Foratura dei metalli e materie plastiche
La foratura dei metalli e delle materie plastiche
I Trapani
Il trapano è una macchina utensile, utilizzata per eseguire fori o lavorazioni che
richiedano l'utilizzo di utensili circolari, come ad esempio le punte elicoidali, gli alesatori, le frese a
tazza ecc.
Ne esistono varie versioni tra cui: il girabacchino, il trapano a mano,il trapano elettrico il trapanino
a colonna per piccoli lavori di precisione, ed il trapano sensitivo.
Analizziamo ora brevemente alcuni di questi dispositivi:
Menarola o girabacchino
Strumento per produrre manualmente il movimento
rotatorio; è il prototipo della "biella-manovella" È
composto da un'asta che porta una manopola
eccentrica "manovella". Impugnata l'asta ed
imprimendo alla manopola eccentrica il moto rotatorio
con la mano ed il braccio, che assumono la funzione
della "biella" l'asta compie la rotazione. Tra le prime
applicazioni quella del succhiello per praticare dei
fori."
Si reputa che questo modestissimo strumento compaia
in Europa attorno al 1420; nella foto è riprodotto forse
l’ultima generazione del girabacchino, di produzione chiaramente moderna, con la grossa
manopola da appoggiare al corpo per esercitare la pressione ed all’altra estremità il mandrino per
inserirvi la punta. Nel mezzo l’impugnatura per far girare la punta.
Trapano a mano o trapano a manovella
Trapano a mano, molto piccolo ed economico, ma
ormai non tanto diffuso dato il successo di trapani
elettrici. Può montare punte fino a 10-13 mm. Lo
ritengo un attrezzo indispensabile averlo a portata di
mano nella cassetta porta attrezzi. Un trapano di
questo tipo permette di forare anche in punti scomodi,
abbastanza facilmente su legno, con qualche difficoltà
su alluminio, con molta più fatica su ferro. Non
necessita di energia elettrica ma solo manuale.
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Foratura dei metalli e materie plastiche
Trapanino per modellismo
Ha svariati utilizzi, permette di tagliare metallo
leggero, di smussare, levigare, forare, lucidare....nel
modellismo
E' dotato di vari livelli di velocità in base alla scelta
degli utensili che si usano. Esistono diversi e più' o
meno importanti accessori per il trapanino ma quello
che vi serve di più' è un supporto con base che lo fa
diventare un trapano a colonna.
Trapano a batterie
E' di sicuro il più adatto all'hobbista, con
caratteristiche tecniche di notevole interesse quali,
regolazione elettronica della velocità, percussione,
cambio rapido delle punte. La gamma di trapani a
batteria comprende tensioni da 2,4 a 36 Volt, forniti
con accessori d'uso e adatti ad un utilizzo in ogni
luogo senza bisogno di spine o cavi per l'elettricità.
Dispongono infatti di una batteria interna, a
sostituzione rapida, solitamente alloggiata nella parte
bassa dell'impugnatura e sganciabile con una semplice
pressione laterale, che a seconda della potenza
permette di lavorare per un certo periodo di tempo.
Esaurita la carica si sostituisce la batteria del trapano
scarica con una seconda; contemporaneamente si
mette in carica la prima usando l'apposito alimentatore, che viene sempre fornito in dotazione col
trapano al momento dell'acquisto.
Trapano elettrico portatile
Il trapano elettrico è forse il più diffuso strumento per
l’esecuzione dei piccoli lavori, in particolare nella
realizzazione delle forature, sia in ambito
professionale sia nel fai da te. L’impegno costante dei
produttori nello sviluppo di un attrezzo sempre migliore
dal punto di vista delle prestazioni ha portato alla
concezione dei modelli sempre più leggeri, ergonomici,
sicuri e performanti, che accanto alla funzione classica
della foratura associano altre possibilità operative. Avvitare e svitare con sistemi tradizionali ed
evoluti, scalpellare e rompere supporti e materiali, scrostare muri e rivestimenti. Nella scelta del
trapano più idoneo ai propri scopi è sempre consigliabile orientarsi verso modelli leggermente più
potenti del necessario, in modo da evitare il rischio di sovraccarico dello strumento e garantirgli
una soddisfacente durata di vita utile. Per gli operatori professionisti è sempre opportuno dotarsi di
più modelli differenti, da impiegare per le diverse operazioni specifiche, sfruttandone tutte le
performance e aumentando, nel contempo, la qualità del proprio operato.
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Trapano da banco
In genere il trapano da banco è realizzato con particolari
in ghisa o in pressofusione di alluminio, con una base
che serve da appoggio sul banco, una colonna che
supporta una testata. Quasi sempre manca la parte
intermedia detto piano di appoggio lavoro, la base
stessa lo è. L'asse portamandrino è su cuscinetti di
precisione. Il canotto portamandrino con filettatura ha
la possibilità di ospitare pinze di serraggio. Il piano di
lavoro deve essere stabile ed in genere è rettificato.
Caratteristiche tecniche: - Potenza motore 200-400
watt. Tensione 230 V. - Velocità mandrino 1000-5000
giri/minuto.
Il trapano a colonna
Il trapano a colonna è composto da un basamento sul quale è fissata una colonna, su questa è
applicato il piano di lavoro o tavolino, ovvero una tavola in ghisa dove poter fissare i pezzi da
lavorare, sul piano, è possibile fissare una morsa; il piano può scorrere in senso verticale e ruotare
in senso circolare, il meccanismo di azionamento può essere a cremagliera o idraulico, le versioni
piccole si posizionano su un tavolo da lavoro, quelle grandi hanno il basamento che poggia a terra.
All'estremità superiore della colonna vi è la testata del trapano, cioè un'anima dove vi sono
rinchiusi tutte le parti meccaniche in movimento. Vi è il gruppo cambio velocità che può essere a
cinghie o ad ingranaggi, solitamente la trasmissione a cinghia è utilizzata per trapani con
avanzamento
manuale
oppure con punte del Ø
inferiore a 30 mm;
mentre la trasmissione
ad ingranaggi si utilizza
solitamente su trapani
con
avanzamento
automatico, oppure la
dove le punte superano il
Ø di 30 mm (questo
perché la trasmissione a
cinghia essendo una
trasmissione che sfrutta
principalmente
una
forma di attrito volvente
tende a "slittare" se
sottoposta a carichi
molto alti). Un motore
elettrico genera la forza
motrice
trasmessa
tramite
cinghia
o
ingranaggi al mandrino,
cioè l'albero rotante sul
quale si fissano gli utensili. Il mandrino per muoversi verticalmente è collegato ad una leva posto
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Foratura dei metalli e materie plastiche
all'esterno della cassa anima, che mosso dall'operatore in senso circolare permette all'utensile di
alzarsi o abbassarsi da cui il nome dì “sensitivo” dato a questo tipo di trapano; l'operatore, infatti,
regola la pressione del braccio sulla leva “sentendo” la resistenza offerta dal materiale alla
penetrazione dell’utensile.
Criteri di scelta dei trapani
Più la potenza è elevata più il trapano è efficace. Numerosi modelli sono attrezzati con un sistema
di percussione indispensabile per forare il cemento. L'ideale è di disporre di una macchina a
variatore di velocità che permette di adattare perfettamente la velocità del materiale da forare. Certi
modelli si avvalgono di sistemi complementari: impugnatura laterale con arresto di profondità
graduata, invertitore del senso di rotazione, avviamento progressivo disinnesto elettrico in caso di
sovraccarico, etc.
Ve ne sono disponibili di diverse dimensioni e prezzi e se si ha del posto in cui sistemarlo consiglio
di farci un pensierino sul suo acquisto. Avere un attrezzo capace di effettuare fori di elevata
precisione ed anche inclinati e, da non trascurare, sempre pronto ad essere usato (contrariamente
agli scomodi supporti per i trapani comuni) è una notevole comodità.
Moto di foratura
Il motore trasmette il suo moto al
mandrino mediante la cinghia che
collega il cono di pulegge posteriore
L, solidale all'albero del motore. al
cono d pulegge di testa M, solidale
all’albero del mandrino.
Si intende per cono di pulegge una
serie di pulegge ai diametro diverso,
ma solidali fra loro e con i
medesimo asse di rotazione.
Variando per mezzo della cinghia I
il collegamento tra due coni di
pulegge M e L variano rapporti tra
i diametri e conseguentemente tra le
velocità dell'albero motore e
dell’albero mosso. Per ogni puleggia
dei cono L esistono cinque possibili
collegamenti diversi con il cono M
o quindi cinque diversi rapporti di
velocità.
Le pulegge posteriori e di testa
possono essere scambiate ira loro,
ottenendo cosi un numero doppio di
rapporti. Il motore illustrato possiede un motore a tre velocità, 5 pulegge nella parte posteriore , e 5
nella parte anteriore M della testa motrice. Esso ammette quindi 30 (3 x 5 x 2) diverse velocità del
mandrino.
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Moto di alimentazione o di avanzamento
Nel trapano sensitivo il moto di
avanzamento dell'utensile nel pezzo
in lavorazione è ottenuto a mano
dall’operatore.
In figura è mostrato in dettaglio
meccanismo
che
comanda
avanzamento, situato nella testa
porta mandrino.
L’operatore agendo sulla leva N fa
ruotare il rocchetto
O che ingrana
P alla rotazione
con la cremagliera
del rocchetto corrisponde i moto
rettilineo del cannotto Q e quindi
dall'albero del mandrino M ad essa
solidale. Si impedisce al cannotto di
ruotare assieme all'albero del
mandrino mediante il grano R
fissato alla testa.
Terminata la corsa d'andata la leva
ritorna nella posizione iniziale grazie
a una molla di richiamo.
Esso è dotato di un robusto piano di
appoggio (tavolino) su cui poter
fissare saldamente il pezzo da forare. Il piano può essere alzato o abbassato lungo la colonna e può
essere anche ruotato per eseguire fori inclinati con la massima precisione o per forature di testa.
Il trapano permette di variare la velocità di rotazione a seconda del materiale che si deve
forare.
Punte elicoidali per trapano
Non è sufficiente un trapano di buona qualità per forare qualsiasi cosa. La scelta della
giusta punta è fondamentale per ottenere un risultato soddisfacente.
Anche con un moderno trapano d’elevatissima potenza, si possono incontrare grossissime difficoltà
a forare persino materiali apparentemente semplici, se non si usa la punta corretta.
Provate ad utilizzare una punta da acciaio sul legno: si potrebbe pensare che questo tipo di punta,
ideata per un materiale molto più duro e resistente, non incontri alcuna difficoltà su un materiale
come il legno. Al contrario otterrete dei fori di pessima qualità, con bordi molto frastagliati, e
“brucerete” in fretta una punta che sull’acciaio lavorerebbe perfettamente come minimo per
centinaia di fori.
Ricordate: ogni punta di trapano è concepita per un diverso materiale e per precisi parametri di
taglio.
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Foratura dei metalli e materie plastiche
Diversi sono i materiali costituenti, diversi i rivestimenti delle punte e i trattamenti superficiali,
diversa la geometria dell’elica per una corretta evacuazione del truciolo e per avere sempre il
corretto angolo di taglio e, soprattutto, sono diversi i parametri da utilizzare per la foratura
Esistono punte per i trapani che sono utilissime per velocizzare il lavoro, sono anche molto
delicate e bisogna utilizzarle con la giusta accortezza in quanto hanno un discreto costo. Per i lavori
di foratura per circuiti stampati invece vi sono micro punte in carburo di tungsteno (widia)1.
Composizione e denominazione delle punte elicoidali
HSS = acciaio super rapido
HSSCO = acciaio super rapido al cobalto 5%
HSSCO 8 = acciaio super rapido al cobalto 8%
PM HSS = acciaio da polveri super rapido
HM = metallo duro
Tipi di punte elicoidali
I più comuni angoli di punta sono di 118° -120° e di 130°-140°; di solito si utilizza la prima
esecuzione sulle punte di tipo N e H e la seconda su quelle di tipo W e S.
Le punte elicoidali si differenziano tra loro per il tipo di esecuzione e affilatura.
Le esecuzioni principali sono quattro riconoscibili per l'inclinazione dell'elica:
Tipo N
Tipo H
Tipo W
Punta con codolo cilindrico
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Tipo S
Foratura dei metalli e materie plastiche
Punta con codolo conico (Morse)
Foratura del metallo
Segnare il punto dove va fatto il foro con un punteruolo e
posizionare la punta sull'impronta. Forare con una pressione
regolare.
Lubrificare la punta durante la perforazione: paraffina per il rame, olio per l'acciaio dolce,
acquaragia per l'alluminio, salvo per i buchi di piccolo diametro (fino a 5mm).
Per i buchi spessi, al fine della foratura, diminuire la pressione affinché si eviti che la punta si
blocchi al momento dell'uscita. Per evitare le sbavature, mettere una zeppa di legno sotto la
lamiera.
Foratura materiali plastici
Per forare la plastica si può utilizzare le punte per legno o mecchie. Il foro
viene più preciso. Fate attenzione ai materiali plastici caricati a vetroresina che
rovinano le punte da legno e le mecchie.
Penso si riesca bene anche con punte da ferro. Unico accorgimento con la
plastica, la velocità, per evitare di fonderla !
Foratura circuiti stampati
La foratura viene fatta in corrispondenza delle apposite piazzole possibilmente ad alta velocità. Il
diametro delle punte normalmente usate è di 0,8 mm (o anche 1 mm, più facile da trovare anche
se un po' troppo grandi per un impiego generico). Ottime quelle da 0,6 mm per i circuiti integrati, e
quelle da 1,3 mm (o anche 1,5 mm) per i componenti di grosse dimensioni. Naturalmente il
diametro della piazzola deve essere adeguato al foro che si intende fare.
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Foratura dei metalli e materie plastiche
Esistono punte apposite al carburo di tungsteno o in altri materiali particolarmente duri,
caratterizzate da un angolo di spoglia di 100-110°; essendo molto fragili, sono adatte
solo con trapani di precisione da banco. Sono piuttosto costose (anche 5 o 6 euro l'una).
Se si usa un trapanino per modellismo, a mano meglio usare le normali punte HSS per
metalli anche se durano per solo un centinaio di fori o
poco più con basette in bachelite o addirittura meno se lo
stampato è in fibra di vetro: dopo infatti perdono il filo,
rovinando eccessivamente il foro e la piazzola. In
compenso si trovano ovunque e costano poco.
Al fine di favorire la centratura della punta vi consiglio vivamente durante il disegno del master di
indicare con un piccolo foro nel rame al centro della piazzola: non c'è nulla di più incontrollabile di
una punta dal diametro di 0,6 mm che ruota a 10.000 giri. La cosa è semplice solo se per il disegno
si usa un CAD oppure i trasferibili. Nel caso in cui non sia segnato il punto in cui forare si può
procedere con una leggerissima bulinatura.
Foratura vetroresina
Vanno bene con le punte da legno con centrante e 2 taglienti. Se si deve fare un lavoro perfetto
consiglio di cominciare con una punta di 1mm più grande rispetto al foro da fare.
Fare pochissima pressione in modo che i due taglienti "fresino" il
gelcoat2 polverizzandolo anziché romperlo, forato il gelcoat, sostituire
la punta con quella del diametro giusto e perforare la vetroresina
In questo modo, anche se forando a mano non si starà sempre
perfettamente in asse, la punta non forzerà lateralmente il gelcoat,
quindi non lo scheggerà. Per i fori grandi oltre i 15 mm, esistono delle
"tazze" a lama molto affilata (non seghettata) con 2 taglienti interni e
centrante, che forano con assoluta precisione. Naturalmente sotto alla
vetroresina (ovvero dall'altra parte) bisogna mettere in compressione un
pezzo di legno, in modo che la fresa non "sfondi" prima di aver
asportato tutto il materiale del foro.
Foratura Vetro
Forare il vetro e' un lavoro che spesso si ritiene riservato a tecnici
dotati
di
competenze
particolari.
Si tratta, invece, di una operazione molto semplice da compiere,
se non si dimentica la fragilità del materiale da trattare e quindi si agisce con una certa cautela.
Acquisendo queste tecniche e' possibile forare da soli vetri di finestre, applicare ventole e realizzare
molti altri interventi.
Per forare una lastra di vetro realizzate, introno alla zona in cui andrà praticato il foro, un piccolo
argine di stucco. Ossia, un circolo di stucco come si farebbe per la farina quando ci si mette dentro
le uova. Versate all'interno dell'argine una certa quantità' di petrolio o di trielina in modo che si
formi uno strato di un paio di millimetri. La sostanza impedirà' la rotture durante la fase di foratura.
Prendete un trapanino e con una punta a lancia, specifica per vetro, e senza premere, praticate il
foro.
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Foratura dei metalli e materie plastiche
Foratura materiali acrilici
Va fatta con normali punte elicoidali per metallo ben affilate a circa 110°.
Le velocità di taglio ottime sono le seguente:
diametro mm. 1.6
giri/minuto
7000
diametro mm. 6.35
giri/minuto
1800
diametro mm.12.70
giri/minuto
900
Per evitare rotture quando la punta emerge dalla parte opposta occorre fare
scendere il trapano molto lentamente in modo di ridurre l’effetto succhiante
della punta entro lo spessore del tubo. Per fare ciò è bene usare un trapano con
avanzamento comandato manualmente per potere controllare un eventuale
surriscaldamento. E’ comunque consigliabile lubrificare con acqua o olio. Per
praticare fori di grandi dimensioni sono indicate le frese circolari a tazza.
Affilatura delle punte elicoidali
Angolo affilatura acciaio
Angolo affilatura alluminio
Angolo affilatura lamiere
Calcolo della velocità di rotazione della punta elicoidale (numero giri)
1000 x Vt
n = ----------------------------- giri al minuto
Diametro Punta x 3,14
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Foratura dei metalli e materie plastiche
Dove:
n= numero giri
Vt=velocità di taglio
Velocità di taglio ( Vt )
Per la scelta della velocità di taglio, vale generalmente il seguente principio: la velocità può essere
tanto più elevata quanto più dolce è il materiale. A parte questa massima generale, i dati
sperimentali consentono di scegliere caso per caso la velocità conveniente.
Con utensili di acciaio super rapido ( HSS ), e per i materiali di interesse del modellista, si possono
adottare i seguenti valori (in metri al minuto primo):
Acciaio dolce
45÷50
m/minuto
Acciaio duro
18÷20
m/minuto
Acciaio inox
7÷12
m/minuto
20÷22
m/minuto
Fino a 120
m/minuto
Ottone
100÷110
m/minuto
Bronzo
90÷100
m/minuto
300÷350
m/minuto
Fino a 160
m/minuto
30 ÷40
m/minuto
90 ÷120
m/minuto
Ghisa
Ottone per viteria
Alluminio
Alluminio tenace
Titanio
Materie plastiche
Riferimenti:
http://www.punte.eu/punte_x_ottone_bronzo_e_materiali_sintetici.htm
http://www.aspeterpan.com/survival/fdt101.htm
http://www.ellizerboni.it/ellizerboni/site/index.cfm?event=Home
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WIDIA = S.: Stellite. Combinazione di tungsteno, carbonio, cobalto e titanio: è un metallo molto duro (può essere
lavorato solo con le mole) e pesante: in orologeria è impiegato per la parte periferica del rotore.
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Gelcoat = è una sostanza a base di resina poliestere che si usa per la verniciatura della vetroresina. Il Gelcoat rende
impermeabile la vetroresina e ne garantisce la resistenza agli agenti atmosferici ed all'acqua.
Ricfed
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