Asportazione Di Truciolo

Asportazione di truciolo: taglio libero ortogonale

L'asportazione di truciolo mediante taglio libero ortogonale è una modellizzazione del processo che consente di descrivere moti e forze in modo più semplice, facilitando la comprensione del meccanismo di formazione del truciolo. Il taglio libero ortogonale impone delle ipotesi:

• Tagliente rettilineo e perpendicolare alla direzione di taglio
• Utensile più largo del pezzo (truciolo non vincolato lateralmente)
• h << bD

Geometria dei taglienti

I tipi di tagliente possono essere suddivisi in:

• Monotagliente a geometria definita (tornitura)
• A taglienti multipli a geometria definita (punta del trapano)
• A taglienti multipli a geometria non definita (mola)

Parametri di taglio

• v: Velocità di taglio
• cf: Avanzamento
• a: Profondità di passata
• pQ: Tasso di rimozione
• b: Larghezza del truciolo
• h: Spessore del truciolo indeformato
• dh: Spessore del truciolo deformato
• chA: Sezione del truciolo indeformata
• DA: Sezione di truciolo deformata
• shl e shr: Fattore di ricalcamento. r < 1. Misura dello stato di deformazione del truciolo. Può essere ricavato sperimentalmente sfruttando la costanza del volume e della massa del truciolo. Noto r si può ricavare Φ.
• K: Pressione di taglio
• cP: Potenza di taglio

Angoli

• ɣ: Angolo di spoglia superiore. -15°< ɣ <30°. ɣ positivo è più efficace ma l’utensile risulta meno resistente.
• α: Angolo di spoglia inferiore. 2°< α <15°. È imposto dal tipo di materiale da lavorare: materiali più duttili richiedono un α maggiore (ritorno elastico, tallonamento).
• β: Angolo solido. α + β + ɣ =90°. β non può essere troppo piccolo perché comprometterebbe la resistenza dell’utensile.
• Φ: Angolo di scorrimento. Φ> ɣ. Se Φ diminuisce, diminuisce r e quindi la deformazione è meno severa.

Zone di deformazione

• Primaria: zona posta tra il truciolo indeformato e quello deformato. In taglio ortogonale viene approssimata ad un piano.
• Secondaria: zona del truciolo posta a contatto con il petto dell’utensile. Deve essere più piccola possibile, per questo si usa il rompitruciolo.
• Terziaria: zona del truciolo a contatto con il dorso dell’utensile, creata dallo strisciamento sul materiale già lavorato.

Tipologie di truciolo

La forma del truciolo è determinata dal tipo di materiale che stiamo lavorando (fragile o duttile).

• Discontinuo: tipico di materiali fragili, che non riescono ad assorbire la deformazione. È preferito perché non ci sono attorcigliamenti.
• Continuo: tipico di materiali duttili, tenaci. Serve il rompitruciolo per evitare che si avvolga sui componenti.
• Continuo con tagliente di riporto: il materiale proveniente dal truciolo si salda sull’utensile provocando un’usura molto più rapida e modificando la geometria del taglio.
• Segmentato: tipico del titanio. Lo spessore variabile fa sì che le forze di taglio siano variabili nel tempo.

Forze di taglio

La forza risultante R esercitata sul pezzo può essere scomposta rispetto a tre piani, consentendo di studiare aspetti diversi delle forze in gioco:

• F_c: Forza di taglio. Assieme a F_c può essere misurata tramite una misura sulla potenza assorbita dalla macchina utensile.
• F_f: Forza di avanzamento. È responsabile delle forze di compressione, che sono quelle che causano usura del tagliente.
• F_sh: Forza sul piano di scorrimento. Permette di definire l’angolo β, cioè l’angolo di attrito, e μ= tg (β), cioè il coefficiente di attrito. β non è noto a priori. Questa scomposizione permette di stimare la potenza richiesta dall’operazione.
• F_shN: Forza normale al piano di scorrimento.
• ɣF_t: Forza tangente al petto dell’utensile.
• ɣF_N: Forza normale al petto dell’utensile.

Analizzando le proiezioni della risultante R lungo i vari piani si ottengono le relazioni tra le forze:

È necessario conoscere le forze in gioco per:

• Dimensionamento dei motori elettrici che muovono la macchina utensile.
• Dimensionamento della struttura della macchina utensile.
• Prevenzione errori macroscopici, come quelli dovuti all’inflessione dello stelo durante la lavorazione che generano una geometria del pezzo differente da quella desiderata.
• Dimensionare gli utensili.

Calore

La deformazione plastica del sovra-metallo e gli attriti tra truciolo e utensile e tra pezzo e utensile comportano la generazione di una notevole quantità di calore.

Merchant

Merchant è un modello analitico-teorico-sperimentale di stima delle forze di taglio. Si basa sulla minimizzazione delle forze di taglio e quindi del lavoro di taglio. È necessario porre delle ipotesi per poter derivare la funzione F_c ottenuta dalle considerazioni sulla geometria:

• Formazione del truciolo per modello a piano di scorrimento.
• Sforzo di taglio τ costante e noto per il materiale in lavorazione.