Tipi di refrigeranti per CNC: quale scegliere?

Quando si utilizza una macchina CNC, il calore rappresenta sempre una sfida. Per superarla, è necessario il refrigerante CNC giusto. Ma con così tanti tipi disponibili, come si sceglie il migliore per la propria applicazione?

In questa guida spiegheremo cos'è il refrigerante CNC, perché è importante e i diversi tipi di refrigeranti CNC che è possibile utilizzare.

Che cos'è il refrigerante CNC?

Il refrigerante CNC è un liquido utilizzato nella lavorazione per ridurre il calore e l'attrito. L'attrito tra l'utensile da taglio e il materiale genera temperature elevate, che possono danneggiare gli utensili e ridurre la precisione.

Contribuisce inoltre a rimuovere i trucioli dalla zona di taglio e a prevenire l'usura degli utensili. Il refrigerante giusto può migliorare la finitura superficiale, prolungare la durata degli utensili e mantenere la macchina efficiente.

L'importanza del refrigerante nella lavorazione CNC

Utilizzare il refrigerante CNC giusto è importante per i seguenti motivi:

• Previene il surriscaldamento e mantiene le proprietà del materiale.
• Riduce l'attrito tra l'utensile e il pezzo in lavorazione.
• Rimuove i trucioli metallici, prevenendo danni all'utensile.
• Protegge i componenti della macchina e i pezzi in lavorazione dalla ruggine.
• Garantisce tagli puliti e precisi

Come funziona il sistema di refrigerazione?

Quando la macchina CNC è in funzione, il refrigerante scorre sulla zona di taglio per mantenere freschi e lubrificati l'utensile e il pezzo in lavorazione. Allo stesso tempo, lava via trucioli e detriti.

Successivamente, il refrigerante esausto si raccoglie in una vasca sul fondo della macchina.

Da lì, una pompa lo fa passare attraverso un sistema di filtrazione che rimuove trucioli metallici, oli estranei e altri contaminanti prima di inviarlo nuovamente alla zona di taglio tramite ugelli o un sistema through-spindle, per essere riutilizzato.

Esistono due tipi principali di sistemi di refrigerazione: il sistema a singola macchina e il sistema di refrigerazione centralizzato.

Un sistema a singola macchina è più piccolo e serve una sola macchina. Questi sistemi non sempre dispongono di filtrazione avanzata, quindi si sporcano più rapidamente e richiedono una manutenzione più frequente.

Un sistema di refrigerazione centralizzato alimenta più macchine e di solito dispone di una migliore filtrazione e separazione dell'olio, risultando più efficiente per le operazioni di maggiore entità.

Indipendentemente dal sistema utilizzato, la pulizia regolare e una corretta filtrazione sono importanti per mantenere efficace il refrigerante e garantire il corretto funzionamento della macchina.

Tipi di refrigeranti per la lavorazione CNC

Esistono diversi tipi di refrigeranti CNC, ciascuno con vantaggi differenti. Vediamoli nel dettaglio qui di seguito.

Oli solubili in acqua

Gli oli solubili in acqua sono una miscela di olio e acqua, solitamente contenente il 5-10% di olio. Sono i refrigeranti CNC più comunemente utilizzati perché offrono sia raffreddamento che lubrificazione.

• Offrono una buona lubrificazione, riducendo l'usura degli utensili.
• Questi refrigeranti aiutano a prevenire la ruggine sulle superfici metalliche.
• Funzionano bene per molti materiali e operazioni di lavorazione diversi.

• Con il tempo possono svilupparsi batteri, causando cattivi odori e degradazione del refrigerante.
• È necessaria una manutenzione regolare per prevenire la contaminazione e prolungare la durata del refrigerante.

Refrigeranti sintetici

I refrigeranti sintetici non contengono olio e sono realizzati con composti chimici progettati per il massimo raffreddamento. Sono ideali per la lavorazione ad alta velocità e funzionano bene con materiali come alluminio e acciaio inossidabile.

• Offrono un raffreddamento eccellente, riducendo l'accumulo di calore durante il taglio.
• I refrigeranti sintetici durano più a lungo e resistono alla crescita batterica.
• Lasciano meno residui, mantenendo più pulite macchine e pezzi in lavorazione.

• Non lubrificano altrettanto bene quanto i refrigeranti a base di olio.
• Alcuni refrigeranti sintetici possono causare irritazioni cutanee se non manipolati correttamente.

Refrigeranti semi-sintetici

I refrigeranti semi-sintetici sono una miscela di sostanze chimiche sintetiche e una piccola quantità di olio. Offrono un equilibrio tra raffreddamento, lubrificazione e pulizia.

• Funzionano bene sia per applicazioni di lavorazione leggera che pesante.
• Questi refrigeranti resistono alla crescita batterica meglio degli oli solubili in acqua.
• Offrono una lubrificazione migliore rispetto ai sintetici puri.

• L'acqua dura può causare depositi di schiuma, riducendo l'efficacia del refrigerante.
• Tendono a produrre più schiuma rispetto ad altri refrigeranti, il che può compromettere la lubrificazione.

Oli interi o refrigeranti puri

Gli oli interi, detti anche refrigeranti puri, sono al 100% a base di olio e non si miscelano con l'acqua. Sono impiegati principalmente per la lavorazione pesante e il taglio di materiali tenaci.

• Offrono la migliore lubrificazione, riducendo l'attrito e l'usura degli utensili.
• Questi refrigeranti aiutano a ottenere una finitura superficiale uniforme.
• Sono ideali per passate profonde e lavorazioni a bassa velocità.

• Non raffreddano in modo efficace quanto i refrigeranti a base acquosa.
• Gli oli interi possono produrre fumo, quindi è necessaria un'adeguata ventilazione

Refrigeranti a nebbia

I refrigeranti a nebbia utilizzano uno spruzzo fine di lubrificante o una piccola quantità di refrigerante miscelata con aria. Sono spesso impiegati nella lavorazione ad alta velocità, dove serve un quantitativo minimo di refrigerante.

• Riducono gli sprechi e il disordine dovuti al refrigerante.
• I refrigeranti a nebbia sono ideali per le lavorazioni leggere.
• Riducono i costi del refrigerante e sono più ecologici.

• Non garantiscono un raffreddamento sufficiente per le passate pesanti.
• Una minore lubrificazione significa che gli utensili possono usurarsi più rapidamente.

Diversi sistemi di erogazione del refrigerante nelle macchine CNC

Macchine CNC diverse utilizzano metodi di erogazione del refrigerante differenti in base al materiale, alla velocità di taglio e alla precisione richiesta.

Scegliere il giusto sistema di erogazione del refrigerante è importante, perché una quantità eccessiva spreca risorse, mentre una pressione errata può danneggiare il pezzo o gli utensili da taglio.

Ecco alcuni dei metodi di erogazione del refrigerante più comuni utilizzati nelle macchine CNC:

Sistema di raffreddamento a nebbia

Il sistema di raffreddamento a nebbia utilizza una bassa pressione per erogare il refrigerante sotto forma di nebbia fine. Questo metodo è ideale quando il calore e l'evacuazione dei trucioli non rappresentano problemi rilevanti.

Poiché non vi è forza ad alta pressione, il raffreddamento a nebbia non aggiunge sollecitazioni extra all'utensile o al pezzo. È spesso impiegato per lavorazioni leggere o quando una piccola quantità di lubrificazione è sufficiente.

Sistema di raffreddamento ad aria

Il raffreddamento ad aria non fornisce lubrificazione ma aiuta a ridurre il calore e a rimuovere i trucioli dalla zona di taglio. Poiché non utilizza olio o refrigerante a base acquosa, è meno efficace rispetto ad altri metodi.

Tuttavia, il raffreddamento ad aria è utile quando si lavorano materiali delicati che potrebbero essere danneggiati dal refrigerante liquido. È anche una buona scelta per le plastiche, che possono dilatarsi o contrarsi se esposte a bruschi sbalzi di temperatura.

Sistema di lubrificazione a quantità minima (MQL)

Molte officine CNC utilizzano il sistema MQL per migliorare l'efficienza, ridurre gli sprechi e contenere i costi. Questo metodo eroga solo la quantità necessaria di refrigerante sotto forma di nebbia fine o aerosol.

L'MQL è un'opzione ecologica perché riduce al minimo l'uso di refrigerante pur garantendo una lubrificazione sufficiente per le operazioni di taglio.

È comunemente impiegato per la lavorazione ad alta velocità e nelle applicazioni in cui non serve refrigerante in eccesso.

Sistema di refrigerante ad alta pressione

Un sistema di refrigerante ad alta pressione utilizza pressioni superiori a 1000 psi per dirigere il refrigerante direttamente nella zona di taglio. Questo metodo è altamente efficace per l'evacuazione dei trucioli e il raffreddamento di cavità profonde.

È spesso impiegato nella foratura CNC e in altre operazioni di taglio profondo. Tuttavia, l'alta pressione può danneggiare utensili di piccolo diametro, quindi è importante utilizzarla solo quando necessario.

Questo sistema è solitamente collegato a un serbatoio del refrigerante integrato o a un'alimentazione esterna.

Tabella delle concentrazioni del refrigerante per macchina

Per ottenere i migliori risultati, è necessario utilizzare la giusta concentrazione di refrigerante per il proprio processo di lavorazione e il tipo di metallo.

Ogni macchina e ogni refrigerante hanno raccomandazioni diverse da parte del produttore, ma ecco una linea guida generale per le comuni operazioni di lavorazione:

Materiale	Fresatura	Tornitura	Foratura	Maschiatura
Rame	Olio solubile	Olio solubile	Olio solubile	Olio solubile
Alluminio	Olio minerale o olio solubile (con 96% di acqua)	Olio minerale con olio solubile (oppure) 10% di grasso	Olio solubile (con 70-90% di acqua)	Olio minerale miscelato con 25% di olio di base
Bronzo	Olio solubile	Olio solubile	Olio solubile	Olio minerale con 30% di strutto
Acciaio dolce e acciaio per utensili	Olio solubile	75% di olio minerale e 25% di olio di strutto	Olio solubile	Olio minerale con 25%-40% di olio di strutto
Ghisa malleabile	Olio solubile	Olio solubile	Olio solubile	Olio solubile
Acciai legati	90% di olio minerale con 10% di olio di strutto	75% di olio minerale con 25% di olio a base di zolfo	Olio solubile	70% olio minerale con 30% olio di lardo
Ottone	Olio solubile (con contenuto d'acqua del 96%)	Olio minerale con 10% di grassi	Olio solubile	Olio minerale con 10% – 20% di olio di lardo
Ghisa	A secco	A secco	A secco	25% olio di lardo con 80% olio minerale oppure a secco

Fattori da considerare nella scelta del refrigerante CNC

Quando sceglie il refrigerante CNC giusto, deve considerare il materiale, la velocità di lavorazione e l'impatto del fluido sull'ambiente. Per saperne di più su questi fattori, continui a leggere!

Compatibilità con i materiali

Materiali diversi richiedono refrigeranti diversi per funzionare correttamente. I metalli duri come l'acciaio ad alta resistenza generano molto calore, quindi servono refrigeranti a base di olio per raffreddarli e lubrificarli. A volte possono essere necessari additivi per prevenire il surriscaldamento o il rischio di incendio.

I metalli più teneri come alluminio, rame e ottone funzionano meglio con refrigeranti a base d'acqua. Attenzione però: alcuni fluidi contengono cloro o zolfo, che possono macchiare questi metalli. Inoltre, materiali diversi producono trucioli di dimensioni diverse. L'acciaio genera trucioli più grandi rispetto alle leghe di rame, quindi è più facile da pulire.

Tipo di operazione di lavorazione

Le operazioni ad alta velocità, come la fresatura CNC e la rettifica di precisione, generano molto calore. Servono refrigeranti sintetici, perché sono i più efficaci nel raffreddare il pezzo.

Le operazioni più lente, come la dentatura e la filettatura, richiedono più lubrificazione che raffreddamento. I refrigeranti a base di olio sono più adatti a questi processi. Valuti sempre se, in base al materiale e al tipo di lavorazione, sia più importante il raffreddamento o la lubrificazione.

Considerazioni ambientali e sulla salute

I refrigeranti possono influire sia sui lavoratori sia sull'ambiente. Alcuni producono fumi o causano reazioni allergiche, rendendo scomodo o persino pericoloso lavorare nelle loro vicinanze. Altri lasciano residui appiccicosi difficili da pulire che possono inquinare l'area di lavoro.

Per mantenere l'area di lavoro sicura e pulita, scelga refrigeranti efficaci e rispettosi dell'ambiente. Il refrigerante giusto consente di lavorare in modo efficiente, protegge i lavoratori e mantiene l'ambiente libero da sostanze nocive.

Fluidi da taglio a base d'acqua e refrigeranti CNC ad alta pressione

Sia i fluidi da taglio a base d'acqua sia i refrigeranti CNC ad alta pressione sono comunemente utilizzati nella lavorazione CNC, ma funzionano in modo diverso.

I fluidi da taglio a base d'acqua sono ottimi per rimuovere il calore e ridurre l'attrito. Sono inoltre più ecologici ed economici rispetto ai refrigeranti ad alta pressione.

Tuttavia, gli utensili da taglio a base d'acqua possono favorire la crescita batterica nel tempo e causare corrosione su alcuni metalli se non vengono mantenuti correttamente.

I refrigeranti CNC ad alta pressione, invece, sono progettati per migliorare le velocità di taglio, prolungare la vita degli utensili e garantire un migliore controllo dei trucioli. Questi sistemi utilizzano pressioni superiori a 1000 psi, per questo sono ideali per la foratura profonda e le operazioni di maschiatura.

Sebbene i refrigeranti CNC ad alta pressione aumentino notevolmente la produttività, comportano anche costi più elevati e richiedono una manutenzione regolare. L'utilizzo di un sistema di refrigerante ad alta pressione richiede inoltre competenza per garantire un impiego sicuro ed efficiente.

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Conclusione

Scegliere il refrigerante CNC giusto aiuta a mantenere la macchina fresca, protegge gli utensili e rende il taglio più semplice. Può utilizzare refrigeranti a base d'acqua, sintetici o ad alta pressione; tuttavia, deve considerare il materiale, la velocità di lavorazione e l'impatto sull'ambiente e sulla Sua sicurezza.

Una pulizia regolare e una buona filtrazione prolungano la durata del refrigerante e mantengono la macchina in buone condizioni di funzionamento.

Domande frequenti

Posso usare lo stesso refrigerante per materiali diversi?

Non sempre. Materiali diversi richiedono refrigeranti diversi per ottenere i risultati migliori. Se utilizza il refrigerante sbagliato, gli utensili possono usurarsi più rapidamente o i pezzi possono risultare non conformi. Verifichi sempre qual è la soluzione migliore per il materiale che sta lavorando.

Con quale frequenza devo sostituire o sottoporre a manutenzione i refrigeranti CNC?

È consigliabile controllare regolarmente il refrigerante per mantenerlo efficiente. Fate attenzione ai cambiamenti di colore, agli odori sgradevoli o alla presenza di impurità nel refrigerante. La maggior parte dei refrigeranti a base acquosa dura tra 6 e 12 mesi, ma questo dipende dalla frequenza d'uso. Testare il pH e la concentrazione del refrigerante aiuta a capire quando è il momento di sostituirlo.

Esistono alternative ecologiche ai refrigeranti CNC tradizionali?

Sì! Alcuni refrigeranti sono più rispettosi dell'ambiente, come l'anidride carbonica supercritica (scCO₂) e i refrigeranti a base alcolica. Riducono gli sprechi e non lasciano residui. Assicuratevi solo che siano compatibili con la vostra macchina.