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Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
1
Distacco di alcune parti di materiale dal pezzo
attraverso l’interazione con utensili che agiscono
in maniera progressiva
Lavorazioni per asportazione di truciolo
Taglio ortogonale
- cinematica del taglio- meccanica del taglio- parametri di lavorazione- risultati delle lavorazione- macchine e processi
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
2
Azione di utensile elementare
misure sperimentali mostrano:- produzione di calore- spessore del truciolo hc > ho - durezza del truciolo > durezza metallo base
la formazione del truciolo avviene per deformazione plastica
utensile
truciolo
materiale in lavorazione
ho
hc
Formazione del truciolo
Asportazione di truciolo
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3
Fluente, continuoframmentato, indica che nella zona di deformazione primaria si è avuta unavariazione della direzionedi deformazionevibrazioni,irregolarità, durata inferiore di utensile.
Segmentato tipico di materiali duri ma tenaci (acciai alto carbonio).Si ha modesta deformazione nella zona secondaria.
Fluente, continuo,tipico di materiali duttili(acciai basso carbonio,alluminio, alcune leghe leggere). La deformazione e l’attrito nella zona di deformazione secondaria portano a notevole produzione di calore.
Ad elementi staccatitipico di materiali duri,fragili (ottone, ghisa).Non si ha deformazione nella zona secondaria.
Tipi di truciolo
Asportazione di truciolo
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4
Dispositivo quick stop tests
Metodi per analizzare la deformazione plastica durante la lavorazione
- taglio interrotto- microscopia ottica ed elettronica della morfologia del truciolo
Asportazione di truciolo
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5
Truciolo continuo Truciolo segmentato Truciolo discontinuo
zona di deformazione plastica secondaria
zona di deformazione plastica primaria
Asportazione di truciolo
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6
IPOTESI:
- larghezza del tagliente maggiore
di larghezza del pezzo
- velocità di taglio costante lungo tagliente
- tagliente perpendicolare alla velocità di taglio
TAGLIO ORTOGONALE LIBERO
Asportazione di truciolo
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7
Φ angolo di scorrimento
hc spessore del truciolo
ho spessore del truciolo indeformato
rc = hc / ho fattore di ricalcamento
geometricamente:
rc = sen ( φ ) / cos ( φ − γ )
φho
hcFormazione del truciolo
Asportazione di truciolo
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8
ANGOLI DI TAGLIO
γ angolo di spoglia frontale > 0, < 0, = 0α angolo di spoglia dorsale > 0β angolo di taglio > 0
γ + α + β = 90°
g
b
a
+-
Utensile elementare
Asportazione di truciolo
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9
E’ necessario trovare il piano sul quale si ha lo scorrimento.Un piano caratterizzato da un certo φ nel quale la τs sia massima E necessariamente maggiore della resistenza alla deformazione del materiale.La forza Fz che provoca scorrimento su quel piano è quindi la forza minima chepuò formare truciolo.Il problema è quindi quello di trovare una espressione Fz = f( φ , µ , γ ), ricavare il valore di φ che rende minima la F
Studio cinematico e dinamico
la forza generica che si scambiano utensilee pezzo può essere scomposta lungo direzionidi interesse tecnologico:
- direzione velocità di taglio potenza di taglio scelta macchina e parametri- direzione perpendicolare inflessione pezzo tolleranza di lavorazione- direzione petto utensile usura utensile cambio utensili- direzione piano di scorrimento minima forza condizioni per il taglio
Meccanica del truciolo
Asportazione di truciolo
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10
Truciolo
Utensile
Piano di scorrimento
Pezzo
γAngolo di spoglia frontale
γ
γ
γ
permette di ottenere la deformazione: γs = cot φ + tan (φ − γ)
e poi (minimizzando γs ) φ = 45 + γ / 2
γs = AB/CO=(AO+OB)/CO
Modello di Pijspanen per la formazione del truciolo
Asportazione di truciolo
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11
VfVt velocità relativa utensile pezzo γ
velocità di taglio Vsφ
Vs velocità relativa truciolo pezzovelocità di scorrimento Vt
Vf velocità relativa truciolo utensilevelocità di flusso
Vt x ho = Vf x hc Vt = Vf x rc Vs = Vf cosγ / sinφ
ed infine la velocità di deformazione γs = Vt / d cos γ / cos ( φ − γ )
Con varie relazioni è possibile determinare tali valori
.
.
Misurando d c.a. 1/1000÷1/100 mm La velocità di taglio 2m/sγ c.a. 10°φ c.a. 40°
Questa velocità di deformazione èmolto maggiore di quella utilizzata nella prova di trazione
γs ∈ [ 102 - 106 s-1 ]
Asportazione di truciolo
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12
Il truciolo è in equilibrio sottol’azione dell’utensile e la reazionedel pezzo
Modello di Merchant
Asportazione di truciolo
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13
Scomposizione della forza risultantesecondo il ‘cerchio di Merchant’
R = SQR ( Fz2 + Fx
2 )
Fz = R cos ( µ − γ )
Fx = R sen ( µ − γ )
Fs = R cos (φ + µ − γ ) = Fz cos φ − Fx sen φ
Fn = R sen ( φ + µ − γ ) = Fz sin φ + Fx cos φ
T = R sen µ e N = R cos µ
Asportazione di truciolo
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14
Sul piano di scorrimento
( )cos sinsins ss
s
RF F
S S S
φ µ γ φτ φ
+ −= = =
( )sin sinsinn ns
s
RF F
S S S
φ µ γ φσ φ
+ −= = =
( )( )
( )( )
0cos cos
cos sin cos
s s
z
F hF
µ γ τ µ γ
φ µ γ φ φ µ γ
− −= =
+ − + −
( )0 1S h= ⋅
Asportazione di truciolo
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15
derivando rispetto a φ ed uguagliando a zero:
cioè:
( ) ( )( )2 2
cos cos sin sin0
sin cos
zs
dFS
d
φ φ µ γ φ φ µ γτ
φ φ φ µ γ
+ − − + −= − =
+ −
( ) ( ) ( )cos cos sin sin cos 0φ φ µ γ φ φ µ γ φ φ µ γ+ − − + − = + + − =
Asportazione di truciolo
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16
Relazione di Ernst - Merchant
2 φ + µ − γ = π / 2
angolo di scorrimento: - diminuisce con l’aumentare dell’angolo di attrito- aumenta con l’angolo di spoglia frontale
L’evidenza sperimentale mostra una certa differenza da tale relazione e allora Merchant, considerando anche la σs, secondo la τs = τo + k σsha proposto la:
2 φ + µ − γ = ζ
la determinazione sperimentale di ζ permette un migliore accordo
Asportazione di truciolo
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17
FORZA DI TAGLIO
Metodo del τs(analitico)
( )( )
cos 2
sin cosz sF S
ζ φτ
φ ζ φ
−=
−
( )( )
sin 2
sin cosx sF S
ζ φτ
φ ζ φ
−=
−
- difficile determinazione τs e φ- alcune ipotesi semplificative per ottenere soluzione
( )0 1S h= ⋅
Asportazione di truciolo
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18
- tiene conto della reale situazione tecnologica- le approssimazioni sono più che accettabili e si evitano molti calcoli
Il metodo è prettamente tecnologico in quanto la determinazionedel Ks viene fatta attraverso la misura delle forze di taglio nelle condizioni reali di lavoro
Determinazione del Ks
- si scelgono alcune condizioni sperimentalispessore del truciolovelocità di taglioangolo γ
- si effettuano prove di taglio e si misura la Ft- si calcola Ks= Ft / Ao
Ao = ho b = a p sezione del truciolo indeformato
Fz = Ks A(sperimentale)
Forze di lavorazione Metodo del Ks
Asportazione di truciolo
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19
Relazione pressione (energia) specifica di taglio / spessore truciolo indeformato
Ks = Kso h-z
prove sperimentali per vari materiali danno i risultati riportati in tabella
acciai ghise ottoni leghe leggerez 0.197 0.137 0.255 0.060
Relazione di Kronemberg (per gli acciai): Kso = 2.4 Rm0.454 β0.666 [ daN/mm2 ]
log Ks
log ( Ao , ho )
Ks
Ao , ho
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20
La conoscenza della forza principale di taglio permette inoltre attraverso relazioni empiriche la determinazione delle altre forze di interesse tecnologico, Fn e Fa (normale e avanzamento)
Metodi e strumenti per la misura delle forze di taglio
trasduttorimagnetici
trasduttori capacitivi
trasduttoriinduttivi
celle di caricopiezoelettriche
celle di caricoelastiche
Asportazione di truciolo
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21
in funzione dell’angolo γ
in funzione della velocità di taglioFt serve principalmente per la determinazione
della potenza di taglio
Fa influenza inflessione utensile, contribuisce (poco) alla potenza di taglio
Fr determina principalmente l’inflessione delpezzo e quindi le tolleranze di lavorazionenon contribuisce alla potenza di taglio
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22
Potenza di lavorazione
- Velocità di taglio- Forza di taglio
( P = L / t = F · s / t = F · V )
Potenza di taglio:
Potenza di avanzamento: - Velocità di avanzamento- Forza di avanzamento
Potenza di repulsione: - Velocità di repulsione - Forza di repulsione
Dati noti: Vt, Ft, Va, Vr
inoltre: Fr = 15-25 % Ft Fa = 20-30% Ft
P = Vt · Ft + Va · Fa
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23
Parametri di lavorazione
- angolo di spoglia frontale γ diminuisce Fttruciolo fluentemigliora finitura superficialeminori potenzeminore usura utensileutensile meno robusto
sgrossatura max 6° finitura fino a 20° (alluminio)
- angolo di spoglia dorsale α evita strisciamento del dorso dell’utensileevita danneggiamento superficie lavoratadeve essere - piccolo per non indebolire l’utensile
- grande per non causare strisciamento- grande se E è piccolo (alluminio)
acciai 6-8° Al 10-12°
Utensile
Forma dell’utensile
Asportazione di truciolo
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Materiali dell’utensile
- Effetti termici- Effetti meccanici- Usura
- Durezza alta temperatura- Elevata resistenza meccanica staticae dinamica ad alta temperatura
- Resistenza all’abrasione
I materiali per utensili nella storia
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Durezza vs. temperatura
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durezza a caldo vs. tenacità
Asportazione di truciolo
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27
Acciai alto legati medio carbonio (0.7)alto contenuto di elementi di lega (W 18%, 4 Cr, 2.5 Co, 1 V)adeguato TT --> formazione di WC e CrCgrani fini (Cr)resistenza all’usura (V4C3)durezza a caldo (Co in soluzione)fucinatura (900 °C) tempra (1250 °C) rinvenimento (580 °C) X75W18KUTF X80WCo1818KUTFVt 80 m / min
Carburi sinterizzati WC (>90%), Co (legante,
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Produzione insertisinterizzati in WC
Asportazione di truciolo
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Ricoprimenti multistrato
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Utilizzo insertisinterizzati
Porta-utensiliRompi-truciolo
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Tipi di bloccaggio
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Lavorabilità
attitudine del materiale ad essere lavorato per asportazione di truciolo (truciolabilità?)
criteri per valutare la lavorabilità di un materiale
finitura superficialevita utensileforze e potenzeevacuazione del truciolo
Le prove per determinare la lavorabilità devono necessariamente essere di tipo tecnologico:usura utensile (microscopia), forze di taglio (dinamometri), finitura superficiale (rugosimetri) determinati nelle condizioni di lavoro, per certi set di parametri tecnologici
Materiale in lavorazione
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Dipende da varie caratteristiche
- del materiale - composizione chimica- lavorazioni / trattamenti deformazione plasticasubiti in precedenza incrudimento
ricristallizzazionetrattamenti termici
- caratteristiche strutturali fasidimensioni dei graniorientazione dei grani
- della tecnologia / lavorazione sgrossatura / finitura fresatura concorde / discordelubro-refrigerazione
- dell’utensile materialeangoli di spogliarompitruciolo
Asportazione di truciolo
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Acciai al piombo (particelle lubrificanti) Ghise fragiliallo zolfo (particelle infragilizzanti) truciolo cortoal calcio (particelle desossidanti) abrasività cementiteal carbonio (vedi HB -> Ks)inox - tenacità (austenitici) Compositi sollecitazioni variabili
- abrasività (martensitici) urti/usura/vibrazioni
Alluminio bassa HB Ottone truciolo cortobuona finitura superficiale lunga durata utensilialta Vt
Magnesio basso Ks Leghe Ni alta R ad alta temperaturaincrudimento / tenacità
Titanio bassa conducibilità termica / alto Ks
Asportazione di truciolo
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35
Cause: - deformazione plastica zona primaria- attrito utensile truciolo- deformazione zona secondaria
Dipende da: - Vt velocità di taglio- Ks energia specifica di taglio- ho spessore truciolo- c calore specifico- λ conducibilità termica
Si ripartisce: - utensile - pezzo- truciolo
R aumenta se λu / λm aumenta
a bHSS 0.5 0.4WC 0.2 0.12
utensile
pezzo truciolo
QR
Q Q=
+
0
a b
tT V h∝ ⋅
Temperatura di taglio
Asportazione di truciolo
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36
Asportazione di truciolo
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37
Stima della temperatura
Analisi sperimentale
utensile può: essere toccatoessere vistonon essere toccato né visto
I° caso
mercuri
o
isolantecontatto
elettrico
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II° caso pirometro fresa
pezzo
macchina utensile
Asportazione di truciolo
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III° caso
pirometro
termocoppia
Asportazione di truciolo
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40
Analisi numerica modellazione del processo, ad esempio con Equazioni di Fourier sulla trasmissione del calore
Analisi dimensionale
assumendo come variabili del processo di taglio
1. Vt (m / min) velocità di taglio [ L t-1]
2. A (mm 2) sezione del truciolo [ L2 ]
3. ks (J / mm2) energia specifica di taglio [ M L-1 t-2 ]
4. λ (W / m K) conducibilità termica del materiale [ M L t -3 T-1]
5. ρC (J / mm3 K) calore specifico (per unità di volume) [ M L-1 t -2 T-1 ]
6. T temperatura [ T ]
Asportazione di truciolo
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41
si determinano le 2 grandezze adimensionali:
affinché le grandezze siano adimensionali
la somma degli esponenti di tutte le dimensioni
devono essere = 0
( )
( )1
2
, , , ,
, , , ,
a b c d
t s t s
e f g i
t s t s
Q f V C K T V K C T
Q f V C K A V K C A
λ ρ λ ρ
λ ρ λ ρ
= = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
= = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
2 3 2
1
2 3 2 2
2
ba a b b c c c c d d d d
fe e f f g g g g i i i i
Q L t M L t M L t T M L T t T
Q L t M L t M L t T M L T t L
− − − − − − − −
− − − − − − − −
= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
= ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
0 1 2 0 0 2
0 0 1 0,
2 3 2 0 2 3 2 0 0 2
1 0 0 1 2
L a b c d L e f g a e
M b c d M f g i b f
t a b c d t e f g i c g
T c d T g i d i
− + − = − + − + = = = + + = + + = = − =
∩ ⇒ − − − − = − − − − = = = − − − + = − − = = =
Asportazione di truciolo
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42
Sperimentalmente si trova fra Q1 e Q2una relazione empirica:
Q1 = C0 Q2n
per gli acciai :
C0 = 0.4
n = 0.3 (0.5)
Log Q1
Log Q2quindi (per n = 0.3):
Τ = Co Ks Vt0.6 A0.3 / λ0.6 (ρC)0.4
1s
TQ
K
Cρ
=
( )
2
2 2
2
tV A
Q
C
λ
ρ
=quindi:
Asportazione di truciolo
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43
Formazione del tagliente di riporto Built Up Edge (BUE)
Truciolo
Tagliente di riporto
Pezzo
Deposito
Utensile
Deposito
Asportazione di truciolo
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44
Riduzione del tagliente di riporto:
+ velocità di taglio
Aumento della temperatura all’interfaccia
Miglioramento delle condizione di attrito
- velocità di taglio
+ temperuta ambiente
+ angolo di spoglia frontale
+ lubrificazione
Asportazione di truciolo
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45
deformazioni plastiche rottura fragile usura progressiva
modifica forma utensile improvvisa progressivaangoli di tagliodimensioni
Meccanismi di fuori servizio utensile
Asportazione di truciolo
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46
Meccanismi di usura: - adesione- abrasione- diffusione- fatica
Modifica forma utensile: - cratere di usura- labbro di usura
Conseguenze: - aumento di Ft - aumento di T - indebolimento utensile
Usura utensili
Asportazione di truciolo
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47
Tagliente di riportoRotturaScheggiatura
Criccatura da fatica
meccanica
Microfessurazione
termica
Intaglio sul tagliente
secondarioDeformazione plasticaCraterizzazioneUsura sul fianco
Principali forme diUsura degli utensili
Asportazione di truciolo
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48
• diretta
- microscopio
- rugosimetro
- fotografia (analisi di immagini)
- pesate differenziali
• indiretta
- isotopi radioattivi
- finitura superficiale
- misura delle forze
- misura della temperatura
- vibrazioni
Misura dell’usura
Asportazione di truciolo
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49
A
BC
VB
Tempo di contatto
Usura dorsale
labbro d’usura VB
a: rottura del filo taglienteb: usura progressiva a V costantec: aumento catastrofico
VB
Asportazione di truciolo
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50
Usura progressiva
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000
Tempo di lavorazione [s]
Vb
[m
m]
Utensile WC non rivestitoMateriale: Al6061 con 10% Al2O3
Asportazione di truciolo
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51
volumecratere
tempo di contatto
Vt
adesione, tagliente di riportodiffusione, reazioni chimiche
velo
cità
di
cra
terizzazio
ne
temperatura superficie utensile
°C500 600 700 800 900
acciaiosuperrapido
carburo
Usura frontale
Volume del cratere
Asportazione di truciolo
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52
Criteri di usura
Cratere di usura KT / KM ≥ 0.1
KT ≥ 0.1 + 0.3 f
Labbro di usura 0.3 – 1.0
Un utensile deve essere cambiato quando: - la lavorazione supera i limiti di tolleranza
- la rugosità supera i valori ammissibili
- il labbro di usura è troppo grande
- il petto dell’utensile presenta un crateretroppo grande
Asportazione di truciolo
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53
Influenzata da - materiale da lavorare- spessore truciolo- angolo di spoglia frontale- velocità di taglio- lubrorefrigerazione
approccio sperimentale
Ln Du
Ln Vt
Durata utensili
Asportazione di truciolo
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54
Relazione di Taylor ottenuta empiricamentecon ripetute prove, con diversi materiali,diversi angoli, diverse condizioni di taglio
Vt x Dun = C
0.28 WC
n 0.12 HSS
0.70 Ceramici
C dipende da criterio di usurageometria utensilerapporto di forma del truciolotipo di lavorazionemateriale in lavorazione
Asportazione di truciolo
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55
Vita utensile per varievelocità di taglioe vari criteri di usura
In un certo (limitato) campo la relazione è lineare
Asportazione di truciolo
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56
Relazione di Taylor ottenuta empiricamentecon ripetute prove, con diversi materiali,diversi angoli, diverse condizioni di taglio
n dipende da materiale dell’ utensile
0.28 WC0.12 HSS0.70 Ceramici
C dipende da criterio di usurageometria utensilerapporto di forma del truciolotipo di lavorazionemateriale in lavorazione
è la Vt alla quale l’utensile dura 1 minuto
Vt x Dun= C
ln Du
ln Vt
θ
1arctan
nθ =
matematicamente graficamente
1 1ln ln lnu tD V C
n n= − +
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
57
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
58
1. criterio : VBmax
2. variabili della lavorazione : Vt h, b, VB
3. tipo di relazione:
Legge di Taylor generalizzata
m = 0.44
x = 0.66 HSS0.4 WC
y = 0.46 HSS0.21 WC
NB: y < x e x - y = 0.2
mn VB
t u x y
c VBV D
h b
⋅⋅ =
Asportazione di truciolo
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59
Relazione di Kronemberg
A = b * h
G = b / h
0.28 acciaif 0.20 ghise
0.1 non ferrosi 0.14 acciaig 0.1 ghise
0.1 non ferrosi carburo - acciaio 0.2-03
- ghisa 0.25q
HSS - acciaio 0.15- ghisa 0.25
60
5
q
u VBt g
f
D cV
GA
=
Asportazione di truciolo
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60
cosa ottimizziamo? tempo di produzione tpcosto di produzione cptasso di profitto pr
strumentstrumenti relazioni vita utensilerelazioni forze / potenzerelazioni parametri / produzione
Ottimizzazione delle condizioni di taglio
vincolivincoli potenzadeformazione del pezzodeformazione dell’utensilemin / max f Vtrugosità Ra = k f
2 / r
Asportazione di truciolo
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61
Asportazione di materiale
d
l
c
volume da asportare
tempo di contatto
velocità di asportazione
V l c d= ⋅ ⋅
c corse corsa
t
l ct n t
b V= ⋅ = ⋅
t t
c
t
V l c dZ b V d A V
l ct
b V
⋅ ⋅= = = ⋅ ⋅ = ⋅
⋅
Asportazione di truciolo
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62
Funzioni obiettivo
Tempo di produzione
Costo di produzione
to = tempi passivi (carico / scarico e ritorno utensile)tcu = tempo cambio utensile
co = costo di attrezzaggiocm = costo orario (macchina, materiali, personale)cut = costo utensili
Tasso di profitto
0 0 1cu cu
p
u u
t tV V Vt t t
Z Z D Z D
= + + ⋅ = + +
0 0 0
0
1' 1
cup m p cu m m m cu
u u u
utm cu
m u
tV V V Vc c c t c c c t c c c
Z D Z Z D Z D
cVc c t
Z c D
= + + = + + + ⋅ + =⋅ ⋅
= + + +
R = ricavi( )
Prp
p
R c
t
−=
Asportazione di truciolo
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63
Ricordando che Z = A * Vt
si ottiene
ovvero
1
10 2
n
nt
t
kF k k V
V
−
= + +
1
10 31
nt
t
kF k k V
V
= + ⋅ +
con tp cp
k0 to co + cm tok1 V/A cm V/Ak2 tcuV/(A*C
1/n) cm (tcu + cut / cm) V/(A*C1/n)
k3 k2 / k1n esponente della TaylorC costante della TaylorA sezione del trucioloV volume da asportare
cp = f ( Vt )
tp = f ( Vt )
cioè
un termine costanteAmbedue le funzioni hanno un termine crescente con Vt
un termine decrescente con Vt
Asportazione di truciolo
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64
graficamente
Costo o Tempo (passivi)
Costo o Tempo (lavorazione)
Costo o Tempo (utensili)
Vt
Costo Tempo Costo o Tempo (totale)
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
65
Ricerca dei minimi
Funzione
Derivata prima
Derivata seconda
Velocità ottima
Durata alla velocità ottima
1
10 31
nt
t
kF k k V
V
= + ⋅ +
( )1
1 3
2
1 nt
t t
k n n k VF
V nV
+ − +
∂ =∂
( ) 31
n
ottima
nV
n k
=
−
( )( )1
2
1 32
2 2 3
2 1 1 2 nt
t t
k n n n k VF
V n V
+ − + − +
∂ =∂
1
3
1n
uottima
nD k C
n
− =
2
1
2 3 1 0 2
1
nn n
n
⇒ >
Asportazione di truciolo
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66
Tempo Costo
Velocità ottima
Durata alla velocità ottima
>
<
( )
1
1
n
n
ottima
cu
C nV
n t
= −
( ) ( )( )
1 1
11
n
n
n nm
ottima
ut m cu utcu
m
C nC C nV
n C C t Cn t
C
= = − +
− +
1uottima cu
nD t
n
−=
( )( )( )1
1ut
cu
ut m cu m
uottima
m
Cn t
n C C t CD
nC n
− +
− + = =
utcu cu
m
Ct t
C< +
Asportazione di truciolo
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67
Ln Du
Ln Vt
45°
considerazioni
1
tcu acciaio = 3 tcu carburiCacciaio = 0.3 Ccarburinacciao = 0.12 ncarburo = 0.28
n
Asportazione di truciolo
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68
3 strategie
cp
tp
Vt opt costo Vt opt tempo Vt
cp
tp
zona di massima redditività
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
69
Moto di taglio - rettilineo- alternativo- rotatorio
all’utensileo al pezzo
Classificazione secondo i movimenti
Classificazione delle lavorazioniper asportazione di truciolo
Moto di avanzamento - continuo- intermittente
Moto di registrazione - per posizionare l’utensile in prossimitàdella zona di lavoro
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
70
Classificazione secondo il contatto utensile pezzo
Continuo
Discontinuo
Monotaglienti - tornitura- limatura- piallatura- stozzatura
Bitaglienti - foratura
Pluritaglienti - brocciatura
Pluritaglienti - fresatura
Taglienti indefiniti - rettifica
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
71
Rotatorio Rettilineo
Torni (pezzo) Limatrici (utensile)
Trapani (utensile) Piallatrici (utensile)
Alesatrici (utensile) Stozzatrici (utensile)
Fresatrici (utensile) Brocciatrici (utensile)
Rettificatrici (utensile)
In genere è più facile mettere in movimento ad elevata velocità l’utensile piuttosto che il pezzo
Classificazione secondo il moto di taglio
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
72
Moto di taglio pezzo rotatorio
Moto di avanzamento utensile linearerettilineo o meno
Moto di registrazione utensile linearediscontinuo
Moto di lavoro elicoidale(tornitura longitudinale)
Tornitura
AvanzamentoUtensile
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
73
Elementi caratteristici del tornio:
1
2
3
4
Struttura tornio I
1. bancale (guide)
2. testa (mandrino)
3. carro porta-utensile (torretta)
4. controtesta
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
74
Struttura tornio
Selettore velocitàdel mandrino Mandrino
autocentrantePorta utensile
Torretta
Carrello
Carro
TestaAlbero della contropunta
Contropunta
Controtesta
Manovella della avanzamento controtesta
Guide
Telaio
Selettore degli avanzamenti
Frizione
Contenitore dei trucioli
Grembiale
Leva della frizione
Leva di innesto dell’avanzamento longitudinale e trasversale
Barra dell’avanzamento
Barra a viteLeva di blocco
del carro
Boschetto Alberto
Struttura tornio II
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
75
Lavorazioni possibili
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
76
tornitura cilindrica esterna
tornitura piana esternasfacciatura
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
77
tornitura esterna di superfici complesse
tornitura interna
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
78
filettatura internaesterna
esecuzione di gole
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
79
troncatura
zigrinatura
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
80
tra punta e contropunta con brida e disco menabrida
con autocentrante dall’esterno
con autocentrante dall’interno
con autocentrante con griffe tornibili
con piattaforma a griffe indipendenti
con piattaforma e squadra
su spina, tra punta e contropunta
Attrezzature per torni
con trascinatore frontale, fra le punte
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
81
posizionamento relativo utensile / pezzo
sistema di riferimento
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
82
angoli di registrazione χχχχ angolo di inclinazione λλλλ
forma dell’utensile
angoli della sezione normaleangoli del profiloα β γα β γα β γα β γ
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
83
Effetto di χ e λ sulla formazione del truciolo
χ = 0 , λ < 0
χ = 0 , λ = 0
χ = 45 , λ < 0
χ = 45 , λ > 0
χ = 0 , λ > 0
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
84
FORZE DI TAGLIO
Ft : Fr : Ff1 : 1/2 - 1/4 : 1/4 - 1/8
Ft
90°15° 30° 45° 60° 75°
200 kN
400 kN
600 kN
800 kN
1000 kN
1200 kN
Fr
Fa
0 kN
Angolo di registrazione χ
Componenti della forza di taglio
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
85
A = h x b
h = a x sin χb = p / sin χ
A = a x p
Individuazione della sezione del truciolo
p
a
A = sezione del trucioloh = spessore del truciolob = larghezza del trucioloa = avanzamento per girop = profondità di passataχ= angolo di registrazione del tagliente principaleψ + ψ ‘ = angolo dell’utensile �robustezza dell’utensile
χ
χ’
ψ
ψ’
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
86
Ft = Ks A = Ks a p = Kso h-z a p
P = Σ Fi Vi = Ft Vt + Fa Va + Fr Vr
Forza di taglio e potenza di lavorazione
Ks = pressione di taglio
Kso = pressione specifica di taglio
Vt = r ω = r 2 π n / 60 / 1000 = π d n / 60 / 1000 ω [rad / s]
n [giri / minuto]
r [mm]
a = [mm / giro]
Vt , Va, Vr [ m / s]
Va = a n / 60 / 1000
Vr = 0
60 s / min ; 1000 mm / m
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
87
P = Ft π d n / 60 /1000 + Fa a n / 60 / 1000 =
= n Ft ( π d + α a ) / 60 / 1000
essendo Fa = α Ft
con α ∈ [ 1/4 - 1/5 ] π ≈ 3 d > alcuni mma < 1 mm
e quindi, essendo π > α e d > a
in conclusione P = Ft Vt = Ft p d n = Ks a p π d n / 60 / 1000
si ha che π d >> α a
e quindi si può trascurare la Pa
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
88
t = L / Va = L / a / n * 60 * 1000
Tempo di lavorazione
Vt = π d n / 60 / 1000
Va = a n / 60 / 1000
Per ridurre il tempo di lavorazione si può: aumentare aaumentare n
aumenta la rugosità
aumenta la potenza richiesta
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
89
La rugosità teoricadipende da fattori geometrici
Rugosità nelle operazioni di tornitura
La rugosità realedipende da: - deformazioni plastiche
- vibrazioni- dilatazioni termichedifferenziali
- attrito- struttura cristallina- velocità di taglio (vt ⇑, Ra ⇓)- angolo g (g ⇑, Ra ⇓)- raggio di raccordo fra i taglienti (r ⇑, Ra ⇓)- profondità di passata (p ⇓, Ra ⇓)- avanzamento (f ⇓, Ra ⇓)- usura utensile
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
90
I° caso: taglienti non raccordati
a
pRt
χχ’
Linea di compenso
Va
χ’ δ
δ
χ
a
a/2
A C
B
H
H’
D
D’
Ra = 1 / L ∫ y dx = 1 / a (AHH’ + ABC + CDD’) = 1 / a ( 2 a/2 δ/2) = δ/2
L
0
Rugosità teorica
Rt = 4 Ra (valida per profili simmetrici e lineari)e
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
91
B
A C
δ
P
χ’χ
a1 a2
a / 2
a / 2 = a1 + a2
Determinare: δ = δ ( a, χ1 , χ2 )
δ = a 1 tan χ = a2 tan χ’
a1 = δ / tan χ
a2 = δ / tan χ‘
a / 2 = δ ( 1/tan χ + 1/tan χ‘ )
Ra = δ /2 = a/4 / ( 1/tan χ + 1/tan χ‘ )
δ = a/2 / ( 1/tan χ + 1/tan χ‘ )
χχ‘a
Ra aumenta
( ruotare l’utensile vuol dire far variare in senso opposto χ e χ ’ e quindi le tangenti )
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
92
2° caso: taglienti raccordati:
Si dimostra……… l’effetto dell’avanzamento è analogo (al quadrato)l’effetto degli angoli di registrazione e sostituito dall’effetto del raggio di raccordo
Formula di Schmalzl -> Ra = 1000/32 a2 / r
a
+
r
a [ mm ]r [ mm ]Ra [ µm ](valida se lavora solo la parte raccordata)
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
93
Sequenza delle operazionie scelta dei parametri
grezzo � finito
-- fonderia
grezzo da
-- semilavorato da deformazione plastica
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
94
Quanto deve essere asportato : la differenza fra quota del grezzo e quota del finito
Htot è noto
In quante passate Htot = H1 + H2 + …. + Hn
?
Elementi di valutazione: tolleranze richiestefinitura superficiale richiesta
tolleranze / finiture modeste � poche passate, grande profonditàelevate � molte passate, le ultime con piccola profondità
sgrossatura � semifinitura � finitura
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
95
Come deve essere asportato : il più velocemente possibile
il più economicamente possibile
compatibilmente con i vincoli di -- tolleranze-- finiture-- forze-- potenze-- ………
Il più velocemente possibile vuol dire alla velocità di taglio ottima per il tempocon l’avanzamento più grande possibile
Il più economicamente possibile vuol dire alla velocità di taglio ottima per il costousurando gli utensili il meno posssibile
Compatibilmente con i vincoli vuol dire ……………..
?
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
96
Compatibilmente con i vincoli vuol dire che:le forze in gioco non devono essere troppo elevate per evitare che il pezzo si infletta troppo (scarse tolleranze) �piccoli p e a
l’avanzamento deve essere adeguato per ottenerela rugosità richiesta � piccolo a
La Vt deve essere piccola per non usurare troppo gli utensili
l’utensile deve essere abbastanza robusto per non rompersi sotto l’azione delle forze di taglio �grande β
deve essere fatto con un materiale ‘povero’ per non costare troppo
la macchina deve essere abbastanza robusta per non deformarsi sotto l’azione delle forze di taglio
la macchina deve essere abbastanza potente per fornire adeguata Vt e F
Parametri
Utensili
Macchine
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
97
Caso ideale: no forzeno deformazionirigidezza infinita
Caso reale: forzedeformazionielasticità
F
Tolleranze
p
φ’’φ’
va
vr
materiale realmente asportato
materiale idealmente asportato
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
98
caso ideale
caso realemandrino autocentrante
caso realepunta e contropunta
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
99
Soluzione: ridurre le forze � ridurre la sezione del truciolo � ridurre p e a
Riduzione di p: aumenta il numero di passate
Riduzione di a: aumenta il tempo della singola passata
Metodo del Ks
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
100
Finiture
Relazione di Schmalzl
Aumentare raggio dell’utensile aumenta ingombro dell’utensile
Diminuire l’avanzamento aumenta il tempo della passata
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
101
Forze
Metodo del Ks
forze troppo grandi � basse tolleranze � vedi soprasul pezzo
sull’utensile
sulla macchina
forze troppo grandi � rischio rottura� aumento (piccolo) usura
forze troppo grandi � potenze elevate� deformazioni� danni e rischi vari
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
102
Potenze
Se la potenza disponibile è inferiore alla potenza richiesta è necessario:
ridurre la potenza riducendo l’avanzamento porta a: finiture superficiali miglioriaumento dei tempi di lavorazione
ridurre la potenza riducendo la profondità di passata porta a: tolleranze miglioriaumento dei tempi di lavorazione
ridurre la potenza riducendo la velocità di taglio porta a: minore usura utensiliaumento dei tempi di lavorazione
ridurre le forze (a o p)oridurre la velocità
P = F Vt = Ks A Vt = Ks a p Vt
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
103
Ottimizzazione vincolata multi parametri
Ottimizzazione vincolata pochi parametri
Ottimizzazione vincolata ad un parametro
Ottimizzazione non vincolata ad un parametro
potrebbero non esistere soluzioni
esiste sicuramente almeno una soluzione
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
104
Moto di taglio utensile rotatorio
Fresatura
Moto di avanzamento pezzo linearerettilineo o meno
Moto di registrazione pezzo linearediscontinuo
Moto di lavoro cicloidale
Periferica asse fresa // superficie lavorata
Frontale “ “ � “ “
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
105
orizzontale verticale per attrezzisti
Struttura fresatrici
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
106
spianaturataglio ruote dentate
Lavorazioni possibili
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
107
esecuzione caveesecuzione scanalature
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
108
fresatura di superfici complesse
contornatura
interna
esterna
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
109
daavanzamento della fresa: f [mm/giro]
Avanzamento per dente: fz [mm/giro]
velocità di avanzamento: Vf = f n [mm/s]
Numero di denti: z
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
110
fresatura in discordanza
up milling
fresatura in concordanza
down milling
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
111
Confronto up milling vs down milling
usura dorsale frontalequindi α grande γ piccolo
il pezzo viene sollevato schiacciatoquindi basse tolleranze migliori tolleranze
il pezzo viene spinto contro l’utensile allontanato dall’utensilequindi moto regolare moto irregolarequindi sistema di recupero automatico dei giochi
zona di lavoro già lavorata crosta superficialenon adatta su grezzi di fonderia
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
112
è necessario individuare la
traiettoria del dente:
il moto relativo, somma del moto di avanzamento
con il moto di taglio è dato dal rotolamento senza
strisciamento di una polare mobile su una polare fissa;
la fresa è solidale con la polare mobile
polare fissa
polare mobile
centro istantanea rotazione
Diagramma delle velocitàdi un punto sulla periferia della fresa quando si trova alle varie distanze dalla polare fissa
A’A B B’
f = z fz
fz
fz
y
x
Sezione del truciolo
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
113
Con alcune ipotesi semplificative:
- trascuriamo centro di istantanea rotazione
- un solo dente in presa
- denti dritti
lo spessore del truciolo vale:
lo spessore medio:
lo spessore massimo:
( da semplificare se dr
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
114
Le forze di taglio hanno quindi il seguente andamento:
Ft
t ≡ φ t ≡ 2 π
vibrazioni urtiusura utensile
avere almeno 3 denti in presa
tφ
θ1 θ
2 θ3
fz
fz
fz
dr
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
115
Potenza di lavorazione
(per un dente in presa)
Pa viene trascurata
,t sF K Aθ θ=
,2
t s
DM K Aθ θ=
2 2 2t s s medio s a med
D D DM K A K A K z d hθθ= ≅ = ⋅ ⋅∑
2
t s a medM K d h DPω ω
ζη η
⋅ ⋅ ⋅ ⋅= =
2 r zmedd f
hDϕ
=
02
z
ϕ ϕζ
πϕ= =
2 nω π= ⋅
s a r fs a r zt
K d d VK d d z f nP
η η
⋅ ⋅ ⋅⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅= =
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
116
Rugosità teorica
fz x
y
c
per simmetria
viene soddisfatta per
ma per piccoli angoli
allora:
dobbiamo trovare l’ascissae l’ordinata del punto c
2
zc
fx =
( )sin2
zc f c
fR t V tω ⋅ + ⋅ =
( )sin c ct tω ω⋅ ≅ ⋅
2 2c
f t f
f f
tR V V Vω
= =⋅ + +
2 2 2
2 2
z z z
czz
z
f f f
tfR z f n
R z f R z
ω ωω
ωω ωπ π
⋅ ⋅⋅ = = =
⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
117
L’ordinata y è la rugosità massima (altezza picco valle)
+ discordanza- concordanza
NB: la rugosità reale è maggiore
( ) ( ) ( )
( )( )
( )
22
2
2 2 22
2
1 cos 1 1 sin 1 1
21 12 2 2 2 2
2
c c c
z
c zc
z
Y R t R t R t
ft fR R R
R tf R z fR z
ω ω ω
ω πω
π
= − ⋅ = − − ⋅ ≅ − − ⋅ ≅
⋅ ≅ − − = ⋅ = = ± ⋅ + ⋅
( )
2 2 22
max max22 82
zse R z fz zf fR
R RRR z f
ππ ⋅= → =± ⋅
?
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
118
Fresatura frontale
traiettoria dente spessore del truciolo
arco di lavoro
( ) [ ]
1 1
2 2
1 2 1 2
' cos cos
1cos
sin sin sin sin
z
zmed
z z
h HH HC f
fh h d d
f f
θ
ϕ ϕ
θϕ ϕ
θ θ
θ θ θϕ ϕ
ϕ ϕ ϕ ϕϕ ϕ
− −
= ≅ =
= = =
= − − = +
∫ ∫
1 2sin sin 22 2
r zmed
d fD Dse dr h
Dϕ ϕ
ϕ+ = ⇒ =
drφ2
θ
φ1
H’
HC
A A’
B B’
O’
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
119
Geometria delle frese frontali
materiali duritagliente robustopeggiore evacuazione truciolo
materiali duttili tagliente robustoevacuazione truciolo
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
120
Finitura superficiale
Angolo di registrazione Inserto raschiante
Segni di lavorazione
inclinazione asse fresa
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
121
eccentricità
diametro troppo piccolo
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
122
Moto di taglio utensile rotatorio
Moto di avanzamento utensile rettilineo
Moto di registrazione utensile pezzo
Moto di lavoro elicoidale
lavorazioni
Foratura
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
123
da banco, sensitivo a colonna radiale
Struttura trapani
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
124
Struttura della punta:
codolo, testa, corpo
Grandezze caratteristiche:
angolo fra i taglienti
quadretto
faccette di affilatura
Punta elicoidale
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
125
Refrigerata ad inserti a gradini doppia da centri svasatore svasatore conico bareno
Altri utensili per foratura
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
126
Vt
Vreale
φ
α'
α
γ'
γ
Vf
Angoli di spoglia reali
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
127
P1componenti resistenza all’avanzamentodella forza P3di taglio
P2 coppia di taglio
sezione del truciolo s = a/2 D/2
empiricamente P2 = 2 P1
P3
2
2
2
2 2 2 2 8
2 1 1[ ]
60 8 1000
st s
t s
KD a D DM P K a D
W M a D K n Wπ
ω
= ⋅ = = ⋅
= = ⋅
Forze di taglio
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
128
Alesatura
Calibratura di un foro precedentemente eseguito mediante foratura
Utensile monotagliente o pluritagliente
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
129
Struttura delle macchine
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
130
Maschiatura
Utensile pluritagliente
Tagliente interrotto da 3 o 4 canali di forma e sezioni tali da avere una adeguata spoglia frontale
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
131
Lavorazioni per moto di taglio rettilineo: brocciatura
Brocciatura interna
Brocciatura di superficie
Utensile multitagliente gradualmente diversificato per ottenere diverse lavorazioni con un’unica operazione
lavorazione:Utensile: prodotto:
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
132
Geometria dei taglienti:
Meccanica di formazione del truciolo:
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
133
Brocciatrice verticale
Struttura degli utensili
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
134
StozzatriceStozzatura
Moto alternativo conferito all’utensile
Tipicamente utilizzata per l’esecuzione di:
Linguette
Chiavette
Cave
anche interne
Utensile HSSvelocità di taglio ~ 10 m/min
Utensile monotagliente
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
135
Vecchia piallatrice
Operazioni obsolete:Limatura
Piallatura
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
136
Segagione
Utensile multitagliente
Operazioni tipiche:
Moto di taglio continuo
Utensile flessibile
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
137
Taglio delle ruote dentate
Con fresa di forma Con utensile a forma di ruota dentata
Diverse forme dell’utensile a seconda di:diametronumero di dentimodulo
Diversi utensili solo in dipendenza del modulo
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
138
Riproduce la cinematica del moto di accoppiamento tra profili ad evolvente
Coltello dentiera
Moto di avanzamento: combinazione tra le rotazioni dell’utensile e della ruota in lavorazione con l’avvicinamento degli assi
Moto di taglio: alternativo dell’utensile
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
139
Creatore Utensile pluritagliente
Taglio interrotto Cinematica
Permette la costruzione di ruote dentate cilindriche a denti elicoidali con e senza inclinazione
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
140
Ruote coniche Utensile pluritagliente
Mediante frese di forma con avanzamento discontinuo per denti dritti
Mediante utensile e avanzamento continuo (ingranamento) per denti inclinati
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
141
Finitura delle ruote dentate
Mole di forma
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
142
Moto di taglio utensile rotatorio
Moto di avanzamento utensile / pezzo rettilineocurvilineo
Moto di registrazione utensile
Moto di lavoro (cicloidale) rettilineo
Lavorazioni per abrasione (rettifica)
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
143
rettificatrice universale
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
144
Tipiche forme delle mole
Montaggio mole
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
145
codifica Norton
abrasivo - alundum Al2O3- carborundum SiC- borazon NB nitruro di boro cubico
- diamante
legante - vetrosi (forti, rigidibuona finitura)
argillesilicatifeldspati
- elastici (gomma)alta velocità e finitura
- resinosi (bachelite)- metallici per diamante
Caratteristiche delle mole
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
146
Esempio di codifica Norton
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
147
Struttura delle mole: porosità per - maggiore raffreddamento- superficie di contatto estesa
aperta chiusa - materiali teneri a truciolo lungo
Durezza (del legante) della mola - capacità di trattenere i grani abrasivi
la mola dura deve essere ravvivata altrimenti i grani si arrotondano e perdono capacità di tagliare
la mola tenera presenta sempre nuovi grani perchécede facilmente sotto l’azione delle forze di taglio
mole diamantate (molto dure) ma con abrasivo durissimo
adatta per sgrossaturae per lavorazioni con buone tolleranze(se non ravvivata)
adatta per materiali durie per sgrossatura (bassetolleranze)
adatta materiali duri molto duri (WC)
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
148
Altre caratteristiche
- disposizione casuale dei grani attiviutensile elementare indefinito
- sezione del truciolo piccola e variabile- γ fortemente negativo- elevato ricalcamento / strisciamento- elevato Ks- generazione di elevate quantità di calore
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
149
Meccanica della rettifica
Formazione del truciolo
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
150
Potenza = Ft vt
MRR x Ks = [mm3/s] [ N/mm2 mm/mm]
= da dr va Ks
-> Ft = Ks A va / vt
Sezione del truciolob = k1 h
Volume del singolo trucioloVc = 1/3 1/2 b h ls
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
151
Lunghezza acro di contatto
Numero di trucioli
k2 = numero di grani attivi
Volume totale asportato
va vt dr comportamento tenero
s rl AB d D= =
2c t aN k V d= ⋅ ⋅
2
1 2
2
3
1 2 1 2
11 1
6
6 6
c c r t a a r a
a ra r ar
t tr t
V N k s d D k V d MR MRR d d V
V dV d Vs k d
V Vk k d D V k k D
⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅
⋅⋅ ⋅= = =
⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
152
Diverso modo di utilizzare l’energia/nuove forme di energia:
Energia meccanica - water-jet- abrasive-jet- ultrasuoni- deformazione alta velocità
Energia elettrochimica - erosione elettrochimica- scarica elettrochimica
Energia chimica - dissoluzione chimicaEnergia elettrica - elettroerosione
- fascio elettronicoEnergia termica - laser
- plasma
Lavorazioni non convenzionali
Lavorazioni non convenzionali
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
153
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
154
va tolleranzaRa stato superficiale[mm3/min] [mm] µm
truciolo 105 0.01 1 incruditarettifica 103 0.001 0.3 incruditalappatura 100 00001 0.03 poco incruditaelettroerosione 102 0.01 0.2 fusalaser 103 0.5 10 fusaawj 104 0.05 10 incruditaelettrochimiche 103 0.05 0.3 inalterataultrasuoni 102 0.005 0.1 incrudita
HB
va
truciolo
elettroerosione
in funzione della durezza del materiale
Confronto tra varie tecnologie
Lavorazioni non convenzionali
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
155
Fresatura elettro-chimica
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
156
Elettro-erosione
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
157
Elettro-erosione a filo
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
158
Laser
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
159
Fascio elettronico
Asportazione di truciolo
Tecnologia Meccanica
160
Water-Jet