Tecnologia Meccanica. Esercitazione

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1 OR 1

2 OR Esercizi sull asportazione di truciolo 1) Esercizio 1 2) Esercizio 2 3) Esercizio 3 : A) : I) II) 4) Esercizio 4 5) Esercizio 5 6) Esercizio 6 B) : 1) 2) 3) 4) ornitura Fresatura Foratura Ciclo di Lavorazione 2

3 OR Calcolo forza di taglio: metodo del ks Nella pratica industriale un metodo sperimentale per calcolare la potenza e la coppia al mandrino della macchina utensile è il metodo della pressione specifica di taglio. Al variare dell avanzamento (a) e della profondità di passata (p), la forza di taglio varierà secondo la relazione: A 0 =h 0 b 0 sezione del truciolo indeformato (Metodo prettamente tecnologico, k s determinato nelle reali condizioni di lavoro) Nella qualek s prende il nome di pressione specifica di taglio ed è legata allo spessore del truciolo non deformatoh 0. La costantek s0 è funzione del materiale e dell angolo di spoglia principale dell utensile; s0 la costantezèfunzione del materiale lavorato. Combinandole: 3

4 OR La ornitura Riepilogo tipo posseduto da designazione Moto di taglio Rotatorio continuo Pezzo v vel di taglio Moto di alimentazione Rettilineo o curvilineo Utensile a avanzamento Moto di appostamento rettilineo utensile p prof. di passata Scelta dei parametri di taglio Relazioni tecnologiche da utilizzare elocità di taglio in mm/min Forza di taglio in N Sezione del truciolo Potenza di taglio in kw 4

5 OR La ornitura Riepilogo Rugosità (formula di Schmalzl) Ra empo attivo di lavorazione Momento di taglio 5

6 OR Esercizio 1 Relazione di aylor In una lavorazione si desidera che la durata dell utensile sia di 15 minuti. Assumendo per le costanti di aylor i valori C = 250 e n = 0,122 si determini la velocità di taglioda adottare. Se questa velocità venisse ridotta del 5% in quale percentuale aumenterebbe la durata? 6

7 OR Esercizio 2 ornitura Si deve ottenere mediante tornitura un lotto di 300 pezzi filettati esternamente con le seguenti caratteristiche: diametro esterno D = 50 mm, lunghezza l = 300 mm, passo p = 1 mm. Si valuti il numero di taglientida utilizzare considerando che l utensile non può essere sostituito durante l esecuzione di una filettatura. -La velocità di taglio utilizzata è t = 40 m/min -Costanti di aylor: C = 70, n = 0,122 7

8 OR Esercizio 2 ornitura 8

9 OR Esercizio 3 ornitura Realizzare mediante tornitura il componente meccanico rappresentato in figura. Si supponga di partire da un grezzo le cui caratteristiche sono le seguenti: Materiale : C40 acciaio speciale da costruzione Dimensioni barra grezza: Lunghezza 100 mm Diametro 40 mm Asportare 40-36=4mm, 2mm sul raggio Asportare 40-26=14mm, 7mm sul raggio 9

10 OR Esercizio 3 ornitura Si consideri la seguente lavorazione di tornitura longitudinale: Nell ipotesi che si scelga a= 0.4 mm/giro v t =195 m/min ed una profondità di passata p=3.5 mm 2 passate I) Calcolare la forza e la potenza richieste dalla lavorazione; II) erificare se la lavorazione è eseguibile; Caratteristiche macchina 10

11 OR Esercizio 3 : Definizione caratteristiche ornitura - Caratteristiche tecniche macchina utensile CAMPO LAORO: diametro massimo tornibile 220 mm lunghezza massima tornibile 300 mm diametro massimo tornibile da barra 41 mm MANDRINO: numero massimo di giri al minuto 5000 giri/min potenza motore mandrino servizio continuo 11 kw RENMENO: 90% - Caratteristiche meccaniche del materiale Acciaio C40 Modulo di Young E= 220 kn/mm 2 Carico unitario massimo di rottura Rm= 500 N/mm 2 Durezza Brinell HB»

12 OR Esercizio 3 : Definizione caratteristiche ornitura - Caratteristiche geometriche utensile Angoli della sezione normale Angoli di registrazione Raggio di raccordo utensile 12

13 OR Esercizio 3 : Soluzione ornitura I) Calcolare la forza e la potenza richieste dalla lavorazione 13

14 OR Esercizio 3 : Soluzione ornitura I) Calcolare la forza e la potenza richieste dalla lavorazione 14

15 OR Esercizio 3 : Soluzione ornitura II) erificare se la lavorazione è eseguibile incolo di potenza La potenza effettiva (4.74 kw) è minore della potenza massima disponibile al motore (11 kw*0.9 = 9.9 kw) Rugosità: Dobbiamo verificare la rugosità ottenuta con la lavorazione: alore che è molto maggiore del valore di rugosità superficiale richiesto (R a =1.6 µm da disegno) 15

16 OR Esercizio 3 ornitura Si supponga ora che l operazione sia suddivisa in due lavorazioni successive (sgrossatura e finitura) aventi i seguenti parametri di taglio (derivanti dalla scelta dell utensile e dell inserto GC4025): Sgrossatura a=0.4 mm/giro, vt=195 m/min, p=2 mm 3 passate di sgrossatura +1 di finitura Finitura in tot asporto 7mm sul raggio vt=410 m/min, p=1 mm Calcolare: 1) L avanzamento a in finitura per ottenere la rugosità desiderata; 2) I tempi attivi di lavorazione; 3) L inflessioneal variare del sistema di bloccaggio (autocentrante con tre griffe, punta e contropunta, autocentrante e contropunta) 4) Ipotizzando di montare il pezzo a sbalzo con autocentrante a tre griffe ingombro longitudinale delle griffe=25 mm area griffe 250 mm 2 determinare la minima pressione di serraggio delle griffe nei tre seguenti casi: a) Griffe in acciaio dolce µ=0.15 b) Griffe con profilo ondulato µ=0.25 c) Griffe rigate in acciaio temprato µ=0.6 16

17 OR Esercizio 3 : Soluzione ornitura Si supponga ora che l operazione sia suddivisa in due lavorazioni successive (sgrossatura + finitura) aventi i seguenti parametri di taglio: Sgrossatura a=0.4 mm/giri, v t =195 m/min, p=2 mm Finitura v t =410 m/min, p=1mm Si sceglie il numero di passate di sgrossatura da effettuare in base allo spessore da asportare (barra grezza ha diametro 40 mm) 1 sola passata di finitura n passate a[mm/giro] v t [m/min] p [mm] Sgrossatura Finitura 1?

18 OR Esercizio 3 : Soluzione ornitura 1) Calcolo dell avanzamento in finitura per ottenere la rugosità desiderata Per l ultima passata (finitura) il valore di a lo si ricava a partire dal valore di R a che si vuole ottenere: n passate a[mm/giro] v t [m/min] p [mm] Sgrossatura Finitura

19 OR Esercizio 3 : Soluzione ornitura 2) Calcolo dei tempi attivi di lavorazione Il tempo attivo totale necessario per ottenere la superficie cilindrica è pari a: Il tempo attivo per ogni lavorazione è dato da: Dove: -corsa: è la lunghezza tornita [mm] - a: avanzamento [mm/giro] -n: velocità angolare [giri/min] 19

20 OR Esercizio 3 : Soluzione ornitura Per realizzare la velocità di taglio impostata, considerando il diametro da lavorare, è necessario che la velocità angolare sia pari a: alori ammissibili in quanto inferiori al numero massimo di giri della macchina utensile (5000 giri/min). 20

21 OR Esercizio 3 : Soluzione ornitura Considerando, sia in sgrossatura che in finitura, la realizzazione ad ogni passata dello spallamento ed ipotizzando come extra corsain ingresso ed in uscita 2 mmsi ha: 21

22 OR Esercizio 3 : Soluzione ornitura 3) Calcolo dell inflessione al variare del sistema di bloccaggio Se il rapporto lunghezza/diametro è elevato il pezzo può inflettersi a causa della forza di taglio Occorre scegliere correttamente il sistema di bloccaggio in modo tale da evitare inflessioni del pezzo durante la lavorazione. A SBALZO Il pezzo montato a sbalzo si può modellizzare come una trave vincolata da incastro. Si consiglia quando: Autocentrante a 3 griffe Inflessione massima: ed f max in L con 22

23 OR Esercizio 3 : Soluzione RA PUNE ornitura Il pezzo montato tra punta e contropunta si può modellizzare come una trave vincolata da cerniere. Si consiglia quando: Inflessione massima: in L/2 RA AUOCENRANE E CONROPUNA Il pezzo montato su autocentrante e contropunta si può modellizzare come una trave vincolata da incastro e cerniera. Si consiglia quando: Inflessione massima: in 0.6 L 23

24 OR Esercizio 3 : Soluzione ornitura Scelta del sistema di bloccaggio: Sgrossatura Grezzo L=100 mm ; D=40 mm Finitura Ultima passata L=100 mm ; D=28 mm Si consiglia per entrambe le lavorazioni il montaggio del pezzo tra le punte. DA ERIFICARE CON L INFLESSIONE MASSIMA 24

25 OR Esercizio 3 : Soluzione ornitura erifica inflessione sull ultima passata: Calcolo inflessione in finitura: k s0 = N/mm 2 z=0.197 a=0.202 mm/giro p=1 mm Ingombro dell autocentrante L=100-25=75 mm A sbalzo k = 3 L = 75 mm Punta e contropunta k = 48 L = 100 mm Autocentrante Contropunta k=107 L = 75 mm 25

26 OR Esercizio 3 : Soluzione ornitura 4) Ipotizzando di montare il pezzo a sbalzo con autocentrante e tre griffe (ingombro longitudinale delle griffe 25 mm e area delle griffe 250 mm 2 ) Calcolo della minima pressione di serraggio delle griffe La condizione che garantisce che non vi sia slittamento tra pezzo e griffe è : 26

27 OR Esercizio 3 : Soluzione ornitura Dalla condizione di non slittamento ricaviamo la pressione minima di serraggio: Forza di taglio per sgrossatura Momento di taglio z=3 D*=40 mm A=250 mm 2 a) Griffe in acciaio dolce µ=0.15 b) Griffe con profilo ondulato µ=0.25 c) Griffe in acciaio temprato µ=0.6 27

28 OR La Fresatura Riepilogo Consente di realizzare superfici piane, scanalature, smussi, sedi di linguette e chiavette tipo posseduto da Moto di taglio Rotatorio continuo Utensile Moto di alimentazione Rettilineo o curvilineo Pezzo Moto di appostamento rettilineo Pezzo La fresa E un utensile pluritagliente con taglienti che possono essere disposti su vari tipi di superfici: cilindriche, piane, coniche Ogni dente è assimilabile ad un utensile monotagliente 28

29 OR La Fresatura Riepilogo Scelta dei parametri di taglio Relazioni tecnologiche da utilizzare elocità di taglio in mm/min Profondità di passata in mm variabile tra: in finitura 2 10 insgrossatura Avanzamento in mm/min 29

30 OR La Fresatura Riepilogo Fresatura periferica Asse di rotazione della fresa parallelo alla superficie lavorata Spessore del truciolo varia da zero a s max a z va = n z p sen ϕ = 2 D s s max = a z senϕ 2v n z p D a max = = 2 a z p D D/2 ϕ a z p s max Sezione massima del truciolo: A max = L h max L: larghezza di fresatura Forza massima in N F max = k s A max k 2 s : pressione di taglio in N/mm Forzamedia in N F m = F max /2 Forza di taglio in kw P max Fmax v = t Potenza media in kw P m = P max /2 30

31 OR La Fresatura Riepilogo Fresatura frontale Asse di rotazione della fresa normale alla superficie lavorata. La sezione del truciolo si suppone costante. Sezionedel trucioloin mm 2 p: profondità di passata a z : avanzamento per dente A= p a z ForzaditaglioinN F= k s A z i k s :pressioneditaglioinn/mm 2 z i :numerodidentiinpresa Potenza in kw P max F v max t = 31

32 OR Esercizio 4 Fresatura Si calcolino forza, potenza e tempo di lavorazione necessari per la realizzazione della fresatura periferica illustrata, essendo: L1=20mm, L2=100mm, p=5mm Materiale in lavorazione Acciaio C40 Rm=500 N/mm 2 Fresa: numero denti z=30, diametro D=100mm a =2000mm/min 50<v t <70 mm/min assumendo v t =60 mm/min 32

33 OR Esercizio 4 Fresatura ks =3.8 Impiego del grafico per la determinazione del ks: 33

34 OR Esercizio 4 Fresatura erifica:se M t è troppo alto (come in questo caso) va diminuito p 34

35 OR La Foratura Riepilogo Consente di realizzare fori dalle forme diverse. Ogni foro in funzione della sua geometria e qualità prevede una sequenza più o meno complessa di operazioni Alcuni tipi delle più comuni tipologie di fori tipo posseduto da Moto di taglio Rotatorio continuo Utensile Moto di alimentazione Rettilineo Utensile o pezzo Moto di appostamento Utensile o pezzo 35

36 OR La Foratura Riepilogo Relazioni tecnologiche da utilizzare Sezionedel trucioloin mm 2 d x : diametro punta x a z : avanzamento per dente ForzaditaglioinN a z k s :pressioneditaglioinn/mm 2 d x /2 Potenza in kw 36

37 OR Esercizio 5 Foratura Si calcolino forza, potenza e tempo di lavorazione necessari per la realizzazione del foro di diametro d x =20, essendo: Materiale in lavorazione Acciaio Rm=500 N/mm 2 z=2 a=0.25 mm/giro v t =45 m/min 50 Ø20 A per normalizzazione del k s da tabella 37

38 OR Esercizio 5 Foratura Determinazione del k s : k s 2.5 [kn/mm 2 ] k s =2.5 38

39 OR Esercizio 6 Ciclo lavorazione Progettare il ciclo di lavorazione per la realizzazione del componente illustrato, a partire da un cilindro di diametro 60 mme lunghezza 130 mm ed essendo: Materiale in lavorazione Acciaio C45Rm=650 N/mm 2 γ=5 Inserto utensile 30 P20 tornitura P30 filettatura Dati fresa: z=10 denti l=10mm D=100mm 9 Dati foratura: Ø58 Ø20 Ø50 z=2 SR M40x2 39

40 OR Esercizio 6 : Soluzione Individuazione di: Fasi Sottofasi Operazioni A -ornitura B -Fresatura a b c d SR SR SR SR Ciclo lavorazione Generazione SR superficie 1 Sfacciatura sup.6 ornit. Cilindrica est. sup.4 Sfacciaturasup.3 ornit. Cilindrica est. sup.2 ornit. Cilindrica est. sup.7 Sfacciatura sup.5 Filettatura sup.7 Generazione sup.8 C -Foratura Generazione sup.9 40

41 OR Esercizio 6 : Soluzione Ciclo lavorazione Scelta dei parametri di taglio per alcune operazioni Sfacciatura- Superficie SR e Superficie 6 Inserto utensile P20, da tabella: a = 0.1 mm/giro Unica passata p=2 mm (verificare potenza disponibile) con R variabile durante la lavorazione v t deve rimanere costante durante la lavorazione questo implica aumento progressivo di n fino al limite di numero di giri massimo con D=60mm, v t =200m/min n=1062 giri/min 41

42 OR Esercizio 6 : Soluzione Ciclo lavorazione Da tabella si ricavano w e k: k=2.9 e w=

43 OR Esercizio 6 : Soluzione Ciclo lavorazione ornitura cilindrica esterna Superficie 4 p=2.5 mm A partire da un cilindro di diametro 60 mm per ottenere un diametro di 50 mm (quota disegno) si ipotizza di effettuare due passate Inserto utensile P20, da tabella: a=0.1 mm/giro v t =200 m/min Calcolo forza e potenza di taglio Calcolo tempo di lavorazione 43

44 OR Esercizio 6 : Soluzione Ciclo lavorazione Realizzazione filettatura Superficie 7 passo=2 mm p=1 mm Inserto utensile P30, da tabella: a=2 mm/giro v t =50 m/min Calcolo forza e potenza di taglio Calcolo tempo di lavorazione 44

45 OR Esercizio 6 : Soluzione Ciclo lavorazione Fresatura periferica Superficie 8 p=4 mm come indicato sulla quota riportata sul disegno Scelto inserto P25, da tabella: a z =0.3 mm/giro v=120 t m/min Calcolo forza e potenza di taglio Dati fresa: z=10 denti l=10mm D=100mm 45

46 OR Esercizio 6 : Soluzione Ciclo lavorazione Foratura Superficie 9 Con d x =20 mm da tabella: a=0.25 mm/giro v t =30 m/min k s =2.5 46

47 OR Esercizio 6 : Soluzione Ciclo lavorazione Calcolo forza e potenza di taglio Calcolo tempo di lavorazione e momento di taglio 47