Tecnologia Meccanica. Esercizi Asportazione di Truciolo 1

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1 Esercizi Asportazione di Truciolo 1

2 Esercizi sull asportazione di truciolo Dettaglio 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) Tornitura Fresatura Foratura Ciclo di Lavorazione Esercizi Asportazione di Truciolo 2

3 La Tornitura 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 Velocità di taglio in mm/min Forza di taglio in N Sezione del truciolo Potenza di taglio in kw Esercizi Asportazione di Truciolo 3

4 La Tornitura Riepilogo Rugosità (formula di Schmalzl) Ra Tempo attivo di lavorazione Momento di taglio Esercizi Asportazione di Truciolo 4

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

6 Esercizio 2 Tornitura 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 taglienti da utilizzare considerando che l utensile non può essere sostituito durante l esecuzione di una filettatura. - La velocità di taglio utilizzata è V t = 40 m/min - Costanti di Taylor: C = 70, n = 0,122 Esercizi Asportazione di Truciolo 6

7 Esercizio 2 Tornitura Esercizi Asportazione di Truciolo 7

8 Esercizio 3 Tornitura 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 Esercizi Asportazione di Truciolo 8

9 Esercizio 3 : Definizione caratteristiche Tornitura - Caratteristiche tecniche macchina utensile CAMPO LAVORO: 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 mandrino11 kw rendimento 90% diametro massimo autocentrante applicabile 165 mm - 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 240 Esercizi Asportazione di Truciolo 9

10 Esercizio 3 : Definizione caratteristiche Tornitura - Materiale e forma utensile Materiale inserto Forma inserto Esercizi Asportazione di Truciolo 10

11 Esercizio 3 : Definizione caratteristiche Tornitura - Dimensioni utensile Esercizi Asportazione di Truciolo 11

12 Esercizio 3 : Definizione caratteristiche Tornitura - Caratteristiche geometriche utensile Angoli della sezione normale Angoli del profilo Angoli di registrazione Raggio di raccordo utensile Esercizi Asportazione di Truciolo 12

13 Esercizio 3 : Definizione caratteristiche Tornitura - Parametri di taglio I produttori di utensili consigliano i dati di taglio da utilizzare nel processo. Nel caso di inserto CNMM i dati di taglio consigliati sono: -a: 0.4 mm/giro -v t : 280 m/min -p: 5 mm Da tabella: 195 vt 410 m/min -Potenza sulla macchina: 11 kw -Rendimento macchina: 90% Esercizi Asportazione di Truciolo 13

14 Esercizio 3 Tornitura Si consideri la seguente lavorazione di tornitura longitudinale: Nell ipotesi che si scelga a= 0.4 mm/giro v t = 280 m/min ed una profondità di passata p=3.5 mm 2 passate I) Calcolare la forza e la potenza richieste dalla lavorazione; II) Verificare se la lavorazione è eseguibile; Caratteristiche macchina Esercizi Asportazione di Truciolo 14

15 Esercizio 3: Soluzione Tornitura I) Calcolare la forza e la potenza richieste dalla lavorazione Ricordando che i parametri di taglio scelti per l operazione sono a=0.4 mm/giro, v t = 280 m/min p = 3.5 mm β = 90 Esercizi Asportazione di Truciolo 15

16 Esercizio 3 : Soluzione Tornitura I) Calcolare la forza e la potenza richieste dalla lavorazione Esercizi Asportazione di Truciolo 16

17 Esercizio 3 : Soluzione Tornitura II) Verificare se la lavorazione è eseguibile Vincolo di potenza La potenza effettiva (7.02 kw) è minore della potenza massima disponibile al mandrino (P mandrino = P motore *η= 11 kw * 0.9 = 9.9 kw) Rugosità: Dobbiamo verificare la rugosità ottenuta con la lavorazione: Valore che è molto maggiore del valore di rugosità superficiale richiesto (R a =1.6 µm da disegno) Esercizi Asportazione di Truciolo 17

18 Esercizio 3 Tornitura 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=280 m/min, p=2 mm 3 passate di sgrossatura +1 di finitura Finitura in tot asporto 7 mm 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 inflessione al 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 Esercizi Asportazione di Truciolo 18

19 Esercizio 3 : Soluzione Tornitura 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 =280 m/min, p=2 mm Finitura v t =410 m/min, p=1 mm 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? Esercizi Asportazione di Truciolo 19

20 Esercizio 3 : Soluzione Tornitura 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 Esercizi Asportazione di Truciolo 20

21 Esercizio 3 : Soluzione Tornitura 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] Esercizi Asportazione di Truciolo 21

22 Esercizio 3 : Soluzione Tornitura Per realizzare la velocità di taglio impostata, considerando il diametro da lavorare, è necessario che la velocità angolare sia pari a: v t = 280 m/min Valori ammissibili in quanto inferiori al numero massimo di giri della macchina utensile (5000 giri/min). Esercizi Asportazione di Truciolo 22

23 Esercizio 3 : Soluzione Tornitura 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: Esercizi Asportazione di Truciolo 23

24 Esercizio 3 : Soluzione Tornitura 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 Esercizi Asportazione di Truciolo 24

25 Esercizio 3 : Soluzione TRA PUNTE Tornitura Il pezzo montato tra punta e contropunta si può modellizzare come una trave vincolata da cerniere. Si consiglia quando: Inflessione massima: in L/2 TRA AUTOCENTRANTE E CONTROPUNTA 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 Esercizi Asportazione di Truciolo 25

26 Esercizio 3 : Soluzione Tornitura 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 VERIFICARE CON L INFLESSIONE MASSIMA Esercizi Asportazione di Truciolo 26

27 Esercizio 3 : Soluzione Tornitura Verifica 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 Esercizi Asportazione di Truciolo 27

28 Esercizio 3 : Soluzione Tornitura 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 : D è il diametro del pezzo in corrispondenza dell utensile Esercizi Asportazione di Truciolo 28

29 Esercizio 3 : Soluzione Tornitura 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 Esercizi Asportazione di Truciolo 29

30 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 Esercizi Asportazione di Truciolo 30

31 La Fresatura Riepilogo Scelta dei parametri di taglio Relazioni tecnologiche da utilizzare Velocità di taglio in mm/min Profondità di passata in mm variabile tra: in finitura 2-10 in sgrossatura Avanzamento in mm/min Esercizi Asportazione di Truciolo 31

32 La Fresatura Riepilogo Fresatura periferica Asse di rotazione della fresa parallelo alla superficie lavorata Spessore del truciolo varia da zero a s max v n z a a z = senϕ = 2 p 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 s : pressione di taglio in N/mm 2 Forzamedia in N F m = F max /2 Forza di taglio in kw P max Fmaxv = t Potenza media in kw P m = P max /2 Esercizi Asportazione di Truciolo 32

33 La Fresatura Riepilogo Fresatura frontale Asse di rotazione della fresa normale alla superficie lavorata. La sezione del truciolo si suppone costante. Sezionedel truciolo in mm 2 A= p a z p: profondità di passata a z : avanzamento per dente ForzaditaglioinN k s:pressione ditaglioinn/mm 2 z i :numerodidentiinpresa F= k s A z i Potenza in kw P max Fmaxv = t Esercizi Asportazione di Truciolo 33

34 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=100 mm V a =2000 mm/min 50 <v t < 70 m/min assumendo v t =60 m/min Esercizi Asportazione di Truciolo 34

35 Esercizio 4 Fresatura ks =3.8 Impiego del grafico per la determinazione del ks: Esercizi Asportazione di Truciolo 35

36 Esercizio 4 Fresatura Verifica: se M t è troppo alto (come in questo caso) va diminuito p Esercizi Asportazione di Truciolo 36

37 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 Esercizi Asportazione di Truciolo 37

38 La Foratura Riepilogo Relazioni tecnologiche da utilizzare Sezionedel truciolo in mm 2 d x : diametro punta a z : avanzamento per dente ForzaditaglioinN a z k s :pressione ditaglioinn/mm 2 d x /2 Potenza in kw Esercizi Asportazione di Truciolo 38

39 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 Ø20 50 A per normalizzazione del k s da tabella Esercizi Asportazione di Truciolo 39

40 Esercizio 5 Foratura Determinazione del k s : k s 2.5 [kn/mm 2 ] k s =2.5 Esercizi Asportazione di Truciolo 40

41 Esercizio 6 Ciclo lavorazione Progettare il ciclo di lavorazione per la realizzazione del componente illustrato, a partire da un cilindro di diametro 60 mm e lunghezza 130 mm (trascurando gole e raggi di raccordo) ed essendo: Materiale in lavorazione Acciaio C45 Rm=650 N/mm 2 Tornio: Pmax= 11 kw, nmax= 5000 giri/min 30 γ=5, χ= 95 Inserto utensile P20 tornitura P30 filettatura 20 Dati fresa: z=10 denti 9 l=10mm Ø58 Ø20 D=100mm Dati foratura: 1 z=2 l=10mm Ø58 Ø M40x2 Esercizi Asportazione di Truciolo 41

42 Esercizio 6 : Soluzione Ciclo lavorazione Individuazione di: Fasi Sottofasi Operazioni A -Tornitura a SR Generazione SR superficie 2 Sfacciatura sup.1 b Sfacciatura sup.6 Tornit. Cilindrica est. sup.4 Sfacciaturasup.3 Tornit. Cilindrica est. sup.7 Sfacciatura sup.5 Filettatura sup.7 B -Fresatura C - Foratura Generazione sup.8 Generazione sup.9 Esercizi Asportazione di Truciolo 42

43 Esercizio 6 : Soluzione Ciclo lavorazione Sfacciatura- Superficie 1 e Superficie 6 Inserto utensile P20, da tabella: a = 0.1 mm/giro (per sfacciatura acciai a max =0.1 mm/giro) Unica passata p = 2.5 mm (verificare potenza disponibile) 5 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 poi si continuerà a lavorare a giri fissi con D=60mm, v t =200 m/min n= 1062 giri/min (velocità angolare iniziale) Esercizi Asportazione di Truciolo 43

44 Esercizio 6 : Soluzione Ciclo lavorazione Da tabella si ricavano w e k: k=2.9 e w= = Esercizi Asportazione di Truciolo 44

45 Esercizio 6 : Soluzione Ciclo lavorazione Tornitura 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 Esercizi Asportazione di Truciolo 45

46 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 (trascurando extracorse) Esercizi Asportazione di Truciolo 46

47 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 t =120 m/min Calcolo forza e potenza di taglio Dati fresa: z=10 denti l=10 mm D=100 mm Esercizi Asportazione di Truciolo 47

48 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 Esercizi Asportazione di Truciolo 48

49 Esercizio 6 : Soluzione Ciclo lavorazione Calcolo forza e potenza di taglio Calcolo tempo di lavorazione e momento di taglio Esercizi Asportazione di Truciolo 49