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Asportazione di truciolo Tecnologia Meccanica 1 Distacco di alcune parti di materiale dal pezzo attraverso l’interazione con utensili che agiscono in maniera progressiva Lavorazioni per asportazione di truciolo Taglio ortogonale - cinematica del taglio - meccanica del taglio - parametri di lavorazione - risultati delle lavorazione - macchine e processi

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  • Asportazione di truciolo

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    1

    Distacco di alcune parti di materiale dal pezzo

    attraverso l’interazione con utensili che agiscono

    in maniera progressiva

    Lavorazioni per asportazione di truciolo

    Taglio ortogonale

    - cinematica del taglio- meccanica del taglio- parametri di lavorazione- risultati delle lavorazione- macchine e processi

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    Azione di utensile elementare

    misure sperimentali mostrano:- produzione di calore- spessore del truciolo hc > ho - durezza del truciolo > durezza metallo base

    la formazione del truciolo avviene per deformazione plastica

    utensile

    truciolo

    materiale in lavorazione

    ho

    hc

    Formazione del truciolo

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    Fluente, continuoframmentato, indica che nella zona di deformazione primaria si è avuta unavariazione della direzionedi deformazionevibrazioni,irregolarità, durata inferiore di utensile.

    Segmentato tipico di materiali duri ma tenaci (acciai alto carbonio).Si ha modesta deformazione nella zona secondaria.

    Fluente, continuo,tipico di materiali duttili(acciai basso carbonio,alluminio, alcune leghe leggere). La deformazione e l’attrito nella zona di deformazione secondaria portano a notevole produzione di calore.

    Ad elementi staccatitipico di materiali duri,fragili (ottone, ghisa).Non si ha deformazione nella zona secondaria.

    Tipi di truciolo

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    Dispositivo quick stop tests

    Metodi per analizzare la deformazione plastica durante la lavorazione

    - taglio interrotto- microscopia ottica ed elettronica della morfologia del truciolo

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    Truciolo continuo Truciolo segmentato Truciolo discontinuo

    zona di deformazione plastica secondaria

    zona di deformazione plastica primaria

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    IPOTESI:

    - larghezza del tagliente maggiore

    di larghezza del pezzo

    - velocità di taglio costante lungo tagliente

    - tagliente perpendicolare alla velocità di taglio

    TAGLIO ORTOGONALE LIBERO

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    Φ angolo di scorrimento

    hc spessore del truciolo

    ho spessore del truciolo indeformato

    rc = hc / ho fattore di ricalcamento

    geometricamente:

    rc = sen ( φ ) / cos ( φ − γ )

    φho

    hcFormazione del truciolo

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    ANGOLI DI TAGLIO

    γ angolo di spoglia frontale > 0, < 0, = 0α angolo di spoglia dorsale > 0β angolo di taglio > 0

    γ + α + β = 90°

    g

    b

    a

    +-

    Utensile elementare

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    E’ necessario trovare il piano sul quale si ha lo scorrimento.Un piano caratterizzato da un certo φ nel quale la τs sia massima E necessariamente maggiore della resistenza alla deformazione del materiale.La forza Fz che provoca scorrimento su quel piano è quindi la forza minima chepuò formare truciolo.Il problema è quindi quello di trovare una espressione Fz = f( φ , µ , γ ), ricavare il valore di φ che rende minima la F

    Studio cinematico e dinamico

    la forza generica che si scambiano utensilee pezzo può essere scomposta lungo direzionidi interesse tecnologico:

    - direzione velocità di taglio potenza di taglio scelta macchina e parametri- direzione perpendicolare inflessione pezzo tolleranza di lavorazione- direzione petto utensile usura utensile cambio utensili- direzione piano di scorrimento minima forza condizioni per il taglio

    Meccanica del truciolo

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    Truciolo

    Utensile

    Piano di scorrimento

    Pezzo

    γAngolo di spoglia frontale

    γ

    γ

    γ

    permette di ottenere la deformazione: γs = cot φ + tan (φ − γ)

    e poi (minimizzando γs ) φ = 45 + γ / 2

    γs = AB/CO=(AO+OB)/CO

    Modello di Pijspanen per la formazione del truciolo

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    VfVt velocità relativa utensile pezzo γ

    velocità di taglio Vsφ

    Vs velocità relativa truciolo pezzovelocità di scorrimento Vt

    Vf velocità relativa truciolo utensilevelocità di flusso

    Vt x ho = Vf x hc Vt = Vf x rc Vs = Vf cosγ / sinφ

    ed infine la velocità di deformazione γs = Vt / d cos γ / cos ( φ − γ )

    Con varie relazioni è possibile determinare tali valori

    .

    .

    Misurando d c.a. 1/1000÷1/100 mm La velocità di taglio 2m/sγ c.a. 10°φ c.a. 40°

    Questa velocità di deformazione èmolto maggiore di quella utilizzata nella prova di trazione

    γs ∈ [ 102 - 106 s-1 ]

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    Il truciolo è in equilibrio sottol’azione dell’utensile e la reazionedel pezzo

    Modello di Merchant

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    Scomposizione della forza risultantesecondo il ‘cerchio di Merchant’

    R = SQR ( Fz2 + Fx

    2 )

    Fz = R cos ( µ − γ )

    Fx = R sen ( µ − γ )

    Fs = R cos (φ + µ − γ ) = Fz cos φ − Fx sen φ

    Fn = R sen ( φ + µ − γ ) = Fz sin φ + Fx cos φ

    T = R sen µ e N = R cos µ

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    Sul piano di scorrimento

    ( )cos sinsins ss

    s

    RF F

    S S S

    φ µ γ φτ φ

    + −= = =

    ( )sin sinsinn ns

    s

    RF F

    S S S

    φ µ γ φσ φ

    + −= = =

    ( )( )

    ( )( )

    0cos cos

    cos sin cos

    s s

    z

    F hF

    µ γ τ µ γ

    φ µ γ φ φ µ γ

    − −= =

    + − + −

    ( )0 1S h= ⋅

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    derivando rispetto a φ ed uguagliando a zero:

    cioè:

    ( ) ( )( )2 2

    cos cos sin sin0

    sin cos

    zs

    dFS

    d

    φ φ µ γ φ φ µ γτ

    φ φ φ µ γ

    + − − + −= − =

    + −

    ( ) ( ) ( )cos cos sin sin cos 0φ φ µ γ φ φ µ γ φ φ µ γ+ − − + − = + + − =

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    Relazione di Ernst - Merchant

    2 φ + µ − γ = π / 2

    angolo di scorrimento: - diminuisce con l’aumentare dell’angolo di attrito- aumenta con l’angolo di spoglia frontale

    L’evidenza sperimentale mostra una certa differenza da tale relazione e allora Merchant, considerando anche la σs, secondo la τs = τo + k σsha proposto la:

    2 φ + µ − γ = ζ

    la determinazione sperimentale di ζ permette un migliore accordo

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    FORZA DI TAGLIO

    Metodo del τs(analitico)

    ( )( )

    cos 2

    sin cosz sF S

    ζ φτ

    φ ζ φ

    −=

    ( )( )

    sin 2

    sin cosx sF S

    ζ φτ

    φ ζ φ

    −=

    - difficile determinazione τs e φ- alcune ipotesi semplificative per ottenere soluzione

    ( )0 1S h= ⋅

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    - tiene conto della reale situazione tecnologica- le approssimazioni sono più che accettabili e si evitano molti calcoli

    Il metodo è prettamente tecnologico in quanto la determinazionedel Ks viene fatta attraverso la misura delle forze di taglio nelle condizioni reali di lavoro

    Determinazione del Ks

    - si scelgono alcune condizioni sperimentalispessore del truciolovelocità di taglioangolo γ

    - si effettuano prove di taglio e si misura la Ft- si calcola Ks= Ft / Ao

    Ao = ho b = a p sezione del truciolo indeformato

    Fz = Ks A(sperimentale)

    Forze di lavorazione Metodo del Ks

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    Relazione pressione (energia) specifica di taglio / spessore truciolo indeformato

    Ks = Kso h-z

    prove sperimentali per vari materiali danno i risultati riportati in tabella

    acciai ghise ottoni leghe leggerez 0.197 0.137 0.255 0.060

    Relazione di Kronemberg (per gli acciai): Kso = 2.4 Rm0.454 β0.666 [ daN/mm2 ]

    log Ks

    log ( Ao , ho )

    Ks

    Ao , ho

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    La conoscenza della forza principale di taglio permette inoltre attraverso relazioni empiriche la determinazione delle altre forze di interesse tecnologico, Fn e Fa (normale e avanzamento)

    Metodi e strumenti per la misura delle forze di taglio

    trasduttorimagnetici

    trasduttori capacitivi

    trasduttoriinduttivi

    celle di caricopiezoelettriche

    celle di caricoelastiche

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    in funzione dell’angolo γ

    in funzione della velocità di taglioFt serve principalmente per la determinazione

    della potenza di taglio

    Fa influenza inflessione utensile, contribuisce (poco) alla potenza di taglio

    Fr determina principalmente l’inflessione delpezzo e quindi le tolleranze di lavorazionenon contribuisce alla potenza di taglio

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    Potenza di lavorazione

    - Velocità di taglio- Forza di taglio

    ( P = L / t = F · s / t = F · V )

    Potenza di taglio:

    Potenza di avanzamento: - Velocità di avanzamento- Forza di avanzamento

    Potenza di repulsione: - Velocità di repulsione - Forza di repulsione

    Dati noti: Vt, Ft, Va, Vr

    inoltre: Fr = 15-25 % Ft Fa = 20-30% Ft

    P = Vt · Ft + Va · Fa

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    Parametri di lavorazione

    - angolo di spoglia frontale γ diminuisce Fttruciolo fluentemigliora finitura superficialeminori potenzeminore usura utensileutensile meno robusto

    sgrossatura max 6° finitura fino a 20° (alluminio)

    - angolo di spoglia dorsale α evita strisciamento del dorso dell’utensileevita danneggiamento superficie lavoratadeve essere - piccolo per non indebolire l’utensile

    - grande per non causare strisciamento- grande se E è piccolo (alluminio)

    acciai 6-8° Al 10-12°

    Utensile

    Forma dell’utensile

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    Materiali dell’utensile

    - Effetti termici- Effetti meccanici- Usura

    - Durezza alta temperatura- Elevata resistenza meccanica staticae dinamica ad alta temperatura

    - Resistenza all’abrasione

    I materiali per utensili nella storia

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    Durezza vs. temperatura

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    durezza a caldo vs. tenacità

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    Acciai alto legati medio carbonio (0.7)alto contenuto di elementi di lega (W 18%, 4 Cr, 2.5 Co, 1 V)adeguato TT --> formazione di WC e CrCgrani fini (Cr)resistenza all’usura (V4C3)durezza a caldo (Co in soluzione)fucinatura (900 °C) tempra (1250 °C) rinvenimento (580 °C) X75W18KUTF X80WCo1818KUTFVt 80 m / min

    Carburi sinterizzati WC (>90%), Co (legante,

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    Produzione insertisinterizzati in WC

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    Ricoprimenti multistrato

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    Utilizzo insertisinterizzati

    Porta-utensiliRompi-truciolo

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    Tipi di bloccaggio

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    32

    Lavorabilità

    attitudine del materiale ad essere lavorato per asportazione di truciolo (truciolabilità?)

    criteri per valutare la lavorabilità di un materiale

    finitura superficialevita utensileforze e potenzeevacuazione del truciolo

    Le prove per determinare la lavorabilità devono necessariamente essere di tipo tecnologico:usura utensile (microscopia), forze di taglio (dinamometri), finitura superficiale (rugosimetri) determinati nelle condizioni di lavoro, per certi set di parametri tecnologici

    Materiale in lavorazione

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    33

    Dipende da varie caratteristiche

    - del materiale - composizione chimica- lavorazioni / trattamenti deformazione plasticasubiti in precedenza incrudimento

    ricristallizzazionetrattamenti termici

    - caratteristiche strutturali fasidimensioni dei graniorientazione dei grani

    - della tecnologia / lavorazione sgrossatura / finitura fresatura concorde / discordelubro-refrigerazione

    - dell’utensile materialeangoli di spogliarompitruciolo

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    34

    Acciai al piombo (particelle lubrificanti) Ghise fragiliallo zolfo (particelle infragilizzanti) truciolo cortoal calcio (particelle desossidanti) abrasività cementiteal carbonio (vedi HB -> Ks)inox - tenacità (austenitici) Compositi sollecitazioni variabili

    - abrasività (martensitici) urti/usura/vibrazioni

    Alluminio bassa HB Ottone truciolo cortobuona finitura superficiale lunga durata utensilialta Vt

    Magnesio basso Ks Leghe Ni alta R ad alta temperaturaincrudimento / tenacità

    Titanio bassa conducibilità termica / alto Ks

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    Cause: - deformazione plastica zona primaria- attrito utensile truciolo- deformazione zona secondaria

    Dipende da: - Vt velocità di taglio- Ks energia specifica di taglio- ho spessore truciolo- c calore specifico- λ conducibilità termica

    Si ripartisce: - utensile - pezzo- truciolo

    R aumenta se λu / λm aumenta

    a bHSS 0.5 0.4WC 0.2 0.12

    utensile

    pezzo truciolo

    QR

    Q Q=

    +

    0

    a b

    tT V h∝ ⋅

    Temperatura di taglio

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    37

    Stima della temperatura

    Analisi sperimentale

    utensile può: essere toccatoessere vistonon essere toccato né visto

    I° caso

    mercuri

    o

    isolantecontatto

    elettrico

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    38

    II° caso pirometro fresa

    pezzo

    macchina utensile

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    39

    III° caso

    pirometro

    termocoppia

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    Analisi numerica modellazione del processo, ad esempio con Equazioni di Fourier sulla trasmissione del calore

    Analisi dimensionale

    assumendo come variabili del processo di taglio

    1. Vt (m / min) velocità di taglio [ L t-1]

    2. A (mm 2) sezione del truciolo [ L2 ]

    3. ks (J / mm2) energia specifica di taglio [ M L-1 t-2 ]

    4. λ (W / m K) conducibilità termica del materiale [ M L t -3 T-1]

    5. ρC (J / mm3 K) calore specifico (per unità di volume) [ M L-1 t -2 T-1 ]

    6. T temperatura [ T ]

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    41

    si determinano le 2 grandezze adimensionali:

    affinché le grandezze siano adimensionali

    la somma degli esponenti di tutte le dimensioni

    devono essere = 0

    ( )

    ( )1

    2

    , , , ,

    , , , ,

    a b c d

    t s t s

    e f g i

    t s t s

    Q f V C K T V K C T

    Q f V C K A V K C A

    λ ρ λ ρ

    λ ρ λ ρ

    = = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

    = = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

    2 3 2

    1

    2 3 2 2

    2

    ba a b b c c c c d d d d

    fe e f f g g g g i i i i

    Q L t M L t M L t T M L T t T

    Q L t M L t M L t T M L T t L

    − − − − − − − −

    − − − − − − − −

    = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

    = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

    0 1 2 0 0 2

    0 0 1 0,

    2 3 2 0 2 3 2 0 0 2

    1 0 0 1 2

    L a b c d L e f g a e

    M b c d M f g i b f

    t a b c d t e f g i c g

    T c d T g i d i

    − + − = − + − + = = = + + = + + = = − =

    ∩ ⇒ − − − − = − − − − = = = − − − + = − − = = =

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    42

    Sperimentalmente si trova fra Q1 e Q2una relazione empirica:

    Q1 = C0 Q2n

    per gli acciai :

    C0 = 0.4

    n = 0.3 (0.5)

    Log Q1

    Log Q2quindi (per n = 0.3):

    Τ = Co Ks Vt0.6 A0.3 / λ0.6 (ρC)0.4

    1s

    TQ

    K

    =

    ( )

    2

    2 2

    2

    tV A

    Q

    C

    λ

    ρ

    =quindi:

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    43

    Formazione del tagliente di riporto Built Up Edge (BUE)

    Truciolo

    Tagliente di riporto

    Pezzo

    Deposito

    Utensile

    Deposito

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    44

    Riduzione del tagliente di riporto:

    + velocità di taglio

    Aumento della temperatura all’interfaccia

    Miglioramento delle condizione di attrito

    - velocità di taglio

    + temperuta ambiente

    + angolo di spoglia frontale

    + lubrificazione

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    45

    deformazioni plastiche rottura fragile usura progressiva

    modifica forma utensile improvvisa progressivaangoli di tagliodimensioni

    Meccanismi di fuori servizio utensile

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    46

    Meccanismi di usura: - adesione- abrasione- diffusione- fatica

    Modifica forma utensile: - cratere di usura- labbro di usura

    Conseguenze: - aumento di Ft - aumento di T - indebolimento utensile

    Usura utensili

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    47

    Tagliente di riportoRotturaScheggiatura

    Criccatura da fatica

    meccanica

    Microfessurazione

    termica

    Intaglio sul tagliente

    secondarioDeformazione plasticaCraterizzazioneUsura sul fianco

    Principali forme diUsura degli utensili

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    48

    • diretta

    - microscopio

    - rugosimetro

    - fotografia (analisi di immagini)

    - pesate differenziali

    • indiretta

    - isotopi radioattivi

    - finitura superficiale

    - misura delle forze

    - misura della temperatura

    - vibrazioni

    Misura dell’usura

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    49

    A

    BC

    VB

    Tempo di contatto

    Usura dorsale

    labbro d’usura VB

    a: rottura del filo taglienteb: usura progressiva a V costantec: aumento catastrofico

    VB

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    50

    Usura progressiva

    0

    0.1

    0.2

    0.3

    0.4

    0.5

    0.6

    0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

    Tempo di lavorazione [s]

    Vb

    [m

    m]

    Utensile WC non rivestitoMateriale: Al6061 con 10% Al2O3

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    51

    volumecratere

    tempo di contatto

    Vt

    adesione, tagliente di riportodiffusione, reazioni chimiche

    velo

    cità

    di

    cra

    terizzazio

    ne

    temperatura superficie utensile

    °C500 600 700 800 900

    acciaiosuperrapido

    carburo

    Usura frontale

    Volume del cratere

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    52

    Criteri di usura

    Cratere di usura KT / KM ≥ 0.1

    KT ≥ 0.1 + 0.3 f

    Labbro di usura 0.3 – 1.0

    Un utensile deve essere cambiato quando: - la lavorazione supera i limiti di tolleranza

    - la rugosità supera i valori ammissibili

    - il labbro di usura è troppo grande

    - il petto dell’utensile presenta un crateretroppo grande

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    53

    Influenzata da - materiale da lavorare- spessore truciolo- angolo di spoglia frontale- velocità di taglio- lubrorefrigerazione

    approccio sperimentale

    Ln Du

    Ln Vt

    Durata utensili

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    54

    Relazione di Taylor ottenuta empiricamentecon ripetute prove, con diversi materiali,diversi angoli, diverse condizioni di taglio

    Vt x Dun = C

    0.28 WC

    n 0.12 HSS

    0.70 Ceramici

    C dipende da criterio di usurageometria utensilerapporto di forma del truciolotipo di lavorazionemateriale in lavorazione

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    55

    Vita utensile per varievelocità di taglioe vari criteri di usura

    In un certo (limitato) campo la relazione è lineare

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    56

    Relazione di Taylor ottenuta empiricamentecon ripetute prove, con diversi materiali,diversi angoli, diverse condizioni di taglio

    n dipende da materiale dell’ utensile

    0.28 WC0.12 HSS0.70 Ceramici

    C dipende da criterio di usurageometria utensilerapporto di forma del truciolotipo di lavorazionemateriale in lavorazione

    è la Vt alla quale l’utensile dura 1 minuto

    Vt x Dun= C

    ln Du

    ln Vt

    θ

    1arctan

    nθ =

    matematicamente graficamente

    1 1ln ln lnu tD V C

    n n= − +

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    57

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    58

    1. criterio : VBmax

    2. variabili della lavorazione : Vt h, b, VB

    3. tipo di relazione:

    Legge di Taylor generalizzata

    m = 0.44

    x = 0.66 HSS0.4 WC

    y = 0.46 HSS0.21 WC

    NB: y < x e x - y = 0.2

    mn VB

    t u x y

    c VBV D

    h b

    ⋅⋅ =

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    59

    Relazione di Kronemberg

    A = b * h

    G = b / h

    0.28 acciaif 0.20 ghise

    0.1 non ferrosi 0.14 acciaig 0.1 ghise

    0.1 non ferrosi carburo - acciaio 0.2-03

    - ghisa 0.25q

    HSS - acciaio 0.15- ghisa 0.25

    60

    5

    q

    u VBt g

    f

    D cV

    GA

    =

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    60

    cosa ottimizziamo? tempo di produzione tpcosto di produzione cptasso di profitto pr

    strumentstrumenti relazioni vita utensilerelazioni forze / potenzerelazioni parametri / produzione

    Ottimizzazione delle condizioni di taglio

    vincolivincoli potenzadeformazione del pezzodeformazione dell’utensilemin / max f Vtrugosità Ra = k f

    2 / r

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    61

    Asportazione di materiale

    d

    l

    c

    volume da asportare

    tempo di contatto

    velocità di asportazione

    V l c d= ⋅ ⋅

    c corse corsa

    t

    l ct n t

    b V= ⋅ = ⋅

    t t

    c

    t

    V l c dZ b V d A V

    l ct

    b V

    ⋅ ⋅= = = ⋅ ⋅ = ⋅

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    62

    Funzioni obiettivo

    Tempo di produzione

    Costo di produzione

    to = tempi passivi (carico / scarico e ritorno utensile)tcu = tempo cambio utensile

    co = costo di attrezzaggiocm = costo orario (macchina, materiali, personale)cut = costo utensili

    Tasso di profitto

    0 0 1cu cu

    p

    u u

    t tV V Vt t t

    Z Z D Z D

    = + + ⋅ = + +

    0 0 0

    0

    1' 1

    cup m p cu m m m cu

    u u u

    utm cu

    m u

    tV V V Vc c c t c c c t c c c

    Z D Z Z D Z D

    cVc c t

    Z c D

    = + + = + + + ⋅ + =⋅ ⋅

    = + + +

    R = ricavi( )

    Prp

    p

    R c

    t

    −=

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    63

    Ricordando che Z = A * Vt

    si ottiene

    ovvero

    1

    10 2

    n

    nt

    t

    kF k k V

    V

    = + +

    1

    10 31

    nt

    t

    kF k k V

    V

    = + ⋅ +

    con tp cp

    k0 to co + cm tok1 V/A cm V/Ak2 tcuV/(A*C

    1/n) cm (tcu + cut / cm) V/(A*C1/n)

    k3 k2 / k1n esponente della TaylorC costante della TaylorA sezione del trucioloV volume da asportare

    cp = f ( Vt )

    tp = f ( Vt )

    cioè

    un termine costanteAmbedue le funzioni hanno un termine crescente con Vt

    un termine decrescente con Vt

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    64

    graficamente

    Costo o Tempo (passivi)

    Costo o Tempo (lavorazione)

    Costo o Tempo (utensili)

    Vt

    Costo Tempo Costo o Tempo (totale)

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    65

    Ricerca dei minimi

    Funzione

    Derivata prima

    Derivata seconda

    Velocità ottima

    Durata alla velocità ottima

    1

    10 31

    nt

    t

    kF k k V

    V

    = + ⋅ +

    ( )1

    1 3

    2

    1 nt

    t t

    k n n k VF

    V nV

    + − +

    ∂ =∂

    ( ) 31

    n

    ottima

    nV

    n k

    =

    ( )( )1

    2

    1 32

    2 2 3

    2 1 1 2 nt

    t t

    k n n n k VF

    V n V

    + − + − +

    ∂ =∂

    1

    3

    1n

    uottima

    nD k C

    n

    − =

    2

    1

    2 3 1 0 2

    1

    nn n

    n

    ⇒ >

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    66

    Tempo Costo

    Velocità ottima

    Durata alla velocità ottima

    >

    <

    ( )

    1

    1

    n

    n

    ottima

    cu

    C nV

    n t

    = −

    ( ) ( )( )

    1 1

    11

    n

    n

    n nm

    ottima

    ut m cu utcu

    m

    C nC C nV

    n C C t Cn t

    C

    = = − +

    − +

    1uottima cu

    nD t

    n

    −=

    ( )( )( )1

    1ut

    cu

    ut m cu m

    uottima

    m

    Cn t

    n C C t CD

    nC n

    − +

    − + = =

    utcu cu

    m

    Ct t

    C< +

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    67

    Ln Du

    Ln Vt

    45°

    considerazioni

    1

    tcu acciaio = 3 tcu carburiCacciaio = 0.3 Ccarburinacciao = 0.12 ncarburo = 0.28

    n

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    68

    3 strategie

    cp

    tp

    Vt opt costo Vt opt tempo Vt

    cp

    tp

    zona di massima redditività

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    69

    Moto di taglio - rettilineo- alternativo- rotatorio

    all’utensileo al pezzo

    Classificazione secondo i movimenti

    Classificazione delle lavorazioniper asportazione di truciolo

    Moto di avanzamento - continuo- intermittente

    Moto di registrazione - per posizionare l’utensile in prossimitàdella zona di lavoro

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    70

    Classificazione secondo il contatto utensile pezzo

    Continuo

    Discontinuo

    Monotaglienti - tornitura- limatura- piallatura- stozzatura

    Bitaglienti - foratura

    Pluritaglienti - brocciatura

    Pluritaglienti - fresatura

    Taglienti indefiniti - rettifica

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    71

    Rotatorio Rettilineo

    Torni (pezzo) Limatrici (utensile)

    Trapani (utensile) Piallatrici (utensile)

    Alesatrici (utensile) Stozzatrici (utensile)

    Fresatrici (utensile) Brocciatrici (utensile)

    Rettificatrici (utensile)

    In genere è più facile mettere in movimento ad elevata velocità l’utensile piuttosto che il pezzo

    Classificazione secondo il moto di taglio

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    72

    Moto di taglio pezzo rotatorio

    Moto di avanzamento utensile linearerettilineo o meno

    Moto di registrazione utensile linearediscontinuo

    Moto di lavoro elicoidale(tornitura longitudinale)

    Tornitura

    AvanzamentoUtensile

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    73

    Elementi caratteristici del tornio:

    1

    2

    3

    4

    Struttura tornio I

    1. bancale (guide)

    2. testa (mandrino)

    3. carro porta-utensile (torretta)

    4. controtesta

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    74

    Struttura tornio

    Selettore velocitàdel mandrino Mandrino

    autocentrantePorta utensile

    Torretta

    Carrello

    Carro

    TestaAlbero della contropunta

    Contropunta

    Controtesta

    Manovella della avanzamento controtesta

    Guide

    Telaio

    Selettore degli avanzamenti

    Frizione

    Contenitore dei trucioli

    Grembiale

    Leva della frizione

    Leva di innesto dell’avanzamento longitudinale e trasversale

    Barra dell’avanzamento

    Barra a viteLeva di blocco

    del carro

    Boschetto Alberto

    Struttura tornio II

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    75

    Lavorazioni possibili

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    76

    tornitura cilindrica esterna

    tornitura piana esternasfacciatura

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    77

    tornitura esterna di superfici complesse

    tornitura interna

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    78

    filettatura internaesterna

    esecuzione di gole

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    79

    troncatura

    zigrinatura

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    80

    tra punta e contropunta con brida e disco menabrida

    con autocentrante dall’esterno

    con autocentrante dall’interno

    con autocentrante con griffe tornibili

    con piattaforma a griffe indipendenti

    con piattaforma e squadra

    su spina, tra punta e contropunta

    Attrezzature per torni

    con trascinatore frontale, fra le punte

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    81

    posizionamento relativo utensile / pezzo

    sistema di riferimento

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    82

    angoli di registrazione χχχχ angolo di inclinazione λλλλ

    forma dell’utensile

    angoli della sezione normaleangoli del profiloα β γα β γα β γα β γ

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    83

    Effetto di χ e λ sulla formazione del truciolo

    χ = 0 , λ < 0

    χ = 0 , λ = 0

    χ = 45 , λ < 0

    χ = 45 , λ > 0

    χ = 0 , λ > 0

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    84

    FORZE DI TAGLIO

    Ft : Fr : Ff1 : 1/2 - 1/4 : 1/4 - 1/8

    Ft

    90°15° 30° 45° 60° 75°

    200 kN

    400 kN

    600 kN

    800 kN

    1000 kN

    1200 kN

    Fr

    Fa

    0 kN

    Angolo di registrazione χ

    Componenti della forza di taglio

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    85

    A = h x b

    h = a x sin χb = p / sin χ

    A = a x p

    Individuazione della sezione del truciolo

    p

    a

    A = sezione del trucioloh = spessore del truciolob = larghezza del trucioloa = avanzamento per girop = profondità di passataχ= angolo di registrazione del tagliente principaleψ + ψ ‘ = angolo dell’utensile �robustezza dell’utensile

    χ

    χ’

    ψ

    ψ’

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    86

    Ft = Ks A = Ks a p = Kso h-z a p

    P = Σ Fi Vi = Ft Vt + Fa Va + Fr Vr

    Forza di taglio e potenza di lavorazione

    Ks = pressione di taglio

    Kso = pressione specifica di taglio

    Vt = r ω = r 2 π n / 60 / 1000 = π d n / 60 / 1000 ω [rad / s]

    n [giri / minuto]

    r [mm]

    a = [mm / giro]

    Vt , Va, Vr [ m / s]

    Va = a n / 60 / 1000

    Vr = 0

    60 s / min ; 1000 mm / m

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    87

    P = Ft π d n / 60 /1000 + Fa a n / 60 / 1000 =

    = n Ft ( π d + α a ) / 60 / 1000

    essendo Fa = α Ft

    con α ∈ [ 1/4 - 1/5 ] π ≈ 3 d > alcuni mma < 1 mm

    e quindi, essendo π > α e d > a

    in conclusione P = Ft Vt = Ft p d n = Ks a p π d n / 60 / 1000

    si ha che π d >> α a

    e quindi si può trascurare la Pa

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    88

    t = L / Va = L / a / n * 60 * 1000

    Tempo di lavorazione

    Vt = π d n / 60 / 1000

    Va = a n / 60 / 1000

    Per ridurre il tempo di lavorazione si può: aumentare aaumentare n

    aumenta la rugosità

    aumenta la potenza richiesta

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    89

    La rugosità teoricadipende da fattori geometrici

    Rugosità nelle operazioni di tornitura

    La rugosità realedipende da: - deformazioni plastiche

    - vibrazioni- dilatazioni termichedifferenziali

    - attrito- struttura cristallina- velocità di taglio (vt ⇑, Ra ⇓)- angolo g (g ⇑, Ra ⇓)- raggio di raccordo fra i taglienti (r ⇑, Ra ⇓)- profondità di passata (p ⇓, Ra ⇓)- avanzamento (f ⇓, Ra ⇓)- usura utensile

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    90

    I° caso: taglienti non raccordati

    a

    pRt

    χχ’

    Linea di compenso

    Va

    χ’ δ

    δ

    χ

    a

    a/2

    A C

    B

    H

    H’

    D

    D’

    Ra = 1 / L ∫ y dx = 1 / a (AHH’ + ABC + CDD’) = 1 / a ( 2 a/2 δ/2) = δ/2

    L

    0

    Rugosità teorica

    Rt = 4 Ra (valida per profili simmetrici e lineari)e

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    91

    B

    A C

    δ

    P

    χ’χ

    a1 a2

    a / 2

    a / 2 = a1 + a2

    Determinare: δ = δ ( a, χ1 , χ2 )

    δ = a 1 tan χ = a2 tan χ’

    a1 = δ / tan χ

    a2 = δ / tan χ‘

    a / 2 = δ ( 1/tan χ + 1/tan χ‘ )

    Ra = δ /2 = a/4 / ( 1/tan χ + 1/tan χ‘ )

    δ = a/2 / ( 1/tan χ + 1/tan χ‘ )

    χχ‘a

    Ra aumenta

    ( ruotare l’utensile vuol dire far variare in senso opposto χ e χ ’ e quindi le tangenti )

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    92

    2° caso: taglienti raccordati:

    Si dimostra……… l’effetto dell’avanzamento è analogo (al quadrato)l’effetto degli angoli di registrazione e sostituito dall’effetto del raggio di raccordo

    Formula di Schmalzl -> Ra = 1000/32 a2 / r

    a

    +

    r

    a [ mm ]r [ mm ]Ra [ µm ](valida se lavora solo la parte raccordata)

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    93

    Sequenza delle operazionie scelta dei parametri

    grezzo � finito

    -- fonderia

    grezzo da

    -- semilavorato da deformazione plastica

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    94

    Quanto deve essere asportato : la differenza fra quota del grezzo e quota del finito

    Htot è noto

    In quante passate Htot = H1 + H2 + …. + Hn

    ?

    Elementi di valutazione: tolleranze richiestefinitura superficiale richiesta

    tolleranze / finiture modeste � poche passate, grande profonditàelevate � molte passate, le ultime con piccola profondità

    sgrossatura � semifinitura � finitura

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    95

    Come deve essere asportato : il più velocemente possibile

    il più economicamente possibile

    compatibilmente con i vincoli di -- tolleranze-- finiture-- forze-- potenze-- ………

    Il più velocemente possibile vuol dire alla velocità di taglio ottima per il tempocon l’avanzamento più grande possibile

    Il più economicamente possibile vuol dire alla velocità di taglio ottima per il costousurando gli utensili il meno posssibile

    Compatibilmente con i vincoli vuol dire ……………..

    ?

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    96

    Compatibilmente con i vincoli vuol dire che:le forze in gioco non devono essere troppo elevate per evitare che il pezzo si infletta troppo (scarse tolleranze) �piccoli p e a

    l’avanzamento deve essere adeguato per ottenerela rugosità richiesta � piccolo a

    La Vt deve essere piccola per non usurare troppo gli utensili

    l’utensile deve essere abbastanza robusto per non rompersi sotto l’azione delle forze di taglio �grande β

    deve essere fatto con un materiale ‘povero’ per non costare troppo

    la macchina deve essere abbastanza robusta per non deformarsi sotto l’azione delle forze di taglio

    la macchina deve essere abbastanza potente per fornire adeguata Vt e F

    Parametri

    Utensili

    Macchine

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    97

    Caso ideale: no forzeno deformazionirigidezza infinita

    Caso reale: forzedeformazionielasticità

    F

    Tolleranze

    p

    φ’’φ’

    va

    vr

    materiale realmente asportato

    materiale idealmente asportato

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    98

    caso ideale

    caso realemandrino autocentrante

    caso realepunta e contropunta

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    99

    Soluzione: ridurre le forze � ridurre la sezione del truciolo � ridurre p e a

    Riduzione di p: aumenta il numero di passate

    Riduzione di a: aumenta il tempo della singola passata

    Metodo del Ks

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    100

    Finiture

    Relazione di Schmalzl

    Aumentare raggio dell’utensile aumenta ingombro dell’utensile

    Diminuire l’avanzamento aumenta il tempo della passata

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    101

    Forze

    Metodo del Ks

    forze troppo grandi � basse tolleranze � vedi soprasul pezzo

    sull’utensile

    sulla macchina

    forze troppo grandi � rischio rottura� aumento (piccolo) usura

    forze troppo grandi � potenze elevate� deformazioni� danni e rischi vari

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    102

    Potenze

    Se la potenza disponibile è inferiore alla potenza richiesta è necessario:

    ridurre la potenza riducendo l’avanzamento porta a: finiture superficiali miglioriaumento dei tempi di lavorazione

    ridurre la potenza riducendo la profondità di passata porta a: tolleranze miglioriaumento dei tempi di lavorazione

    ridurre la potenza riducendo la velocità di taglio porta a: minore usura utensiliaumento dei tempi di lavorazione

    ridurre le forze (a o p)oridurre la velocità

    P = F Vt = Ks A Vt = Ks a p Vt

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    103

    Ottimizzazione vincolata multi parametri

    Ottimizzazione vincolata pochi parametri

    Ottimizzazione vincolata ad un parametro

    Ottimizzazione non vincolata ad un parametro

    potrebbero non esistere soluzioni

    esiste sicuramente almeno una soluzione

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    104

    Moto di taglio utensile rotatorio

    Fresatura

    Moto di avanzamento pezzo linearerettilineo o meno

    Moto di registrazione pezzo linearediscontinuo

    Moto di lavoro cicloidale

    Periferica asse fresa // superficie lavorata

    Frontale “ “ � “ “

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    105

    orizzontale verticale per attrezzisti

    Struttura fresatrici

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    106

    spianaturataglio ruote dentate

    Lavorazioni possibili

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    107

    esecuzione caveesecuzione scanalature

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    108

    fresatura di superfici complesse

    contornatura

    interna

    esterna

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    109

    daavanzamento della fresa: f [mm/giro]

    Avanzamento per dente: fz [mm/giro]

    velocità di avanzamento: Vf = f n [mm/s]

    Numero di denti: z

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    110

    fresatura in discordanza

    up milling

    fresatura in concordanza

    down milling

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    111

    Confronto up milling vs down milling

    usura dorsale frontalequindi α grande γ piccolo

    il pezzo viene sollevato schiacciatoquindi basse tolleranze migliori tolleranze

    il pezzo viene spinto contro l’utensile allontanato dall’utensilequindi moto regolare moto irregolarequindi sistema di recupero automatico dei giochi

    zona di lavoro già lavorata crosta superficialenon adatta su grezzi di fonderia

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    112

    è necessario individuare la

    traiettoria del dente:

    il moto relativo, somma del moto di avanzamento

    con il moto di taglio è dato dal rotolamento senza

    strisciamento di una polare mobile su una polare fissa;

    la fresa è solidale con la polare mobile

    polare fissa

    polare mobile

    centro istantanea rotazione

    Diagramma delle velocitàdi un punto sulla periferia della fresa quando si trova alle varie distanze dalla polare fissa

    A’A B B’

    f = z fz

    fz

    fz

    y

    x

    Sezione del truciolo

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    113

    Con alcune ipotesi semplificative:

    - trascuriamo centro di istantanea rotazione

    - un solo dente in presa

    - denti dritti

    lo spessore del truciolo vale:

    lo spessore medio:

    lo spessore massimo:

    ( da semplificare se dr

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    114

    Le forze di taglio hanno quindi il seguente andamento:

    Ft

    t ≡ φ t ≡ 2 π

    vibrazioni urtiusura utensile

    avere almeno 3 denti in presa

    θ1 θ

    2 θ3

    fz

    fz

    fz

    dr

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    115

    Potenza di lavorazione

    (per un dente in presa)

    Pa viene trascurata

    ,t sF K Aθ θ=

    ,2

    t s

    DM K Aθ θ=

    2 2 2t s s medio s a med

    D D DM K A K A K z d hθθ= ≅ = ⋅ ⋅∑

    2

    t s a medM K d h DPω ω

    ζη η

    ⋅ ⋅ ⋅ ⋅= =

    2 r zmedd f

    hDϕ

    =

    02

    z

    ϕ ϕζ

    πϕ= =

    2 nω π= ⋅

    s a r fs a r zt

    K d d VK d d z f nP

    η η

    ⋅ ⋅ ⋅⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅= =

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    116

    Rugosità teorica

    fz x

    y

    c

    per simmetria

    viene soddisfatta per

    ma per piccoli angoli

    allora:

    dobbiamo trovare l’ascissae l’ordinata del punto c

    2

    zc

    fx =

    ( )sin2

    zc f c

    fR t V tω ⋅ + ⋅ =

    ( )sin c ct tω ω⋅ ≅ ⋅

    2 2c

    f t f

    f f

    tR V V Vω

    = =⋅ + +

    2 2 2

    2 2

    z z z

    czz

    z

    f f f

    tfR z f n

    R z f R z

    ω ωω

    ωω ωπ π

    ⋅ ⋅⋅ = = =

    ⋅ + ⋅ ⋅ ⋅ + ⋅ ⋅ + ⋅

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    117

    L’ordinata y è la rugosità massima (altezza picco valle)

    + discordanza- concordanza

    NB: la rugosità reale è maggiore

    ( ) ( ) ( )

    ( )( )

    ( )

    22

    2

    2 2 22

    2

    1 cos 1 1 sin 1 1

    21 12 2 2 2 2

    2

    c c c

    z

    c zc

    z

    Y R t R t R t

    ft fR R R

    R tf R z fR z

    ω ω ω

    ω πω

    π

    = − ⋅ = − − ⋅ ≅ − − ⋅ ≅

    ⋅ ≅ − − = ⋅ = = ± ⋅ + ⋅

    ( )

    2 2 22

    max max22 82

    zse R z fz zf fR

    R RRR z f

    ππ ⋅= → =± ⋅

    ?

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    118

    Fresatura frontale

    traiettoria dente spessore del truciolo

    arco di lavoro

    ( ) [ ]

    1 1

    2 2

    1 2 1 2

    ' cos cos

    1cos

    sin sin sin sin

    z

    zmed

    z z

    h HH HC f

    fh h d d

    f f

    θ

    ϕ ϕ

    θϕ ϕ

    θ θ

    θ θ θϕ ϕ

    ϕ ϕ ϕ ϕϕ ϕ

    − −

    = ≅ =

    = = =

    = − − = +

    ∫ ∫

    1 2sin sin 22 2

    r zmed

    d fD Dse dr h

    Dϕ ϕ

    ϕ+ = ⇒ =

    drφ2

    θ

    φ1

    H’

    HC

    A A’

    B B’

    O’

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    119

    Geometria delle frese frontali

    materiali duritagliente robustopeggiore evacuazione truciolo

    materiali duttili tagliente robustoevacuazione truciolo

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    120

    Finitura superficiale

    Angolo di registrazione Inserto raschiante

    Segni di lavorazione

    inclinazione asse fresa

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    121

    eccentricità

    diametro troppo piccolo

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    122

    Moto di taglio utensile rotatorio

    Moto di avanzamento utensile rettilineo

    Moto di registrazione utensile pezzo

    Moto di lavoro elicoidale

    lavorazioni

    Foratura

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    123

    da banco, sensitivo a colonna radiale

    Struttura trapani

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    124

    Struttura della punta:

    codolo, testa, corpo

    Grandezze caratteristiche:

    angolo fra i taglienti

    quadretto

    faccette di affilatura

    Punta elicoidale

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    125

    Refrigerata ad inserti a gradini doppia da centri svasatore svasatore conico bareno

    Altri utensili per foratura

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    126

    Vt

    Vreale

    φ

    α'

    α

    γ'

    γ

    Vf

    Angoli di spoglia reali

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    127

    P1componenti resistenza all’avanzamentodella forza P3di taglio

    P2 coppia di taglio

    sezione del truciolo s = a/2 D/2

    empiricamente P2 = 2 P1

    P3

    2

    2

    2

    2 2 2 2 8

    2 1 1[ ]

    60 8 1000

    st s

    t s

    KD a D DM P K a D

    W M a D K n Wπ

    ω

    = ⋅ = = ⋅

    = = ⋅

    Forze di taglio

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    128

    Alesatura

    Calibratura di un foro precedentemente eseguito mediante foratura

    Utensile monotagliente o pluritagliente

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    129

    Struttura delle macchine

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    130

    Maschiatura

    Utensile pluritagliente

    Tagliente interrotto da 3 o 4 canali di forma e sezioni tali da avere una adeguata spoglia frontale

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    131

    Lavorazioni per moto di taglio rettilineo: brocciatura

    Brocciatura interna

    Brocciatura di superficie

    Utensile multitagliente gradualmente diversificato per ottenere diverse lavorazioni con un’unica operazione

    lavorazione:Utensile: prodotto:

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    132

    Geometria dei taglienti:

    Meccanica di formazione del truciolo:

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    133

    Brocciatrice verticale

    Struttura degli utensili

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    134

    StozzatriceStozzatura

    Moto alternativo conferito all’utensile

    Tipicamente utilizzata per l’esecuzione di:

    Linguette

    Chiavette

    Cave

    anche interne

    Utensile HSSvelocità di taglio ~ 10 m/min

    Utensile monotagliente

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    135

    Vecchia piallatrice

    Operazioni obsolete:Limatura

    Piallatura

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    136

    Segagione

    Utensile multitagliente

    Operazioni tipiche:

    Moto di taglio continuo

    Utensile flessibile

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    137

    Taglio delle ruote dentate

    Con fresa di forma Con utensile a forma di ruota dentata

    Diverse forme dell’utensile a seconda di:diametronumero di dentimodulo

    Diversi utensili solo in dipendenza del modulo

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    138

    Riproduce la cinematica del moto di accoppiamento tra profili ad evolvente

    Coltello dentiera

    Moto di avanzamento: combinazione tra le rotazioni dell’utensile e della ruota in lavorazione con l’avvicinamento degli assi

    Moto di taglio: alternativo dell’utensile

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    139

    Creatore Utensile pluritagliente

    Taglio interrotto Cinematica

    Permette la costruzione di ruote dentate cilindriche a denti elicoidali con e senza inclinazione

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    140

    Ruote coniche Utensile pluritagliente

    Mediante frese di forma con avanzamento discontinuo per denti dritti

    Mediante utensile e avanzamento continuo (ingranamento) per denti inclinati

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    141

    Finitura delle ruote dentate

    Mole di forma

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    142

    Moto di taglio utensile rotatorio

    Moto di avanzamento utensile / pezzo rettilineocurvilineo

    Moto di registrazione utensile

    Moto di lavoro (cicloidale) rettilineo

    Lavorazioni per abrasione (rettifica)

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    143

    rettificatrice universale

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    144

    Tipiche forme delle mole

    Montaggio mole

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    145

    codifica Norton

    abrasivo - alundum Al2O3- carborundum SiC- borazon NB nitruro di boro cubico

    - diamante

    legante - vetrosi (forti, rigidibuona finitura)

    argillesilicatifeldspati

    - elastici (gomma)alta velocità e finitura

    - resinosi (bachelite)- metallici per diamante

    Caratteristiche delle mole

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    146

    Esempio di codifica Norton

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    147

    Struttura delle mole: porosità per - maggiore raffreddamento- superficie di contatto estesa

    aperta chiusa - materiali teneri a truciolo lungo

    Durezza (del legante) della mola - capacità di trattenere i grani abrasivi

    la mola dura deve essere ravvivata altrimenti i grani si arrotondano e perdono capacità di tagliare

    la mola tenera presenta sempre nuovi grani perchécede facilmente sotto l’azione delle forze di taglio

    mole diamantate (molto dure) ma con abrasivo durissimo

    adatta per sgrossaturae per lavorazioni con buone tolleranze(se non ravvivata)

    adatta per materiali durie per sgrossatura (bassetolleranze)

    adatta materiali duri molto duri (WC)

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    148

    Altre caratteristiche

    - disposizione casuale dei grani attiviutensile elementare indefinito

    - sezione del truciolo piccola e variabile- γ fortemente negativo- elevato ricalcamento / strisciamento- elevato Ks- generazione di elevate quantità di calore

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    149

    Meccanica della rettifica

    Formazione del truciolo

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    150

    Potenza = Ft vt

    MRR x Ks = [mm3/s] [ N/mm2 mm/mm]

    = da dr va Ks

    -> Ft = Ks A va / vt

    Sezione del truciolob = k1 h

    Volume del singolo trucioloVc = 1/3 1/2 b h ls

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    151

    Lunghezza acro di contatto

    Numero di trucioli

    k2 = numero di grani attivi

    Volume totale asportato

    va vt dr comportamento tenero

    s rl AB d D= =

    2c t aN k V d= ⋅ ⋅

    2

    1 2

    2

    3

    1 2 1 2

    11 1

    6

    6 6

    c c r t a a r a

    a ra r ar

    t tr t

    V N k s d D k V d MR MRR d d V

    V dV d Vs k d

    V Vk k d D V k k D

    ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ = = ⋅ = ⋅ ⋅ ⋅

    ⋅⋅ ⋅= = =

    ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    152

    Diverso modo di utilizzare l’energia/nuove forme di energia:

    Energia meccanica - water-jet- abrasive-jet- ultrasuoni- deformazione alta velocità

    Energia elettrochimica - erosione elettrochimica- scarica elettrochimica

    Energia chimica - dissoluzione chimicaEnergia elettrica - elettroerosione

    - fascio elettronicoEnergia termica - laser

    - plasma

    Lavorazioni non convenzionali

    Lavorazioni non convenzionali

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    153

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    154

    va tolleranzaRa stato superficiale[mm3/min] [mm] µm

    truciolo 105 0.01 1 incruditarettifica 103 0.001 0.3 incruditalappatura 100 00001 0.03 poco incruditaelettroerosione 102 0.01 0.2 fusalaser 103 0.5 10 fusaawj 104 0.05 10 incruditaelettrochimiche 103 0.05 0.3 inalterataultrasuoni 102 0.005 0.1 incrudita

    HB

    va

    truciolo

    elettroerosione

    in funzione della durezza del materiale

    Confronto tra varie tecnologie

    Lavorazioni non convenzionali

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    155

    Fresatura elettro-chimica

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    156

    Elettro-erosione

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    157

    Elettro-erosione a filo

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    158

    Laser

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    159

    Fascio elettronico

  • Asportazione di truciolo

    Tecnologia Meccanica

    160

    Water-Jet