Percorsi troncoidali: una preziosa risorsa per affrontare le lavorazioni più difficili

La fase di sgrossatura nei sistemi CNC, soprattutto su macchine dotate di coppia limitata, è probabilmente la più lunga e delicata dell'intero processo di lavorazione. La tendenza attuale di progettare macchine con movimenti basati su viti e guide a ricircolo, premia inoltre la velocità di avanzamento a scapito della rigidità della macchina, rendendo più complessa, e nel caso di sistemi leggeri con struttura a ponte, pressoché impossibile, la lavorazione di metalli duri.

I produttori di software CAM, alla ricerca di traiettorie e strategie che permettano di superare questi limiti, hanno recentemente individuato in due diversi metodi - Thronchoidal Milling e Plunge Milling - la risposta a questi problemi.

Strategia di foratura multipla (Plunge Milling).

Si tratta in sostanza di un ciclo di foratura a profondità variabile, ripetuto lungo una matrice XY che copre l'intera area da sgrossare. E' un approccio "drastico" al problema, che offre una buona efficienza e una soddisfacente velocità di asportazione. Supportato da diversi software CAM (Catia, OneCNC, VisualMill, BobCAD, SprutCAM), questo metodo presenta il vantaggio di esercitare una modesta forza laterale sul pezzo, e può essere applicato anche nel caso in cui lo staffaggio della parte non risulti particolarmente rigido. Ci sono tuttavia diversi aspetti negativi. Il primo, è che in generale gli utensili sono progettati per asportare il materiale con movimenti laterali, piuttosto che di penetrazione, durante la quale è necessario ridurre la velocità. Adatto più per utensili ad U ad inserti che per frese piane, questo approccio presuppone in ogni caso una notevole robustezza dell'albero mandrino, e sollecita molto i cuscinetti reggispinta. Il carico di lavoro è sostanzialmente assiale, e questo lo rende poco adatto all'impiego con elettromandrini HF, nei quali la vita utile verrebbe seriamente penalizzata. A seconda della profondità dei "fori" praticati, la durata di ogni singolo movimento di lavoro può anche essere relativamente lunga, e di conseguenza questo metodo privilegia macchine in grado di erogare una considerevole coppia. In sostanza, risulta decisamente più adatto per una macchina con struttura convenzionale (es. una fresatrice a ginocchio), dotata di un mandrino a bassa velocità e con un robusto albero, che non per un router, tipicamente dotato di elettromandrino HF ad alta velocità.

Strategia troncoidale (Thronchoidal Milling).

Sviluppato in origine per rispondere alla necessità di lavorare materiali duri e difficoltosi, questo metodo sviluppa una traiettoria basata su una serie di cerchi parzialmente sovrapposti sul piano XY. Questo caratteristico movimento permette alla strategia troncoidale di rimuovere quantità di materiale che avrebbero richiesto diverse passate con una strategia convenzionale, in una sola passata continua. Oltre al beneficio di una sostanziale riduzione dei tempi di lavorazione, la strategia troncoidale produce (per le macchine che supportano gli archi - es. G02/G03) un codice molto più compatto. La forza di taglio necessaria è inferiore rispetto a quella richiesta dalla strategia di foratura multipla, e il carico di lavoro è sostanziamente laterale, a beneficio dei cuscinetti e della vita del mandrino. Questo metodo consente inoltre di aumentare considerevolmente sia il regime, sia la velocità di avanzamento, e risulta di conseguenza particolarmente adatto su macchine dotate di elettromandrini HF raffreddati ad aria, che non possono operare al di sotto di determinati regimi. Sebbene la strategia troncoidale sia nata in origine per accelerare la lavorazione su grandi centri di lavoro, può essere utilizzata con inaspettati risultati su macchine leggere (desktop, router) dotate di elettromandrini HF, persino per lavorare materiali normalmente non lavorabili su questo tipo di macchina (es. acciaio dolce). Nelle lavorazioni troncoidali infatti la passata è costituita da una serie di lavorazioni intermittenti di breve durata, e questo permette di impiegare con successo anche mandrini dotati di una coppia limitata. Anche le lavorazioni troncoidali presentano comunque alcuni svantaggi: ad esempio, lo staffaggio del pezzo deve necessariamente essere solido, in quanto la forza viene applicata sostanzialmente in direzione trasversale. Inoltre, una considerevole parte del movimento avviene "fuori pezzo", senza asportazione del materiale. Tuttavia, considerando i notevoli vantaggi in termini di prolungamento della vita della macchina, del mandrino e dell'utensile, e la possibilità di lavorare materiali non affrontabili con altre strategie su una specifica macchina, senz'altro la strategia troncoidale rappresenta un insostituibile ausilio in particolare per gli utilizzatori di macchine "leggere". Supportata esclusivamente dai software CAM di fascia alta, questa strategia è presente di serie in tutte le versioni di SprutCAM. Nel seguente video, la lavorazione di una cava su un pezzo in acciaio, con passate da 5 mm., eseguita da un router "leggero", alla notevole velocità di 50 cm/sec!.