Sbavatura affidabile in serie

In settori come quello automobilistico, aeronautico o dell’idraulica e della pneumatica, i processi produttivi vengono costantemente ottimizzati per produrre grandi serie nel modo più rapido ed economico possibile. Le fasi di processo vengono semplificate, i tempi di lavorazione si riducono e la ripetibilità in termini di qualità migliora. 

In particolare, le bave sui bordi dei fori costituiscono una notevole sfida per i responsabili dei processi. È necessario trovare soluzioni che, da un lato, consentano di rimuovere in modo affidabile le bave all’origine dei problemi e, dall’altro, non richiedano troppo tempo e denaro.

I criteri importanti per la scelta del processo sono la posizione della bava sul componente, il materiale utilizzato e le tolleranze di fabbricazione del componente. La scelta della soluzione di sbavatura ritenuta più adatta è influenzata anche delle esigenze relative al risultato di sbavatura, dalla possibilità di integrazione nel processo produttivo esistente, dalle capacità della macchina e dalla predisposizione all’investimento. Di seguito è riportato un elenco dei processi più comuni e delle rispettive caratteristiche. 

• Nella sbavatura termica (TEM), il materiale da rimuovere viene vaporizzato dell’elevato calore provocato da una reazione chimica. Il TEM viene utilizzato in particolare per geometrie complesse, aree difficilmente accessibili o per grandi quantità di fori. Durante il processo, i bordi esterni e interni vengono sbavati contemporaneamente. Possono essere lavorati quasi tutti i materiali ossidanti. Il risultato è un bordo del foro tagliente o leggermente arrotondato. Le dimensioni della camera di sbavatura influiscono sulle dimensioni o sulla quantità del pezzo. È necessario verificare l’influenza del calore sul materiale e sulla geometria del componente.  
   
• Nella sbavatura elettrochimica (ECM), l’eliminazione delle bave avviene tramite la dissoluzione anodica del metallo. Viene applicata a quasi tutti i metalli, anche a pezzi temprati. Trattandosi di un processo senza contatto e con un apporto termico molto basso, non si verifica l’usura degli utensili, né la formazione di bave secondarie e lo stress meccanico. La lunghezza massima della bava è di circa 0,3 mm. Il pezzo da lavorare deve essere accuratamente pulito prima e dopo il trattamento.
   
• La sbavatura a getto d’acqua ad alta pressione (HDW) consente di sbavare contemporaneamente più bordi e fori di difficile accesso. Un getto d’acqua viene diretto selettivamente con una pressione fino a 1.000 bar sulle aree del componente da lavorare. Occorre verificare se la sollecitazione meccanica provoca l’allentamento delle particelle sul bordo del foro e se l’asportazione solo limitata delle bave crea superfici ruvide.
   
• Quando si effettua la sabbiatura con granuli, materiali quali la sabbia vengono diretti sul bordo del foro a velocità massima di 80 m/s. La lavorazione interessa anche le aree adiacenti. La pulizia del pezzo dopo la sbavatura può risultare impegnativa.
   
• Nella sbavatura a spazzola, le bave vengono rimosse da speciali strumenti di spazzolatura. La manipolazione è semplice e, grazie all’ampia varietà di utensili, la gamma di applicazioni è varia. I limiti della sbavatura a spazzola sono rappresentati dalle bave più grandi, dai materiali molto duri e dalle aree difficili da raggiungere.
   
• Con sbavatura meccanica si intende l’uso di utensili per sbavare che consentono di rifinire il pezzo direttamente su un centro di lavorazione. È possibile anche eseguire la lavorazione in tirata di fori e di specifici bordi. I processi sono ripetibili e caratterizzati da un’elevata affidabilità di processo. I limiti di questo metodo risiedono nei punti del pezzo che sono difficilmente accessibili.

Dato che le tecnologie di sbavatura meccanica sono varie, vale la pena approfondire le rispettive caratteristiche.

Nella sbavatura circolare, un utensile percorre un percorso di lavoro predefinito. A seconda delle tolleranze di fabbricazione o delle tolleranze dovute al serraggio, è possibile che non vi sia alcuno smusso, che vi sia uno smusso troppo piccolo o addirittura troppo grande in alcuni punti. 

Per gli utensili con tagliente mobile, la lama inizia a sbavare solo quando entra in contatto con il bordo del foro. Ad esempio, i pezzi fusi con le tipiche variazioni di tolleranza possono essere lavorati in modo affidabile e con risultati di sbavatura uniformi.

Il grande vantaggio di tutte le varianti di sbavatura meccanica è che possono essere integrate nel centro di lavorazione esistente. Il pezzo esce dalla macchina pronto per la produzione dopo un ciclo leggermente più lungo. Le fasi di lavorazione a valle, eseguite internamente o esternamente, vengono eliminate. 

Evitando i costi di pulizia, logistica o lavorazione esterna, è possibile ridurre sia i costi di processo complessivi sia i tempi di lavorazione. Grazie alla costante tecnologia di produzione e alla semplicità di utilizzo degli utensili, non è necessario formare il personale; inoltre, le conoscenze già acquisite sulla lavorazione possono essere utilizzate attivamente.

Una volta che il responsabile della produzione ha scelto un processo di sbavatura, deve trovare il progetto adatto e il partner giusto. Un esempio pratico: un utente del settore della mobilità elettrica deve sbavare fori di raffreddamento interni e di difficile accesso sull’albero di un rotore. Finora la sbavatura veniva eseguita manualmente. 

Tuttavia, in seguito al reclamo da parte di un cliente, si è reso necessario trovare un processo di sbavatura più stabile e automatizzato per i circa 1 milione di fori eseguiti ogni anno. Durante l’operazione di sbavatura in questione vengono lavorati componenti che, essendo ricavati da tubi trafilati, presentano variazioni nello spessore delle pareti e quindi nel diametro del foro principale interno. Queste variazioni di tolleranza rendono impraticabile la sbavatura circolare.

Nel frattempo, il cliente ha chiesto a HEULE ulteriori possibilità di applicazione; è in fase di progettazione una soluzione di utensili specifica per le sue esigenze. Qualora la gamma standard non prevedesse già un utensile adatto alle esigenze del cliente, HEULE sarebbe comunque in grado di proporgli utensili personalizzabili. 

HEULE raccomanda a tutti gli utenti di coinvolgere nel processo lo specialista della sbavatura il più rapidamente possibile. Infatti, la progettazione congiunta consente di ottenere una geometria del componente il più possibile adatta alla sbavatura e di ottimizzare la formazione di bave durante le operazioni preparatorie, in modo che la produzione in serie risulti estremamente efficace in termini di tempo e di costi.