LA FORMAZIONE DEL TRUCIOLO. Forza di strappamento (o Forza di taglio) e Sforzo di strappamento

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1 LA FORMAZIONE DEL TRUCIOLO Forza di strappamento (o Forza di taglio) e Sforzo di strappamento La forza necessaria per l asportazione del truciolo è detta Forza di strappamento (o Forza di taglio): F s = S * σ S [N] dove S é la sezione di truciolo in [mm 2 ] e σ S é lo sforzo specifico di strappamento in [N/mm 2 ]. Sappiamo che la sezione di truciolo S si calcola mediante l espressione S = p * a g [mm 2 ] Lo sforzo di strappamento, che non é altro che la pressione esercitata dall utensile, dipende non solo dal materiale in lavorazione ma anche dalla sezione di truciolo che si asporta. Per questo é preferibile adottare la seguente espressione: σ S = σ 1 / n S dove σ 1 é lo sforzo unitario di strappamento ed n é un coefficiente che dipende dal materiale. Materiale Sforzo unitario di Coefficiente n strappamento σ 1 [N / mm 2 ] Acciaio al Cr - Ni ,25 Acciaio tipo Fe duro ,8 Acciaio tipo Fe tenero ,8 Lo sforzo unitario di strappamento σ 1 rappresenta lo sforzo necessario per asportare un truciolo avente la sezione di 1 [mm 2 ] e, quindi, la resistenza che il materiale oppone all azione dell utensile. In pratica esso é un indice della truciolabilità del materiale: più il valore é piccolo, più il materiale é lavorabile per asportazione di truciolo. Appunti dalle lezioni di Tecnologie meccaniche di processo e prodotto tenute dal prof. Di Cara Nicola 1

2 Truciolabilità La truciolabilità di un materiale è una proprietà tecnologica e dipende da: Durezza Resistenza a trazione Resilienza Coefficiente d attrito esterno ed interno Incrudibilità per ricalcamento Natura, forma e distribuzione dei componenti strutturali Costituenti del materiale In particolare: - il silicio oltre lo 0,5 % é nocivo - il tenore di carbonio più favorevole é di circa 0,35 % - il manganese é favorevole solo in piccole percentuali - cromo, molibdeno, tungsteno, vanadio sono sfavorevoli - piccole percentuali di fosforo favoriscono la truciolabilità - il piombo, il selenio. Il boro, il tellurio, lo zolfo sono favorevoli - l alluminio é sfavorevole perché può formare allumina, che é durissima Gli acciai allo zolfo (0,07 0,15 %) ed al piombo (leghe Ledloy con Pb = 0,1 0,3 %) sono detti acciai automatici e posseggono un alto grado di truciolabilità, per cui é possibile adottare alte velocità di taglio, elevati avanzamenti e nel contempo é più elevata la durata di affilatura dell utensile. Appunti dalle lezioni di Tecnologie meccaniche di processo e prodotto tenute dal prof. Di Cara Nicola 2

3 I diversi tipi di truciolo La forma del truciolo dipende dal materiale in lavorazione, dalla forma dell utensile e dai parametri di taglio utilizzati, in modo particolare la velocità di taglio. In generale si può dire: 1) Lavorazione di materiali duri come gli acciai ad elevata resistenza e basso allungamento, le ghise, i bronzi, alcuni tipi di ottone, alcune leghe leggere contenenti silicio e manganese: truciolo discontinuo spaccato (o truciolo corto) Si utilizzano piccole velocità di taglio e la finitura superficiale é scadente a causa delle notevoli vibrazioni dell utensile. 2) Lavorazione di materiali tenaci, plastici, di bassa o media durezza come gli acciai al piombo, gli acciai da costruzione, le leghe leggere e molti tipi di ottone: In particolare: truciolo lungo (o fluente) a) Se si utilizzano piccole velocità di taglio si ha un truciolo lungo, discontinuo reciso e la finitura superficiale é discreta. b) Se si utilizzano grandi velocità di taglio si ha un truciolo fluente e la finitura superficiale é buona. Si creano però grovigli. Appunti dalle lezioni di Tecnologie meccaniche di processo e prodotto tenute dal prof. Di Cara Nicola 3

4 c) Se si utilizzano velocità di taglio medie si ha un truciolo lungo con tagliente di riporto (o pretruciolo o materiale aderente ). Il tagliente di riporto é una piccola porzione durissima di truciolo che aderisce al tagliente creando un deposito che si salda come un cappuccio al tagliente stesso. Esso é generato dal rilevante attrito tra truciolo ed utensile e peggiora la finitura della superficie lavorata. Con una corretta scelta dell utensile e della velocità di taglio, si hanno nella tornitura, a seconda del materiale in lavorazione, i tipi di truciolo illustrati nella tabella. I materiali a truciolo lungo, a parità dei parametri di taglio, producono una maggiore quantità di calore a causa della maggiore deformazione plastica e del maggior attrito generato dallo scorrimento del truciolo sul petto dell utensile. I materiali a truciolo corto, come le ghise e i bronzi, nei quali il truciolo si allontana velocemente essendo corto, non hanno esigenze di raffreddamento per cui possono essere lavorati a secco. Appunti dalle lezioni di Tecnologie meccaniche di processo e prodotto tenute dal prof. Di Cara Nicola 4

5 Le Usure Per vita di un tagliente si intende il tempo di effettiva utilizzazione tra due affilature (nel caso di utensile in acciaio o di placchetta saldata sullo stelo) o fra due rotazioni dell inserto (nel caso di inserto a fissaggio meccanico sullo stelo). A causa dell usura si verifica che: - il tagliente si rompe a causa di un notevole aumento delle sollecitazioni a cui è sottoposto - il tagliente modifica la propria forma o geometria di base a causa delle elevate temperature Cause di usura sono: - Velocità di taglio elevate - Geometria del tagliente (angoli caratteristici) non corretta per il materiale in lavorazione - Errato angolo di registrazione dell utensile - Qualità del metallo duro (widia) non adatta per il tipo di lavorazione (nel caso di inserto) I principali tipi di usura sono quelli di seguito rappresentati: Un utensile si può ritenere usurato quando, sulla superficie in lavorazione, compare una riga bianca o grigio chiaro lucente. Appunti dalle lezioni di Tecnologie meccaniche di processo e prodotto tenute dal prof. Di Cara Nicola 5

6 L affilatura può avvenire sulla faccia, sul fianco o sulla faccia e sul fianco. Appunti dalle lezioni di Tecnologie meccaniche di processo e prodotto tenute dal prof. Di Cara Nicola 6