Identification of the main factors affecting micromilling accuracy and development of industry-oriented procedures to reduce their effects

Nowadays micromilling technology is extremely important in manufacturing processes due to its high versatility and flexibility, especially to produce special components as extrusion dies and molds for injection molding. Industry interest on the topic is still high, especially for hard materials machining as martensitic stainless steels, in order to reduce costs and time losses associated to the EDM and hand polishing operations. Some critical aspects require special attention if a high accuracy on the workpiece is requested. Aim of this thesis work is to analyze all the sources of accuracy loss that could affect the micromilling process, based on previous researches and focused experimentations, in order to describe a machining procedure for micromilling operations. This procedure will be tested on two different industrial cases, the micromachining of an extrusion die and a benchmark workpiece, to show the achievable results on real workpieces. A preliminary machinability research about martensitic stainless steel ultrafinishing will be shown as conclusion of the work together with a brief cutting force analysis, to deeply understand material related accuracy losses and surface roughness effects.

Al giorno d’oggi la microfresatura è una tecnologia estremamente importante nei processi manifatturieri per via delle elevate caratteristiche di versatilità e flessibilità, soprattutto per produrre componenti speciali come filiere di estrusione e stampi per pressofusione di materiali plastici. L’interesse industriale nei confronti dell’argomento è ancora estremamente alto, specialmente per materiali di difficile lavorabilità come acciai inossidabili martensitici allo stato temprato, nell’ottica di una riduzione dei tempi e dei costi associati a lavorazioni EDM e di lucidatura manuale. Nonostante l’argomento sia stato studiato a fondo, alcune criticità permangono nel caso in cui siano richiesti elevati livelli di accuratezza sul prodotto finale. Scopo di questo lavoro di tesi è di analizzare tutte le fonti di errore che comportano una riduzione dell’accuratezza finale in termini di tolleranze geometriche e dimensionali durante i processi di microfresatura, sulla base delle conoscenze rese disponibili dalla letteratura e da sperimentazioni mirate, al fine di progettare una procedura di lavorazione. Tale procedura verrà poi testata su due differenti casi industriali, ossia la lavorazione di una filiera di estrusione e di un pezzo di benchmark per testarne l’efficacia. A conclusione del lavoro verrà poi presentata una ricerca preliminare in merito alla lavorabilità dell’acciaio inossidabile martensitico impiegato per la realizzazione della filiera di estrusione, corredato da una breve analisi delle forze, per meglio comprendere quali fattori influenzano la qualità superficiale ottenibile a valle dei processi di microfresatura.