Quando passi davanti a un produttore di macchine utensili e vedi i tecnici che raschiano e levigano a mano, non puoi fare a meno di chiederti: “Possono davvero migliorare queste superfici lavorate tramite raschiatura e levigatura? (L’uomo può essere più potente delle macchine?)”
Se ci riferiamo esclusivamente all’aspetto esteriore, la nostra risposta è “no”: non riusciremo a renderlo più bello. Ma allora perché dobbiamo ricorrere alla raschiatura? Naturalmente esistono motivi; uno di essi è il fattore umano: lo scopo della macchina utensile è fabbricare altre macchine utensili, ma non potrà mai riprodurre un prodotto più preciso dell’originale. Pertanto, se vogliamo realizzare una macchina più precisa di quella originaria, dobbiamo partire da un nuovo punto di partenza, ovvero avviare il processo con sforzi umani. In questo caso, gli sforzi umani si traducono nella raschiatura manuale.
La raschiatura e la levigatura non sono operazioni “a mani nude” o “a ruota libera”. Si tratta in realtà di un metodo di copia: riproducono quasi perfettamente la matrice, che è una superficie piana di riferimento e anch’essa realizzata a mano.
Sebbene la raschiatura sia laboriosa, rappresenta un’abilità (una tecnologia di livello artistico); forse è persino più difficile formare un maestro della raschiatura che un maestro dell’intaglio del legno. Sul mercato esistono pochi libri su questo tema, e ancor meno materiali che spiegano “perché studiare la raschiatura”. Forse proprio per questo motivo la raschiatura viene considerata un’arte.
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Da dove cominciare?
Se un produttore decide di utilizzare una rettificatrice anziché la raschiatura, la precisione della guida della sua “macchina madre” deve essere superiore a quella della nuova rettificatrice.
Allora, da dove deriva la precisione della macchina?
Deve provenire da una macchina più precisa, oppure deve avvalersi di un altro metodo in grado di produrre una superficie realmente piana, oppure può essere copiato da una superficie piana ben realizzata.
Possiamo utilizzare tre metodi per tracciare cerchi al fine di illustrare il processo di generazione della superficie (sebbene il cerchio sia una linea piuttosto che una superficie, può essere citato per chiarire il concetto). Un artigiano può disegnare un cerchio con un comune compasso; se invece usasse una matita per seguire il contorno di un foro circolare presente in una maschera di plastica, riprodurrebbe tutte le imprecisioni del foro stesso; infine, se tracciasse a mano un cerchio, la precisione dipenderebbe dalle sue limitate capacità manuali.
In teoria, una superficie piana può essere ottenuta mediante l’attrito alternato (lappatura) tra tre superfici. Per semplificare, prendiamo tre rocce, ciascuna con una superficie piuttosto piana, come esempio. Se sfreghi le tre superfici alternativamente in ordine casuale, le levigherai sempre di più fino a renderle estremamente lisce. Se invece usi solo due rocce, otterrai una coppia accoppiata composta da una superficie concava e una convessa. Nella pratica, oltre a sostituire la lappatura con la raschiatura, si segue anche un chiaro ordine di accoppiamento. Il maestro della raschiatura applica solitamente questa regola per realizzare il dispositivo di riferimento (calibro rettilineo o piastra piana) che intende utilizzare.
Durante l’uso, il mastro raschiatore applica innanzitutto il rivelatore sul dispositivo di riferimento standard, quindi lo posiziona sulla superficie del pezzo da lavorare per farlo scorrere, così da esporre la zona da asportare. Ripetendo questa operazione, la superficie del pezzo si avvicinerà sempre più al dispositivo di riferimento, permettendo di riprodurre le stesse caratteristiche del pezzo di riferimento.
I getti da raschiare vengono solitamente fresati con una tolleranza di qualche millesimo superiore alla dimensione finale, poi sottoposti a trattamento termico per eliminare le tensioni residue e infine riportati alla finitura prima del raschiatura. Sebbene la raschiatura richieda molto tempo e sia costosa in termini di manodopera, essa può sostituire processi produttivi che richiedono attrezzature di elevato costo. Se non si intende ricorrere alla raschiatura come alternativa, il pezzo deve essere rifinito con macchine di alta precisione e costose.
Oltre ai costi elevati delle attrezzature impiegate nelle fasi finali della lavorazione, vi è un altro fattore da considerare: durante la lavorazione dei componenti, soprattutto nei grandi getti, è spesso necessario eseguire operazioni di fissaggio gravitazionale. Quando la precisione raggiunge livelli dell’ordine di pochi millesimi, la forza di serraggio può causare deformazioni del pezzo, compromettendo la sua accuratezza una volta rilasciata; inoltre, il calore generato durante la lavorazione contribuisce anch’esso a provocare distorsioni.
Questo rappresenta uno dei numerosi vantaggi della raschiatura: non esiste alcuna forza di serraggio e il calore generato dal processo è praticamente nullo. I pezzi di grandi dimensioni vengono sostenuti su tre punti, garantendo che non si deformino sotto il proprio peso.
Quando la guida della macchina utensile si usura, è possibile correggerla mediante una nuova raschiatura, un vantaggio notevole rispetto all’abbandono della macchina o all’invio in fabbrica per smontaggio e rilavorazione.
Quando la guida di una macchina utensile necessita di essere nuovamente raschiata, l’intervento può essere effettuato dal personale di manutenzione interno, oppure è possibile affidare il lavoro a operatori locali.
In alcuni casi, è possibile ottenere la precisione geometrica richiesta sia mediante raschiatura manuale sia tramite raschiatura elettrica. Se le guide di un insieme di tavoli di lavoro e di slitte sono già state raschiate e la precisione soddisfa i requisiti, ma si riscontra che il parallelismo tra il piano di lavoro e l’asse del mandrino non è conforme (con un notevole impegno per correggerlo), potete immaginare quanta tecnologia sia necessaria per asportare la giusta quantità di metallo nella posizione corretta, utilizzando un’unica macchina per la raschiatura, senza compromettere la planarità e correggendo adeguatamente l’errore di allineamento?
Naturalmente, questo non è lo scopo della rettifica, né dovrebbe essere impiegata come metodo per correggere grandi errori di allineamento. Tuttavia, un esperto artigiano della rettifica può portare a termine questo tipo di correzione in tempi sorprendentemente brevi. Sebbene tale metodo richieda una notevole competenza tecnica, risulta più economico rispetto alla lavorazione di un gran numero di componenti per ottenere una precisione estrema, oppure alla realizzazione di soluzioni affidabili o regolabili volte a prevenire gli errori di allineamento.
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Miglioramento della lubrificazione
L’esperienza pratica ha dimostrato che la rettifica delle guide può ridurre l’attrito grazie a una lubrificazione di qualità superiore, ma le opinioni riguardo al motivo non sono unanimi. L’opinione prevalente è che la rettifica dei punti depressi (o, più precisamente, delle cavità scavate e delle “tasche” d’olio create appositamente per la lubrificazione) generi numerosi minuscoli serbatoi di lubrificante, i quali vengono poi riempiti dall’azione di molti piccolissimi punti elevati circostanti.
Un’altra considerazione logica è che tale procedura consente di mantenere costantemente un film d’olio, facendo sì che le parti in movimento galleggino su di esso; questo rappresenta l’obiettivo principale di ogni sistema di lubrificazione. Il motivo principale di questo fenomeno è che queste irregolarità formano numerose cavità capaci di trattenere l’olio, rendendone difficile la fuoriuscita. La condizione ideale per una corretta lubrificazione consiste nel mantenere un film d’olio tra due superfici lisce; tuttavia, in tali circostanze occorre affrontare il problema di evitare che l’olio fuoriesca, oppure provvedere tempestivamente a reintegrarlo. (Sia che sulla superficie della guida sia presente una spatola o meno, di norma vengono realizzate scanalature per favorire la distribuzione dell’olio.)
Una simile affermazione può far sorgere dubbi sull’effetto dell’area di contatto. La raschiatura riduce l’area di contatto, ma ne assicura una distribuzione uniforme, e proprio la distribuzione è fondamentale. Più le due superfici accoppiate sono lisce, più la distribuzione dei punti di contatto risulta omogenea. Tuttavia, in meccanica vale un principio secondo cui “l’attrito è indipendente dall’area”, il che significa che, sia che l’area di contatto sia di 10 o di 100 pollici quadrati, è necessaria la stessa forza per muovere il banco di lavoro. (L’usura, invece, è un altro discorso: a parità di carico, minore è l’area, più rapida sarà l’usura.)
Quello che intendo sottolineare è che ciò che cerchiamo è un migliore effetto lubrificante, non tanto una maggiore o minore area di contatto. Se l’effetto lubrificante è perfetto, la superficie della guida non si usurerà mai. Se un piano di lavoro risulta difficile da spostare a causa dell’usura, il problema potrebbe essere legato alla lubrificazione piuttosto che all’area di contatto.
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Come si esegue la raschiatura?
Prima di individuare i punti alti da rimuovere tramite raschiatura, è necessario applicare il rivelatore sulla dima di riferimento (una piastra piana o una dima a livella rettilinea nel caso in cui si debba raschiare la guida a V), quindi strofinare la dima rivestita di rivelatore sulla superficie della guida da lavorare; il rivelatore verrà trasferito sui punti più alti della superficie, dopodiché si utilizzerà uno strumento speciale per la raschiatura al fine di asportare tali irregolarità. Questa procedura va ripetuta finché non si ottiene un trasferimento uniforme del rivelatore su tutta la superficie della guida.
Naturalmente, un esperto di raschiatura dovrebbe conoscere diverse tecniche. Qui ne illustrerò due.
Prima della colorazione, solitamente si utilizza una lima smussata per sfregare delicatamente la superficie del pezzo e rimuovere le bave.
Pulire la superficie con una spazzola o a mano, non con uno straccio. Se si usa un panno, le sottili fibre residue lasciate dal tessuto possono generare segni fuorvianti nella successiva colorazione dei punti alti.
Il Master Scraper stesso verificherà il proprio lavoro confrontando il dispositivo standard con la superficie della pista. L’ispettore deve solo indicare al Master Scraper quando può interrompere l’operazione, così non deve preoccuparsi del processo di raschiatura. (Il Master Scraper può essere responsabile della qualità del proprio lavoro)
In passato esisteva un insieme di standard che stabilivano quanti punti alti dovevano esserci per ogni pollice quadrato e quale percentuale dell’area totale dovesse essere coperta da tali irregolarità; tuttavia, abbiamo constatato che verificare l’area di contatto è quasi impossibile, pertanto oggi spetta al mastro raschiatore decidere il numero di punti per pollice quadrato. In sintesi, il mastro raschiatore tende generalmente a raggiungere lo standard di 20–30 punti per pollice quadrato.
Nel processo attuale di raschiatura, alcune operazioni di livellamento fanno uso di macchine elettriche per la raschiatura, che comunque restano operative manualmente, ma consentono di eliminare parte del lavoro più faticoso, rendendo le operazioni di raschiatura meno impegnative. Tuttavia, quando si esegue un montaggio di precisione, la sensazione offerta dalla raschiatura manuale resta insostituibile.
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Motivo graffiato
Esistono molti tipi di motivi. Qui presentiamo alcuni motivi comuni, come il motivo ad arco, il motivo quadrato, il motivo a onda e il motivo a ventaglio. Il motivo ad arco comprende principalmente il motivo a mezzaluna e il motivo a rondine.
1. Motivo ad arco e metodo di raschiatura
Innanzitutto, si utilizza il lato sinistro del filo della lama per far scendere la lama, quindi si raschia in diagonale da sinistra a destra (come mostrato nella figura a sottostante). Contemporaneamente, si ruota il polso della mano sinistra in modo che la lama descriva un arco da sinistra a destra (come mostrato nella figura b sottostante), così che lo strofinamento del filo della lama passi da sinistra a destra. La lunghezza longitudinale della traccia lasciata dalla lama è generalmente di circa 10 mm. L’intero processo di raschiatura viene eseguito istantaneamente, consentendo di ottenere vari motivi ad arco. È inoltre possibile raschiare la lama in modo obliquo da destra a sinistra: premendo con forza con il polso sinistro, si ruota il polso destro facendo descrivere alla lama un arco da destra a sinistra, così che lo strofinamento del filo della lama passi da destra a sinistra.
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Metodo base di raschiatura del motivo ad arco
Punti principali della raschiatura del motivo ad arco: a causa delle diverse condizioni di raschiatura e dei diversi metodi operativi, la forma, le dimensioni e l’angolo compreso del motivo ad arco ottenuto subiscono notevoli variazioni. Innanzitutto, è importante scegliere il raschietto adeguato, poiché la larghezza e lo spessore della lama, il raggio dell’arco della lama e l’ampiezza dell’angolo di taglio influenzano in modo significativo la forma del motivo ad arco; in secondo luogo, occorre saper controllare l’ampiezza della torsione del polso e la lunghezza della corsa di spinta e raschiatura durante l’operazione; infine, è opportuno sfruttare l’effetto elastico della testa del raschietto. In generale, maggiore è la torsione del polso e più breve è la corsa di spinta e raschiatura, minore risulteranno l’angolo compreso e la forma del motivo ad arco ottenuto, come illustrato nella figura c riportata sopra.
(1) Motivo a mezzaluna e metodo di raschiatura
quattro
Prima della raschiatura, tracciare sulla superficie del pezzo una linea quadrata a una certa distanza utilizzando una matita.
Durante la raschiatura, si impiega un raschietto fine con lama arcuata. La linea centrale del piano della lama forma un angolo di 45° rispetto alla linea centrale longitudinale della superficie del pezzo, e la raschiatura viene eseguita procedendo dalla parte anteriore verso quella posteriore del pezzo.
(2) Motivo a rondine e metodo di raschiatura
Il motivo a forma di rondine è mostrato nella figura sottostante. Prima della raschiatura, tracciare sulla superficie del pezzo una linea quadrata a una certa distanza utilizzando una matita. Durante la raschiatura, si utilizza un raschietto fine con lama arcuata. La linea centrale del piano della lama forma un angolo di 45° rispetto alla linea centrale longitudinale della superficie del pezzo, e la raschiatura viene eseguita procedendo dalla parte anteriore verso quella posteriore del pezzo. I metodi di raschiatura più comuni sono:
cinque
Innanzitutto, si esegue la raschiatura di un primo motivo curvilineo con il primo raschietto, quindi si procede alla raschiatura di un secondo motivo curvilineo leggermente al di sotto del primo, così da ottenere un disegno simile a quello di una rondine, come mostrato nella figura b riportata sopra.
2. Motivo quadrato e metodo di raschiatura
Il motivo quadrato è illustrato nella figura sottostante. Prima della raschiatura, tracciare sulla superficie del pezzo una linea quadrata a una certa distanza utilizzando una matita. Durante la raschiatura, la linea centrale del piano dell’utensile forma un angolo di 45° rispetto alla linea centrale longitudinale della superficie del pezzo, e la raschiatura viene eseguita procedendo dalla parte anteriore verso quella posteriore del pezzo. Il metodo base di raschiatura consiste nell’utilizzare un raschietto stretto con bordo diritto (oppure con bordo arcuato a grande raggio) per effettuare raschiature brevi mediante spinta. Dopo aver raschiato il primo quadrato, è necessario lasciare uno spazio equivalente a una distanza di un quadrato prima di procedere alla raschiatura del secondo quadrato.
sei
3. Motivo ondulato e metodo di raschiatura
Il motivo ondulato è illustrato nella figura a. Prima della raschiatura, tracciare sulla superficie del pezzo una linea quadrata con una determinata distanza utilizzando una matita. Durante la raschiatura, la linea centrale del piano dell’utensile deve essere parallela alla linea centrale longitudinale della superficie del pezzo, e la raschiatura va eseguita dal retro verso la parte anteriore del pezzo. Il metodo di raschiatura di base consiste nel: utilizzare il raschietto dentellato per effettuare la raschiatura, scegliere la posizione del tagliente (generalmente l’intersezione), quindi spostare il tagliente in diagonale verso sinistra dopo averlo abbassato. Quando il tagliente raggiunge una certa lunghezza (generalmente l’intersezione), spostarlo in diagonale verso destra e infine sollevare il tagliente, come mostrato nella figura b sottostante.
sette
4. Motivo a ventaglio e metodo di raschiatura
Il motivo a ventaglio è illustrato nella figura a. Prima della raschiatura, tracciare sulla superficie del pezzo, con una matita, una linea quadrata e una linea angolare a una determinata distanza. Per eseguire la raschiatura del motivo a ventaglio si deve utilizzare il raschietto ad uncino (come mostrato nella figura b sottostante). L’estremità destra della lama deve essere affilata, quella sinistra leggermente smussata, e la linea del bordo deve essere retta. Il metodo di raschiatura di base è:
otto
Scegliere la posizione di caduta dell’utensile (generalmente nel punto d’intersezione), tenere la mano sinistra a 50 mm dalla testa del tagliente, premere verso il basso verso sinistra, assumere l’estremità sinistra della lama come centro del cerchio e ruotare la mano destra in senso orario. Gli angoli di rotazione sono generalmente di 90° e 135°. Il motivo a ventaglio corretto è quello mostrato nella figura c sopra. A causa di una pressione non adeguata, è facile raschiare contemporaneamente entrambe le estremità, formando il motivo illustrato nella figura d sopra. In questo modo, le tracce del motivo ottenute risulteranno troppo poco profonde e faranno parte del motivo errato.