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La tecnologia di produzione degli stampi metallici è indispensabile per la realizzazione degli inserti

I materiali ad alte prestazioni, spesso utilizzati in settori di punta come l'industria automobilistica, aeronautica e medicale, sono difficili da lavorare, e questo fattore è alla base dell'evoluzione degli utensili da taglio. Sebbene nel settore degli utensili siano stati sviluppati inserti dalla forma particolare, arricchiti di nuove funzionalità, la storia delle tecnologie della geometria non è molto conosciuta. Uno dei reparti che concorrono alla produzione degli inserti è il Mould Group, il quale realizza gli stampi necessari. Diamo ora uno sguardo alla storia della produzione di stampi di Mitsubishi Materials, dal periodo precedente alla diffusione della macchina NC fino ai giorni nostri.

IN PRIMO PIANO

Il ruolo degli stampi metallici nella produzione degli inserti

La realizzazione di inserti in metallo duro prevede i seguenti processi: 

1. Il tungsteno (WC) viene mescolato al cobalto (Co) ed essiccato per produrre polvere.
2. La polvere viene trasferita in uno stampo e pressata. 
3. La polvere pressata è riscaldata a una temperatura di 1.300°C o superiore, fino a ottenere un materiale sinterizzato. 
4. Il materiale sinterizzato viene lavorato (rettificato, levigato ecc.).
5. Il prodotto finale viene rivestito in CVD o PVD, dopodiché si esegue l'ispezione finale. 

La maggior parte degli inserti prodotti da Mitsubishi Materials è realizzata seguendo questa procedura. La fase 2 (stampaggio) utilizza stampi metallici. Sulla pressa è installato uno stampo, che viene riempito di polvere e quindi pressato. Con una linea di pressatura automatica, è possibile produrre diverse migliaia di forme di polvere pressata nell'arco di 24 ore. Gli stampi sono progettati per resistere ad alcune centinaia di migliaia di pressature.

1 : 1970～

Gli albori degli inserti

Mitsubishi Materials introdusse i portautensili brasati nel 1956. Venivano realizzati fissando taglienti in metallo duro sul margine di uno stelo di rame con il metodo della brasatura dell'argento. Pur presentando un'eccellente resistenza all'abrasione e alla scheggiatura e pur avendo alte prestazioni di taglio, presentavano un costo proibitivo, perché l'intero portautensili doveva essere sostituito se una qualsiasi parte di esso risultava danneggiata

Per risolvere questo problema, sviluppammo utensili con inserti in metallo duro intercambiabili. I primi inserti avevano semplici forme triangolari, quadrate o rotonde con superficie piana. Di lì a poco vennero creati i primi rompitrucioli sulla superficie di spoglia, per migliorare il controllo dei trucioli e ridurre la resistenza alla lavorazione. Va ricordato che all'epoca era difficile creare rompitrucioli mediante rettifica, perché persino le semplici forme trasversali si rivelavano impegnative. Non solo, gli inserti con rompitrucioli rettificati avevano tempi di produzione più lunghi e un costo più elevato. Questo ci spinse a sviluppare un metodo per goffrare il rompitruciolo direttamente sulla superficie dell'inserto in fase di pressatura. Era così possibile formare il rompitruciolo nel metallo duro durante la creazione delle facce superiore e inferiore dei punzoni dello stampo, mediante il procedimento dell'elettroerosione (EDM). Tuttavia, poiché per la produzione di elettrodi disponevamo solo di fresatrici per impieghi generici, eravamo in grado di produrre unicamente rompitrucioli con una semplice sezione trasversale lungo il filo, detti rompitrucioli "perimetrali".

2 : 1980～

L'era del controllo numerico (NC) Aspetto dei rompitrucioli stampati

I centri di lavoro NC divennero di uso comune intorno al 1980. L'introduzione del CAD tridimensionale facilitò la creazione di programmi NC per la lavorazione degli elettrodi, che consentiva la lavorazione complessa di superfici curve mediante frese integrali a testa semisferica. Tale flessibilità nella progettazione dei rompitrucioli aumentò rapidamente, fino a consentire la produzione di una vasta gamma per le più svariate applicazioni. Ciò portò allo sviluppo di rompitrucioli di tipo MA e standard, con la possibilità di avere un angolo di spoglia positivo di 7 gradi. 

 

Successivamente, i tecnici specializzati avrebbero utilizzato strumenti di misura manuali, come i microscopi e i micrometri dei meccanici, per verificare che lo stampo finito fosse conforme ai disegni. Vista la difficoltà del misurare lo spazio tra la parte femmina e i punzoni superiore e inferiore, venne sviluppata una speciale tecnica chiamata Suriawase (regolazione manuale) per la rettifica di precisione della produzione. 

3 : 2000～

Taglienti curvi, inserti a due fori e altre geometrie inserto complesse

Dopo il 2000, tutta la progettazione di inserti e stampi cominciò a essere eseguita utilizzando il CAD tridimensionale. A partire dal modello tridimensionale, la funzionalità CAM venne sviluppata per consentire la creazione di programmi per la lavorazione degli elettrodi utilizzati per l'elettroerosione. Questo incrementò notevolmente la flessibilità di progettazione, non solo per quanto riguarda i rompitrucioli, ma per l'intero inserto. Inoltre, gli strumenti di misura e le attrezzature utilizzate per la produzione di stampi ebbero un notevole progresso. Grazie a questi miglioramenti, divenne possibile creare inserti con nuove geometrie, che sarebbero stati irrealizzabili con la tecnologia standard.

I dispositivi di misurazione tridimensionale implementati in quel periodo permisero anche di misurare con precisione le nuove geometrie. Questi avanzamenti nella tecnologia di lavorazione e misurazione portarono a ulteriori sviluppi nel campo della produzione.  Insieme al progresso di tutte queste tecnologie, anche la produzione di stampi aumentò rapidamente.

Tomotsugu Goda, all'epoca impegnato in questo stesso ambito, afferma ripensando al passato: "Grazie alla maggiore flessibilità di progettazione degli inserti, le richieste da parte del gruppo di sviluppo divennero più complesse. Il nostro ruolo è produrre stampi per creare unità di polvere pressata in base alle necessità. Il CAD consente una facile modellizzazione, ma produrre concretamente le unità di polvere pressata rappresenta una sfida." 

La nostra missione, tuttavia, è elaborare un metodo per realizzare tutte le forme richieste dal reparto sviluppo.

4 : 2010～

Puntare a un ulteriore sviluppo con nuove tecnologie di lavorazione e idee innovative

Dopo il 2010, vennero realizzati uno dopo l'altro inserti dalle forme più complesse. Tra questi, i principali esempi sono gli inserti per la fresa VFX con taglienti verticali e fori orizzontali, e gli inserti per le serie VOX con angoli multipli e rompitrucioli stampati. Alcuni inserti avevano forme la cui unità di polvere pressata non poteva essere rimossa dalla parte femmina dello stampo utilizzando il comune metodo di pressatura. Per questo, vennero sviluppati speciali stampi in grado di separare la parte femmina. 
Con l'aumento delle prestazioni degli inserti, le forme tendono a diventare più complesse, rendendo a sua volta più difficile la produzione degli stampi. Ad esempio, gli stampi divisi implicano un maggior numero di parti, e ciò a sua volta impone che ogni parte abbia un grado di precisione maggiore affinché possa essere accoppiata correttamente. Anche le procedure di configurazione degli stampi nelle presse divengono più complesse.

Nel corso della sua lunga storia, il Mould Group ha contribuito enormemente alla commercializzazione di un'ampia gamma di inserti, migliorando gli stampi, sviluppando i metodi di lavorazione e perfezionando la fase di preparazione. Il signor Goda, che ha contribuito alla ricerca di soluzioni ai problemi legati alla produzione di numerosi tipi di stampi, ha dichiarato: "Desidero invitare i membri del team di sviluppo dei nuovi prodotti a esprimere liberamente la propria opinione e ad avanzare richieste. Anche se forse non saremo in grado di realizzare le loro idee, lavoreremo instancabilmente insieme a loro per riuscirvi. Non sappiamo mai quale risultato potremo raggiungere finché non ci proviamo. Puntare sull'innovazione è il vero fascino della produzione di stampi."
Kentaro Ono è responsabile dei lavori di 

stampa nello stesso reparto di Production Engineering. Ha lavorato presso il Mould Group per 10 anni, e desidera far apprezzare ai clienti la complessità degli inserti.
Ogni inserto è il frutto della dedizione e della tecnica di professionisti appassionati. Al termine dell'intervista, ci ha illustrato la sua visione: "Quando gli addetti di questo settore, compresi i nostri clienti, vedono i nostri inserti, spero si chiedano come abbiamo fatto a realizzarli. Con questo auspicio, vorrei continuare a creare prodotti altrettanto innovativi."

Ripercorriamo la storia dello sviluppo degli stampi per inserti

Gli stampi sono la nostra vita, quindi quando vediamo un prodotto iniziamo naturalmente a immaginare quale forma sia stata utilizzata per crearlo. Uno stampo è come l'ombra dell'articolo che ne deriva.

Gli stampi che produciamo non vengono mostrati al cliente, ma gli inserti non possono essere realizzati senza di essi. Ognuno di noi si sente personalmente responsabile e orgoglioso dell'importante lavoro che svolgiamo come professionisti, a sostegno dello sviluppo e della produzione di inserti dalle caratteristiche superiori. 

Anche i giovani collaboratori che sono in azienda solo da poco tempo vi contribuiscono in modo significativo, individuando i problemi e proponendo nuovi metodi di lavorazione. Continuiamo a lavorare insieme, a prescindere dall'età e dall'esperienza, per produrre stampi innovativi.