Quali fattori considerare quando si progetta una broccia?

Come la gran parte di voi già saprà, la broccia è quell’utensile da taglio in acciaio temprato che viene utilizzato per eseguire lavorazioni di asportazione truciolo per crseare profili interni o esterni su pezzi meccanici.
Come però spesso accade quando si parla di utensili (e non solo di utensili), possono emergere differenze sostanziali tra due soluzioni apparentemente simili.

Esistono, in questo caso, brocce di qualità variabile e, naturalmente, anche di diverse fasce di prezzo.

Ora, siccome un errore di valutazione nella scelta di una broccia può compromettere il livello qualitativo del pezzo lavorato e, in parallelo, richiesto dal disegno, nonché ridurre la durata dell’utensile, al momento dell’acquisto è importante considerare attentamente tutte le variabili del caso, poiché – come penso possiate immaginare –

un risparmio iniziale sul costo dell’utensile potrebbe rivelarsi ingannevole.

Una broccia di bassa qualità, in altre parole, potrebbe produrre una quantità inferiore di pezzi, aumentando così il costo per pezzo e annullando qualsiasi risparmio ottenuto.

L’idea di scrivere questo articolo nasce quindi dall’intenzione di fare chiarezza – in qualità di addetto ai lavori – sui principali fattori da considerare nella progettazione di una broccia, destinata sia alla lavorazione di interni che alle brocciature esterne.

Il primo aspetto da considerare è il materiale dell’utensile, che deve essere selezionato in base al materiale del pezzo da lavorare. In genere le brocce vengono realizzate in acciaio ad alta velocità (HSS), oppure in acciai sinterizzati che ne garantiscono sufficiente durezza e resistenza all’usura. Per grandi produzioni, però, è opportuno prevedere rivestimenti in PVD, necessari per aumentare la durata dell’utensile.

Successivamente è necessario valutare il numero dei denti in base alla lunghezza della brocciatura e alla finitura superficiale desiderata. Un valore indicativo di riferimento per l’asportazione per dente potrebbe essere di 3 centesimi. È importante considerare, però, anche i denti aggiuntivi terminali (i cosiddetti finitori) che non servono per aumentare l’asportazione, bensì per perfezionare la finitura eliminando solo piccole irregolarità.

Un altro fattore importante da considerare è il passo tra i denti, ovvero la distanza tra un dente e quello successivo. È essenziale che almeno due denti siano sempre in contatto con il pezzo (meglio quando sono 3 o 4) per garantire stabilità e una lavorazione uniforme. Quando il pezzo è corto, bisogna fare attenzione perché, se non ci sono abbastanza denti in presa, la broccia può vibrare o deviare, compromettendo la qualità della lavorazione. In alcuni casi è possibile sovrapporre più pezzi da lavorare contemporaneamente; l’importante è evitare che troppi denti siano in contatto con il pezzo, onde evitare pericolosi accumuli di truciolo.

Due passaggi fondamentali sono poi la definizione dell’angolo di taglio, che influisce sulla capacità della broccia di rimuovere il materiale, e la progettazione dell’angolo di Rake, che incide sulla formazione del truciolo e sulla forza necessaria per il taglio.

Per consentire l’evacuazione dei trucioli e prevenire l’accumulo di materiale che potrebbe danneggiare l’utensile o il pezzo, è opportuno prevedere anche un corretto numero di gole di scarico tra i denti, nonché una forma adeguata. Poiché la profondità della gola influisce sulla resistenza sia del dente che della broccia stessa, deve essere dimensionata in base al materiale lavorato. In generale, in ogni caso, più il materiale è resistente e difficile da lavorare, meno profonda dovrà essere la gola.

Come potete immaginare, il numero di denti, le gole di scarico, la guida finale, il codolo di centraggio e gli attacchi inferiore e superiore determineranno la lunghezza complessiva dell’utensile. Considerando l’elevato costo del materiale della broccia per chilogrammo, a cui si aggiungono i costi del trattamento termico e dell’eventuale rivestimento, una riduzione del numero di denti comporterà un costo finale inferiore dell’utensile, a scapito però della qualità della lavorazione e della sua durata.

Chiudo con un’ultima considerazione.
La broccia è un utensile riaffilabile, ovvero che consente di ripristinare il tagliente e quindi di essere utilizzata per un certo numero di volte (in base allo spessore del dente e alla spoglia). Questa operazione è però molto delicata, ed è fondamentale che, dopo ogni affilatura, i denti vengano accuratamente spazzolati ed eseguite delle brocciature di prova su pezzi prototipali, per assicurarsi che i taglienti siano puliti e privi di bave, così da scongiurare un’alterazione della geometria desiderata. Nel caso di brocciature di dentature interne, è indispensabile misurare con un evolventimetro i primi pezzi dopo ogni affilatura per verificare il grado di qualità ed eventuali imperfezioni.
Vien da sé che anche queste operazioni di “manutenzione” della broccia abbiano un costo, che, in quanto tale, dovrà essere verificato con il costruttore o l’utilizzatore in fase di preventivo.