Lavorazioni per asportazione di truciolo A cura di Massimo Reboldi.
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Lavorazioni per asportazione di truciolo
A cura di Massimo Reboldi
Le macchine utensili
• La macchina utensile è la madre di tutte le battaglie;
• Da essa dipendono tutti i beni, sia di prima che di seconda necessità (vestiario, cibo, abitazioni …) oltre che i beni di lusso (automobili, telefonini …);
2a cura di Massimo Reboldi
Le macchine utensili
• Le lavorazioni per asportazione di truciolo sono processi produttivi che consentono di ottenere un prodotto finito attraverso la trasformazione del pezzo grezzo, asportando il materiale eccedente (sovrametallo), sottoforma di scaglie di metallo (truciolo), con l’utilizzo di attrezzi opportunamente sagomati chiamati UTENSILI;
• Il tutto avviene su MACCHINE fornite di particolari azionamenti:
le le Macchine UtensiliMacchine Utensili
3a cura di Massimo Reboldi
Le macchine utensili
Specifiche dei movimenti di lavoro:• MOTO DI TAGLIO: è il movimento con il quale
l’utensile effettua una singola asportazione di truciolo (corsa rettilinea / giro);
• MOTO DI AVANZAMENTO: movimento con il quale è possibile l’asportazione ripetuta e continua;
• MOTO DI REGISTRAZIONE: movimento che posizione l’utensile rispetto al pezzo;
a cura di Massimo Reboldi 4
Il trapano
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Il tornio
6a cura di Massimo Reboldi
La fresatrice
7a cura di Massimo Reboldi
La rettificatrice
a cura di Massimo Reboldi 8
Foratura e fresatura
a cura di Massimo Reboldi 9
L’asportazione di truciolo
• L’asportazione di truciolo avviene attraverso l’impiego delle MU che sfruttando una serie di moti combinati utensile/pezzo, provvedono alla trasformazione del pezzo;
• Col tempo questi azionamenti sono passati dal controllo umano, al controllo numerico computerizzato - CNC
10a cura di Massimo Reboldi
Velocità di taglio
• Per velocità di taglio Vt si intende la velocità del moto che provoca il distacco del truciolo, misurata nel punto “P” in cui avviene l’asportazione di truciolo;
11a cura di Massimo Reboldi
Velocità di taglio
È in funzione del:• Materiale del particolare in lavorazione;• Materiale dell’utensile;• Tipo di lavorazione;
E anche …• Sezione truciolo;• Refrigerazione;
12a cura di Massimo Reboldi
Velocità di taglio
Unità di misura della velocità di taglio è
13a cura di Massimo Reboldi
min
mVt
Velocità di taglio
La formula per il calcolo è:
Dove:• N è il numero di giri del mandrino;• D è il diametro del pezzo da lavorare o
dell’utensile;
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1000
NDVt
Velocità di taglio
Quando il moto di taglio è rotatorio, la Vt corrisponde:
• alla velocità periferica del pezzo in lavorazione nel caso del tornio;
• alla velocità periferica dell’utensile nel caso della fresatura o della foratura;
15a cura di Massimo Reboldi
Velocità di taglio
Quando il moto di taglio è traslatorio, la velocità di taglio corrisponde:
• alla velocità di traslazione del pezzo in lavorazione nel caso della piallatura;
• alla velocità di traslazione dell’utensile nel caso della limatura o strozzatura;
16a cura di Massimo Reboldi
Velocità di taglio
Una corretta scelta della Vt per ogni tipo di lavorazione:
• Assicura buona esecuzione del lavoro;• Assicura l’impiego di tempi economici;• Evita un rapido deterioramento dell’utensile;
17a cura di Massimo Reboldi
Velocità di taglio
• Con il termine Velocità di massimo Velocità di massimo rendimento rendimento si intende quella velocità che permette all’utensile di produrre il massimo massimo volume di truciolovolume di truciolo prima che sia necessario riaffilarlo o sostituirlo;
• È la velocità che conviene eseguire;
18a cura di Massimo Reboldi
Velocità di taglioRapporto Vt – materiale in Rapporto Vt – materiale in lavorazionelavorazione
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Velocità di taglioRapporto Vt – materiale Rapporto Vt – materiale utensileutensile
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Velocità di taglio
Rapporto Vt – sezione del trucioloRapporto Vt – sezione del truciolo• La velocità di taglio sarà tanto più bassa
quanto maggiore è la sezione del truciolo; • Vt sgrossatura < Vt finitura;
21a cura di Massimo Reboldi
Velocità di taglio
Rapporto Vt – refrigerazione utensileRapporto Vt – refrigerazione utensile• Il raffreddamento mediante liquido
refrigeratore consente di aumentare la Vt, in quanto evita il rinvenimento dell’utensile
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Il trapano
• Il trapano è una MU destinata ad eseguire fori Il trapano è una MU destinata ad eseguire fori facendo uso di utensili chiamati punte elicoidali. Il trapano è caratterizzato da un mandrino verticale, rotante e scorrevole in senso assiale, sul quale viene fissata una punta elicoidale;
• Il moto di taglio rotatorio Il moto di taglio rotatorio e quello di avanzamento assiale avanzamento assiale appartengono entrambi all’utensileutensile, mentre il pezzo da forare viene montato e bloccato su una tavola portapezzo;
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Il trapano
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Il trapano
• Trapano sensitivoTrapano sensitivo: il moto di avanzamento è ottenuto a mano dall’operatore;
• Trapano a colonnaTrapano a colonna: oltre all’avanzamento manuale sensitivo, possiede anche quello automatico;
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Il trapano
I moti relativi tra utensile e pezzo sono:• Moto di taglio rotatorio Moto di taglio rotatorio posseduto
dall’utensile;• Moto di alimentazione Moto di alimentazione traslatorio posseduto
dall’utensile;
Il moto di lavoro è elicoidaleIl moto di lavoro è elicoidale, in quanto composta da quello di taglio e alimentazione
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Trapano sensitivo
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Trapano sensitivo
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trasmissione
Moto di alimentazione
Trapano a colonna
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Utensili per forare
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Utensili per forare
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Utensili per forare
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La fresatrice
Le fresatrici sono MU che consentono di eseguire lavorazioni di:
• Superfici piane;• Scanalature;• Profili;• Cave;• Ruote dentate;
Il moto di taglio è ROTATORIO Il moto di taglio è ROTATORIO e posseduto dall’utensileutensile, mentre appostamento e alimentazione appostamento e alimentazione sono posseduto dal pezzopezzo (nella maggior parte dei casi);
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Tipologie di lavorazioni
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Tipologie di fresatrici
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Struttura di una fresatrice universale
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tavola portapezzo
slitta trasversale Y
slitta verticale Z
mensola
basamento
montante
slitta longitudinale X
Struttura di una fresatrice universale
• BasamentoBasamento: : contiene liquido lubrorefrigerante;• MontanteMontante: : porta sulla parte superiore la traversatraversa
di sostegno dell’alberoalbero portafresaportafresa supportato anche dal mandrinomandrino da cui prende il movimento e una testa portafresa inclinabile. Sulla parte frontale sono presenti 2 guide verticali2 guide verticali, sulle quali scorre una mensolamensola. L’interno del montante è sede degli organi che danno movimento al mandrino;
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Struttura di una fresatrice universale
• MensolaMensola: scorre verticalmente lungo le guide del montante. All’interno di essa vi sono alloggiati un motore elettrico motore elettrico e i meccanismi che danno il movimento alle slitte;
• Slitta trasversaleSlitta trasversale;• Slitta longitudinaleSlitta longitudinale: ha la possibilità di ruotare
attorno ad un asse verticale. Supporta le guide che permettono lo scorrimento orizzontale della tavola portapezzo in direzione perpendicolare al mandrino;
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Fresatrice orizzontale
• Esegue lavori di fresatura generici, quali spianature, scanalature e profilature;
• L’asse del mandrino è posto in orizzontale;• La fresa lavora con taglio periferico;• La trasmissione del moto di taglio dal motore
racchiuso nel montante al mandrino avviene attraverso un cambio di velocità;
• Moto di avanzamento e appostamento possono avvenire manualmente o automaticamente sfruttando il motore principale o uno apposito;
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Fresatrice orizzontale
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Fresatrice verticale
• Esegue lavori di fresatura generici, quali spianature, scanalature e profilature;
• L’asse del mandrino è posto in verticale, e l’albero è inclinabile;
• La fresa lavora con taglio frontale;• La trasmissione del moto di taglio dal motore
racchiuso nel montante al mandrino avviene attraverso un cambio di velocità;
• Moto di avanzamento e appostamento possono avvenire manualmente o automaticamente sfruttando il motore principale o uno apposito;
a cura di Massimo Reboldi 41
Fresatrice verticale
a cura di Massimo Reboldi 42
Fresatrice universale
• Deriva da quella orizzontale, dalla quale prende le principali caratteristiche, e può impiegare frese montate sia su albero orizzontale che verticale grazie testa portafresa verticale girevole;
• La tavola portapezzo può essere può rotare attorno ad un asse verticale, oltre che muoversi nelle 3 direzioni x, y, z;
• Può eseguire lavorazioni particolari come scanalature elicoidali su superfici cilindriche;
a cura di Massimo Reboldi 43
Fresatrice universale
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fresatrice speciale e per attrezzisti
Fresatrice speciale:Fresatrice speciale:• Progettata per eseguire particolari complessi;• Grande versatilità di impiego;
Fresatrice per attrezzisti:Fresatrice per attrezzisti:• Macchine dotate di poca potenza, ma con ricca
serie di attrezzature;• Fresatura di pezzi leggeri ma di forma complessa;
a cura di Massimo Reboldi 45
Le frese
• Le frese sono utensili multipli con taglienti disposti lungo una superficie cilindrica o conica. I taglienti sono intervallati da vani per consentire lo scarico dei trucioli;
• Le operazioni della fresatrice si dividono in 2 categorie:– Taglio FRONTALE;Taglio FRONTALE;– Taglio PERIFERICO;Taglio PERIFERICO;
a cura di Massimo Reboldi 46
Taglio periferico e frontale
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Taglio periferico e frontale
PERIFERICO• Spessore del truciolo
variabile;• Fresa sottoposta a sforzo
variabile: maggiori vibrazioni;
• Un solo dente in presa;• Piccola eccentricità dà
luogo a superficie ondulata
FRONTALE• Spessore del truciolo più
costante;• Fresa sottoposta a carico
più uniforme: minori vibrazioni;
• Più denti in presa;
• Piccola eccentricità non dà luogo a superficie ondulata
a cura di Massimo Reboldi 48
Taglio periferico e frontale
In conclusione:In conclusione:Le superfici piane è preferibile lavorarle con
frese cilindrico-frontali al fine di ottenere una spianatura con buona planarità
a cura di Massimo Reboldi 49
rendimento
• Per rendimento di taglio si intende il volume Per rendimento di taglio si intende il volume di truciolo asportato in un minutodi truciolo asportato in un minuto, per una data potenza della macchina;
• Le frese si distinguono in:– Frese a rendimento NORMALE;– Frese ad ALTO RENDIMENTO
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rendimento
NORMALE RENDIMENTO• Piccoli intervalli tra dente e
dente;• Angoli di spoglia inferiori a
15°;• Utilizzate su fresatrici a
bassa potenza;• Utilizzate per ogni materiale
in lavorazione
ALTO RENDIMENTO• Grandi intervalli tra dente e
dente;• Angoli di spoglia fino a 40°;• Capaci di assorbire elevate
potenze, sono utilizzate su macchine di notevole potenza;
• Scelta in base al materiale in lavorazione
a cura di Massimo Reboldi 51
Tipologie di frese
1. Fresa cilindrica a denti elicoidali di tipo normale. Solo taglienti periferici. Serve a sgrossare e finire superfici piane su fresatrici orizzontali;
2. Fresa cilindrica a denti elicoidali ad alto rendimento per lavorazione di materiali tenaci;3. Fresa cilindrica a denti elicoidali per lavorazione di materiali a media resistenza;4. Fresa cilindrica a denti elicoidali per lavorazione leghe leggere;
a cura di Massimo Reboldi 52
Tipologie di frese5. Fresa cilindrico-frontale a manicotto di tipo normale. Possiede denti periferici e frontali. Serve per
fresare superfici tra loro perpendicolari;6. Fresa cilindrico-frontale a manicotto ad alto rendimento. Adatta per acciai dolci;7. Fresa cilindrico-frontale con cave per denti di trascinamento ad alto rendimento;
Adatta per acciai dolci di media durezza;5. Fresa ad angolo per fresare guide di scorrimento. Tipo con cave per denti di trascinamento frontali;
a cura di Massimo Reboldi 53
Tipologie di frese9. Fresa a disco a tre tagli ad alto rendimento con dentatura elicoidale alternata;10. Fresa a disco a tre tagli di tipo normale a denti diritti. Serve a fresare scanalature strette;11. Fresa cilindirco-frontale (a candela) a denti elicoidali, con gambo conico morse e filettata al mandrino. Il foro
filettato serve a fissare con sicurezza la fresa al mandrino;12. Fresa per scanalatura T a dentatura diritta con gambo conico morse, con dente di trascinamento;
a cura di Massimo Reboldi 54
Tipologie di frese13. Fresa per scanalature a T di tipo ad alto rendimento a denti elicoidali alternati e codolo conico con sede
filettata;14. Piccola fresa ad angolo a conicità convergente con gambo cilindrico. Usata per lavorazioni di utensileria;15. Piccola fresa ad angolo a conicità divergente con gambo cilindrico;16. Fresa cilindrico-frontale con codolo Morse e dente di trascinamento. È adatta alla lavorazione di leghe
leggere;
a cura di Massimo Reboldi 55
Tipologie di frese
17. Fresa a spianare con placchette in carburo metallico per lavorazione di acciaio, ghisa e leghe leggere. Le placchette sono saldate su denti riportati i quali sono montati nelle apposite sedi;
18. Fresa cilindrico-frontale a spianare con denti riportati in acciaio rapido fissati al corpo della fresa con spine che, introdotte a forza tra corpo e dente, agiscono da cuneo;
a cura di Massimo Reboldi 56
Tipologie di frese
19. Fresa a disco a tre tagli a dentatura alternata con placchette di carburo metallico;20. Fresa cilindrico-frontale a denti elicoidali con placchette in lega dura con gambo Morse e sede
filettata;
a cura di Massimo Reboldi 57
Il tornio
a cura di Massimo Reboldi 58
contropunta
mandrino
motore
Cambi di velocità
Torretta portautensili
basamento
Il tornio
• Con il tornio si possono eseguire superfici cilindriche e coniche, fori, alesature, sfacciature, filettature, torniture sferiche …;
• Nel tornio il moto di taglio è posseduto dal pezzo, mentre quello di avanzamento dall’utensile;
• Il tornio può essere verticale od orizzontale, a seconda dell’asse del mandrino;
a cura di Massimo Reboldi 59
Lavorazioni possibili
a cura di Massimo Reboldi 60
Tornio verticale
a cura di Massimo Reboldi 61
Torretta portautensile
mandrino
Rettificatrice
• Macchina utensile utilizzata per lavorazioni di rettificatura, ossia per assicurare tolleranze dimensionali molto ristrette e ottima finitura superficiale;
• Il moto di taglio consiste in una rotazione ad alta velocità dell’utensile (mola) attorno al proprio asse. I moti di avanzamento sono generalmente impressi al pezzo;
a cura di Massimo Reboldi 62
Rettificatrice
a cura di Massimo Reboldi 63
utensile
Tavola portapezzo
Rettificatrice
Occorre distinguere le lavorazioni a seconda della forma geometrica del pezzo da rettificare, di conseguenza anche le macchine sono diverse:
• rettificatrici per superfici cilindriche esterne (e universali);
• rettificatrici per superfici cilindriche interne;• rettificatrici senza centri per superfici cilindriche
o coniche esterne;
a cura di Massimo Reboldi 64
Rettificatrice
• rettificatrici per lavorazioni speciali (per alberi a gomiti, a camme, per filettature, per ruote dentate);
• rettificatrici per superfici piane (con mola ad azione periferica, con mola ad azione frontale, con tavola portapezzo rettilinea o circolare);
a cura di Massimo Reboldi 65
Il centro di lavoro
Il centro di lavoro nasce dall’esigenza di unire in una macchina più lavorazioni possibili, così da evitare:
• Il continuo montaggio/smontaggio pezzo;• Problemi di concetricità, coassialità,
posizionamenti;
a cura di Massimo Reboldi 66
Il centro di lavoro
• Di fatto è l’evoluzione della fresatrice;• È possibile effettuare lavorazioni di fresatura e
foratura;• È dotato di un magazzino utensili che
permette il cambio utensile automatico;
a cura di Massimo Reboldi 67
bibliografia
• Tecnologia Meccanica e Laboratorio Tecnologico – Editrice La Scuola;
• Tecnologia e rappresentazione grafica/B – Agostino, Cosentino, Knoll, Vaccaro – Editrice Calderini;
a cura di Massimo Reboldi 68
bibliografia
• Tecnologia Meccanica e Laboratorio Tecnologico – Editrice La Scuola;
• Tecnologia e rappresentazione grafica/B – Agostino, Cosentino, Knoll, Vaccaro – Editrice Calderini;
a cura di Massimo Reboldi 69