Appunti completi lezioni di Tecnologia meccanica - Parte 2

POLITECNICO DI MILANO

Autore

Andrea Viale

Ingegneria Meccanica

Corso di Laurea: 2025/2026

Anno Accademico:

II

Semestre: Tecnologia Meccanica

Insegnamento: 062376

Codice Insegnamento:

10

Numero di CFU:

Previtali Barbara, Simonelli Marco

Professori: Tecnologia Meccanica – M. P. Groover

Libro di testo (di riferimento):

Descrizione:

Il seguente file è interamente basato sulle lezioni frontali del corso ed integrato tramite il libro di

testo di riferimento, indicato dal professore. Sono inoltre presenti alcuni approfondimenti

riguardanti gli argomenti più complessi e delicati, all’interno degli stessi paragrafi, oppure a parte.

Cosa include il seguente file:

Lezioni teoriche sulle tecnologie e sui sistemi di lavorazione industriale

DALLA 16 ALLA 27

Documento redatto a scopo di studio personale. È severamente vietata la riproduzione, la condivisione e la rivendita non

autorizzata a terzi. Questo materiale non sostituisce lo studio sui testi ufficiali o la frequenza alle lezioni.

Programma del corso:

Introduzione:

1. La produzione meccanica e le tecnologie meccaniche: processi primari e

secondari. Geometrie ottenibili e tolleranze naturali dei processi.

Fonderia:

2. Solidificazione e raffreddamento dei getÝ e problemi connessi (ritiro, solubilità

gas, strutture di solidificazione, ecc.). La fonderia in terra e varianti con forma a perdere.

Pressofusione e iniettofusione. Microfusione. Altri processi di fonderia. Per ogni tecnica di

fonderia: difetÝ tipici dei getÝ fusi e loro cause, limiti dei vari processi (geometrici,

tolleranze, ecc.), ambiti applicativi e settori industriali.

Deformazione plastica:

3. ConcetÝ base della plasticità. Modellazione energetica elementare.

Principali lavorazioni per deformazione plastica: fucinatura, stampaggio e ricalcatura,

laminazione, estrusione diretta e inversa, trafilatura dei fili e dei tubi, lavorazioni della

lamiera: tranciatura, piegatura, imbutitura, stampaggio. Cenni di laminazione dei tubi. Per

ogni lavorazione: modellazione, limiti dei vari processi (geometrici, tolleranze, ecc.), ambiti

applicativi e settori industriali.

Asportazione di truciolo:

4. Taglio ortogonale e formazione del truciolo. Materiali per utensili.

Elementi di base dell’usura utensile. Legge di Taylor. Principali operazioni di asportazione di

truciolo: tornitura, fresatura, foratura, retÝfica. Lavorazioni minori (piallatura, stozzatura,

brocciatura, ecc.). Modelli di finitura superficiale. Metodo della pressione specifica per

determinare le forze in gioco. OtÝmizzazione dei parametri di processo. Per ogni

lavorazione: cenni di macchine e attrezzature, limiti dei vari processi (geometrici, tolleranze,

ecc.), ambiti applicativi e settori industriali.

Assemblaggio:

5. assemblaggio in generale e focus su saldatura

versione “MARKED”

La parte relativa alle lezioni è in ovvero la versione evidenziata e commentata,

ideale per un ripasso veloce in quanto consente di identificare immediatamente, a livello visivo, gli

elementi più importanti (formule, definizioni, concetÝ, …); oppure per studiare avendo già in mente

quali sono le cose più importanti da sapere ed a cui fare maggiore attenzione

Versione del file: 1.3

In caso di eventuali modifiche (correzione di errori o altre) la versione del file cambia

Nota dell’autore:

Grazie per il tuo acquisto!

“

Grazie di cuore per l'acquisto e per la fiducia che mi hai dimostrato! Ho dedicato molto tempo e

cura alla stesura di questo documento; spero vivamente che queste dispense ti siano utili per

alleggerire lo studio, comprendere al meglio la materia e per superare l'esame con successo.

Se ti sei trovato bene e reputi questo materiale di qualità, ti chiedo un piccolo favore: parlane con i

tuoi amici qualora dovessero aver bisogno di appunti chiari e afÏdabili su cui prepararsi. Il

passaparola è il supporto più prezioso che tu possa darmi: il ricavato di queste vendite, infatÝ, è ciò

che mi permette di continuare questa atÝvità, dedicando tempo e risorse alla stesura, alla

revisione e alla pubblicazione di nuove dispense per i prossimi corsi.

Un grande in bocca al lupo per il tuo esame e per il proseguimento dei tuoi studi! ”

Andrea

Altre mie pubblicazioni:

- Dispense di Costruzione di Macchine (lezioni, esercitazioni e riassunti)

- Dispense di Fisica Tecnica (lezioni, esercitazioni e riassunti)

- Dispense di Principi di Ingegneria Elettrica (lezioni, esercitazioni e riassunti)

- Dispense di Statistica (lezioni, esercitazioni e riassunti)

- Dispense di Meccanica Applicata alle Macchine (lezioni, esercitazioni e riassunti)

- Dispense di Meccanica dei Fluidi (lezioni, esercitazioni e riassunti)

Elenco aggiornato a Luglio 2026 "Non c’è vento favorevole per il marinaio che non sa dove andare."

Lucio Anneo Seneca

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 16

Lezione 16

A differenza della piegatura, in cui la lamiera viene piegata allo stesso modo lungo tutta la

profondità, nell’imbutitura la matrice è tridimensionale (cilindrica o di altre forme); la lamiera

assumerà dunque la stessa forma tridimensionale, senza avere una direzione in cui la sezione

rimane costante

Anisotropia (continuo)

Coefficiente medio di anisotropia normale

+ + 2

0 90 45

= ≥0

4

normale e dunque ritarda la

L’anisotropia è positiva perché contrasta l’assottigliamento

frattura per strizione, per tale motivo si vuole un coefficiente medio di anisotropia normale

il più alto possibile

Coefficiente medio di anisotropia planare

+

0 90

Δ = − 45

2 planare

A differenza del caso precedente, l’anisotropia è negativa in quanto può portare ad

orecchie

una deformazione differente in funzione della direzione, e dunque alla formazione di

Δ

[vedi dopo]; per questo si vuole un coefficiente medio di anisotropia planare il più basso

possibile perfettamente isotropo = 1 Δ = 0

e

Se il materiale è allora

Deformazione

Come visto in precedenza per l’estrusione, è possibile valutare la deformazione della lamiera

visioplasticità

tramite la tecnica della (analiticamente risulterebbe invece troppo complesso).

Sulla lamiera viene cioè tracciato un pattern di cerchi, prima di sottoporla alla lavorazione,

ed al termine di osserva la deformazione subita. I cerchi del pattern saranno infatti diventati

delle ellissi, e dunque, misurando gli assi principali, è possibile determinare le deformazioni

principali ed in ogni punto. Così facendo è quindi possibile determinare ad esempio la

1 2

massima deformazione

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 16

curva limite,

−

Tracciando poi un diagramma è possibile ricavare una detta “FLD

2 1

Diagramma Limite di Formabilità)”

Limit Diagram

(Forming o che consente di separare

la zona di formabilità (pezzi sani) da quella dei pezzi difettosi

Come evidenziato nel diagramma, la zona al di sopra della curva limite è la zona dei pezzi

difettosi (dove si presentano rotture) mentre quella al di sotto è la zona dei pezzi sani. Inoltre,

> 0 < 0,

sebbene la zona dei pezzi sani esista sia per che per è preferibile rimanere nella

2 2

< 0

zona in quanto le condizioni sono più favorevoli al processo. Questo perché nella zona

2

sinistra il materiale è soggetto a compressione in direzione di , mentre nel semipiano destro

2

è soggetto a trazione, che è uno stato di sforzo maggiormente critico. A tal proposito si noti

infatti la differenza di estensione della zona dei pezzi sani nei due diversi casi

Rapporti di imbutitura Ratio)

Rapporto di imbutitura (Drawing

DR = = ⇒ Limiting Drawing Ratio: LDR ≤ 2

DR

Tanto più è grande e maggiore sarà lo sforzo necessario per realizzare l’imbutitura, quindi

(sarà necessaria più forza e la probabilità di difetti aumenta).

tanto sarà più difficile effettuarla LDR.

Per tale ragione non è possibile (o consigliabile) superare il rapporto limite di imbutitura

Tuttavia tale rapporto riguarda una singola “passata” di imbutitura, infatti:

/ < LDR può essere eseguita in un unico passaggio

• Se allora l’operazione di imbutitura

(con un solo stampo)

/ > LDR

• Se invece allora sarà necessario eseguire l’imbutitura in più fasi successive

Rapporto Spessore-Diametro

Per evitare grinze: ≥ 0.01

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 16

Difetti di imbutitura

Grinze

• Grinze sulla flangia:

a) quando la forza del premilamiera non è sufficiente

Grinze sulle pareti:

b) quando il gioco è eccessivo oppure a causa del raggio di raccordo

della matrice (in questi casi la lamiera non risulta più “sostenuta”)

Fratture: a causa del raggio di raccordo della matrice

c) Orecchie:

d) irregolarità sul bordo a causa di eccessiva anisotropia planare

Graffi superficiali:

e) provocati da scarsa lubrificazione o da matrice usurata

Altri processi di imbutitura

Re-imbutitura

Il semilavorato, già imbutito, subisce lo stesso processo un’ulteriore volta (dallo stesso lato)

Imbutitura inversa

Dopo aver eseguito una prima imbutitura, il semilavorato viene capovolto e re-imbutito (per

questo è detta “inversa”)

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 16

Processo Guerin

È una forma di imbutitura senza stampo, quindi comporta minori costi relativi all’attrezzatura;

inoltre non avendo stampi rigidi si possono realizzare una maggiore varietà di prodotti. Tutta-

via porta a minore precisione e tolleranze

Idroformatura (flexforming)

Come prima è una forma di imbutitura senza stampo, quindi comporta minori costi relativi

all’attrezzatura; inoltre non avendo stampi rigidi si possono realizzare una maggiore varietà di

prodotti. Tuttavia porta a minore precisione e tolleranze

Altri processi di lavorazione della lamiera

Imbutitura + Trafilatura

Serve a ridurre lo spessore delle pareti verticali

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 16

Calandratura

Avviene tra 3 rulli: quelli inferiori sono motorizzati e trascinano in avanti la lamiera mentre

quello superiore, che è folle e registrabile in altezza, impone la deformazione alla lamiera

È anche possibile ottenere forme coniche usando dei rulli ad assi sghembi

Domanda esame orale

Possibile domanda esame: Quanti modi conosci per produrre dei tubi?

Risposta: colata centrifuga, laminazione, estrusione per tubi e calandratura

Formatura progressiva a rulli

Lo spessore rimane costante

Incisione

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 16

Caso studio - Produzione di una lattina in lega di alluminio

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 17

Lezione 17

ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO

Curiosità

Un grande sostenitore della filosofia di ottenere la forma voluta tramite la rimozione di

materiale è stato Michelangelo Buonarroti

Questi processi prevedono appunto di ottenere il pezzo finito tramite l’asportazione di truciolo.

truciolo è il materiale che è necessario rimuovere per ottenere la forma e la rugosità voluta,

Il sfrido di lavorazione

e rappresenta dunque uno

Nella maggior parte dei processi industriali almeno un passaggio prevede una lavorazione per

asportazione di truciolo

Dato che si rimuove materiale, durante tali processi il volume e la massa del semilavorato

diminuiscono < <

I processi di lavorazione di truciolo si eseguono tramite un utensile che provoca una grande

deformazione plastica del materiale tramite degli sforzi di taglio. Tali sforzi superano la resi­

stenza meccanica del materiale e portano quindi alla rottura

Durante la lavorazione ci sono due problematiche da considerare e gestire: per­

1. Avvenendo una deformazione plastica l’energia viene dissipata sotto forma di calore,

tanto durante la lavorazione viene generata una grande quantità di calore

dal materiale

2. È fondamentale allontanare correttamente i trucioli dopo il loro distacco

fluido lubrorefri­

Per tali motivi solitamente le lavorazioni avvengono in immersione in un

gerante, che serve a smaltire il calore prodotto ed aiuta ad evacuare i trucioli

Macchine per asportazione di truciolo controllo numerico

Le macchine per asportazione di truciolo sono tipicamente a in quanto

per poter ottenere forme geometriche complesse e le rugosità superficiali volute, la precisione

della lavorazione deve essere molto elevata. Il controllo numerico consente pertanto di stabilire

dei percorsi dell’utensile molto precisi, assolutamente non eguagliabili da un essere umano

magazzino portautensili,

Solitamente sono inoltre dotate di un da cui la macchina è in

grado di prelevare autonomamente gli utensili necessari alla lavorazione che deve effettuare

Altra caratteristica peculiare sono le dimensioni di tali macchine, infatti esse determinano la

dimensione massima del pezzo che è possibile lavorare, e deve essere pertanto proporzionata

06­05­2026 1

TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 17

Utensili per asportazione di truciolo

Gli utensili sono l’interfaccia di contatto pezzo­macchina infatti, tramite un cosiddetto

“tagliente”, imprimono gli sforzi di taglio che permettono di realizzare la lavorazione

In base al numero di taglienti, gli utensili si suddividono in:

Utensile monotagliente:

• è formato da uno stelo che regge la testa (o punta) dell’utensile,

sulla quale è montata una piccola placca, il tagliente, che eseguirà effettivamente la lavora­

zione

Utensile a taglienti multipli:

• sono utensili che possiedono svariati taglienti e che vengono

tipicamente messi in rotazione (per poterli usare tutti)

Utensile monotagliente

L’utensile monotagliente è costituito da varie parti:

Petto dell’utensile:

• porzione di utensile su cui striscia il truciolo una volta staccato dal

materiale, serve ad allontanarlo appena estratto dalla zona di lavoro

Dorso: porzione posteriore dell’utensile, che non entra in contatto con il materiale e che

• “guarda” la superficie lavorata

Tagliente:

• è l’intersezione tra petto e dorso ed è la parte che effettivamente esegue la

lavorazione, imprimendo gli sforzi di taglio al materiale. Anche se non è facilmente visibile

ad occhio nudo, anch’esso presenta un piccolissimo raggio di raccordo per evitarne la rottura

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 17

Lavorazioni con utensili a geometria definita

Tornitura:

• lavorazione dei componenti assialsimmetrici nella quale il pezzo viene messo in

rotazione mentre l’utensile si muove radialmente (quindi richiede che il pezzo sia assialsim­

metrico e che venga afferrato da un mandrino ­ l’asse del pezzo deve corrispondere a quello

del mandrino)

Fresatura: lavorazione delle superfici tridimensionali

• ‣ Periferica: asse della fresa parallelo al piano in lavorazione

‣ Frontale: asse della fresa ortogonale al piano in lavorazione

Foratura:

• permette di ottenere dei fori

Rettifica

•

Un esempio di lavorazione è la filettatura, tramite la quale è possibile ottenere i filetti di viti

e fori, e che può essere eseguita sia tramite tornitura che fresatura

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 17

Taglio libero ortogonale

Analizziamo ora il caso del taglio libero ortogonale in quanto, anche se poco usato in ambito

industriale, è semplice da analizzare e consente di capire il meccanismo elementare di forma­

zione del truciolo

libero quando il truciolo è di dimensioni più strette rispetto alla dimensione del

• Un taglio è

petto (l’utensile è più largo del pezzo)

ortogonale quando non è tridimensionale, quindi tutte le grandezze cinematiche

• Un taglio è

e dinamiche (vettori velocità e forza caratteristici del taglio, …) sono contenuti nel piano

ortogonale al piano del pezzo

Dunque un taglio libero e ortogonale presenta tutte le caratteristiche sopra presentate (e

dunque le ipotesi elencate in seguito)

Ipotesi:

• Tagliente rettilineo e ortogonale alla direzione di taglio

• Utensile più largo del pezzo (truciolo non vincolato lateralmente)

ℎ <<

• Spessore di truciolo indeformato molto minore della larghezza D

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TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 18

Lezione 18

Taglio libero ortogonale - grandezze caratteristiche

Come indicato in figura sono presenti le seguenti grandezze caratteristiche:

Velocità di taglio

• : è la velocità relativa tra utensile e materiale, nella direzione del piano

del pezzo

Spessore di taglio truciolo non deformato” ℎ : rappresenta l’affondamento

• o “di D

dell’utensile nel pezzo e dunque anche lo spessore di materiale che diventerà truciolo

Spessore del truciolo ℎ : è lo spessore di materiale che costituisce il truciolo

• (deformato) ℎ

Larghezza di taglio : ℎ <<

• è la larghezza del pezzo, e per ipotesi D

Sezione del truciolo = ℎ

• D D

Flusso di materiale in lavorazione 3 ]

[m Volume

⋅ = ⋅ ℎ ⋅ = =

D D [s] Tempo

08-05-2026 1

TECNOLOGIA MECCANICA Lezione 18

Ango