Tecnologia meccanica asportazione di truciolo e saldatura (III parziale)

Forze di taglio e angolo di registrazione

Dipende molto dall'angolo di registrazione del tagliente, di conseguenza al variare dell'angolo registrazione riesco a modulare queste due forze in gioco: al >> dell'angolo di registrazione tende a sparire la forza di repulsione e rimane solo una forza di avanzamento, al <<→ dell'angolo di registrazione si abbasserà una ed aumenterà l'altra. La risultante di queste tre forze (F , F e F ) è la vera e propria forza di taglio che dovremmo considerare nella generazione del truciolo per avere un risultato rigoroso, di fatti si fa un'approssimazione e si considera solo la forza di taglio F o al massimo F e F . Il calcolo del modulo di queste forze dipende dalle formule che abbiamo visto nell'introduzione, per le costanti ci sono due filoni di opzioni per il modelli. L'approssimazione lineare è più teorica, tramite il calcolo numerico siamo in grado di introdurre un coefficiente correttivo.

che varia esponenzialmente e è in grado di garantire più accuratezza nel calcolo dei valori. Prodotto bh è l'area della sezione del truciolo che se rimane inalterata significa che il truciolo è costante. Possiamo vedere l'effetto della variazione dei vari parametri con i seguenti grafici. I picchi nel grafico della velocità di taglio sono ricondotti al fatto della crescita del tagliente di riporto. La diminuzione della forza insieme all'aumento della velocità di taglio è il risultato dell'ammorbidimento del materiale. Le curve di forza F, e F, hanno andamenti opposti con l'aumento dell'angolo tagliente dell'utensile K, che è l'angolo trail tagliente principale e la direzione di avanzamento. L'aumento delle componenti di forza risultanti dipendenti dalla profondità a, può essere ricondotto al volume di asportazione più alto. I parametri di taglio

influenzano anche la rugosità.

CAPITOLO 3 – FRESATURA (Milling)

Moto di taglio viene fornito all'utensile al contrario di ciò che accade in tornitura. L'utensile solitamente è pluritagliente, cioè formato da più taglienti che ingaggiano con periodicità sul pezzo e ciò permette di avere la superficie lavorata.

La fresatura è un'operazione di lavorazione in cui la lavorazione procede per mezzo di un utensile rotante con più taglienti. È un'operazione di taglio interrotto perché le forze di taglio non sono applicate costantemente ma con una certa periodicità.

Strumento di taglio = fresa, taglienti = "denti", macchina utensile = fresatrice

Si distinguono principalmente due processi:

Fresatura periferica: l'asse della fresa è parallelo alla superficie da lavorare, taglienti sulla periferia esterna della fresa

Fresatura frontale: l'asse della fresa è perpendicolare alla

superficie da fresare, taglienti sia sull'estremità▪ che sulla periferia esterna della fresa

CLASSIFICAZIONE UTENSILI

In tornitura si hanno principalmente due taglienti che poi andremo a chiamare uno principale ed uno secondario, il tagliente principale sarà quello tra i due taglienti più impegnato sul materiale.

In fresatura la stessa geometria di un tagliente viene ripetuta su più taglienti ma il meccanismo è lo stesso. Si avrà sempre un tagliente secondario (quello più piccolo) e uno principale generato sull'elica della fresa. Indicato nel disegno il petto degli utensili.

Sebbene le situazioni siano simili cambiano le condizioni di ingaggio. In tornitura le condizioni di ingaggio sono grosso modo costante, in fresatura cambiano con continuità e quindi cambiano le forze in gioco nella lavorazione per asportazione di truciolo.

TIPOLOGIE DI LAVORAZIONI PER FRESATURA

Spianatura periferica (Slab milling): con fresa-periferica

dà origine a superficie piana. Spianatura frontale (Face milling): con fresa−frontale dà origine a superficie piana. Slotting: per realizzazione di cave. Profilatura (Profile milling): genera superfici−cilindriche con base qualunque. Surface conturing: tramite l’utilizzo di frese−particolari da testa sferica è possibile realizzare geometrie complesse. PARAMETRI DI ANALISI FRESATURA FRONTALE I parametri di analisi sono la profondità di passata e l’avanzamento al dente. Profondità di passata = quanto l’utensile è ingaggiato sul pezzo in direzione assiale. Avanzamento al dente = avanzamento al giro (cioè quanto avanza l’utensile in un giro) / numero di denti. La periodicità del processo è legata all’avanzamento al dente. Quello che succede è che il successivo andrà a occupare la posizione relativa del tagliente precedente e quindi tutto si ripete nella medesimaconfigurazione.(In tornitura la periodicità del processo è legata all'avanzamento al giro ma in realtà le due condizioni corrispondono dal momento che in tornitura usiamo un utensile monotagliente per il quale le definizioni di avanzamento al dente e al giro corrispondono dato che abbiamo un solo dente) FRESATURA PERIFERICA I parametri di analisi sono la profondità di passata e l'avanzamento al dente. Profondità di passata = ingaggio radiale della fresa Avanzamento al dente La periodicità del processo è legata all'avanzamento al dente. Io ho sia avanzamento che rotazione cioè il taglio, quindi la traiettoria non sarà circolare ma sarà una linea continua che rappresenta. La sezione del truciolo è data dallo spesso grigio tinta unita in figura, nel disegno si vede il truciolo indeformato. Questa sezione varia col processo, durante il moto il tagliente vedrà uno spessore del truciolo che via

viaaumenta (inizialmente zero e poi mano a mano crescente) quindi asporterà via via più materiale.

TRUCIOLO

In fresatura per conformazione del processo stesso non è possibile avere truciolo continuo, avremo sempre pezzi discontinui di truciolo.

Spessore truciolo = dipende da angolo di ingaggio

CINEMATICA LAVORAZIONE

Angolo di ingaggio (in fresatura frontale) dipende dall'ingaggio radiale che maggiore sarà, maggiore sarà l'arco di contatto tra il pezzo e il tagliente.

Massimo angolo di ingaggio = può essere soltanto 180° perché dopo 180° l'utensile disingaggerà dal pezzo ed avrà 180° di rotazione in cui non sarà in presa sul pezzo.

Dato che avanzamento al dente è << velocità di rotazione possiamo confondere l'arco di ingaggio con un arco di circonferenza. Quindi posizioniamo la circonferenza nell'istante di ingaggio e poi possiamo traslarla nella direzione di

avanzamento di una posizione di avanzamento al dente. Nel momento in cui il secondo tagliente è entrato in contatto col pezzo, la fresa è avanzata di un avanzamento al dente. La traiettoria del nuovo tagliente in presa sul pezzo sarà data da un arco di circonferenza centrato in questa nuova posizione e verrà generata una nuova superficie. In una generica posizione possiamo individuare la velocità di taglio come la tangente congiungente tra il punto preso in considerazione e il centro di istantanea rotazione. Facendo un po' di conti si dimostra che la variazione dello spessore del truciolo indeformato durante l'arco di ingaggio del tagliente sul pezzo è una variazione sinusoidale. Siccome forze di taglio sono proporzionali alla sezione di truciolo e la profondità di passata è costante, allora avremo che la variazione delle forze di taglio è una sinusoide. Si vede l'andamento sinusoidale, da 180° a 360° la

Forza sarà nulla poi ricrescerà quando rinizia il giro.

POSIZIONE RELATIVA PEZZO-FRESA

Si possono classificare le frese per direzione della velocità relativa tra fresa ed utensile. Si parla di down milling se la velocità di fresa è opposta a quella di movimentazione del pezzo, se sono concordi siamo nel caso dell’up milling. In up milling non appena la fresa viene ingaggiata dal pezzo vedo subito una forte diminuzione delle forze in gioco. Un-down milling non desiderabile. Si cerca di fare in modo che una delle due tipologie di lavorazione prevalga sull’altra, per materiali metallici è preferibile il down milling mentre per il legno l’up milling.

DETERMINARE SEZIONE TRUCIOLO INDEFORMATO

Nel momento in cui io vado a tagliare in questo piano vedo che ho una zona di materiale lavorato e uno non lavorato. In sezione vedo i due taglienti (in blu) e il raggio di raccordo (in celeste), petto (in giallo). Sono rappresentate due posizioni successive.

del tagliente, la parte di materiale tra una posizione e l'altra è la sezione del truciolo indeformato (in verde), la velocità del processo è l'avanzamento al dente. Nella figura superiore abbiamo in blu gli angoli.

Nell'immagine che segue possiamo vedere come cambia la posizione del tagliente e quindi il suo ingaggio nel materiale al procedere della rotazione dell'utensile.

I parametri di taglio influiscono sulla forma dell'utensile e di conseguenza sulla determinazione del tagliente principale. A seconda dei casi prevale il tagliente obliquo piuttosto che quello orizzontale. In figura sono evidenziati in blu i taglienti principali, come possiamo vedere ambiando a è cambiato il tagliente principale.

MACCHINE

Abbiamo due tipologie di macchine, sono piuttosto diverse tra loro ed è per questo che abbiamo sottolineato più volte la differenza tra fresa frontale e periferica.

CAPITOLO 4 - ALTRE LAVORAZIONI PER

ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO (Barenatura, Foratura, Alesatura, Maschiatura, Piallatura e Spianatura, Brocciatura, Segagione) – Prof. Campatelli

BARENATURA (Boring) La barenatura viene eseguita sul diametro interno di un foro esistente. In effetti, la foratura è un'operazione di tornitura interna. Le alesatrici possono essere orizzontali o verticali - si riferisce all'orientamento dell'asse di rotazione del mandrino della macchina.

FORATURA (Drilling) Crea un foro rotondo in un pezzo. Contrasta con boring che può solo allargare un foro esistente. Strumento da taglio chiamato trapano o punta da trapano. Abitualmente eseguito con un trapano. stampa. Basso costo, operazione comune, utensile da foratura (“punta a forare”) ha durata di vita abbastanza basta, per geometria la nostra punta ha angoli quasi sempre positivi (servono per tagliare materiali facili da lavorare), le forze in gioco sono basse però la resistenza.