Tecnologia meccanica

P O D

la rugosità superficiale. Influenza l’angolo da cui dipende la robustezza della punta

(più grande possibile compatibilmente con ).

7. Raggio della punta: Il raggio di punta raccorda la punta dell’inserto

unendo il tagliente principale ed il tagliente

secondario. Influenza la finitura superficiale e la

resistenza della punta dell’utensile. Un grande raggio

di punta offre molti vantaggi in sgrassatura ed in

finitura, aumentando la resistenza anche se tende ad

aumentare le vibrazioni. Viceversa al diminuire del raggio, aumenta la rugosità

superficiale della superficie e diminuisce la resistenza dell’utensile. Per avere una

migliore finitura superficiale generalmente bisogna utilizzare un raggio di punta

ampio con un basso avanzamento al giro.

Forze nel processo di tornitura: / : Forza Risultante

] ^

/ : Forza di Taglio

[ `

/ : Forza di Avanzamento

b

/ : Forza di Repulsione

\ d

/ : Forza Attiva

[ e

/ : Forza di Spinta

Z f

E = Velocità di Taglio

E = Velocità di Avanzamento

g i

E = Velocità di Taglio Effettiva

j

Utensile:

1. Materiali: Nel grafico a sinistra, la durezza di vari materiali di

utensili da taglio è espressa in funzione della

temperatura. L’ampia gamma di ciascun gruppo dei

materiali è dovuto alla varietà delle composizioni e

trattamenti dell’utensile disponibili per ciascun gruppo.

16

Nel grafico a sinistra è raffigurato l’intervallo dei

valori tipici per velocità di taglio ed avanzamento,

per diverse tipologie di materiali ed utensili.

I ceramici (ed i diamanti) si contraddistinguono

per elevate velocità di taglio, mentre i carburi

non riversiti si contraddistinguono per elevati

avanzamenti.

2. Angolo del tagliente: La resistenza meccanica

del tagliente di un inserto

dipende dalla sua forma:

più piccolo è l’angolo del

tagliente, minore sarà la

sua resistenza meccanica.

Per aumentare la

resistenza meccanica del tagliente e per evitarne la rottura prematura, i taglienti

degli inserti sono in genere arrotondati o raccordati.

3. Usura: L’usura del tagliente è influenzata da:

- Alte tensioni di contatto,

- Alte temperature di taglio,

- Velocità relative di scorrimento.

Dipendono da:

- Materiale dello strumento e del pezzo di

lavoro,

- Geometria dello strumento,

- Condizioni di interfaccia,

- Parametri di lavorazione della macchina.

- Il lavoro totale durante la lavorazione si riferisce alla profondità del truciolo.

17

- Il lavoro di deformazione aumenta soprattutto con trucioli più ampi.

ℎ.

- L’attrito sul fianco dell’utensile ed il lavoro di separazione non dipendono dalla

profondità del truciolo

- L’energia spesa durante il processo è quasi completamente trasformata in calore.

- Il calore si sviluppa nella zona primaria di deformazione e la zona di attrito

sull’utensile (zona secondaria di deformazione).

• Meccanismi di Usura: L’usura totale sul bordo è una

sovrapposizione di diversi meccanismi di

usura.

Durante il taglio tutti i distinti meccanismi

d’usura si verificano simultaneamente.

La diffusione e l’ossidazione sono funzione

del livello della temperatura e si verificano

soprattutto ad alte velocità di taglio.

1. Adesione: Tagliente di Riporto:

Questo tipo di usura è provocato dalla

saldatura a pressione del truciolo

sull’inserto. Si verifica soprattutto durante

la lavorazione di materiali con tendenza

all’incollamento, come l’acciaio a basso

tenore di carbonio, l’acciaio inossidabile e

l’alluminio. La formazione di tagliente di

riporto aumenta a basse velocità di taglio.

Usura ad Intaglio:

È un tipo di usura dell’inserto caratterizzato da un

eccessivo danneggiamento localizzato sia sul petto

che sul fianco dell’inserto ed alla profondità della

linea del taglio. È causato dall’adesione (saldatura

dei trucioli dovuto alla pressione) e da una

deformazione della superficie incrudita. Si tratta di

un tipo di usura comune durante la lavorazione di

acciai inossidabili e superleghe resistenti al calore

18

L’adesione è caratterizzata da:

- Basse velocità di taglio provocano basse temperature di contattato tra il

trucio e l’utensile. Questo implica alti contatti di pressione.

- Bassi contatti di temperature, alti contatti di pressione e la predisposizione

dei materiali portano all’adesione.

- L’adesione al bordo può causare taglienti di riporto.

- I taglienti di riporto sono instabili. Essi si staccano dal bordo e scivolano sul

fianco e sulla faccia periodicamente.

2. Abrasione: Usura sul fianco:

È il tipo più comune, ed anche auspicabile,

in quanto consente di avere una durata del

tagliente stabile e prevedibile. L’abrasione

determina l’usura sul fianco, causata dai

costituendi duri del materiale da lavorare.

L’abrasione al bordo è causata da particelle

dure nel truciolo, che penetrano nel materiale

dell’utensile e scivolano sulla faccia e la

graffiano.

Dunque si generano un cratere sulla faccia ed

uno strato usurato (flank war) sul fianco.

3. Meccanica: La scheggiatura o rottura del tagliente è

dovuta a carichi di trazione eccessivi.

Queste sollecitazioni possono dovute a

molteplici cause, come il martellamento

del truciolo, profondità di taglio od

avanzamento troppo elevati, inclusioni

di sabbia nel materiale da lavorare,

tagliente di riporto, vibrazioni od usura

eccessiva sull’inserto.

19

4. Termica: Deformazione plastica:

La deformazione plastica si verifica quando il

materiale da taglio diventa morbido. Questo si

verifica quanto la temperatura di taglio è

troppo elevata per una determinata qualità. In

generale utilizzando qualità più dure e

rivestimenti di spessore più elevato si ottiene una maggiore resistenza alla

deformazione plastica. Quando la temperatura sul tagliente passa

rapidamente da alta a bassa, si possono

formare varie microfessurazioni perpendicolari

al tagliente. Le microfessurazioni termiche sono

connesse ai tagli interrotti, tipici

dell’operazione di fresatura, ed il fenomeno è

aggravato dall’uso di refrigerante.

Caratteristica usura utensile: VB: Lunghezza di usura del fianco.

KM = Distanza dal centro del cratere.

KF = Distanza dal cratere alla linea di bordo.

KB = Ampiezza del cratere.

KT = Profondità del cratere.

20

Usura cratere: Gli indicatori di misura per

la valutazione dell’usura

KT,

del cratere sono la

profondità del cratere

KM

la distanza dal centro del

SV

cratere e la rimozione

del tagliente nella

direzione del fianco.

→

L’indebolimento del tagliente è il risultato di una massiccia craterizzazione

pericolo di una frazione del tagliente (frattura sul bordo del cratere).

Illustrazione schematica di tipici profili di

usura di utensili da taglio in acciaio rapido

non rivestito e rivestito con nitruro di titanio.

Si noti che il labbro di usura è

significativamente più basso per utensili

rivestiti. I due diagrammi a sinistra

rappresentano l’usura e la

vita dell’utensile.

SI noti che maggiori sono le

velocità di taglio e maggiore

sarà la profondità del labbro

di usura e minore sarà la vita

dell’utensile.

Rugosità superficiale:

- Rugosità Teorica: Rugosità calcolabile teoricamente a partire dalle

caratteristiche geometriche della lavorazione.

1 1 @s)

peq r

o : Distanza massima (espressa in fra le creste predominanti ed i

punti più profondi dei solchi.

1 @s) t

e : Media aritmetica (espressa in dei valori assoluti delle deviazioni del

profilo reale dalla linea media. 21

1 x |t|

1 = v z{

u

e y

1

=

1 peq

4

e

Rugosità Teorica: utensile con raggio di punta nullo

Nella figura a sinistra è rappresento l’andamento della rugosità, mentre in alto a

~ ∙ †‡

…

destra viene fatto un zoom di un triangolo. †

1 1 1 2

1 ∙ ˆ=

= v|t| z{ = AHH + ABC + CDD′ = ƒ2

D 2

} ~ ~ 2

|

1 = 4 ∙ 1

0 |

e (valida per profili simmetrici e lineari).

† = † ~, O , O

‰ Š

Determinare: ~ = ~ + ~

A 2 ‰ Š

† = ~ tan O = ~ tan O D

‰ Š

~

Quindi: ~ 1 1

~ = † tan O 2

⟹ = †‹ + ⟹ †=

3 Œ

‰ 1 1

~ = † tan O′ 2 tan O tan O D +

… ‡

Š tan O tan O D

~

† 4

= = ⟹ Al crescere di: ~, O, O aumenta 1

1 D

1 1

2

| |

+

… ‡

tan O tan O D 22 O O D

Ruotare l’utensile vuol dire far variare in senso opposto e e quindi le tangenti.

•0

Rugosità Teorica: utensile con raggio di punta Poiché: ••••

••••

2Ž ≤ "%

••••

••••

Ž• ≤ ‘#

< ~

•••• ••••

2Ž = Ž• = 2

SI ha:

~ < ∙ sin O D

2

< ~ < ∙ sin O

2

Quindi si ottiene: ~ ~ Š

Š

•••• •••• •••• •••• •••• ”

“$2 ˜@s™

ƒ ˆ

1 = 1 = $’ − $Ž = $’ − − 2Ž = − − 10 – 10

• •

Š Š Š 2 8∙

peq r ~ =

Nota Bene: Avanzamento. Come si evince dal grafico all’aumentare

dell’avanzamento aumenta la profondità della

rugosità.

- Rugosità Reale: Rugosità che, a causa di molteplici fattori, si ha effettivamente

sul pezzo lavorato. 23

Fresatura:

La fresatura è una lavorazione in cui il pezzo viene fatto avanzare in direzione

opposta ad un utensile rotante con taglienti multipli. Caratteristiche:

- La fresatura è un’operazione di taglio interrotta.

- L’utensile da taglio è chiamato fresa ed i taglienti sono detti denti.

- La macchina utensile è detta fresatrice.

Si distinguono: 1. Fresatura Periferica:

L’asse di rotazione della fresa è parallelo alla superficie

che deve essere

fresata. L’utensile è

ge