Il problema: scegliere per abitudine, non per analisi
Le sedi chiavetta secondo DIN 6885 sono tra i profili interni più comuni nella meccanica di trasmissione: ingranaggi, pulegge, giunti, mozzi. Eppure, in molte officine la scelta tra brocciatura e stozzatura avviene per inerzia — si usa la macchina che c’è, non quella che serve.
La conseguenza è un compromesso silenzioso: costi utensile gonfiati, tempi ciclo non ottimizzati, o tolleranze ai limiti. Questo articolo mette a confronto le due tecnologie con dati misurati, per dare a chi decide in produzione uno strumento concreto.
Come funzionano: due filosofie di taglio opposte
La broccia è un utensile multi-tagliente con denti disposti in sequenza, ciascuno leggermente più grande del precedente. Il profilo viene completato in 1–3 passate: ogni dente rimuove un incremento definito (RPT – Rise Per Tooth, tipicamente 0,02–0,15 mm). L’operazione include sgrossatura, semifinitura e finitura in un’unica corsa [1].
Secondo la classificazione DIN 8589-5, il moto di taglio è lineare e unidirezionale, con avanzamento determinato dalla geometria dell’utensile, non dalla macchina. Il risultato è alta ripetibilità dimensionale: le applicazioni industriali raggiungono IT6/IT7 con rugosità Ra ≤ 0,8 µm [1].
La stozzatura utilizza un singolo tagliente che lavora in moto alternativo verticale. Il materiale viene rimosso durante la corsa discendente; la corsa di ritorno è passiva. La profondità di taglio viene incrementata ad ogni passata sull’asse X (tipicamente 0,02–0,05 mm/passata) [2][3].
Può essere eseguita su stozzatrici dedicate, torni CNC (con mandrino bloccato e utensile a stozzare montato sulla torretta), o centri di lavoro multitasking. L’inserto a singolo tagliente è in acciaio rapido (HSS-PM) o metallo duro, disponibile in larghezze standard da 2 a 25 mm con tolleranze H7, JS9, P9, D10 e C11 [2][3].
Confronto tecnico diretto
| Parametro | Brocciatura tradizionale | Stozzatura (singolo tagliente) |
| Principio di taglio | Multi-tagliente, 1–3 passate | Singolo tagliente, passate multiple |
| Precisione ottenibile | IT6–IT7 [1] | IT7–IT9 [2][3] |
| Rugosità superficiale (Ra) | ≤ 0,8 µm [1] | 1,6–3,2 µm (dipende da materiale e setup) [2][3] |
| Sedi cieche (blind keyway) | No (richiede passaggio completo) | Sì (vantaggio principale) [2][4] |
| Costo utensile | Elevato (broccia dedicata per profilo) | Basso (inserto intercambiabile) [2][3] |
| Tempo ciclo per cava (acciaio C45) | 5–15 s per cava [1] | 60–300 s per cava (dipende da profondità) [2] |
| Macchina richiesta | Brocciatrice dedicata | Stozzatrice, tornio CNC, centro multitasking [2][3] |
| Flessibilità profili | Bassa (1 broccia = 1 profilo) | Alta (cambio inserto per diverse larghezze) [2] |
| Lotto economico minimo | Medio-alto (> 500–1.000 pz) | Anche singoli pezzi [2][3] |
Tab. 1 – Confronto tecnico brocciatura vs stozzatura. Fonti: [1] Arrazola et al., CIRP Annals 2020; [2] Gisstec, 2025; [3] HPProc, 2018.
Cosa succede in officina: i problemi reali
Brocciatura: veloce ma rigida
La broccia tradizionale è imbattibile sui grandi lotti di cave passanti. Il problema è tutto nel costo iniziale e nella rigidità: ogni variazione di larghezza, tolleranza o profilo richiede una broccia diversa. Su produzioni miste o prototipi, il costo dell’utensile pesa più del costo macchina.
L’evacuazione truciolo nelle cave interne profonde è un punto critico documentato: Fabre et al. hanno mostrato che con RPT elevato e velocità di taglio basse la rugosità peggiora sensibilmente per intasamento dei vani truciolo [5]. Inoltre, la broccia è utilizzabile solo per cave passanti: non può lavorare fori ciechi [4].
Stozzatura: flessibile ma lenta
La stozzatura su tornio CNC elimina il ri-piazzamento del pezzo: la cava si realizza nella stessa fase di tornitura, foratura e alesatura. Questo è il suo vantaggio competitivo principale sulle piccole e medie serie. Può lavorare cave cieche (con scarico di fondo adeguato) ed è adattabile a profili non standard.
Il limite è il tempo ciclo: con profondità di passata tipiche di 0,02–0,05 mm, una cava da 4 mm di profondità in acciaio C45 richiede 80–200 corse. La deflessione dell’utensile nelle cave profonde e strette è il problema più insidioso: più lungo è il portainserto, più si flette sotto le forze di taglio, generando cave “a tromba” (più larghe in fondo) [6].
Materiale dell’inserto: HSS-PM o metallo duro?
Nella stozzatura su tornio CNC, la scelta del materiale dell’inserto è contro-intuitiva. Il metallo duro sembra la scelta ovvia, ma non lo è per questo processo. Gisstec, tra i principali produttori di sistemi stozzatori, documenta chiaramente il problema: il metallo duro non è adatto alla stozzatura perché la sua bassa resistenza alla rottura non garantisce affidabilità di processo [2].
In pratica: un inserto in metallo duro può funzionare per 100 cave, ma gli spigoli rischiano di scheggiarsi dopo poche lavorazioni. Le leghe HSS ottenute per metallurgia delle polveri (HSS-PM), con rivestimento TiN, offrono maggiore resistenza a compressione e durata più costante. In brocciatura tradizionale, l’HSS resta il materiale dominante per le stesse ragioni, anche se per applicazioni aeronautiche su superleghe si usano utensili in metallo duro con monitoraggio di processo [1][7].
Parametri di taglio: riferimenti operativi
La tabella seguente riporta parametri indicativi per la stozzatura su tornio CNC con inserto singolo, basati su dati dei produttori di utensili. I valori vanno adattati a macchina, rigidezza del setup e materiale specifico.
| Materiale pezzo | Velocità corsa (m/min) | Profondità passata (mm) | Materiale inserto | Refrigerazione |
| Acciaio C45 / 8620 | 5–6 | 0,02–0,04 | HSS-PM + TiN | Emulsione 10–15% |
| Acciaio 4140 bonificato | 4–5 | 0,015–0,03 | HSS-PM + TiN | Emulsione 10–15% |
| Alluminio (6061 / 7075) | 8–14 | 0,03–0,06 | HSS-PM o MD | Emulsione o aria |
| Ghisa (GJL-250) | 4–6 | 0,02–0,04 | HSS-PM + TiN | A secco o MQL |
| Inox austenitico (304/316) | 3–5 | 0,015–0,03 | HSS-PM + TiAlN | Emulsione abbondante |
Tab. 2 – Parametri indicativi stozzatura su tornio CNC con inserto singolo. Fonti: [2] Gisstec, 2025; [7] CNC Broach Tools, 2025.
Per la brocciatura tradizionale, Fabre et al. riportano che la rugosità migliora sensibilmente con l’aumento della velocità di taglio fino a 50 m/min, anche in condizioni a secco: i valori di Ra ottenuti a 50 m/min sono sistematicamente inferiori a quelli a basse velocità [5]. Questo dato è contro-intuitivo ma confermato sperimentalmente su acciaio inox X12Cr13.
Quando scegliere cosa: albero decisionale
| Scenario produttivo | Scelta consigliata | Motivazione |
| Lotto > 1.000 pz, cava passante, profilo standard DIN 6885 | Brocciatura tradizionale | Tempo ciclo minimo, costo/pezzo più basso |
| Lotto < 200 pz, profili variabili, pezzo già sul tornio | Stozzatura su tornio CNC | Zero ri-piazzamenti, costo utensile basso, massima flessibilità |
| Cava cieca (blind keyway) | Stozzatura (unica opzione diretta) | La broccia richiede passaggio completo [4] |
| Tolleranza larghezza H7 o P9, Ra < 1 µm | Brocciatura tradizionale | Precisione e finitura superiori [1] |
| Profili speciali (esagonali, scanalati, spline) | Stozzatura con inserto dedicato | Una broccia speciale costa molto di più di un inserto speciale [2] |
| Serie > 5.000 pz/mese, cava passante | Brocciatura ad alta velocità (teste motorizzate) | Tempo ciclo competitivo senza brocciatrice dedicata [2] |
| Prototipo o pezzo singolo | Stozzatura su tornio CNC | Nessun costo utensile dedicato |
Tab. 3 – Albero decisionale brocciatura vs stozzatura. Elaborazione basata su fonti [1][2][3][4].
Checklist: prima di avviare la lavorazione
| Se scegli la brocciatura | Se scegli la stozzatura |
| Verifica che la cava sia passante (non cieca) | Prevedi scarico di fondo se la cava è cieca |
| Controlla che la broccia corrisponda esattamente al profilo e alla tolleranza richiesta | Indica e verifica la squaratura del portainserto rispetto al pezzo |
| Verifica lo stato dei taglienti (RPT alterato = cava fuori tolleranza) | Usa portainserto idraulico o pinza ER per massima rigidità [8] |
| Assicura lubrificazione abbondante (olio intero per brocciatura tradizionale) [5] | Refrigerazione con emulsione al 10–15% e due ugelli interni [3][8] |
| Pianifica la riaffilatura: una broccia con taglienti usurati compromette il pezzo [1] | Cambia tagliente dell’inserto prima che si arrotondi: un inserto smusso non taglia, deflette [8] |
| Controlla l’evacuazione truciolo dai vani tra i denti | Programma il ritorno con sollevamento completo dall’asse X per evitare rigature [3][8] |
Tab. 4 – Checklist operativa pre-lavorazione. Fonti: [1][2][3][5][8].
Diagnostica rapida: sintomo, causa, azione
| Sintomo | Causa probabile | Azione correttiva |
| Cava più larga in fondo che in alto | Deflessione portainserto nella stozzatura [6] | Ridurre lunghezza a sbalzo; usare portainserto più rigido; ridurre profondità di passata |
| Rugosità elevata sulla superficie della cava | RPT troppo alto e/o velocità troppo bassa (brocciatura) [5]; inserto usurato (stozzatura) [8] | Aumentare velocità di taglio; ridurre RPT; sostituire inserto o riaffilare broccia |
| Rigature sulla superficie al ritorno | L’inserto non si solleva completamente nella corsa di ritorno [3] | Programmare sollevamento completo in X durante la corsa passiva |
| Rottura dell’inserto dopo poche passate | Inserto in metallo duro su stozzatura a bassa velocità [2] | Passare a inserto HSS-PM + TiN; verificare allineamento |
| Larghezza cava fuori tolleranza (±) | Disallineamento asse Y; usura asimmetrica del tagliente | Usare bussola eccentrica per correzione asse Y [2][3]; controllare stato inserto |
| Intasamento truciolo nella broccia | Vani truciolo insufficienti per la profondità di taglio [5] | Ridurre RPT; migliorare lubrificazione; verificare progettazione vani |
Tab. 5 – Tabella diagnostica sintomo/causa/azione. Fonti: [1][2][4][5][6][8].
Conclusioni operative
La brocciatura resta la tecnologia più produttiva per cave passanti su grandi lotti: niente la batte sui tempi ciclo quando il profilo è definito e i volumi giustificano l’investimento in utensili dedicati.
La stozzatura su tornio CNC con inserto singolo è la scelta razionale per lotti piccoli e medi, cave cieche, profili speciali e tutte le situazioni in cui la flessibilità vale più della velocità pura. Consente di completare il pezzo in un unico piazzamento, eliminando tempi morti e rischi di ri-piazzamento.
MadTools progetta e produce sia brocce in HSS e HSS-E (anche per profili non standard) sia inserti stozzatori per sedi chiavetta, insieme agli apparecchi brocciatori con e senza lubrificazione interna. Il reparto di 5 progettisti può analizzare il processo specifico e
Fonti e riferimenti
[1] Arrazola P.J., Rech J., M’Saoubi R., Axinte D. – “Broaching: Cutting tools and machine tools for manufacturing high quality features in components”, CIRP Annals, Vol. 69, No. 2, 2020, pp. 554–577.
[2] Gisstec – “Top 7 Internal Keyway Cutting Methods: How To Choose the Right One” e “Ultimate Guide to Keyway Broaching on CNC Lathes”, gisstec.com, 2025.
[3] HPProc – “5 Keyway Cutting and Broaching Options”, hpproc.com, 2018.
[4] Fabre D. et al. – “Optimization of surface roughness in broaching”, CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology, Vol. 18, 2017, pp. 115–127.
[5] IGS Gear – “What Is a Slotting Machine? A Comprehensive Guide”, igsgear.com, 2026.
[6] Kishawy H.A. et al. – “An energy based analysis of broaching operation: Cutting forces and resultant surface integrity”, CIRP Annals, Vol. 61, No. 1, 2012, pp. 107–110.
[7] CNC Broach Tools – “Keyway Cutters Speed / Feed” e “Keyway Broach Tools”, cncbroachtools.com, 2025.
[10] DIN 6885-1 – “Drive type fastenings without taper action; parallel keys, keyways, deep pattern”.
[11] DIN 8589-5 – “Manufacturing processes chip removal – Part 5: Broaching; classification, subdivision, terms and definitions”.
