LE PUNTE DA TRAPANO PER METALLO (seconda parte)

Continuando a parlare di punte da trapano per metallo bisogna ricordare che, oltre a quelle solite in HSS, vengono prodotte anche punte più performanti che sono le HSS-Co, che significa che la lega utilizzata per la produzione di questi utensili contiene una discreta percentuale di Cobalto. 

La presenza di questo metallo aumenta le prestazioni della punta, soprattutto se si lavora senza refrigerante; infatti il Cobalto rende la punta più resistente al riscaldamento che ovviamente viene prodotto dall’operazione di foratura.

Con una normale punta HSS, se la foratura è prolungata, si possono sviluppare delle temperature che possono danneggiare l’utensile vanificando il procedimento di tempra che il materiale aveva subito per renderlo molto duro ed affilabile; queste alte temperature possono far perdere queste caratteristiche, rendendo la punta inservibile.

Con l’aggiunta del Cobalto, nelle percentuali del 5% o dell’8%, si realizzano degli utensili che hanno un’ottima resistenza al calore, mantenendo comunque una buona affilatura anche quando una punta HSS è ormai inservibile.

La presenza del Cobalto si dimostra indispensabile quando si devono forare degli acciai particolari che vengono chiamati “alto legati”; questi contengono degli elementi in quantità superiore al 5% sul totale della lega ottenuta. Un esempio tipico di questi materiali sono i vari acciai inossidabili che contengono generose quantità di Cromo e talvolta anche di Nichel; per poter forare queste leghe le punte al Cobalto sono indispensabili.

Fino ad ora abbiamo parlato di punte con i taglienti di tipo tradizionale, con angolo di taglio compreso fra 118° e 135°, ma ne esistono alcune che hanno una funzione specifica e che vengono fresate ed affilate in maniera diversa come quelle presentate qui sotto: 

La punta disegnata nella parte alta serve ad effettuare un foro dotato di svasatura a 90° ed è stata prevista per sostituire la doppia operazione di foratura e svasatura separata, che ovviamente richiede un tempo di lavorazione superiore, dal momento che prevede la sostituzione della punta con lo svasatore per completare l’operazione ed una lavorazione separata.

La punta disegnata inferiormente viene generalmente definita “lamatore” ed è destinata alla foratura delle parti in metallo in cui vengono incassate le teste delle viti a brugola a testa cilindrica (per quelle svasate si usa la punta precedente) ed ha i taglienti della parte di maggior diametro che sono perpendicolari all’asse di rotazione.

Per migliorare le caratteristiche delle punte da trapano, negli ultimi anni sono stati messi a punto dei trattamenti superficiali di cui i più noti sono il trattamento al TiN (Nitruro di Titanio, di colore giallo oro) e quello al TiAlN (Nitruro di Titanio e Alluminio, di color antracite).

Questa lavorazione supplementare viene effettuata con una procedura particolare definita come PVD (Physical Vapour Deposition) che in pratica fa depositare sugli utensili le sostanze sopra descritte in ambiente sotto vuoto e con un procedimento che determina la deposizione delle sostanze con un ritmo di un atomo alla volta. 

I risultati che si ottengono con questi trattamenti superficiali, che hanno uno spessore infinitesimale, che quindi non incide sul diametro dell’utensile, sono:

1)     Elevata durezza e resistenza all’usura

2)     Maggiore resistenza alla corrosione

3)     Abbassamento del coefficiente di attrito

Tutte queste proprietà danno agli utensili una maggiore durata dell’affilatura, una vita praticamente esente dalla classica ruggine (che invece si può verificare in quelli in HSS) e una buona scorrevolezza durante le lavorazioni, anche in assenza delle classiche emulsioni di acqua e olio, usate di solito nelle officine meccaniche.

LE PUNTE DA TRAPANO PER METALLO (prima parte)

Nel campo della falegnameria l’uso del legno e dei suoi derivati rappresentano sicuramente i materiali usati più di frequente, ma succede sempre più spesso di dover usare dei complementi metallici (cerniere, piastrine, angolari ecc.) per completare i manufatti in lavorazione.

Nella maggior parte dei casi gli elementi metallici che ci servono si trovano in ferramenta, ma talvolta bisogna modificarli per assecondare le nostre esigenze oppure si devono costruire partendo dal materiale grezzo (ferro, acciaio inox, ottone, alluminio, rame ecc.) per realizzare le parti che ci necessitano.

In questi casi una delle lavorazioni che si effettuano più frequentemente è la foratura e si usa un elettroutensile (trapano o avvitatore) oppure una macchina (trapano a colonna) in cui si inserisce l’utensile opportuno: la punta da trapano elicoidale.

Detta così la cosa appare abbastanza semplice, e nelle maggior parte dei casi è così, ma una cosa che penso che risulterà utile a chi dovrà effettuare dei fori sui vari materiali metallici è sapere quanti tipi di punte da trapano esistono, quali sono le diverse caratteristiche che le distinguono e per quali tipi di materiali sono stati concepiti.

Il tipo più semplice è quello in acciaio HSS che è una lega che contiene per la maggior percentuale del Ferro, poi in misura molto minore Carbonio, Molibdeno, Tungsteno e Vanadio. Con questo tipo di lega viene prodotta la maggior parte delle punte standard, che sono destinate alla foratura di acciai da costruzione, quindi con caratteristiche non troppo sofisticate soprattutto in termini di durezza, tenacità e con carichi di rottura abbastanza contenuti. 

Il sistema più veloce per produrre questo tipo di punte è la rullatura, questa viene eseguita da una macchina che deforma un tondino dell’acciaio sopra descritto utilizzando dei dischi rotanti che generano l’elicoidale delle punte da trapano per deformazione plastica, facilitata dal forte riscaldamento ottenuto per induzione, come si vede da questo filmato:  

Poiché la maggior parte dei mandrini da trapano standard accettano punte di diametro massimo compreso fra 10 e 13 mm., le aziende produttrici di punte da trapano preparano quelle di diametro maggiore lavorando la parte posteriore destinata all’inserimento nel mandrino (comunemente noto come “codolo”) in maniera da fornire un diametro tale da potersi infilare nel mandrino da 10 o da 13 mm., anche se il diametro effettivo della punta è superiore. 

Queste punte nascono generalmente con l’angolo di foratura dei taglienti di 118°; quando si devono forare materiali più tenaci e si deve migliorare il centraggio della foratura, aumentando anche l’asportazione del truciolo si tende ad aumentare l’angolo arrivando ad appiattirlo portandolo a volte fino a 135°, come nella punta seguente: 

Questa punta, che è siglata HSS – G, lavora bene anche sulla ghisa che è un materiale tendenzialmente duro e fragile per la notevole quantità di Carbonio che contiene; leggendo le specifiche di questo prodotto, si nota che è ottenuta per fresatura (cioè per asportazione di materiale da un tondino) e rettificata (quindi portata alla giusta dimensione in maniera perfetta) e questo le conferisce una qualità superiore alla precedente, in quanto il foro eseguito da questa risulta più preciso.

Un altro parametro che varia nelle punte da trapano è l’angolo dell’elica relativo all’asse di rotazione, che deve provvedere all’espulsione dei trucioli e cambia in funzione dei materiali che devono forare:

1)     Per ottone e bronzo l’angolo varia tra 10° a 15°

2)     Per acciai e ghise l’angolo varia tra 25° e 30°

3)     Per rame e leghe leggere l’angolo varia tra 35° e 40°

Un’annotazione importante, che vale anche per i fori nel legno, ma che qui assume un’importanza maggiore, è che la velocità di rotazione della punta è legata al diametro. In funzione del materiale forato e del diametro della punta va scelta la velocità di foratura e la cosa che è fondamentale attuare è che le punte di piccolo diametro devono girare più velocemente delle punte di diametro maggiore.

Esistono delle tabelle che danno delle indicazioni in proposito, ma ho dei dubbi sulla loro validità perché si ricavano delle velocità di affondamento molto elevate ed io ho qualche dubbio, per cui non ne pubblico neanche una; nella mia vita di fori nel metallo ne ho fatti diversi, anche se non ho mai avuto a disposizione un impianto di raffreddamento e lubrificazione con emulsione, ma con il mio trapano a colonna non ho mai raggiunto neanche lontanamente i risultati che queste tabelle dichiarano.

LE FRESE DA TOUPIE (terza parte)

Continuando nella descrizione delle frese per toupie possiamo ricordare che esistono frese per giunzioni parallele diverse da quelle con molti denti e che sono un po’ più semplici da utilizzare; un tipo è questo: 

Con questo utensile non è necessario inserire un distanziatore sotto la fresa per la seconda passata, basta semplicemente posizionare la fresa al centro della tavola, o del pannello, ed effettuare una passata sul bordo della prima tavola; quella successiva andrà girata sottosopra e fresata in questa posizione.

Una volta riportata nella posizione originale, si accoppierà perfettamente con quella fresata precedentemente.

Un utensile analogo, ma dedicato alle unioni a 90° è questo: 

Questa fresa è analoga a quella descritta negli articoli riguardanti le frese a gambo per elettrofresatrici e richiede un po’ di pazienza per il corretto posizionamento perché bisogna tarare contemporaneamente l’altezza della fresa rispetto al piano di lavoro e la posizione della parallela. Poiché si perde un certo tempo per questa operazione, è consigliabile usarla quando si devono lavorare diversi pezzi; per uno solo non vale la pena di piazzare la macchina.

Un’ultima osservazione: poiché queste frese sono molto precise, bisogna essere precisi anche durante la lavorazione, in quanto i pezzi da fresare devono essere premuti contro il piano ed anche contro la parallela contemporaneamente; questo significa che bisogna almeno attrezzarsi con dei pressori a pettine verticali ed orizzontali, ma per ottenere il massimo bisognerebbe usare un avanzamento meccanico a rulli.

Per chi si dedica alla costruzione di porte o sportelli intelaiati esistono frese con diversi profili che permettono di lavorare i listelli dei telai con un’unica passata.

A questa fresa possono essere applicate coppie di coltelli con vari profili per soddisfare le esigenze dei vari esecutori e, essendo regolabili, si prestano ad assolvere diversi compiti.

Invece per gli amanti delle fresature con profili diversi (già sagomati) esistono delle valigette che contengono una testa portacoltelli ed una serie predefinita di coltelli già sagomati. 

Questa è una confezione base il cui numero di coltelli è incrementabile a piacere attingendo dal vasto magazzino dei coltelli con innumerevoli profili già pronti. L’unica controindicazione è che i coltelli sono in acciaio e non hanno il riporto in Widia, per cui sono da utilizzabili solo per il legno massello e non per i pannelli di MDF che consumerebbero rapidamente la loro affilatura.

Naturalmente per profili speciali, che ognuno può personalizzare a piacimento, esiste la possibilità di acquistare dei coltelli grezzi (cioè senza profilo) per sagomarli secondo le proprie esigenze.

Concludo con una coppia di oggetti molto utili: gli anelli di riduzione. 

Questi anelli sono molto comodi perché permettono di adattare all’albero della nostra toupie delle frese con il foro più grande; come si vede esistono riduzioni per tutte le dimensioni, pertanto si potranno utilizzare anche frese che non sono state acquistate specificatamente per un albero in particolare, oppure che possono essere utilizzate su toupie con alberi diversi.