazione è diversa.
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TIPO DI ABRASIVO (i)
Le letere che seguono denotano il �po di abrasivo usato:
A
C
B
D
ossido di alluminio (Al2O3)
carburo di silicio (SiC)
nitruro di boro cubico (CBN)
diamante




abrasivo convenzionale
abrasivo convenzionale
superabrasivo
superabrasivo
Il �po di abrasivo da adotare dipende dall'applicazione. L'ossido di alluminio è comunemente usato
per la re�fica di acciai superrapidi. Il carburo di silicio, sebbene di maggior durezza, è usato di rado
per ques� acciai. Il nitruro di boro cubico con la sua grande durezza e buona condu�vità fornisce
buone prestazioni sugli acciai superrapidi, in par�colare quelli altolega�. Tutavia, esso è
sensibilmente più costoso degli abrasivi convenzionali e pone inoltre maggiori esigenze alla
re�ficatrice. Il diamante, nonostante la sua al�ssima durezza, non è adato alla re�fica di acciai
superrapidi a per la sua limitata resistenza al calore e tendenza a reagire chimicamente col ferro. Nella
denominazione della mola, le cifre che precedono le letere indicano l'esata varietà dell'abrasivo
usato e sono diverse da produtore a produtore. Per esempio, vi sono numerose varietà di ossido di
alluminio. Lo Al2O3 bianco è duro e friabile, si fratura quindi facilmente e risulta "autoravvivante"
durante la re�fica poiché sempre grani abrasivi nuovi per la lavorazione. Lo Al2O3 marrone è tenace
e si fratura meno facilmente. Gli abrasivi "seeded-gel" o "solgel" (abrasivi ceramici microcristallini)
hanno guadagnato recentemente popolarità: essi presentano una strutura cristallina che si
microfratura durante l'uso mantenendo invariata la taglienza della mola e riducendone al minimo
l'usura.
•
DIMENSIONE DEL GRANO (ii)
Il numero rela�vo alla dimensione del grano indica la granulometria della mola. Poiché esso
corrisponde al numero di maglie per pollice usate nella setacciatura, un numero alto corrisponde a
una granulometria più fine. In generale, raddoppiando il numero che esprime la dimensione del grano
si dimezza all'incirca il diametro dei singoli grani determinando un numero circa 4 volte superiore di
grani per unità di superficie della mola. Gli abrasivi a grana più grossa sono u�lizza� per avere for�
asportazioni, nella re�fica di materiali non duri e quando la superficie di contato mola-pezzo è
grande. Essi producono una finitura superficiale rugosa e il raggio di forma minimo con essi
realizzabile sul pezzo è superiore. Gli abrasivi a grana fine sono usa� invece per la re�fica di alta
precisione, nella lavorazione di materiali duri e quando l'area di contato pezzo-mola è piccola. Essi
forniscono una migliore finitura e permetono minori raggi di forma sul pezzo.
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GRADO (iii)
Il grado indica la "resistenza della mola", ossia quanto tenacemente il materiale legante tra�ene i
grani abrasivi. Essa è talvolta indicata anche come "durezza" della mola, cosa che può indurre equivoci
poiché non ha nulla a che vedere con la durezza dell'abrasivo. Per mole con legante vetrificato il grado
predeto si riferisce alla frazione rela�va di materiale legante e alla porosità della mola per un
contenuto fisso di abrasivo. Le mole con grado elevato sono caraterizzate da maggior quan�tà di
legante e minore porosità, carateris�ca che le rende più "dure". Le mole con grado basso dispongono
invece di meno legante e più porosità, cosa che le rende più "morbide". Per mole a legante resinoide
e a legante metallico (che sono pra�camente prive di porosità naturale) il grado è determinato dalla
formulazione del legante. Le mole di grado elevato tendono a mantenere bene la forma ma danno
facilmente bruciature poiché i grani abrasivi non vengono scalza� dopo che sono smussa� dall’usura.
Le mole dei gradi inferiori tendono invece a perdere più facilmente la forma ma sono meno inclini a
dare bruciature poiché i singoli grani abrasivi vengono scalza� e perdu� facilmente una volta usura�,
assicurando un effeto di autoravvivatura. La correta scelta del grado della mola dipende da
numerose variabili. I materiali più difficili da re�ficare causano rapidamente la perdita di taglienza
della mola. Essi richiedono quindi mole di grado inferiore affinché la mola res� sempre ben tagliente.
Le operazioni di re�fica con forte lunghezza dell'arco di contato richiedono l'u�lizzo di mole di grado
basso data la disponibilità di un'ampia area per distribuire le forze sui singoli grani.
La mola o�male per una determinata lavorazione è un compromesso fra resistenza e taglienza: essa
deve essere dura a sufficienza da mantenere la forma ma tenera a sufficienza da permetere il
ricambio dei grani smussa� per usura. Le scale di durezza non sono standardizzate: esse sono diverse
per ciascun fabbricante. Tutavia, nell'ambito di ciascuna famiglia di prodo� e �po di mole, il grado
indica la resistenza rela�va delle mole di un certo grado rispeto a quella di un altro grado.
•
NUMERO DI STRUTTURA (iv)
La strutura esprime la spaziatura dell'abrasivo nell'ambito della mola, cosa definita spesso anche
"concentrazione volumetrica di abrasivo nella mola". Un numero inferiore indica una superiore
percentuale di abrasivo e quindi una strutura più "chiusa". Il numero maggiore indica invece una
bassa percentuale di abrasivo e una strutura più "aperta". Questo numero viene spesso omesso
quando si trata del valore standard del fabbricante. Le mole a strutura "aperta" sono u�lizzate per
facilitare la formazione del truciolo e nelle lavorazioni in cui il raffreddamento ha maggiore
importanza quali ad esempio la re�fica creep-feed.
•
MATERIALE LEGANTE (v)
Lo scopo del legante è di tratenere i singoli grani abrasivi. I �pi più comuni di legante sono:
V
B
R
M
vetrificato
resinoide
gomma
metallico
Le mole a legante vetrificato sono le più comuni e sono usate sia con abrasivi convenzionali sia con i
superabrasivi. Esse sono rigide (adate quindi alla re�fica di precisione), dispongono di strutura
porosa e non sono sensibili alle alte temperature. Le mole a legante resinoide non sono porose, sono
meno rigide (quindi più adate a una migliore finitura superficiale), tenaci (cioè meno fragili, cosa
favorevole all'impiego in operazioni gravose, ad alte velocità periferiche e in presenza di forze laterali)
ma sono più sensibili alla temperatura rispeto alle preceden� vetrificate. Le mole con legante gomma
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sono usate per operazioni di troncatura a umido e per otenere una finitura superficiale veramente
spinta. Infine, le mole a legante metallico sono spesso usate con i superabrasivi.
SIMBOLI DEL FABBRICANTE (vi)
Ulteriori numeri e/o letere descrivono il par�colare �po di legante u�lizzato e sono diverse da
fabbricante a fabbricante. Alcune cifre possono fornire ulteriori informazioni sulla mola.
2. COME OPERA LA RETTIFICA
La re�fica è un processo di asportazione dove i grani abrasivi agiscono come utensili da taglio mentre il
legante serve come portautensile. Analogamente alla fresatura e alla tornitura, la re�fica è un processo ad
asportazione di truciolo. Tutavia, i trucioli prodo� sono estremamente piccoli e gli spigoli taglien� sono
numerosi, di geometria irregolare e "autoaffilan�" nonché caraterizza� da angoli di taglio nega�vi.
I �pi principali di re�ficatura sono:
•
•
Re�ficatura cilindrica: asse di rotazione della mola parallelo a quello della superficie da lavorare
Re�ficatura in piano o tangenziale: asse di rotazione della mola parallelo alla superficie piana da
lavorare
Nell'interfaccia abrasivo-pezzo durante la re�fica si hanno tre interazioni primarie: taglio, spostamento e
scorrimento. Tute e tre generano calore.
•
•
•
TAGLIO: è la formazione di trucioli sui la� del grano abrasivo.
SPOSTAMENTO: è lo spostamento di materiale sulla parte frontale e laterale del singolo grano. Non
determina asportazione di materiale ma facilita la formazione del truciolo.
SCORRIMENTO: Si trata dello scorrimento tra grani abrasivi e pezzo. Non vi è rimozione del
materiale.
Durante la re�fica le tre interazioni sopra citate si verificano tute, ma in misura variabile. Una mola ben
tagliente opera in modo efficiente e dà una prevalente azione di taglio sviluppando quindi meno calore. Una
mola non tagliente opera in modo non efficiente e determina una maggiore azione di spostamento e di
strisciamento, generando quindi più calore
3. USURA DELLA MOLA
Subito dopo la ravvivatura, la mola è ben affilata e taglia in modo efficiente avendo quindi una elevata aliquota
di taglio rispeto alle altre interazioni. Al proseguire della lavorazione, tutavia, i taglien� dei singoli grani
abrasivi si otundono. Ciò determina un progressivo crescere delle aliquote di spostamento e scorrimento con
maggior assorbimento di potenza e crescente riscaldamento, alte temperature e bruciature di re�fica.
I tre �pi di usura della mola sono:
•
•
USURA DA ATTRITO
Quest'usura si verifica sulla sommità dei singoli grani abrasivi. Sebbene essa sia responsabile soltanto
di una piccola frazione dell'usura complessiva della mola, ne influenza in senso nega�vo le prestazioni
poiché porta un forte sviluppo di calore: si hanno, infa�, spesso fenomeni di "appia�mento da
usura", smussatura dei taglien� o vetrificazione della mola. Le mole in CBN, a causa della loro elevata
durezza, presentano un molto minore tasso di usura da atrito. L'usura da atrito porta a un maggiore
sviluppo di calore e alte temperature. Essa deve essere bilanciata da un correto grado di frature dei
grani e fratura del legante, così da creare un effeto di autoravvivatura.
FRATTURA DEI GRANI
La fratura dei grani è la forma di usura dovuta alla rotura dei singoli grani abrasivi. Essa si verifica
quando le sollecitazioni agen� sul grano superano il suo limite di rotura. Gli abrasivi friabili, quali per
esempio l'allumina bianca, sono più facili a queste roture. Gli abrasivi del �po “seeded-gel”
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presentano una grande inclinazione a roture di quel �po che si verificano lungo i loro microscopici
piani di fratura.
FRATTURA DEL LEGANTE
La fratura del legante è il �po di usura che si manifesta sulla mola mediante fratura del legante che
tra�ene i singoli grani abrasivi. Si verifica quando le sollecitazioni sul grano superano la resistenza
del legante che lo tra�ene. Le mole di grado "tenero" sono più facili a questo �po di rotura poiché
presentano una minore quan�tà di materiale legante intorno ai singoli grani.
In una mola abrasiva corretamente operante, le accresciute sollecitazioni conseguen� alla smussatura dei
grani (usura da attrito) sono bilanciate dalla resistenza dell'abrasivo e dei "pon�" di legante per cui i grani
smussa� vengono scalza� metendo in luce grani nuovi a spigoli taglien�. Ciò avviene per frattura dei grani
abrasivi, oppure frattura del legante. Questo �po di mola è definito "autoravvivante". Nelle mole che si
usurano in modo troppo rapido il tasso di roture dei grani e di roture del legante può essere ridoto mediante
riduzione dello spessore dei trucioli. In mediocri condizioni di autoravvivatura le forze agen� sui grani abrasivi
raggiungono un punto cri�co e l'usura della mola diviene estrema e discon�nua. A questo punto la mola
"collassa" e perde la propria rotondità determinando vibrazioni e re�fica non stabile. In queste condizioni la
re�fica deve essere interrota. Le mole di grado alto si usurano più rapidamente e giungono prima al collasso.
Inoltre, la lavorazione con mola intasata induce questo fenomeno molto più facilmente
4. RETTIFICA E COMPOSIZIONE DELL'ACCIAIO
L’usura della mola è influenzata dalle condizioni di lavorazione ma anche dalla composizione dell'acciaio. La
re�fica di acciai altolega� con la loro alta durezza e quan�tà di carburi duri porta alla rapida perdita di
taglienza della mola e maggior assorbimento di potenza. Per esempio, gli acciai altolega� danno luogo ad
assorbimen� di potenza pra�camente uguali a quelli degli acciai bassolega� quando la mola è tagliente (ossia
all'inizio della lavorazione). Al progredire della lavorazione, però, l'assorbimento di potenza con gli acciai
altolega� cresce più rapidamente: dopo qualche tempo l'assorbimento può risultare più volte superiore a
quello provocato da un acciaio meno legato.
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a. Composizione degli acciai superrapidi e loro re�fica
L'acciaio superrapido è composto di due elemen� principali: la matrice di lega ferro-carbonio e i carburi.
Tungsteno, molibdeno e vanadio si combinano col carbonio formando carburi di grande durezza. Ques�
carburi possono avere la stessa durezza o essere addiritura più duri dei grani abrasivi della mola
determinando la rapida smussatura e la rotura dei grani stessi o del legante. In generale un maggior
contenuto di lega negli acciai significa maggior presenza di carburi e minore facilità di re�fica.
La re�fica degli acciai altolega� ad alta percentuale di carburi duri pone speciali sfide. Pertanto, la correta
scelta della mola, delle condizioni di ravvivatura, del refrigerante e dei parametri di lavorazione è di estrema
importanza per otenere un’elevata produ�vità con minimo sviluppo di calore. Ciò nonostante, anche le
operazioni di re�fica o�mizzate, se spinte al limite di produ�vità, possono determinare danni da
surriscaldamento, de� generalmente "bruciature di re�fica". È quindi importante vedere i differen� �pi di
danneggiamen� termici che si possono verificare, come essi possono essere scoper� e le strategie per
contrastarli.
b. O�mizzazione dell’operazione di re�fica
Con questa operazione si possono raggiungere vari obie�vi, come per esempio una finitura superficiale molto
spinta, o una precisione elevata, oppure si tende ad una capacità di taglio molto grande in modo da poter
asportare una grande quan�tà di materiale nel minor tempo. Ma si possono ricercare anche le condizioni per
avere il minor sforzo di taglio ed il minor riscaldamento su un pezzo che può subire delle deformazioni. I
parametri che influiscono sulla “intensità” dell’azione di taglio, cioè sul carico che agisce su ogni singolo grano
di abrasivo, oltre al �po di abrasivo, alla strutura, alla durezza ed al legante della mola, sono le vere e proprie
condizioni di lavoro ed in par�colare a:
•
•
•
•
•
Profondità di passata ae
Avanzamento rela�vo mola pezzo vw
Velocità di taglio vc metri/secondo, è data dalla velocità periferica della mola esprimibile con:
𝒗𝒗𝒄𝒄 = 𝝅𝝅 𝑫𝑫 𝒏𝒏 ⁄ 𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔𝟔
Con:
- D = diametro della mola in mm
- n = velocità angolare in giri/min
Diametro della mola ds
Qualità del lubrorefrigerante
Ognuno di ques� parametri influenza più o meno fortemente il comportamento della mola. L’azione di taglio
della mola va vista sia nell’azione di ogni singolo grano abrasivo che nel suo complesso. Il meccanismo di
distacco del truciolo è assai complesso, come anche l’individuazione della geometria di taglio. Nella seguente
tabella sono riepilogate le variazioni di comportamento della mola al variare di ogni condizione di lavoro.
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c. Riduzione dei danni termici
Anche nelle migliori condizioni di re�fica il perseguire elevate produ�vità comporta sempre il rischio di danni
termici. La sfida consiste nell'otenere alte produ�vità con una costante qualità dei pezzi grazie al
contenimento delle temperature che ques� ul�mi assumono nella zona di contato con la mola. La riduzione
delle temperature può essere otenuta riducendo lo sviluppo di calore, oppure riducendo il calore che entra
nel pezzo (per esempio mediante un più efficace raffreddamento). I paragrafi che seguono spiegano i conce�
fondamentali per la re�fica riguardan� il rendimento e la generazione di calore: essi forniscono
raccomandazioni per migliorare le prestazioni di lavoro e ridurre il rischio di danni termici
5. LIQUIDI PER RETTIFICA
I tre scopi primari del fluido nella re�fica sono:
•
•
•
raffreddare il pezzo
lubrificare la zona di contato tra mola e pezzo
asportare i trucioli prodo�
In generale, le emulsioni a base di acqua assicurano un buon raffreddamento ma una limitata lubrificazione
mentre gli oli da taglio assicurano un’eccellente lubrificazione ma un limitato raffreddamento. Le emulsioni
sono spesso preferite per ragioni igieniche ed ecologiche. L'efficacia del raffreddamento dipende largamente
dalla lunghezza dell'arco di contato. Le operazioni di re�fica con un arco di contato molto sviluppato (quali
il processo creep-feed) sono caraterizzate da un’ampia area di contato per il trasferimento di calore al fluido
mediante convezione: pertanto il fluido stesso assorbe una frazione notevole del calore sviluppato. Dete
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operazioni beneficiano quindi molto del raffreddamento efficace. Nelle lavorazioni con limitato arco di
contato, quali ad esempio la re�fica esterna, l'area disponibile per il trasferimento di calore è invece limitata:
pertanto il fluido assorbe solo una piccola frazione del calore sviluppato. Queste operazioni non beneficiano
quindi di un efficace raffreddamento e il beneficio primario assicurato al fluido è la lubrificazione.
Lo “hot-spot” è la parte dell’interfaccia mola-pezzo dove le temperature sono massime. L'efficacia del
raffreddamento dipende dalla possibilità del liquido refrigerante di perforare la barriera d'aria che circonda
la mola e di penetrare nello hot-spot. Ciò si o�ene mediante velocità di erogazione del refrigerante che si
approssimano alla velocità periferica della mola, in modo che il liquido possa perforare la barriera d'aria. Ciò
significa che un ugello d’erogazione opportunamente sagomato e un'alta velocità di uscita del fluido sono più
importan� di una elevata portata di fluido. D'altra parte, elevate velocità richiedono alte pressioni. Per questo
è importante che l'ugello di erogazione del fluido sia corretamente disegnato: esso deve avere in par�colare
una sezione d’uscita di opportune dimensioni. Se la sezione è troppo ampia si avrà una caduta di pressione
nel sistema e una minore velocità di uscita. Una tecnica alterna�va è di forzare il liquido nelle porosità della
mola in modo che la forza centrifuga spinga il fluido nella zona dell'arco di contato. Tutavia, ciò può essere
difficile da realizzare e può richiedere alla macchina potenza supplementare per accelerare a sufficienza il
fluido.
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a. Tipologie di lubrorefrigeran�
I numerosi �pi di lubrorefrigeran� presen� sul mercato possono essere classifica� in base a diversi criteri.
Una certa sistema�cità e uniformità terminologica sono date da alcune norme e dire�ve, in cui servono da
riferimento sia i criteri tecnico-applica�vi che la composizione chimico-fisica. I lubrorefrigeran� da taglio e
re�fica si possono così classificare:
In base a questa classificazione si otengono i due gruppi principali “non miscelabili in acqua” e “miscelabili
in acqua”. Ques� ul�mi sono uniformemente classificabili in emulsionabili, semisinte�ci e sinte�ci. I
lubrorefrigeran� non miscelabili in acqua vengono forni� come prodo� pron� all’uso da usarsi tali e quali.
Quelli miscelabili in acqua sono in forma concentrata e prima dell’uso vengono dilui� in acqua nella
percentuale di u�lizzo. Ques� a loro volta vengono classifica� in lubrorefrigeran� emulsionabili e semisinte�ci (contengono una parte di olio minerale), lubrorefrigeran� sinte�ci (senza alcun contenuto di olio
minerale). I lubrorefrigeran�, indifferentemente se miscelabili o meno in acqua, possono essere cos�tui� sia
da oli minerali come anche da prodo� sinte�ci o da entrambe. La scelta dei prodo� di partenza e della loro
composizione dipende da numerosi fatori.
Nella re�fica l’asportazione del truciolo avviene con una mola formata da un gran numero di grani abrasivi,
naturali o sinte�ci, agglomera� da un legante. L’angolo di spoglia superiore è fortemente nega�vo. Si lavora
con velocità di taglio notevolmente superiori rispeto alle lavorazioni con utensili e il volume di truciolo
asportato nell’unità di tempo è minore. Per le alte finiture superficiali nonché per le esigen� carateris�che
dimensionali dei pezzi in lavorazione, i requisi� richies� ai fluidi lubrorefrigeran� per re�fica sono di regola
molto più eleva� rispeto all’asportazione di truciolo tradizionale con utensile a tagliente geometricamente
definito.
Come visto, i problemi in re�fica sono mol�ssimi: velocità di lavoro, forte asportazione di truciolo, precisione
dimensionale, ciclo di produzione, linearità geometrica, al�ssima finitura. ecc. e fanno sì che il binomio mola
abrasiva e fluido lubrorefrigerante siano assolutamente complementari l'uno all'altro, tenendo altresì nella
massima considerazione la macchina utensile con cui si opera.
6. DIAMANTATURA DELLA MOLA
La preparazione della mola prima della re�fica comprende la bilanciatura e la diamantatura. Queste
operazioni sono anche da effetuarsi quando la mola perde la sua taglienza a causa dell’arrotondamento degli
spigoli taglien� dei singoli grani di abrasivo, oppure quando gli inters�zi tra grano e grano si sono riempi� di
truciolo.
La bilanciatura consiste nell’asportazione mirata di materiale in modo che la mola risul� perfetamente
rotonda e ruo� concentrica, quindi senza squilibrio. L'operazione può comprendere anche la profilatura della
mola per portarla a una forma speciale desiderata. La ravvivatura ha invece lo scopo di creare sulla mola una
specifica topografia nella superficie a�va allo scopo di otenere la desiderata taglienza.
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Per mole di superabrasivo a legante resinoide la bilanciatura e la diamantatura sono di solito effetuate
separatamente. Nella maggior parte degli altri casi esse avvengono invece con un'unica operazione
denominata semplicemente ravvivatura. Per questa operazione vi sono parecchi metodi diversi: i più comuni
sono la ravvivatura con diamante singolo, oppure quella con rullo diamantato.
a. Ravvivatura con diamante singolo
In questo caso profondità di ravvivatura, passo di ravvivatura e raggio del diamante influenzano tu� la
topografia finale. Una forte profondità e un forte passo di ravvivatura creano sulla mola una superficie più
rugosa. Il passo di ravvivatura ha spesso più importanza e viene altretanto spesso sotovalutato. Se usato in
modo appropriato esso può inoltre creare un'elica sulla mola facilitando il flusso del refrigerante. Il raggio del
diamante è a sua volta importante e anch'esso di frequente sotovalutato: con ripetute ravvivature esso si
smussa e acquisisce un raggio maggiore, cosa che determina una mola non tagliente anche subito dopo la
ravvivatura. Pertanto, il diamante ravvivatore va fato ruotare con frequenza perché mantenga inalterata la
sua capacità ravvivante. In alterna�va si possono u�lizzare ravvivatori a diaman� mul�pli (lame, cluster, ecc.)
che risultano spesso vantaggiosi e più ada� alla produzione automa�ca.
b. Ravvivatura con rullo diamantato
I rulli diamanta� consistono di rulli metallici in cui sono incastonate par�celle di diamante. Essi presentano
geometrie legate al profilo del pezzo da re�ficare. Essi sono dei par�colari utensili che sono in grado di
riprodurre, in modo molto preciso, la loro sagoma sulla mola abrasiva e questo in un tempo molto breve
grazie al fato che con una corsa radiale breve lavorano tuto il profilo nello stesso tempo.
La durata di ques� rulli è molto grande e il profilo viene mantenuto perfetamente per migliaia di pezzi, ciò
consente di avere una notevole costanza dimensionale sui pezzi prodo�, cosa questa essenziale in molte
�pologie di pezzi.
Il rullo diamantato è un utensile molto preciso e molto costoso. Per otenere il massimo di precisione e di
reddi�vità economica deve essere usato con una certa cura. La precisione del profilo sulla mola e quindi sul
pezzo dipendono, oltre che dalla precisione del rullo, anche dall’accuratezza con cui esso è montato in
macchina. Devono essere assolutamente evita� errori sul posizionamento dell’asse del rullo che deve essere
coerente al massimo con l’asse del pezzo. Le tolleranze sono si qualche micrometro. Ogni errore di
posizionamento del rullo si ripercuote inesorabilmente sul profilo del pezzo.
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La durata di un rullo diamantato dipende da mol� fatori che sono indipenden� dal rullo stesso. Quello che
forse influisce di più sul rendimento del rullo è l’accuratezza con cui è montato in macchina. Se il rullo gira
eccentrico, o con il suo asse non allineato con l’asse di rotazione, asporterà il materiale della mola solo con
un setore della sua periferia e l’usura di questo setore sarà molto rapida. Altri elemen� che determinano il
rendimento dei rulli sono il �po di mola da diamantare, le condizioni di lavoro come la velocità rela�va tra
mola e rullo e avanzamento, la quan�tà di mola da asportare per ogni ravvivatura, la refrigerazione, lo stato
della macchina ecc.
Sono anche mol� i parametri che influenzano le prestazioni del rullo diamantato: la profondità di ravvivatura,
la penetrazione per giro della mola e il tempo di sosta, ma anche il rapporto di velocità. Un forte avanzamento
in penetrazione per giro produce una mola con superficie più grossolana. Il tempo di sosta agisce
analogamente a una passata di finitura durante la re�fica determinando una strutura più fine sulla mola. Il
rapporto di velocità è il rapporto fra velocità del rullo ravvivatore e quello della mola. Un valore posi�vo
significa che due elemen� si muovono nella stessa direzione: il valore +1 significa che le due velocità
coincidono determinando un effeto di frantumazione dei grani abrasivi. L'esperienza mostra che in mol� casi
una ravvivatura o�male si ha con un rapporto di +0,8 con generazione di una superficie rela�vamente rugosa
sulla mola.
Oltre ai parametri di ravvivatura, il processo può essere influenzato dalla scelta del rives�mento diamantato
(granulometria, disposizione, �po di diamante, affilatura, processo di fabbricazione).
Uno dei principali parametri che condizionano l’impiego della mola è la sua rugosità superficiale. Infa� se la
mola è usata per lavori di sgrossatura, in cui non è importante la rugosità superficiale della superficie lavorata,
è preferibile che la mola abbia una alta rugosità, che facilita l’azione di taglio. Se invece si ha a che fare con
un’operazione di finitura in cui è preponderante la qualità della superficie prodota la mola dovrà avere una
bassa rugosità. La scelta dei valori di qd (rapporto di velocità del rullo diamantato rispeto alla velocità
penetrazione), sono determinan� agli effe� della rugosità della mola.
Tu� i �pi di abrasivi possono essere ravviva�. Per mole in abrasivi convenzionali si usano rulli di contornatura
(NC) in diamante naturale o in diamante CVD. Rulli Point Crushing (NCC) hanno una più elevata densità di
diamante per resistere alle sollecitazioni di mole ad elevata durezza, Rulli di contornatura galvanici posi�vi
(NCG) sono usa� in casi par�colari, cioè in pre-profilatura. Rulli auto-ravvivan� (RI, RIG, RIK) sono fabbrica�
in una mol�tudine di configurazioni, per contorni meno complica� nella ravvivatura di mole con abrasivi ultraduri.
I rulli per la profilatura delle mole, se escludiamo i rulli diamanta�, possono essere costrui� in HSS, metallo
duro, o acciai fortemente lega�. In ogni caso devono avere una durezza di almeno 64 HRC per garan�re un
rendimento accetabile.
7. ASPORTAZIONE E SPESSORE DEL TRUCIOLO
Il tasso di asportazione di materiale esprime la quan�tà di materiale truciolato per unità di tempo ed è
espresso in mm3/s. Aumentando la profondità di passata, la velocità periferica del pezzo e la larghezza di
contato della mola aumenta deta asportazione. In pra�ca, essa viene aumentata il più possibile per
aumentare la produ�vità.
L'asportazione di materiale è spesso indicata per unità di larghezza della mola e in questo caso viene definita
asportazione specifica ed espressa in mm3 /mm.s. Aumentando l'asportazione specifica aumenta lo spessore
del truciolo. Quest'ul�mo spessore è in realtà quello medio dei trucioli che vengono genera�. Sebbene i
trucioli �pici della re�fica siano di forma irregolare, il loro spessore medio resta rela�vamente costante per
determinate condizioni di lavoro.
Lo spessore del truciolo ha un’importante influenza sulla re�fica e può essere modificato per otenere un
desiderato risultato. Un maggior spessore di truciolo si o�ene mediante:
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•
•
aumento della profondità di passata
aumento della velocità periferica del pezzo
riduzione della velocità periferica della mola.
In generale un maggior spessore di truciolo comporta:
•
•
•
•
maggior rugosità sul pezzo
maggior usura della mola e rapida alterazione della sua geometria
migliore autoravvivatura della mola stessa
minor consumo specifico di energia.
L'energia specifica è il calore generato per unità di volume di materiale asportato e viene espressa in
Joules/mm3. La re�fica con bassa energia specifica è un processo efficiente e genera poco calore. Le mole
ben taglien�, con la loro elevata aliquota di effeto di taglio e bassa aliquota di strisciamento e spostamento,
assorbono una bassa energia specifica e danno luogo a minore sviluppo di calore.
La potenza assorbita (e, con essa, il calore generato) durante la re�fica è il prodoto dell’asportazione di
materiale e della energia specifica:
potenza (W) = asportazione (mm3/s) x energia specifica (J/mm3)
Pertanto, il calore che entra nel pezzo durante la re�fica può essere diminuito mediante:
•
•
riduzione dell'asportazione specifica (re�fica meno “energica”)
riduzione dell'energia specifica (con maggior spessore del truciolo, mola più tagliente, ravvivatura più
energica, ecc.).
Per esempio, il ridurre la velocità periferica della mola comporta un maggior spessore del truciolo, di
conseguenza una minore energia specifica e minor sviluppo di calore. Si ha però anche un’accresciuta usura
della mola (con effeto di autoravvivatura) e una meno buona finitura superficiale sul pezzo. Al contrario, una
minore velocità periferica del pezzo produce minori spessori di truciolo e una migliore finitura superficiale.
8. LAVORABILITÀ
Il termine "lavorabilità alla mola" è usato per descrivere la rela�va facilità con al quale un materiale può essere
re�ficato. Date le differenze di composizione e di durezza, i differen� �pi di acciai superrapidi possono avere,
infa�, a�tudini molto diverse a subire la re�fica.
La lavorabilità può comprendere la sensibilità del materiale ai danneggiamen� termici e alle alte temperature.
Ma la lavorabilità è meglio descrita atraverso il ”rapporto G” in par�colare quando la re�fica avviene con
abrasivi convenzionali.
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Il rapporto G è definito come il volume di materiale asportato durante la re�fica diviso per il volume perduto
per usura della mola. Il significato del rapporto G non sta nel costo della quan�tà di mola consumata, bensì
piutosto negli effe� della composizione dell'acciaio sulle proprietà di taglio dei grani abrasivi. Gli acciai
altolega�, con le loro numerose par�celle di carburi duri, tendono a far perdere rapidamente taglienza alla
mola con conseguente aumento del calore sviluppato e dell'usura della mola stessa. Ciò fornisce un rapporto
G inferiore e una minore lavorabilità del materiale. I materiali con basso valore del rapporto G richiedono
minori velocità periferiche e minori avanzamen� nonché una più frequente ravvivatura (per mantenere la
taglienza e la forma della mola): ciò comporta maggiori tempi di re�fica. Gli acciai bassolega� presentano
invece eleva� rappor� G: per essi si possono u�lizzare maggiori velocità periferiche e avanzamen� dato il
limitato scorrimento dei grani abrasivi e la limitata usura della mola. Ciò comporta ravvivature meno frequen�
che si traducono a loro volta in minori tempi di re�fica e migliore controllo della qualità del pezzo. Per queste
ragioni le mole in CBN sono spesso usate per la finitura di acciai altolega� caraterizza� da bassa lavorabilità.
I grani abrasivi di CBN sono notevolmente più duri dei carburi presen� nell'acciaio per cui la mola man�ene
più a lungo la propria taglienza. Inoltre il CBN presenta un’elevata condu�vità termica per la quale il calore
viene evacuato dal pezzo e trasferito nella mola, con un’ulteriore riduzione del rischio di danneggiamen�
termici dell'acciaio.
9. RETTIFICA DEGLI ACCIAI P/M
Le differenze di proprietà metallurgiche fra acciai prodo� con processo convenzionale e acciai prodo� con
la metallurgia delle polveri (P/M) comporta sensibili differenze nel loro comportamento durante la re�fica.
Se prodo� con metodi convenzionali, gli acciai superrapidi contengono grosse par�celle di carburi che
otundono la mola. Questo problema è accentuato dalla segregazione, fenomeno per il quale i carburi si
raccolgono in grossi gruppi durante la solidificazione. Se prodo� con la metallurgia delle polveri (P/M), gli
acciai superrapidi contengono invece una minore quan�tà di carburi. Durante la re�fica la mola resta quindi
tagliente più a lungo e si usura di meno. Inoltre, l’elevata densità di solidificazione del metallo nel processo
P/M assicura che non vi siano segregazioni e vi sia invece una più omogenea distribuzione dei carburi. Ciò
significa che, per un determinato contenuto di elemen� di lega, l'acciaio superrapido prodoto col processo
P/M è più facile da re�ficare rispeto a un acciaio prodoto con processo convenzionale. Questo vantaggio
rela�vo aumenta al crescere del contenuto di elemen� di lega. Infine, lo stesso vantaggio è ancora più
pronunciato quando si re�fica con abrasivi convenzionali rispeto ai superabrasivi.
Con il processo P/M si possono produrre acciai con un superiore contenuto di elemen� di lega, con vantaggio
di resistenza all’usura (dovuta alla presenza di maggior quan�tà di carburi) ma senza perdite di tenacità. La
lavorabilità alla mola, però, si riduce. Tutavia, gli acciai P/M conservano pur sempre una superiore lavorabilità
rispeto a quelli convenzionali, a parità di elemen� di lega.
10.SCELTA DELLA MOLA
La correta scelta della mola abrasiva per un determinato processo dipende da numerose variabili quali
materiale e dimensioni del pezzo, rigidità del serraggio di quest'ul�mo, velocità, avanzamen�, condizioni di
ravvivatura, refrigerante u�lizzato, esigenze di finitura superficiale, tolleranze, ecc.
Le mole consigliate nella Tabella che segue risultano dalle raccomandazioni di produtori di mole abrasive.
Queste raccomandazioni vanno però viste solo come punto di partenza. È necessario effetuare poi
un’o�mizzazione per le singole applicazioni insieme al fabbricante della mola, per tenere conto delle
par�colarità del singolo caso. I fabbrican� di mole considera� nella Tabella sono Slip Naxos1 , Norton2 e
Tyrolit3 .
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11.ELIMINAZIONE DI INCONVENIENTI
La re�fica è un processo molto complesso e caraterizzato da numerose variabili interdipenden�. La tabella
qui soto serve come guida per la soluzione di problemi che si incontrano frequentemente in questa
lavorazione. La tabella fornisce l'inconveniente rilevato, la sua possibile causa e il rela�vo rimedio insieme a
commen� e citazioni di possibili effe� collaterali che il tecnico deve tenere presen�. Infa� vi sono spesso più
cause per un par�colare inconveniente e quindi varie possibili soluzioni.
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La correta scelta nella re�fica comporta spesso un compromesso fra più parametri. Per esempio, le mole di
grado duro tendono a mantenere più a lungo la forma ma danno un accentuato rischio di bruciature da
surriscaldamento.
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12. RUGOSITÀ SUPERFICIALE
La rugosità è un parametro cri�co nel processo di re�fica, è misura della finitura superficiale e rappresenta
l'irregolarità delle superfici lavorate. Può essere importante controllare la rugosità, poiché può influire sulla
funzionalità e sull'aspeto del pezzo finito.
La rugosità teorica non è determinabile a priori, ma dipende dalla granulometria dell’abrasivo u�lizzato
nonché da altri fatori presen�, quali:
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Condizioni della re�ficatrice
Stato di usura della mola
Tipo di materiale in lavorazione
Ecco alcune informazioni chiave sulla rugosità nel processo di re�fica:
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Parametri di rugosità: La rugosità è spesso descrita da parametri come Ra (la media delle deviazioni
dalla linea media), Rz (altezza massima delle asperità), Rt (altezza totale delle asperità), Rq (radice
quadrata della media delle deviazioni quadrate) e altri. Ques� parametri aiutano a quan�ficare la
finitura superficiale.
Influenze sulla qualità: La rugosità influenza diretamente la qualità del pezzo re�ficato. Una
superficie troppo ruvida potrebbe portare a problemi di usura, mentre una superficie troppo liscia
potrebbe causare problemi di tenuta. La selezione dei parametri di rugosità dipenderà
dall'applicazione specifica del pezzo.
Parametri di processo: La rugosità è influenzata da vari parametri del processo di re�fica, tra cui la
velocità di taglio, il materiale della mola, la profondità di taglio, la velocità di avanzamento, l'angolo
di inclinazione della mola e l'uso di fluidi di raffreddamento e lubrifican�.
Controllo della rugosità: Per otenere la rugosità desiderata, è necessario regolare accuratamente i
parametri del processo di re�fica. Questo può richiedere una sperimentazione e un'o�mizzazione
atente.
In sintesi, la rugosità è una considerazione fondamentale nel processo di re�fica. Controllare e mantenere la
rugosità desiderata è essenziale per garan�re che i pezzi soddisfino i requisi� di qualità e prestazioni previs�
per l'applicazione specifica.