Riflessioni sulla minimale

Le lavorazioni ad asportazione di materiale sono processi complessi. Anche se le leggi fondamentali che li governano sono note, l’ottimizzazione di ciascuna specifica operazione richiede di combinare opportunamente, in funzione del grezzo, le variabili relative al materiale e alla geometria degli utensili, ai parametri di processo e alla lubrorefrigerazione. Quest’ultima è oggetto di crescente attenzione a causa degli impatti relativi ai costi di acquisto, allo smaltimento, ai rischi per la salute degli operatori in conseguenza di esposizioni prolungate. Tuttavia l’importanza di una corretta lubrorefrigerazione è innegabile, soprattutto per materiali critici e/o di difficile lavorabilità, quando è necessario garantire sia una durata degli utensili compatibile con la produttività e l’economicità di lavorazione, sia i requisiti funzionali, dimensionali e di finitura superficiale dei componenti prodotti.

Nell’ottica del raggiungimento di una maggiore sostenibilità ambientale di processo, negli ultimi anni sono state identificate alternative quali il raffreddamento criogenico o la lubrificazione minimale, da attuarsi quando il taglio a secco non è possibile per le sopra citate limitazioni tecnologiche. La diffusione industriale del raffreddamento criogenico è ancora limitata, e richiede particolari accorgimenti per garantire adeguate condizioni di sicurezza. D’altra parte la soluzione minimale, che prevede di erogare minime quantità di fluido nella zona di taglio utilizzando tipicamente aria compressa come vettore, ha raggiunto un buon grado di maturazione sia a livello di ricerca, sia in termini di soluzioni commerciali disponibili sul mercato. Un’analisi critica della letteratura, a opera di Lawal et al (pubblicata sul Journal of Cleaner Production 41, 2013), ha evidenziato come l’MQL (Minimum Quantity Lubrication) e l’utilizzo di oli di derivazione vegetale rappresenti una strategia di successo in vari ambiti, principalmente per processi che utilizzano i cosiddetti utensili a geometria definita (tornitura, fresatura, foratura). Esperienze recenti dello scrivente, in collaborazione con il CNR, hanno dimostrato che anche nella tornitura di leghe intermetalliche alluminio-titanio la minimizzazione della portata di lubrorefrigerante permette di ottenere prestazioni interessanti, in alcuni casi confrontabili con quelle dei sistemi tradizionali (per chi fosse interessato i risultati sono disponibili, open access, su Procedia CIRP 29, 2015).

È ragionevolmente difficile definire una classificazione valida in termini generali di tutti i possibili sistemi di lubrificazione, in quanto la loro efficacia dipende dal caso specifico in esame (tipo di processo, materiale in lavorazione, utensile) e dalle condizioni operative di lubrorefrigerazione (tipo di fluido, portata, modalità di erogazione nella zona di taglio). Per quanto riguarda gli utensili, se si decide di adottare la lubrificazione minimale, la progettazione della geometria e la scelta del materiale o del rivestimento devono essere particolarmente accorte. Utensili MQL-compatibili sono un prerequisito fondamentale per una lavorazione efficiente, e inoltre devono essere adottate tutte le soluzioni atte a evitare un eccessivo riscaldamento dell’utensile, con conseguente incremento della sollecitazione termo-meccanica dei taglienti. Il dimensionamento dei canali di lubrificazione interni agli utensili (ad esempio per operazioni di maschiatura e foratura) rappresenta un altro fattore critico. Il dialogo tra chi produce utensili e chi li utilizza è una condizione basilare per il miglioramento continuo.

di Paolo C. Priarone

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