Esercitazioni Tecnologia Meccanica docenti Atzeni-Carle

Esercizio 3

Un trapano è azionato da un motore con potenza Si determini il diametro massimo

= 1 kW.

di foratura, sapendo che

• ⁄ ]

avanzamento [mm giro = 1,5% ∙

• ⁄

velocità di taglio = 30 m min

0,6 1,7

• [Nmm]

coppia di taglio = 240 ∙ ∙

0,6

• [N]

resistenza all’avanzamento = 380 ∙ ∙

Nel calcolo si consideri anche la potenza assorbita dalla forza di avanzamento.

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5 – FRESATURA

Esercizio 1

Si voglia eseguire una scanalatura con una fresa a disco avente denti e larga () Sono

20 12 mm.

noti i seguenti dati

• profondità di passata = 4 mm

• ⁄

avanzamento al dente = 0,2 mm dente

• ⁄

velocità di taglio = 120 m min

• diametro della fresa = 100 mm

• angolo di spoglia = 0°

Valutare il numero di denti in presa, la forza tangenziale massima e quella media agenti sul singolo

dente e il tempo di taglio sapendo che la lunghezza del pezzo da lavorare è di e che le

400 mm

costanti per il calcolo delle forze di taglio (N), riferite ad un utensile con angolo di spoglia frontale

sono e

= 6°, = 2500 = 0,16.

0 0

Esercizio 2

In un’operazione di fresatura tangenziale si utilizza una fresa avente denti e larga ()

12 40 mm.

Sono noti i seguenti dati

• profondità di passata = 3,5 mm

• ⁄

velocità di taglio = 150 m min

• diametro della fresa = 100 mm

• angolo di spoglia = 0°

Sapendo che la potenza del motore è di determinare, riferendosi alla potenza media di

18,6 kW

taglio, la massima velocità di avanzamento ammissibile. Le costanti per il calcolo delle forze di

taglio (N), riferite ad un utensile con angolo di spoglia frontale sono e

= −6°, = 1645

0 0

= 0,36.

Esercizio 3

Si vuole eseguire la fresatura frontale su di un pezzo parallelepipedo in acciaio 38NiCrMo4 di

larghezza e lunghezza usando una fresa avente denti e con un

= 106 mm = 350 mm 8

diametro Sono noti

= 160 mm.

• profondità di passata = 3 mm

• ⁄

avanzamento al dente = 0,15 mm dente

• ⁄

velocità di taglio = 150 m min

• angolo di attacco principale = 70°

Sapendo che le costanti per il calcolo delle forze di taglio (N) sono e e che

= 1855 = 0,255

0

l’asse della fresa è posto nella mezzeria del pezzo, determinare la potenza assorbita dal mandrino

e il tempo di taglio.

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6 – ECONOMIA DEL TAGLIO

Esercizio 1

Prove di tornitura hanno dato i seguenti esiti:

⁄

⁄

Ammessa valida la legge di Taylor, si calcoli la velocità di minimo costo e la relativa durata

dell’utensile sapendo che:

 Costo orario della macchina utensile:

 Tempo di cambio utensile:

 Costo del tagliente:

Calcolare inoltre il tasso di profitto, usando i dati ricavati precedentemente, nella finitura di un

albero lungo 600 mm con un diametro di 200 mm, sapendo che:



 Tempo improduttivo:

 Tempo di setup:



Esercizio 2

Si deve eseguire la tornitura longitudinale di 100 pezzi di diametro 250 mm e lunghezza 1250 mm,

adottando un avanzamento di 0,4 mm/giro e una profondità di passata di 3 mm. Il costo orario

della macchina utensile è pari a 34 €/ora. L’utensile è un inserto in WC di forma quadrata e costa

€3.50. Per il cambio utensile sono necessari 3 min. La legge di Taylor è espressa dall’equazione:



0

.

26 0

.

78

v T a 185

t

Il tempo di setup per l’intero lotto è di 10 ore e per ogni pezzo il tempo improduttivo è pari a 6

min.

a) Calcolare la velocità di minimo costo e la relativa durata dell’utensile. Calcolare inoltre il

costo di un singolo pezzo.

b) Calcolare la velocità di massima produzione e la relativa durata dell’utensile. Calcolare

inoltre il tempo di produzione di un singolo pezzo.

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1 – FONDERIA

Esercizio 1

Utilizzando la legge di Chvorinov, calcolare i tempi di solidificazione per fusioni in acciaio

⁄

1 2 3

⁄

= 0,085 cm s = 1 dm

( ) di identico volume ( ) e delle forme seguenti:

a) sfera di diametro ;

⁄

= 1);

b) cilindro retto (ℎ

⁄

ℎ = 10;

c) cilindro con

d) cubo; ⁄

ℎ = 10;

e) parallelepipedo con ⁄

= 10)

f) piastra piana della stessa lunghezza del parallelepipedo (ℎ ma di spessore pari a

⁄ ⁄ ⁄

1 3 = 1 3

(ovvero ).

Rappresentare mediante un diagramma i risultati in termini di tempo di solidificazione per illustrare

l’effetto della variazione di forma.

Esercizio 2 = ℎ)

Si dimensioni una materozza cilindrica ( a cielo aperto per la fusione di una piastra in ghisa

3 3

⁄

7,2 kg dm , = 4,5%, = 0,14) 75 × 125 × 25 mm

(densità ritiro volumico avente dimensioni .

Esercizio 3 3 ⁄

0,01 m min

La portata volumetrica di fluido desiderata è . La sommità del canale di colata ha

20 mm 200 mm.

diametro e la sua lunghezza è Quale diametro alla base si dovrebbe avere per

evitare aspirazione d’aria? Qual è la velocità risultante ed il relativo numero di Reynolds alla base

3

⁄

0,004 N∙s m

del canale di colata quando il metallo da colare è alluminio con un viscosità di .

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2 – FONDERIA

Esercizio 1 ⁄

= 7,2 kg dm³

Dato il seguente disegno del particolare finito da realizzarsi in ghisa grigia ( ), si

effettui il dimensionamento del modello in legno, delle eventuali materozze necessarie e del sistema

di colata per la successiva fusione in terra. Si calcoli inoltre la spinta metallostatica agente sulla

forma. Nell’analisi del disegno del pezzo si tenga conto delle seguenti considerazioni:

 = 3 μm;

le superfici hanno tutte rugosità pertanto occorrerà prevedere del sovrametallo

su tutto il pezzo sia per compensare il ritiro di solidificazione, ma soprattutto per poter

lavorare le superfici sulle macchine utensili;

 il piano di separazione del modello e quindi delle staffe dovrà coincidere con l’asse del pezzo

stesso;

 è opportuno l’utilizzo di un’anima per la realizzazione del foro interno.

Si faccia riferimento alle tabelle in allegato per l’assunzione dei valori consigliati nel

dimensionamento del modello.

Ritiro lineare

Ritiro volumico

Sovrametallo – getti in ghisa colati in terra

Angolo di sformo

Angoli di raccordo Raccordo esterno r pari al sovrametallo

Dimensione delle staffe

Sistema di colata

Materozza ovale a cielo aperto

Spinta metallostatica

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3 – LAMINAZIONE

Esercizio 1

Si consideri un’operazione di laminazione piana a freddo di un semilavorato in alluminio (le

= 205 = 0,2) 300 mm 20 mm.

caratteristiche del materiale sono e avente larghezza e spessore ⁄

1 m 100 giri min

I cilindri di laminazione hanno un diametro di ed una velocità di rotazione di . Si

µ 0,1.

consideri che il coefficiente di attrito è pari a Determinare:

a) la massima riduzione per passata;

b) la forza di laminazione considerando una riduzione di passata pari a metà di quella massima

calcolata al punto precedente;

c) la potenza e la coppia necessaria ad effettuare la laminazione.

Esercizio 2 800 mm

Durante la laminazione a freddo di un piatto in lega di alluminio, avente larghezza e

4 mm, 19.400 Nm.

spessore è stata misurata su un cilindro la coppia di Sapendo che il diametro dei

0.5 m = 180 = 0,2,

cilindri è e le caratteristiche del materiale sono e si calcolino lo spessore

finale del laminato e il valore dell’area di contatto tra materiale e cilindro.

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4 – ESTRUSIONE

Esercizio 1 = 690 MPa = 0,21)

Si vogliono produrre dei perni in acciaio ( e con le dimensioni in figura

= 30 mm.

estrudendo a freddo delle barrette di diametro iniziale Calcolare la lunghezza iniziale

0

delle barrette da lavorare, la forza richiesta per l’estrusione e il lavoro reale di deformazione.

0

Esercizio 2 = 40 mm,

Si vuole realizzare una barra di torsione, diametro mediante un processo di estrusione

1

a freddo. Il semilavorato da cui si intende realizzare il prodotto finito è un profilato cilindrico di

= 900 MPa = 0,20) = 50 mm.

acciaio ( e con diametro iniziale pari a La barra dovrà resistere

0

= 1800 Nm.

senza plasticizzare ad un momento torcente Si progetti il processo di estrusione

1,5 MN

sapendo che si ha a disposizione una pressa con una capacità di carico di ed una matrice con

1500 MPa.

resistenza pari a Si verifichi inoltre, con il criterio di Tresca, che la barra non plasticizzi

sotto l’azione del momento torcente.

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5 – TRAFILATURA

Esercizio 1 = 1300 MPa = 0,3)

Un barra di sezione circolare in acciaio inox AISI 302 ( e viene trafilata in un

= 10 mm = 8 mm.

solo passaggio da un diametro ad un diametro Nota la velocità di uscita

0 1

⁄

= 0,5 m s del filo dalla filiera, calcolare la potenza richiesta per la lavorazione e la pressione

1

sulla matrice all’uscita della matrice stessa. Si assuma che il lavoro per attrito e quello ridondante in

totale costituiscano il 40% del lavoro ideale di deformazione.

Esercizio 2 3 mm

Un filo in acciaio avente diametro iniziale pari a è trafilato a freddo in due passaggi, ciascuno

20%.

dei quali determina una riduzione di sezione pari al I motori che azionano i due tamburi di

4 kW.

trascinamento del filo hanno la medesima potenza di Si calcoli la massima velocità possibile

del filo all’uscita dalla seconda filiera, sapendo che la resistenza del materiale alla deformazione è

0,26

= 530 ∙ [MPa] 40%

e che la forza di trazione deve essere maggiorata del per tenere conto

dell’attrito della filiera.

Esercizio 3

Calcolare la forza e la potenza necessaria per trafilare un tubo in acciaio C40, avente diametro

80 mm