Tecnologie meccaniche

Asportazione di Truciolo

Con lavorazione per asportazione di truciolo si intende un processo di taglio che avviene per deformazione plastica; processo nel quale un utensile, dotato di moto relativo rispetto ad un pezzo, asporta del sovrametallo trasformandolo in truciolo, garantendo, al pezzo, le tolleranze e geometrie richieste.

• Cos'è? - È un processo di taglio
• Come avviene? - Per deformazione plastica a temperatura ambiente
• Con cosa? - Tramite un utensile
• Perché? - Si ottengono ottime tolleranze geometriche e dimensionali
• Pro? - Si ottengono ottime finiture geometriche.
• Scarti? - Truciolo in seguito alla deformazione plastica.
• Temperature raggiunte? - 700-800°C sul truciolo

Le lavorazioni per asportazione di truciolo sono:

• Tornitura: il pezzo ruota e l'utensile fermo taglia il materiale usando 2-3 assi.
• Fresatura: il pezzo fermo e l'utensile in moto taglia il materiale usando 5 assi.
• Foratura: il pezzo fermo e l'utensile ruota tagliando il materiale in direzione assiale.
• Alesatura: foratura più precisa che permette di correggere l'asse e il diametro di un foro.
• Filettature: lavorazione per filettare il foro
• Maschiatura: filettatura per fori
• Rettificatura: utilizza di una mola abrasiva per ottenere rugosità superficiali bassissime.
• Brocchiatura: utilizzo di brocciatrici per ottenere tagli, scanalature o sezioni dentate.

In qualsiasi caso di questi, il processo di taglio richiede:

• Pezzo grezzo
• Utensile
• Macchina utensile
• Attrezzature

Parametri di taglio

Nelle lavorazioni di asportazione di truciolo vi sono dei parametri che incidono sia sul prodotto finito che sui costi di produzione:

• La velocità di taglio: (Vc = π * D * n / 1000) [metri/minuto]
• La velocità di avanzamento: (Va = S * n) [metri/minuto]
• La profondità di passata: (t) [è costante]

Inoltre, un’altro fattore che incide notevolmente sul prodotto finito, sull'usura e scostoni è il truciolo: è la conseguenza della deformazione plastica del materiale, sollecitata dall'utensile, lungo approssimativamente una riga detta piano di scorrimento su cui scorre il sovrametallo in maniera più o meno discontinua.

UTENSILE MONOTAGLIENTE

L'UTENSILE È COMPOSTO DA:

• STELO: PARTE CHE VINCOLA L'UTENSILE ALLA MACCHINA
• TESTA DI TAGLIO: ZONA DOVE AVVIENE LA DEFORMAZIONE PLASTICA DEL SOVRAMETALLO;

IL SUO PUNTO PUÒ OTTENERE PER:

• FUSIONE: MODELATURA DELLO STELO STESSO;
• BRASATURA DI MATERIALI DIVERSI;
• INSERTI BLOCCATI MECCANICAMENTE;

INOLTRE, LA TESTA DI TAGLIO PRESENTA DELLE PARTI GEOMETRICHE ED ANGOLI DIVERSI CHE HANNO COMPORTAMENTI DIFFERENTI:

• PETTO: SUPERFICIE SU CUI FLUISCE IL TRUCIOLO;
• FIANCO O DORSO: SUPERFICIE CHE SI AFFACCIA SULLA SUPERFICIE LAVORATA DEL PEZZO;
• TAGLIENTE: INTERSEZIONE TRA PETTO E DORSO;

ANGOLI DI SPIGOLATURA SUPERIORE [γ₀: -15° ÷ +30°]

• ANGOLO COMPRESO TRA IL PETTO DELLA TESTA DI TAGLIO E L'ASSE ORTOGONALE AL PIANO DI SCORRIMENTO; ANGOLO CHE INCIDE NOTEVOLEMENTE SULLA FORMAZIONE DEL TRUCIOLO.

• γ MAGGIORI
• MINORI FORZE
• ASSO DI USARE AMMARCHI ALTI
• MINORI RESISTENZE
• DEFORMAZIONI
• POTENZA ASSORBITA
• PRESSIONE DI TAGLIO
• ATTRITO
• TEMPERATURE
• γ MINORI
• MAGGIORI FORZE
• LAVORO MEGLIO MATERIALI POCO TENACI
• AUMENTO LA SEZIONE RESISTENTE DELL'UTENSILE
• ALLONTANA L'USURA DALLA PUNTA.

ANGOLI DI SPIGOLATURA INFERIORE [α₀: 4° ÷ 15°]

• RIDUCE LO STRISCIAMENTO DEL FIANCO DELL'UTENSILE SULLA SUPERFICIE GIÀ LAVORATA.
• PUÒ ESSERE α₀ 0D E IN TORNITURA VALE α₀< φ DOVE φ-ANGOLO DELL'Elica
• α MAGGIORI
• STRISCIAMENTO
• USURA UTENSILE
• SEZIONE RESISTENTE UTENSILE
• AVANZAMENTO IMPOSSIBILE
• α MINORI
• DUARREZZA MATERIALE
• TEARTA MATERIALE UTENSILE

Durata Utensile

I parametri di taglio influenzano, come abbiamo visto, gli aspetti ingegneristici del processo [forze, potenza, finitura...], ma in azienda bisogna considerare anche l'aspetto economico del processo, dunque bisogna ottimizzare la scelta dei parametri di taglio per massimizzare:

• La durata utensile
• I tempi
• Produttività
• Il costo

L'obiettivo è la definizione della durata utensile in modo da determinare il tempo di sostituzione di un utensile.

L'approccio più semplice per il raggiungimento dell'obbiettivo è l'approccio deterministico: metodo basato sull'assunzione che ripetendo infinite volte il processo si ottiene sempre lo stesso risultato.

In realtà gli utensili hanno durate effettive diverse da quelle determinate tramite quest'approccio, a causa di non omogeneità, difetti o differenze di composizione nei materiali dell'utensile e del pezzo.

Leggi di Taylor e Kronenberg

• v_c = velocità di taglio
• a = avanzamento
• p = profondità di passata

Coefficiente di adesione

In base all'interesse o al tipo di produzione è possibile definire diverse grandezze da ottimizzare:

• Il tempo di produzione [T_p]: il tempo necessario per asportare il materiale (anche setup e tempo cambio utensile);
• Produzione [C_p]: costo sostenuto per l'operazione di taglio (costi fissi, orari e utensili);
• Tasso di profitto [R_t]: rapidità di profitto economico dell'operazione;

- Prima di analizzare i parametri precedenti, è utile sapere:

• Volume da asportare
• Tempo di contatto
• Tasso di asportazione

Tempo di Produzione

Costo di produzione

Tempo e costo ottimizzato

Area di interesse

Fresatura Periferica

• Nella fresatura periferica, ricordo, il moto di avanzamento è tangenziale al moto rotatorio della fresa;
• Inoltre, nella fresatura periferica, il truciolo avviene in corrispondenza della superficie esterna della fresa.
• In base al verso di rotazione della fresa, la fresatura periferica può essere:
  • Concorde
  • Discorde

Taglienti

• Si ha una fresatura concorde quando l'avanzamento e la velocità di taglio hanno la stessa direzione e verso nel punto di uscita del tagliente; di conseguenza:
  • Spessore del truciolo decresce gradualmente;
  • Il tagliente entra subito in urto;

Vantaggi

• Assenza strisciamento
• Buona finitura
• Forza verticale verso il basso

Svantaggi

• Forza orizzontale concorde
• Urto iniziale

F. Periferica Concorde

Si ha una fresatura discorde quando l'avanzamento e la velocità di taglio hanno direzione e verso opposti nel punto di uscita del tagliente; di conseguenza:

• Spessore del truciolo cresce gradualmente;
• Il tagliente entra subendo uno strisciamento;

Vantaggi

• Forza orizzontale opposta

Svantaggi

• Strisciamento iniziale

F. Periferica Discorde

Forza e Potenza di Taglio

Come abbiamo visto prima, lo spessore di truciolo è variabile, dunque anche la sezione del truciolo non sarà costante; per ottimizzare i calcoli conviene considerare uno spessore medio.

Sezione del truciolo

Essendo la sezione di truciolo non costante, anche la pressione di taglio sarà considerata media.