Rugosità Media Obiettivo: trovare un parametro che descriva la rugosità: E' la rugosità media (Ra). Cerchiamo di capire il ragionamento per trovare questo parametro. Prendiamo in considerazione un generico profilo di una superficie. Le caratteristiche dell'andamento evidenziano dei picchi che si ripetono con un certo periodo e che sono riconducibili al solco creato dalla punta dell'utensile che viene utilizzato durante la lavorazione. Il profilo mette in evidenza il passaggio dell'utensile che lavora (asportando materiale nell'operazione di tornitura) e le irregolarità relative alla tecnica di taglio: è un procedimento che mette insieme taglio, deformazione, strappamento del materiale, strisciamento del truciolo sull'utensile ecc.. Per rilevare questo profilo si può prendere una punta di un ago che riesce a entrare all'interno di queste asperità e registrarne il profilo. L'ago deve essere molto sottile e avere un raggio di curvatura molto piccolo. L'ago riuscirà ad entrare nelle cavità, ma presenta un certo limite: Il profilo dell'ago può arrivare fino ad una certa profondità ma non riesce ad arrivare fino al fondo toccandolo. C'è quindi un profilo misurato (rilevabile con lo strumento) e un profilo reale (non misurabile). Il profilo misurato è comunque molto vicino a quello reale. Quando si fa il controllo e la verifica di misura bisogna prendere uno strumento di misura della rugosità adeguato. Rugosimetro: la calotta sferica per il rilievo del profilo (la punta del rugosimetro) ha misure standard unificate. Il Rugosimetro percorre il profilo e ne memorizza il percorso attraverso strumenti digitali. Il profilo ha creste e valli che non sono rappresentabili con curve tradizionali (analisi). Si può tuttavia attraverso strumenti digitali registrare il profilo su un piano cartesiano xy. Supponiamo di tracciare un retta che interseca il profilo in maniera tale che la somma delle aree che vengono individuate sopra tale retta sia uguale alla somma delle aree che vengono individuate al di sotto di tale retta.

La linea che divide le aeree inferiori da quelle superiori si chiama LINEA MEDIA. Dal punto di vista matematico, tale concetto equivale all'operazione di integrale. Si identifica che l'integrale definito che va da a a b (L=b-a) di questa funzione deve essere uguale a zero. Ovvero: Questa legge è verificata dalla scelta della linea media corretta. E' una condizione necessaria e sufficiente. Se si modifica la lunghezza di L cambia la posizione della linea media che viene traslata. Esempio, riduciamo la lunghezza di L. Se si rinuncia ad un'area negativa è necessario che la linea media si sposti verso l'alto. Se L diminuisce di una certa quantità l, perdo un area negativa e quindi la linea media si deve spostare verso l'alto. Se invece considero l'integrale del valore assoluto di f, non ottengo zero, ma ottengo A, ovvero la somma di tutte le aree. Dove L è la lunghezza del tratto esplorato e Ra è la rugosità media. Da un punto di vista geometrica, A è l'area, ottenuta come somma di tutte le aree tratteggiate, di un rettangolo che ha per base L e per altezza Ra.

Quindi posso dire che: Dal punto di vista dimensionale, la rugosità si esprime in micrometri. Quanto più è irregolare il profilo nel tratto L di una superficie, maggiore sarà Ra. Con la rugosità si caratterizza una superficie. Ad esempio, su una superficie a specchio questo valore di Ra tende a 0. Si utilizza Ra per dire che una superficie ha un certo valore di scabrosità superficiale. Ra diventa quindi un quesito di progettazione, a cui corrisponde una determinata lavorazione per poterlo realizzare. Bisogna capire i casi in cui è davvero necessaria una rugosità superficiale molto bassa, altrimenti è sufficiente una lavorazione più grossolana che costa meno. In tornitura tanto maggiore è il passo (ovvero l'avanzamento per giro), tanto più grossolana è la lavorazione (i solchi che lascia l'utensile sono più ampi). Se i passi sono più piccoli, bisogna impiegare più tempo e più denaro, ma la lavorazione è più raffinata. Un altro parametro interessante da definire è la lunghezza L. In base alla lunghezza L di superficie che c'è da esplorare con il rugosimetro, cambia il tempo della verifica. Ha senso esplorare su un tratto lungo? NO. Il tratto L può essere anche piccolo ed essere rappresentativo di tutta la superficie del pezzo. Se il Profilo è molto irregolare è necessario aumentare il tratto L per avere un dato rappresentativo efficiente. Se si presume che Ra sia bassa il tratto L può essere piccolo, se si presume Ra molto grande, bisogna considerare L grande. (il valore di L dipende quindi dal valore presunto di Ra). In certi disegni L va specificato.

Valore Picovale Un altro parametro che può essere messo in evidenza sul disegno è il VALORE PICOVALE: Rz E' la massima altezza picovale del tratto esplorato L.

Si mette in evidenza questa quota perchè la conoscenza del valore picovale aiuta a valutare il profilo. Questo potrebbe essere derivante da un danno accidentale (esempio: il corpo ha preso un colpo, il valore di Rz è alto in un contesto in cui Ra è basso). Ci sono anche superfici con Ra basso ma che presentano una altezza picovale elevata. Si possono avere Ra uguali con Rz diversi. Le irregolarità dipendono dal parametro di taglio. Se si vuole avere un valore preciso di Ra, si può fare una medie delle varie esplorazioni che vengono fatte (viene fatta una media delle medie ottenute nelle varie esplorazioni). Lo stesso discorso vale per Rz. E' importante anche la direzione in cui viene fatta l'esplorazione: non bisogna tracciare un percorso lungo i solchi, ma trasversalmente i solchi. La misura della rugosità va fatta con strumenti molto raffinati. Rugosimetro: la punta viene messa all'estremità di una piccola asta che è libera di oscillare durante la traslazione. A queste micro oscillazioni corrispondono modifiche del segnale elettrico che viene amplificato e memorizzato. Il segnale viene poi trattato e messo in forma digitali. Poi si trovano Ra ed Rz. Vedere strumento di misura della rugosità sul libro (PAG 166 VOL 2). Lo strumento definisce un tracciato che viene poi elaborato per renderlo più pulito. Come rappresentare la rugosità in disegno tecnico:

UNI ISO 1302 La rugosità è molto importante nell'accoppiamento di superfici sotto carico. Tale carico deve essere distribuito uniformemente su tutta la superficie. Nella superficie rugosa il peso grava soltanto sulle creste della superficie rugosa. In questi punti la pressione aumenta. Più la rugosità è bassa, più la superficie si avvicina alla superficie ideale. Uno dei problemi che deriva da tale questione è l'USURA. L'usura è uno dei motivi più frequenti della rottura di una macchina. La finitura superficiale è influenzata dalla combinazione raggio di punta-avanzamento. Cioè dal raggio di arrotondamento dell'utensile e avanzamento per giro dell'utensile.