Lavorazioni per asportazione di truciolo, tornitura, fresatura, foratura: Appunti Tecnologie generali

UTENSILE DA TORNITURA

In generale è costituito da:

 uno stelo: consente di vincolare l’utensile alla macchina;

 una testa di taglio: zona dove avviene la deformazione plastica del sovrametallo e

dove viene messo inserto saldato

 può essere dello stesso materiale dello stelo;

 può essere in un materiale differente saldato sullo stelo;

 può essere in un materiale differente e bloccato meccanicamente sullo stelo (inserti), alcuni lisci mentre altri

lavorati, per creare rompi truciolo in modo tale che lavorando materiali più morbido non si dia vita truciolo

continuo. Alcuni sono forati quindi sono stati fissati sulla testa dello stelo con una vite, se sono pieni allora invece

sono stati saldo brasati.

SISTEMA DI RIFERIMENTO

Utensile lavora pezzo asportando truciolo e ottenendo

sicuramente per forza una figura assialsimmetrica.

 asse dello stelo che coincide con l’asse di riferimento;

 piano passante per la punta dell’utensile e parallelo al

piano di base dell’utensile stesso.

Angoli caratteristici della sezione normale al tagliente:

α = angolo di spoglia inferiore/dorsale e serve per evitare che pezzo già lavorato non sia rovinato dallo strisciamento del

dorso dell’utensile con il pezzo;

α’ = angolo di spoglia inferiore secondario (appartenente al tagliente secondario che non taglia ma influisce anch’esso);

β = angolo di taglio/tagliente, cioè angolo solido dato da forma utensile;

γ = angolo di spoglia superiore/frontale, angolo tra petto dell’utensile e la normale al pezzo da lavorare.

Angoli del profilo:

ϕ = angolo tagliente principale, formati tra tagliente principale e l’asse dell’utensile;

ϕ’ = angolo tagliente secondario, formati tra tagliente secondario e l’asse dell’utensile;

ε = angolo dei taglienti e è uguale alla somma di ϕ+ ϕ’;

λ = angolo inclinazione tagliente principale.

Angoli di registrazione, sono unici angoli non propriamente dell’utensile ma che dipendono dalla posizione tenuta

dall’utensile rispetto al pezzo durante la lavorazione:

κ = angolo registrazione tagliente principale (angolo tra tagliente principale e profilo del pezzo)

κ’ = angolo registrazione tagliente secondario (angolo tra tagliente principale e profilo del pezzo già lavorato)

Dal disegno centrale della vista dell’alto ho:

Piani AA = perpendicolare al tagliente principale

Piani BB = perpendicolare al tagliente secondario

Tratteggio è spigolo inferiore dell’utensile perché le due facce sono rastremate

ANGOLI CARATTERISTICI:

Se ora prendo il tagliente principale e lo

seziono con il piano AA e guardo sezione

riconosco α, β, γ e la loro somma fa 90°.

Inoltre ho che noto che κ+ϕ e κ’+ϕ’ sono

uguali entrambe uguali a 90°. Pongo attenzione a α angolo di spoglia inferiore

Durante la lavorazione, l’utensile descrive un’elica

di passo f (pari all’avanzamento) e diametro d.

La traccia OL è inclinata di un angolo ϕ che riduce

l’ampiezza di α. L’angolo α-ϕ deve essere positivo

per evitare lo strisciamento del fianco principale

sulla superficie lavorata.

 Vedo in questo disegno la sezione AA campito

sull’utensile.

 Combinazione tra moto rotatorio del pezzo e

quello traslatorio dell’utensile, mi descrive

un’elica, cioè traiettoria dell’utensile è un’elica e

quindi l’inclinazione dell’elica che l’abbiamo

chiamata ϕ. Questo comporta α che deve essere

più grande di ϕ perché noi fin ora pensavamo che

Sezione resistente (diminuisce con ↑ di α ) tra il dorso dell’utensile e il pezzo appena tornito

ci fosse un angolo α, in realtà c’è un angolo α- ϕ

tra il pezzo tornito e il dorso. Quindi per evitare lo

strisciamento devo avere un α> ϕ.

Tutto questo non succedeva nel taglio ortogonale

dove il pezzo era fermo.

Si evidenzia l’effetto della sezione resistente che è

SS’ e ha la funzione di resistere all’azione del

materiale e che se non resistesse si spezzerebbe.

 Se troppo elevato diminuisce la sezione resistente

Sezione di usura (diminuisce usura con ↑ di α )  Angoli troppo bassi determinano un più veloce

raggiungimento della usura dorsale (misurata da

VB, ampiezza dell’usura del fianco). Raggiungo

subito il limite di usura imposto prima di dover

cambiare l’utensile o riaffilarlo.

 Dipende dal materiale da lavorare (maggiore è la

pressione di taglio minore deve essere α).

 Dipende dal materiale dell’utensile (se poco

tenace minori valori di α).

 Per materiali duri ho bisogno di α basso

 Per materiali meno duri/teneri ho bisogno di α

alto perché devo tenere conto di un ritorno

elastico più alto.

Pongo attenzione a γ angolo di spoglia superiore

Influisce sul meccanismo di formazione del truciolo

e posso anche notare come varia la sezione

resistente e che ho diverso modo e diversa

pressione in cui fluisce il truciolo sul petto.

γ maggiori determinano:



Tali disegni sono ad α fissati e a β variazione con variazione di γ. minori deformazioni,



Più γ si riduce, più ho che il processo lavora in compressione sull’utensile e minori pressione di taglio e minori forze,

quindi uso un utensile ceramico. Se invece ho γ avrei predominanza di  minore potenza assorbita,

processo in taglio, quindi non uso un utensile ceramico.  minore attrito di scorrimento,

 Materiali in lavorazione poco tenaci consentono angoli γ maggiori.  minori temperature di esercizio,

 Materiali dell’utensile poco tenaci richiedono elevate sezioni resistenti,  minore resistenza dello spigolo tagliente,

quindi anche γ negativo.  possibilità di aumentare i parametri di taglio, cioè

velocità di avanzamento e di taglio, data dal fatto

che avendo meno resistenze il processo va veloce.

Per γ negativi determinano:

 aumento delle forze, delle temperature e della

potenza assorbita.

ATTREZZATURA DI FISSAGGIO per la TORNITURA

Le attrezzature servono per:

 definire in maniera univoca la posizione del pezzo in lavorazione (riferimento);

 bloccare il pezzo in lavorazione (bloccaggio) in modo tale che il pezzo non si sposti sotto l’azione delle forze lavorazione.

b) mandrino autocentrante con le grinfie

per il bloccaggio e fare anche pezzi cavi;

c-d) mandrino autocentrante a grinfie

tornibili che mi permette di appoggiarmi

pari pari sul pezzo;

e) mandrino autocentrante a quattro

grinfie indipendenti e queste le posso

muovere in base alla forma dell’oggetto in

modo tale da bloccarlo e in modo tale che

cmq l’asse del mandrino e quello del pezzo

e quello della contropunta e controtesta

siano sempre coincidenti con quello del

pezzo bloccato;

f) piastra con parte cilindrica/anulare e con

possibilità di allineare assi.

Posso avere anche punta e contro punta, che è molto utile se devo fare da entrambe le facce una zona cava.

Posso anche progettare una lunetta se ho dei pezzi snelli per evitare che s’imbarchino per peso a seguito delle lavorazioni.

PARAMETRI DI TORNITURA I principali parametri di lavorazione sono:

 diametro in lavorazione d [mm]

 avanzamento f [mm/giro]

 profondità di passata a [mm]

p

 spessore di truciolo h [mm]

D

 2

sezione di truciolo A [mm ]

D

 velocità di taglio v [m/min]

c

 velocità di avanzamento v [mm/min]

f

 numero di giri n [giri/min]

v = π d n / 1000 [m/min]

c

v = f n [mm/min]

f 2

AD = f a [mm ]

p

Moto di appostamento, detto anche di registrazione,

effettuato prima di iniziare il processo di tornitura, in

modo tale da accostare l’utensile al pezzo, cioè

metterlo in posizione relativa e in particolare lo

metto in modo tale che quando si avvierà il moto di

alimentazione, si mangia una profondità di passata

a

pari a .

p

Le componenti della forza sono:

F Forza di avanzamento

=

f

F Forza di repulsione

=

D

F Forza di taglio

=

c

Non posso assimilare tale operazione ad un taglio ortogonale perchè ho che non tutte le

forze appartengono allo stesso piano.

POTENZA

Calcoliamo il prodotto scalare:

in cui = 0, perché l’utensile si sposta solo in direzione longitudinale e non in quella trasversale verso il pezzo, perché il moto

di registrazione si blocca non appena inizia il processo di tornitura.

Inoltre siccome la velocità di avanzamento è molto minore di quella di taglio e , posso fare la seguente

approssimazione:

PRESSIONE DI TAGLIO: Da normativa la definizione di

pressione di taglio è: grandezza

tale che moltiplicata per la

sezione del truciolo, mi consente

di ottenere la forza di taglio.

k

La pressione di taglio non è costante, ma dipende:

c

• dall’area della sezione del truciolo indeformato A ;

D

• dalle proprietà meccaniche del materiale in lavorazione (carico di rottura, durezza, struttura cristallina);

• dal materiale dell’utensile e dalla geometria del tagliente (in particolare da γ);

• dalla velocità di taglio ;

V

c

• dalle condizioni di lubrificazione della zona di taglio.

↓

I valori di kc eventualmente ottenuti con le misure della Fc, sono validi solo per condizioni adottate nella sperimentazione.

VERIFICHE DI LAVORAZIONE:

Affinchè una lavorazione sia realizzabile è necessario verificare che:

– la profondità di passata considerata sia compatibile con l’utensile selezionato;

– l’avanzamento selezionato sia ammissibile per il tornio;

– la velocità di taglio e, quindi, il numero di giri selezionato sia compatibile con le caratteristiche del tornio;

– la potenza necessaria alla lavorazione sia effettivamente erogabile dal tornio considerato;

… inoltre, è necessario verificare che:

– i parametri di taglio siano compatibili con la finitura superficiale richiesta;

– i parametri di taglio siano compatibili con le tolleranze dimensionali e geometriche imposte;

– l’attrezzatura selezionata sia in grado di afferrare saldamente il pezzo in lavorazione.

VERIFICA AUTOCENTRANTE:

Affinchè la lavorazione sia eseguibile, si deve verificare che:

N.B.: Se i dispositivi dell’autocentrante sono di tipo meccanico, allora la pressione di contatto p varia con la velocità