Alessandro Ascari Corso di Studi di Fabbricazione LO STATO DELLE SUPERFICI. La rugosità superficiale Il rugosimetro

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Maurizio De Angelis
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1 Alessandro Ascari Corso di Studi di Fabbricazione LO STATO DELLE SUPERFICI La rugosità superficiale Il rugosimetro

2 Il concetto di Rugosità Lo stato della superficie di un oggetto dipende dal tipo di lavorazione che ha subito e viene indicato con il termine di rugosità La rugosità si indica sui disegni con un numero espresso in micron [μm] che dipende dalla profondità dei solchi

3 Gli errori geometrici delle superfici Il funzionamento corretto di un prodotto meccanico dipende non solo dalla precisione dimensionale dei suoi elementi, ma anche dagli errori geometrici presenti sulle superfici funzionali I processi di fabbricazione non consentono di ottenere le dimensioni nominali indicate sui disegni, così come non consentono di ottenere le superfici ideali in essi indicati

4 Definizioni di Superfici Superficie ideale o nominale: idealmente definisce il pezzo, è quella rappresentata sul disegno Superficie reale: effettivamente ottenuta con la lavorazione. Superficie rilevata/misurata: descritta dagli strumenti di misura (in pratica coincidente con quella reale) Superficie di riferimento: utilizzata per la misura degli errori geometrici ( quella seguita da un pattino di rilevazione) Superficie media: nella quale la somma dei quadrati delle distanze dalla superficie reale è minima

5 Modelli di rugosità Piano di rilievo: piano ortogonale alla superficie media Sul piano di rilievo si definisco: profilo ideale, profilo reale, profilo misurato, profilo di riferimento, profilo medio a) b) c) Profilo Piano di rilievo Passo della rugosità Orientamento Passo della rugosità Orientamento a) e b) Modelli con direzione predominante dei solchi c) Modello completamente privo di orientamento

6 Classificazione degli errori Errori geometrici Errori macrogeometrici (( errori di di forma )) Errori microgeometrici Rugosità ( ( tessitura primaria ) ) Ondulazioni ( ( tessitura secondaria ) )

7 Esempio di superfici Profilo della superficie P r H r Rugosità P o H o Ondulazione (tessitura secondaria) P f H f Errori di forma

8 Rapporti passo/ampiezza Tipo Micro Micro Denominazione Rugosità o tessitura primaria Ondulazione o tessitura secondaria Rapporto Passo/Ampiezza 0 < P r /H r < < P o /H o < 1000 Macro Errori di forma P f /H f > 1000

9 Misura degli errori microgeometrici: Il Rugosimetro Stilo Tastatore di diamante conico o piramidale Pattino

10 Componenti di un rugosimetro Stilo TASTATORE Pattino Tastatore TRASDUTTORE AMPLIFICATORE Tastatore Segnale analogico rilevato dal trasduttore Superficie reale Dati digitalizzati CONVERTITORE A/D Profilo Linea media FILTRO Separazione di rugosità e ondulazione

11 Profilo rilevato Linea media y 2 y 5 y 1 y 3 y 4 yn Δl Passo N i=1 y i =0 λ La linea media è quella che minimizza le distanze ( con segno ) dal profilo

12 Rugosità Media Aritmetica R a [μm] profilo N R a = 1 N i=1 y i y i Linea media Grado di rugosità R a [μm] > >3 Lunghezza minima di campionatura λ [mm]

13 Rugosità Media Quadratica R q profilo y i Linea media R q = 1 N N i=1 y i 2 Si considera una relazione media per cui R a /R q = 0.9

14 Rugosità Totale R t profilo y max y min y i Linea media R t =R p R v = y max y min poco indicativo essendo influenzato da singole asperità accidentali

15 Rugosità R z secondo ISO y e1 y e2 y e3 profilo y e4 y e5 y i1 y i2 y i3 y i4 y i5 Linea media R z = 5 i=1 5 y + ei y ii i=1 5 Media aritmetica delle altezza dei cinque picchi e delle cinque valli più profonde presenti nel tratto in misurazione

16 Filtraggio del profilo misurato Si effettua un'analisi in frequenza e si separano le componenti W e R tramite un filtro Ondulazione (W profile) Profilo rilevato (P profile) Y ( x)=y W (x)+y R (x) Rugosità (R profile)

17 Indicazione della rugosità sui disegni L indicazione è normata dalla ISO 1302:2002 a: valore rugosità in micrometri. b: eventuale secondo parametro di rugosità c: metodo di fabbricazione d: simbolo di direzione dei solchi e: sovrametallo di lavorazione. Esempi:

Simbolo di direzione dei solchi Simbolo Interpretazione esempi I solchi sono paralleli alla traccia della superficie a cui è applicato il simbolo I solchi sono normali alla traccia della

18 Simbolo di direzione dei solchi Simbolo Interpretazione esempi I solchi sono paralleli alla traccia della superficie a cui è applicato il simbolo I solchi sono normali alla traccia della superficie a cui è applicato il simbolo I solchi sono orientati secondo due direzioni che si incrociano Solchi o finitura ad andamento casuale, che non presentano una direzione preferenziale

19 Simbologia lavorazione Tipologia di lavorazione non specificata Superficie realizzata con asportazione di truciolo Superficie senza asportazione di truciolo

20 Indicazione della rugosità (obsoleta)

21 Rugosità e lavorazioni

22 Rugosità e lavorazioni Lavorazioni per asportazione di truciolo

23 Lavorazione e qualità della superficie lavorata Macchina utensile Rigidezza Qualità organi e azionamenti Installazione Manutenzione Pezzo da lavorare Design for manufacturing Materiale (composizione, struttura metallurgica, qualità fisiche) Formato e qualità del grezzo di partenza (processo fusorio, laminazione, forgiatura, stampaggio) Utensili Materiale degli utensili Geometria Condizioni di taglio parametri tecnologici

24 Rugosità e lavorazioni meccaniche Tipo di materiale da lavorare e sue condizioni Tipo di materiale degli utensili Fluido da taglio Usura del tagliente Restituzione elastica del materiale Temperature nelle zone di taglio Vibrazioni del sistema macchina/utensile/pezzo

25 PRECISIONE Tolleranze Dimensionali Scostamento superiore Scostamento inferiore Campo di tolleranza e s = D max D e i = D D min t = D max - D min

26 Accoppiamento con gioco Gioco massimo G max = D max d min Gioco minimo G min = D min d max

27 Accoppiamento con interferenza Interferenza massima Interferenza minima I max = d max D min I min = d min D max

28 Qualità di tolleranza nel sistema ISO

29 Posizione del campo di tolleranza per alberi

30 Qualità ISO e lavorazioni Tolleranza ISO Corrispondenza UNI Lavorazioni Meccaniche corrispondenti Fori Alberi Fori Alberi IT 1 IT 2 IT 3 IT 4 IT 5 IT 6 IT 7 IT 8 IT 9 IT 10 Extra preciso Preciso medio Extra preciso preciso medio Lavorazioni con macchine speciali Rettifica molto accurata Tornitura Alesatura brocciatura rettifica trapanatura Lavorazioni con macchine speciali tornitura Rettifica molto accurata Limatura trafilatura piallatura IT 11 grossolano IT 12 IT 13 Sgrossatura alle machine, lavorazioni grossolane di stampaggio, laminazione, fusione ecc IT 14

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