TECNOLOGIAMECCANICA Parte11 - Portale...

TECNOLOGIA MECCANICA

Parte 11

Lavorazioni per asportazione di truciolo

TORNITURA

Con la tornitura si o:engono superfici di rivoluzione esterne ed interne, tra cui anche file:ature e superfici zigrinate.

I moF cara:erisFci di questa operazione sono:

Moto di taglio: Rotatorio conFnuo sempre posseduto dal pezzo, il parametro relaFvo è la velocità di taglio v in m/min.

Moto di alimentazione: ReLlineo o curvilineo su un piano passante per l’asse di tornitura, sempre posseduto dall’utensile; il parametro relaFvo è l’avanzamento a e si misura in mm/giro.

Moto di appostamento: moto reLlineo posseduto dall’utensile, ha la funzione di regolare la posizione dell’utensile rispe:o al pezzo e in parFcolare determina la profondità di passata p (in mm).

Moto di lavoro: dato dalla combinazione del moto di taglio e del moto di alimentazione, per la tornitura è un moto elicoidale.


TORNITURA


TORNITURA – OPERAZIONI DI TORNITURA

Tornitura cilindrica esterna

L’utensile ha un moto di avanzamento parallelo all’asse di tornitura.

La velocità di taglio (come in altri processi di tornitura) è data da:

Con D diametro della superficie lavorata in mm e n velocità angolare in giri/min



Tornitura longitudinale o cilindrica

L’utensile ha un moto di avanzamento parallelo all’asse di tornitura (dire:o secondo l’asse z).

Università degli Studi di Perugia – Facoltà di Ingegneria 4

Lucidi di Tecnologia Meccanica Tornitura

Tornitura longitudinale (o cilindrica)Tornitura longitudinale (o cilindrica)

Fz

Il moto di avanzamento èdiretto secondo l’asse z

xy

z

xz

Le forze in gioco (in termini di reazioni sull’utensile) sono:



Tornitura longitudinale (o cilindrica)Tornitura longitudinale (o cilindrica)xy

z

xz

Forze (raffigurate come reazioni sull’utensile)

Ry = reazione al taglioRx = reazione di repulsioneRz = reazione all’avanzamento

Rx

Ry

Rz




I taglienF dell’utensile si vanno a configurare come in figura

Andando a determinare i seguenF angoli



Tornitura longitudinaleTornitura longitudinale

Tagliente principale Tagliente

secondario




Angolo di spoglia superiore principale

Angolo di spoglia inferiore principale

JĮ

Per vedere bene questi angoli è necessaria una vista laterale del cuneo sezionato…

n ĮJ




Nel tagliente secondario si ha analogamente




Angolo di spoglia inferiore secondario

Angolo di spoglia superiore secondario

J’Į’

Per vedere bene questi angoli è necessaria una vista frontale del cuneo sezionato…

n

Į’

J’




Utensile reale, con i relaFvi angoli di lavoro



Tornitura longitudinaleTornitura longitudinaleCostruzione della geometria reale dell’utensile per tornitura longitudinale

Passiamo da una rappresentazione schematica ad una più realistica, iniziando a fornire una via di fuga al truciolo che scorre sul petto dell’utensile

Gli angoli di spoglia del cuneo principale sono visibili in sezione








Otteniamo la geometria del cuneo secondario inclinando il fianco secondario (nota: l’angolo di spoglia superiore secondario dipende dalla inclinazione originaria del petto)

Riduciamo il contatto del tagliente secondario inclinandolo in modo da allontanarlo dalla superficie cilindrica in lavorazione (angolo Ȍ’: angolo del tagliente secondario)

Nota: l’angolo Ȍ’ si vede bene sul piano xz

Ȍ

Ȍ’

“ș”

“ș”








Nella geometria “prolungata” è ancora possibile vedere gli angoli dei cunei principale e secondario mediante sezionamento opportuno

Prolunghiamo la geometria in modo da poterla fissare alla macchina utensile. Notare come solo la parte iniziale dell’utensile (quella a contatto con il pezzo) deve possedere la geometria necessaria ad ottenere il taglio.








Un eventuale angolo Ȝ (angolo di inclinazione del tagliente principale) può essere utilizzato per controllare meglio il deflusso del truciolo

Un eventuale angolo Ȍ (angolo del tagliente principale), visibile sul piano xz, può essere usato per controllare la geometria dello spallamento prodotto

Ȍ




Convenzionalmente l’utensile si rappresenta come nella seguente figura



Tornitura longitudinaleTornitura longitudinaleRappresentazione convenzionale della geometria dell’utensile

Attenzione al fatto che gli angoli di spoglia principali e secondari si misurano su sezioni ortogonali ai rispettivi taglienti

Gli angoli di spoglia del tagliente principale e del tagliente secondario vanno misuraF su sezioni ortogonali ai rispeLvi taglienF.




Calcolo velocità di taglio




n

D

vt

> @

> @

> @

> @

velocità di rotazione del mandrino giri/min (detta anche: velocità angolare di taglio)

giri/sec 60 1 giro = 2 radianti D mmn D mm/sec 60

n

n

S SS

�

� �

� �

> @ m/sec = velocità periferica di taglio60 1000tn Dv S

�

Nella tornitura longitudinale D è costante => vt è costante




n

D

vt

> @

> @

> @

> @

velocità di rotazione del mandrino giri/min (detta anche: velocità angolare di taglio)

giri/sec 60 1 giro = 2 radianti D mmn D mm/sec 60

n

n

S SS

�

� �

� �

> @ m/sec = velocità periferica di taglio60 1000tn Dv S

�

Nella tornitura longitudinale D è costante => vt è costante




Gli altri moF nel processo di taglio sono daF da:




a

p

D1 D2

Fz

n

vt

z

x

1 2

: velocità angolare di taglio [giri/min] : velocità di avanzamento [mm/min]

: avanzamento [mm/giro], detto anche:

[mm]2

z

zn

nF

Ff anD Dp

�

Sezione istantanea di truciolo

S a p �




a

p

D1 D2

Fz

n

vt

z

x

1 2

: velocità angolare di taglio [giri/min] : velocità di avanzamento [mm/min]


[mm]2

z

zn

nF

Ff anD Dp

�


S a p �




Da cui si ricava che la sezione istantanea del truciolo è data da:




D1 D2vt

n

a

p

D1 D2

Fz

n

vt

z

x

z

ySezione istantanea di truciolo

S a p � a = avanzamentop = profondità di passata




La sezione del truciolo è un parametro importante per la determinazione della potenza:




1

2

[KW]1000

[N]

[N]

[mm ]

t tt

t t

nt s

F vW

F P S

P P SS a p

�

�

�

�

�

potenza di taglio forza di taglio pressione di tagliopressione specifica di taglio

t

t

t

s

WFPP

Calcolo della potenza

> @1 m/sec60 1000tn Dv S

�

a

p

D1 D2

Fz

n

vt

z

x




1

2

[KW]1000

[N]

[N]

[mm ]

t tt

t t

nt s

F vW

F P S

P P SS a p

�

�

�

�

�


t

t

t

s

WFPP


> @1 m/sec60 1000tn Dv S

�

a

p

D1 D2

Fz

n

vt

z

x




1

2

[KW]1000

[N]

[N]

[mm ]

t tt

t t

nt s

F vW

F P S

P P SS a p

�

�

�

�

�


t

t

t

s

WFPP


> @1 m/sec60 1000tn Dv S

�

a

p

D1 D2

Fz

n

vt

z

x


Lucidi di Tecnologia Meccanica Schemi riassuntivi lavorazioni

Calcolo della potenza di taglioCalcolo della potenza di taglio

'

' '

[kW]1000

[kW]

t tt

t t

F vW

W W z

�

�

1210 [N/mm ]

[N]

nt s

t t

P P SF P S

� � �

�

0.454 0.666 2

0.4 0.666 2

2

2.4 [daN/mm ] per acciai

0.9 [daN/mm ] per ghise

da tabella [daN/mm ] per altri materiali

s m

s

s

P R

P HB

P

E

E

� �

� �

2 [mm ]S

[m/sec]tv

Il calcolo di queste grandezze è specifico a ciascuna tipologia di processo di taglio

da tabellan

'z


Lucidi di Tecnologia Meccanica Potenza di taglio

Calcolo della potenza di taglioCalcolo della potenza di taglio

� �1

2

[N]

10 [N/mm ]

t t

nt s

F P S

P P S�

�

� �

2

2

2

forza di taglio [N]

pressione di taglio [N/mm ]

pressione specifica di taglio [daN/mm ]

area della sezione istantanea di truciolo [mm ] coefficiente che dipende dal materiale tagliato

t

t

s

F

P

P

Sn

0.454 0.666 2

0.4 0.666 2

2.4 [daN/mm ]

0.9 [daN/mm ]s m

s

P R

P HB

E

E

� �

� �

Formule di Kronenberg per il calcolo di Ps

Per acciai

Per ghise

(valori in tabella per altri materiali – vedi Giusti-Santochi)

2

2

carico di rottura del materiale tagliato [daN/mm ] angolo di taglio dell'utensile (90- - )

durezza Brinell del materiale tagliato [daN/mm ]

mR

HB

E J D

(nota: altre formule sono sul libro – ad esempio: formule di Boston)



Tornitura piana – radiale – sfacciatura

Con questa operazione si o:engono superfici piane ortogonali all’asse di tornitura con un moto di alimentazione anche esso perpendicolare all’asse.

Se i giri restano costanF, la velocità di taglio varia a seconda della posizione radiale dell’utensile, diminuisce man mano che si va verso l’asse (peggioramento della finitura, tagliente di riporto). Nei moderni torni a controllo numerico esiste la possibilità di compensare questo effe:o con un aumento di giri.




Consideriamo i taglienF in gioco in questa configurazione della tornitura



Tornitura radialeTornitura radiale

Tagliente principale

Tagliente secondario




In questo caso gli angoli principali e secondari dei taglienF si configureranno come segue



Tornitura radialeTornitura radialeAngolo di spoglia superiore principale

Angolo di spoglia inferiore principaleJ

Įn

Į

J




In questo caso gli angoli principali e secondari dei taglienF si configureranno come segue




Angolo di spoglia superiore secondario

Angolo di spoglia inferiore secondario

J’Į’ n Į’J’




Come accennato in precedenza si può lavorare a n=cost o a vt=cost




> @ m/sec60 1000t

n Dv S

�

D

n

vt

Tornitura radiale a n costante Tornitura radiale a vt costante(detta anche: a potenza costante)

D diminuisce => vt diminuisceWt diminuisceLe proprietà della sup.lavorata variano

D max => vt max (Wt max)D=0 => vt = 0 non taglia!

D diminuisce => n aumentavt costanteWt costanteLe proprietà della sup.lavoratarestano uniformi

n deve essere controllato: D=0 => n=�!! > @60 1000 giri/mintvn

DS� �




Anche in questo caso la sezione del truciolo è data dall’avanzamento per la profondità di passata, ma…



Tornitura radialeTornitura radialeSezione istantanea di truciolo

S a p � a = avanzamentop = profondità di passata

vt

nFx

D2

a

p

D1

Fx

n

vt




Gli altri moF del taglio sono





D2

a

p

D1

Fx

n

vt

: velocità angolare di taglio [giri/min]

: velocità di avanzamento [mm/min]


valore impostato dall'operatore [mm]

x

xn

nF

Ff an

p

S a p �





D2

a

p

D1

Fx

n

vt

: velocità angolare di taglio [giri/min]

: velocità di avanzamento [mm/min]


valore impostato dall'operatore [mm]

x

xn

nF

Ff an

p

S a p �

Quindi la potenza risulta



Tornitura radialeTornitura radiale(max)

1

2

[KW]1000

[N]

[N]

[mm ]

t tt

t t

nt s

F vW

F P S

P P SS a p

�

�

�

�

�

potenza di taglio

forza di taglio

pressione di taglio

pressione specifica di taglio

t

t

t

s

WFPP


> @max(max) m/sec

60 1000tn Dv S

�

D2

a

p

D1

Fx

n

vt



Tornitura radialeTornitura radiale(max)

1

2

[KW]1000

[N]

[N]

[mm ]

t tt

t t

nt s

F vW

F P S

P P SS a p

�

�

�

�

�

potenza di taglio

forza di taglio

pressione di taglio

pressione specifica di taglio

t

t

t

s

WFPP


> @max(max) m/sec

60 1000tn Dv S

�

D2

a

p

D1

Fx

n

vt



Tornitura esterna di superfici complesse

Combinando opportunamente avanzamento parallelo e perpendicolare all’asse si possono o:enere anche delle superfici complesse che generano solidi di rivoluzione con generatrici coniche, archi di circonferenze, ecc.

Per questo Fpo di lavorazione la scelta dell’utensile più ada:o è fondamentale.



Tornitura Interna

Le precedenF lavorazioni possono essere eseguite anche su superfici interne (fori ricavaF da forature o fori già presenF sul greggio).

Anche in questo caso si possono realizzare superfici cilindriche, piane o complessa analogamente a quanto visto per superfici esterne.



File9ature interne o esterne

Una file:atura (interna o esterna) si realizza partendo da una superficie cilindrica, uFlizzando un utensile opportuno di idonea geometria (dipendente anche dal Fpo di file:atura – metrica o altro) con un moto di alimentazione parallelo all’asse ed un avanzamento pari al passo della file:atura (quindi rotazione ed avanzamento devono essere collegaF tra loro).

Esistono parFcolari utensili che perme:ono di realizzare in un’unica passata il profilo file:ato e la finitura delle creste dei fileL



File9ature interne o esterne

La file:atura si oLene per diverse passate con la possibilità di realizzare il moto di appostamento con diverse tecniche

a)  Incremento radiale b)  Incremento parallelo al fianco c)  Incremento bilaterale

L’utensile viene anche montato con una certa inclinazione (max 2°) per tenere conto dell’inclinazione delle superfici del file:o.



Gole esterne ed interne

La gola si realizza portando l’utensile in corrispondenza della posizione su cui la gola deve essere ricavata tramite un moto di appostamento eventualmente combinato ad un moto di avanzamento talvolta anche complesso (obliquo)

La troncatura di un pezzo rappresenta una situazione parFcolare di questo Fpo di lavorazione



Zigrinatura o godronatura

Operazione di deformazione plasFca a freddo tale da realizzare una superficie con migliori cara:erisFche di impugnabilità. Si esegue su una superfice precedentemente tornita.



Parametri di taglio =pici

Nel caso di file:ature e gole i parametri vanno ridoL del 50%. La profondità va da circa 1 a 10 mm nelle operazioni di sgrossatura e da 0,1 a 1 mm nelle operazioni di finitura.



Fissaggio del pezzo



Tornitura: montaggio del pezzoTornitura: montaggio del pezzo

a sbalzo

tra punta e contropunta a sbalzo

con lunetta



Pezzi a geometria conica



Tornitura: lavorazione di superfici conicheTornitura: lavorazione di superfici coniche



Fasi di lavorazione



Tornitura: sgrossatura e finituraTornitura: sgrossatura e finitura

grezzo

finito sgrossatura

finitura

Sgrossatura: - Grande quantità di materiale asportato per unità di tempo (=> maggiori sollecitazioni => minore precisione)- Percorso utensile che si avvicina progressivamente alla superficie del finito fino ad approssimarla

Finitura: - Piccola quantità di materiale asportato per unità di tempo ((=> minori sollecitazioni => maggiore precisione)

- Il percorso utensile segue la superficie del finito


LAVORAZIONE DEI FORI

In figura sono illustrate le Fpiche forme e soluzioni relaFve alla foratura.

I moF sono:

•  Il moto di taglio è rotatorio e posseduto dall’utensile (ad eccezione dei fori in tornitura)

•  Il moto di alimentazione è reLlineo e può essere posseduto dall’utensile o dal pezzo

•  Il moto di appostamento serve a far coincidere l’asse dell’utensile con l’asse del foro, può essere posseduto dall’utensile o dal pezzo.


Lucidi di Tecnologia Meccanica Lavorazione dei fori

Lavorazione dei fori: schema concettualeLavorazione dei fori: schema concettuale

Questo schema concettuale permette di ottenere il taglio continuo…

zy

x

Fz

n

-Utensile pluritagliente (due o più “denti”)

-Avanzamento diretto lungo z: Fz [mm/min]

-Moto angolare di taglio posseduto dall’utensile:(con eccezioni: vedi tornitura)

n [giri/min]

Utensile pluritagliente



I Trapani



Fasi di lavorazionei


Lucidi di Tecnologia Meccanica Lavorazione dei fori

Operazioni di lavorazione dei foriOperazioni di lavorazione dei fori

Alesatura conica maschiatura Allargatura(svasatura cilindrica)

Allargatura(svasatura conica)

centratura foratura allargatura alesatura



Foratura

Prima della foratura vera e propria è spesso consigliabile eseguire una operazione di centratura (sopra:u:o se il pezzo ha una superficie molto irregolare o se l’asse del foro non è perpendicolare alla superfice del pezzo – in quesF casi l’uso dire:o della punta elicoidale da foratura implica una facile deviazione della stessa dall’asse). Per la centratura si uFlizza un parFcolare Fpo di punta definita punta a centrare.



Foratura

Operazione di sgrossatura che serve ad o:enere un foro di forma cilindrica.

L’utensile Fpico è la punta elicoidale.

Le scanalature servono a favorire l’eliminazione del truciolo.

Il nocciolo assicura la resistenza torsionale. A seconda del valore degli angoli cara:erisFci dell’elica (ϕ e η) si hanno punte di Fpo: N – per acciai da costruzione, ghisa e leghe non ferrose di media durezza

D – per materiali molto duri e tenaci

T – per materiali molto teneri e malleabili

Codolo cilindrico o conico



Foratura



Foratura

L’operazione di finitura dei fori si definisce alesatura.

La finitura consiste nell’o:enere le tolleranze desiderate sulla circolarità del foro, il diametro e sulla finitura superficiale.



Maschiatura

La realizzazione di una file:atura in un foro precedentemente realizzato per foratura si definisce maschiatura. Nel caso di piccoli fori non occorre uFlizzare torni o centri di lavorazione ma si può fare uso di un utensile de:o maschio

Utensile pluritagliente Tagliente interro:o da 3 o 4 canali di forma e sezioni tali da avere una adeguata spoglia frontale

TECNOLOGIAMECCANICA Parte11 - Portale...

Documents

Transcript of TECNOLOGIAMECCANICA Parte11 - Portale...

TECNOLOGIA*MECCANICA* Parte*11* - Portale...

Documents

Transcript of TECNOLOGIA*MECCANICA* Parte*11* - Portale...

TECNOLOGIAMECCANICA Parte11 - Portale...

Transcript of TECNOLOGIAMECCANICA Parte11 - Portale...