Lavorazioni per asportazione di truciolo A cura di Massimo Reboldi.
Tornitura - UniBG materiale... · di truciolo sono sempre presenti: ... • Come nel punto...
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Tecnologia Meccanica1
TORNITURA
Tecnologia Meccanica2
LAVORAZIONI INDUSTRIALILAVORAZIONI INDUSTRIALINelle lavorazioni industriali per asportazione di truciolo sono sempre presenti:
– Pezzo Grezzo
– Macchina Utensile
– Utensile
– Attrezzatura
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Tecnologia Meccanica3
TORNITURATORNITURA
Tecnologia Meccanica4
TORNITURATORNITURA
Obiettivo: ottenere superfici assialsimmetriche
• Moto di taglio: di tipo rotatorio uniforme, intorno all’asse di tornitura, posseduto dal pezzo
• Moto di avanzamento: di tipo traslatorio uniforme, rettilineo o curvilineo, posseduto dall’utensile
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Tecnologia Meccanica5
TORNITURATORNITURA
Tecnologia Meccanica6
TORNITURATORNITURASuperfici piane - Ottenute con:• avanzamento longitudinale e // all’asse di rotazione del pezzo per
lavorazione, con utensile a coltello, di uno spallamento• avanzamento trasversale e ⊥ all’asse di rotazione del pezzo
(sfacciatura e troncatura)Superfici cilindriche - Ottenute con:• avanzamento longitudinale e // all’asse di rotazione del pezzo
Calotte sferiche – Ottenute con:• Avanzamenti longitudinale e trasversale tali da far descrivere
all’utensile un arco di cerchio con asse ortogonale incidente quello di rotazione del pezzo
Superfici toroidali – Ottenute con:• Come nel punto precedente ma con assi ortogonali ma sghembi
rispetto a quello di rotazione del pezzo
Superfici coniche - Ottenute con:• avanzamento con moto rettilineo secondo una direzione
complanare ed obliqua rispetto all’asse di rotazione del pezzo
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TORNITURATORNITURA
Filettature – Ottenute con:• avanzamento longitudinale, pari al passo, impresso ad un
utensile di forma (corrispondente al vano tra due filetti adiacenti)
Superfici di rivoluzione di forma generica – Ottenute con:• avanzamenti longitudinale e trasversale risultanti in una traiettoria
dell’utensile del tutto generica (anche se generalmente composta da segmenti rettilinei ed archi di cerchio)
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TORNITURATORNITURA
Tornitura interna:• Si lavora la parete di un foro, passante o cieco
Tornitura esterna:• Si lavora la superficie esterna del pezzo
In entrambi i casi si possono eseguire sia moti di avanzamento longitudinali, sia trasversali
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TORNITURATORNITURA
•Tornitura esterna con avanzamento longitudinale (a – e)
•Tornitura esterna con avanzamento trasversale (f – q)
•Foratura e allargatura (r, s)
•Tornitura interna con avanzamento longitudinale e trasversale (t – y)
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TORNITURATORNITURA
a) Tornitura esterna longitudinale con utensile a coltello (χ=90)
b) Tornitura esterna longitudinale con utensile di sgrossatura (χ<90)
c) Tornitura esterna longitudinale con utensile di finitura
d) Tornitura conica
e) Filettatura
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TORNITURATORNITURA
f) Sfacciatura con con utensile a coltello (χ=90)
g) Sfacciatura (utensile con χ<90)
h) Svasatura
i) Smusso esterno
l) Smusso interno
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TORNITURATORNITURA
m) Lavorazione di gola (forma generica)
n) Lavorazione di gola (forma rettangolare)
o) Lavorazione di gola (forma rettangolare)
p) Troncatura
q) Sagomatura mediante utensile di forma
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TORNITURATORNITURA
r) Foratura dal pieno con punta elicoidale
s) Allargatura (allargatore pluritagliente)
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TORNITURATORNITURA
t) Tornitura interna longitudinale
u) Tornitura interna longitudinale + Sfacciatura
x) Gola di scarico (utensile di forma)
y) Filettatura interna
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TORNIOTORNIO
Tornio parallelo manuale
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Comando movimenti barra o
madrevite
Comando cambio di velocità Mandrino
autocentrante
Vite per fissaggio torretta
Rubinetto per liquido refrigerante
Contropunta
Controtesta
Volantino movimento contropunta
Madrevite
Barra avanzamento automatico
Barra avviamento rotazione mandrinoBancaleCarroComandi cambio di
avanzamenti e passi per filettature
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TORNIOTORNIO
Torretta portautensili
Volantino slitta trasversale
Comando avanzamento automatico longitudinale
Volantino spostamento manuale del carro
Volantino slitta portautensili
Comando avanzamento automatico trasversale
Avviamento rotazione mandrino
Innesto madrevite
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Moto del carro tramite barra scanalata
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TORNIOTORNIO
Tornio a controllo numerico
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Centri di tornitura CNC
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Shortt.wmv
shortlathempg.wmv
shortpawn.wmv
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ATTREZZATURAATTREZZATURA
Serve per:
– definire in maniera univoca la posizione del pezzo in lavorazione (riferimento)
– bloccare il pezzo in lavorazione (bloccaggio)• il pezzo non deve spostarsi sotto l’azione delle
forze di lavorazione
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Tornitura cilindrica esterna / internamontaggio a sbalzo – con contropunta – tra le punte
Bloccaggio pezziBloccaggio pezzi
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TORNIO: Mandrino AutocentranteTORNIO: Mandrino Autocentrante
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Tornitura cilindrica esterna / internapiattaforma a tre griffe autocentranti
Bloccaggio pezziBloccaggio pezzi
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Tornitura cilindrica esterna / internapiattaforma a quattro griffe indipendenti
Bloccaggio pezziBloccaggio pezzi
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TORNIO: controtesta e contropuntaTORNIO: controtesta e contropunta
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Foro da centro
ATTREZZATURAATTREZZATURA
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TORNIO: ContropuntaTORNIO: Contropunta
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Bloccaggio pezziBloccaggio pezzi
Tornitura cilindrica esterna• tra le punte
• brida + menabrida
• trascinatore frontale
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Tornitura cilindrica esterna / interna di pezzi piccoli• pinze elastiche
Bloccaggio pezziBloccaggio pezzi
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Tornitura cilindrica esterna di pezzi snelli• supporto del pezzo tramite lunetta
Bloccaggio pezzi
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TORNIO: Controtesta e LunettaTORNIO: Controtesta e Lunetta
Lunetta
Controtesta
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TORNITURATORNITURA• Parametri di lavorazione caratteristici:
– avanzamento a [mm/giro]– profondità di passata p [mm]– spessore di truciolo s [mm]– sezione di truciolo S [mm2]– velocità di taglio vt [m/min]
Sezione teorica: è data dal prodotto fra profondità di passata e avanzamento:
S = a · p
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SEZIONE DEL TRUCIOLO
Sezione equivalente:
è l’area del parallelogramma di cui un lato è pari alla lunghezza del profilo utensile in presa con il materiale le e l’altezza è pari a se (spessore del truciolo equivalente):
se = S / le = (a p) / leSe = se le
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SEZIONE DEL TRUCIOLO
Sezione reale: è la sezione effettiva del truciolo dopo il distacco dal pezzo.
Sr = s1 l1
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FORZE E POTENZAIN TORNITURA
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FORZE IN TORNITURAFORZE IN TORNITURA
Componenti della forza
Fa = Forza di avanzamentoFr = Forza di repulsioneFt = Forza di taglio
R
Fr
Fa
Ft
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POTENZA IN TORNITURAPOTENZA IN TORNITURA
Calcolata attraverso il prodotto scalare:
Poiché: vr = 0
Inoltre:
Quindi:
rraatt vFvFvFvRP ++=×=rr
tata FFvv <<<
ttvFP =
aatt vFvFP +=
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FORZE IN TORNITURAFORZE IN TORNITURA
Metodo della pressione di taglio
SpF tt ⋅=
ns
t Spp /1=
( )nst SpF /11−⋅=
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Tecnologia Meccanica52
Verifiche in tornituraAffinché una lavorazione sia realizzabile è necessario
verificare che:– la profondità di passata considerata sia compatibile con
l’utensile selezionato– l’avanzamento selezionato sia nell’intervallo di
ammissibilità per il tornio– la velocità di taglio e, quindi, il numero di giri selezionato
sia compatibile con le caratteristiche del tornio– la potenza necessaria alla lavorazione sia effettivamente
erogabile dal tornio considerato
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Verifiche in tornitura…inoltre, è necessario verificare che:
– i parametri di taglio siano compatibili con la finitura superficiale richiesta
– i parametri di taglio siano compatibili con le tolleranze dimensionali e geometriche imposte
– l’attrezzatura selezionata sia in grado di afferrare saldamente il pezzo in lavorazione
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Verifiche sull’attrezzatura
Mt
Mr
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Verifica dell’autocentranteMomento di taglio: Mt = Ft D / 2
Momento resistente: Mr = z μ p A D* / 2
dove:z = numero di griffe dell’autocentrante;p = pressione di contatto griffa-pezzo;A = area di contatto griffa-pezzo;μ = coefficiente di attrito statico;D = diametro del pezzo in corrispondenza dell’utensile;D* = diametro del pezzo in corrispondenza delle griffe.
μ =0.15 per griffe in acciaio dolce;0.25 per griffe con profilo ondulato;0.35 ÷ 0.8 per griffe rigate in acciaio temprato.
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Verifica dell’autocentrante
Affinché la lavorazione sia eseguibile, si deve verificare che:
Mt = Ft D / 2 < Mr = z μ p A D* / 2
N.B.Se i dispositivi dell’autocentrante sono di tipo meccanico,allora la pressione di contatto p varia con la velocità dirotazione n: se n aumenta, p diminuisce!
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Tecnologia Meccanica57
INFLESSIONEDEL PEZZO
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INFLESSIONE DEL PEZZOCaso 1: a sbalzo (autocentrante)
[mm]JELFf t
⋅⋅
⋅=3
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N.B.La freccia f è massimaquando la forza èapplicata all’estremitàlibera.
Ft
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INFLESSIONE DEL PEZZOCaso 2: autocentrante - contropunta
[mm]JELFf t
⋅⋅
⋅≈3
1071
N.B.La freccia f è massimaquando L1 ≈ 0.6 L
Ft
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INFLESSIONE DEL PEZZOCaso 3: tra le punte (punta - contropunta)
[mm]JELFf t
⋅⋅
⋅=3
481
N.B.La freccia f è massimaquando L1 = L/2
Ft
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Tecnologia Meccanica61
INFLESSIONE DEL PEZZOCaso 1: a sbalzo
(autocentrante)
Caso 2: autocentrante -contropunta
Caso 3: tra le punte(punta - contropunta) [mm]
JELFf t
⋅⋅
⋅=3
481
[mm]JELFf t
⋅⋅
⋅≈3
1071
[mm]JELFf t
⋅⋅
⋅=3
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Tecnologia Meccanica62
RUGOSITA’SUPERFICIALE
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Tecnologia Meccanica63
RUGOSITA’ SUPERFICIALERugosità Teorica: utensile con raggio di punta nullo
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RUGOSITA’ SUPERFICIALERugosità Teorica: utensile con raggio di punta r ≠ 0
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Tecnologia Meccanica65
RUGOSITA’ SUPERFICIALEInfluenza dell’avanzamento “a” e del raggio di punta “r”
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RUGOSITA’ SUPERFICIALEInfluenza della velocità di taglio sulla rugosità reale
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Tecnologia Meccanica67
Esempio dell’influenza dell’avanzamento
ra2
321000Ra =
RUGOSITA’ SUPERFICIALE
Tecnologia Meccanica68
Tipologie utensili
Fig 5.17
Tornitura esterna
Tornitura interna
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Tecnologia Meccanica69
Tipologie utensili
Tornitura esterna
Contornatura: a – k
Tornitura longit. Dx: b
Tornitura cilindrica e sfacciatura: c
Tornitura cilindrica e sfacciatura (ut. a losanga): d - e
Tornitura cilindrica e sfacciatura (ut. tondo): f
Sgrossatura longitudinale Dx: g
Utensile a coltello: h
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Tipologie utensili
Tornitura interna
Tornitura longit. Di sgrossatura: i
Tornitura di gole e spallamenti: l - m
Tornitura longitudinale: n - p
Utensile a coltello: q
Contornatura: r
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FilettaturaSchema di realizzazione
Fig 5.22 2
1
zz
pp
m
=
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Utensili per filettare
Fig 5.23
Filettatura
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Tecnologia Meccanica73
Modalità di esecuzione di una filettatura
Filettatura
Tecnologia Meccanica74
Modalità di esecuzione di una filettatura
Filettatura
INCREMENTO RADIALE
Tagliente principale e secondario sono impiegati in egual misura
La lunghezza su cui avviene il taglio è elevata
Possibile insorgenza di vibrazioni dannose per la finitura superficiale
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Tecnologia Meccanica75
Modalità di esecuzione di una filettatura
Filettatura
INCREMENTO PARALLELO AL FIANCO DEL FILETTO
Tagliente secondario impiegato su una lunghezza minore (pari all’incremento stesso)
Migliore formazione e controllo del truciolo
Possibilmente incrementi tali da garantire una sezione costane del truciolo
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Modalità di esecuzione di una filettatura
Filettatura
INCREMENTO ALTERNATO
Utilizzato per filettature di grande diametro
Usura indifferenziata tra i due taglienti e maggiore durata utensile
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Modalità di esecuzione di una filettatura
Filettatura
Gli inserti con profilo a V, comunemente utilizzati, non permettono di lavorare le creste del filetto…
Con inserti a PROFILO COMPLETO è invece possibile realizzare l’intera forma del profilo filettato
Nel caso di inserti a DOPPIO PROFILO il secondo dente penetra più in profondità nella superficie lavorata
Esistono anche utensili dotati di più pettini…
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Modalità di esecuzione di una filettatura
Filettatura
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Tecnologia Meccanica79
Utensili speciali
Inserti autobloccantiper lavorazioni di gole radiali e di troncatura
Tecnologia Meccanica80
Utensili speciali
Inserti autobloccantiper lavorazioni di gole radiali e di troncatura
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Un tornio frontale manuale
Configurazione orizzontale
Lavorazione di pezzi con elevati diametri e lunghezza limitata
I torni semifrontali presentano anche la controtesta
Tecnologia Meccanica82
Un tornio verticale manuale
Configurazione verticale
Lavorazione di pezzi con elevati diametri e lunghezza limitata