Tecnologia meccanica - terza parte

USURA

Nella maggior parte delle operazioni gli utensilirono a perdere, dopo un po' di tempo devono essere affilati o sostituiti.

Fenomeni principali d'usura:

• cratere d'usura, si genera a qualche mm dalla punta a causa della temperatura; interfaccia truciolo-utensile e predominante ad alte velocita.
• labbro d'usura, la punta si arrotonda mano a mano che si ri-proce de con la lavorazione, e predominante a basse velocita.

C'e una geometria anche lungo la profondita del cratere.

Si possono avere delle scanalature sulla faccia superficiale a causa di dilatazioni e restringimenti dovuti a variazioni termiche, possono generare intagli o scheggiature (= parti dell'utensile che si staccano dal retro, fratture).

Fresatura: e un'operazione a taglio interrotto; e facile avere a causa degli urti utensile-pezzo delle scheggiature.

Se il cratere non si forma, ma ci fonde solo il labbro d'usura -> e possibile rimuovere una parte di materiale e affilare il materiale, se fonde una placchetta si puo girare anche piu volte.

Posizione del cratere = distanza dalla punta.

Esistono dei grafici che mostrano in funzione del tempo l'usura o l'andamento del labbro d'usura.

momento di cambiare l'utensile

Maggiore e la velocita maggiori sono gli effetti termici e i fenomeni di adesione

Alta temperatura -> flusso del materiale che induce cricche, microfratture, cricche a fatica, abrasione

Interfaccia utensile-pezzo ha una temperatura piu alta maggiore e la velocita.

Il cratere d'usura si forma piu facilmente, aumenta la diffusione e si crea un gradiente di velocita a causa del fatto che il materiale tende ad aderire all'utensile poi viene trascinato via.

Utensili diamantati -> vengono fatti lavorare a velocita piu elevate.

Caratteristiche principali che gli utensili devono avere: durezza (in funzione l'usura abrasiva, ma anche la fragilita); meglio non utilizzare materiali duri ma fragili in un taglio interrotto, rapporto resistenza-tenacita.

Teoria di Taylor, riguarda il labbro d'usura

VB

valore critico di VB

tempo

tratto quasi lineare

All'aumentare della velocita diminuisce il tempo necessario per arrivare al valore critico.

Equazione di Taylor: VTⁿ = C

velocita di taglio costanti

tempo di vita dell'utensile

Aumentando la velocita da taglio diminuisce il tempo di vita dell'utensile.

Il materiale puo lavorarlo senza arrivare ad un'usura eccessiva a 100 m/min.

velocita di taglio

Tempo di vita

100 m/min

piu duro e il materiale piu lento devi andare a parita di utensile

coppia materiale utensile-pezzo - decisione fondamentale per il processo.

c'e una relazione lineare tra la temperatura e la durata dell'utensile.

Raramente si lavora a secco, proprio perche un ruolo fondamentale del lubrificante e diminuire la temperatura.

Equazione di Taylor estera:

V*Tⁿ*d^x*f^v = C

profondita di passata

velocita di feed (=numero di giri)

n, x, v sono delle costanti, che vengono determinate per via empirica.

Valore limite del labbro d'usura: intorno ai decimi di mm.

costi del processo:

Cp = Cm + Cset-up + Ct + Cf

costo per pezzo del componente che devi realizzare

costo di carico e scarico del componente

tool = costo degli utensili

costo dell'utensile

tempo per girare l'utensile

numero di pezzi che riesco fare con utensile

numero di pezzi prima di girare le placchette

Ctool = 1/n_i [tc (Lm+Bm) + Di] + 1/N_f [ti (Lm+Bm)]

tempo necessario alla lavorazione

costo di ammortamento di una macchina

Cm = tm (Lm + Bm)

costo dell'operatore che sta davanti alla macchina

costo dell'operazione = machine

Cs = costo set up, operazioni preparatorie al taglio, nel quale la macchina non sta lavorando (cambio del lubrificante) - viene trascurato perche e costante.

Tempo per pezzo:

tp = tm + te + tc + tf

tempo di lavorazione

cambiare o girare attrezzi

tempo di carico-scarico, generalmente e un tempo fisso

tm = l / F . N = l / f x pi D / v

La legge di Taylor dice che v tⁿ = cost = c, piu veloce vado meno tempo ho per usurare l'utensile

Bisogna trovare la velocita ottimale che consenta minimizzare i costi.Dervando CP rispetto a V e ponendola = 0 per trovare il minimo.

derivata tp = 0

velocita

velocita per minimizzare i costi

vcortante di Taylor

v0 = c(Lm+Bm)ⁿ

(1/n -1)[1/n [tc(Lm+Bm)+Di] + ti(Lm+Bm)]

costo e tempo per cambiare utensile

velocita di lavorazione del pezzo

Per minimizzare il tempo di produzione, bisogna porre uguale a 0 la derivata di tp rispetto a v:

d tp / d v = 0

tprod = (1/n -1)(tc/m +1)

velocita di massima produttivita della macchina

vprod = c / [(1/n -1)(tc/m + ti)ⁿ

non coincide con v0

Range di velocita compreso tra v0 e vprod e ad alta efficienza, perche si sfrutta sia la macchina che utensili.

Bilancio macchina e ogni quanto cambiare gli utensili/costo degli utensili.

caus