Classificazione delle lavorazioni per asportazione di truciolo

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1 Classificazione delle lavorazioni per asportazione di truciolo Classificazione secondo i movimenti Moto di taglio Moto di avanzamento Moto di registrazione - rettilineo - alternativo - rotatorio - continuo - intermittente - per posizionare l utensile in prossimità della zona di lavoro all utensile o al pezzo Asportazione di truciolo 36

2 Classificazione secondo il contatto utensile pezzo Continuo Monotaglienti Bitaglienti Pluritaglienti - tornitura - limatura - piallatura - stozzatura - foratura - brocciatura Discontinuo Pluritaglienti Taglienti indefiniti - fresatura - rettifica Asportazione di truciolo 37

3 Classificazione secondo il moto di taglio Rotatorio Rettilineo Torni (pezzo) Limatrici (utensile) Trapani (utensile) Piallatrici (utensile) Alesatrici (utensile) Stozzatrici (utensile) Fresatrici (utensile) Brocciatrici (utensile) Rettificatrici (utensile) In genere è più facile mettere in movimento ad elevata velocità l utensile piuttosto che il pezzo Asportazione di truciolo 38

4 Tornitura Moto di taglio: pezzo rotatorio Moto di avanzamento: utensile lineare rettilineo o meno Moto di registrazione: utensile lineare discontinuo Moto di lavoro: elicoidale Asportazione di truciolo 39

5 Struttura tornio Elementi caratteristici del tornio: bancale (guide) 2. testa (mandrino) 3. carro porta-utensile (torretta) 4. controtesta 1 3 Asportazione di truciolo 40

6 Lavorazioni possibili tornitura cilindrica esterna tornitura piana esterna, sfacciatura Asportazione di truciolo 41

7 tornitura esterna di superfici complesse tornitura interna Asportazione di truciolo 42

8 filettatura interna/esterna esecuzione di gole Asportazione di truciolo 43

9 troncatura zigrinatura Asportazione di truciolo 44

10 Attrezzature per torni modi di serraggio: (a) tra punta e contropunta con brida e disco menabrida a (b) con autocentrante dall esterno (c) con autocentrante dall interno (d) con autocentrante con griffe tornibili b c d (e) con piattaforma a griffe indipendenti (f) con piattaforma e squadra e f g (g) su spina, tra punta e contropunta (h) con trascinatore frontale, fra le punte h Asportazione di truciolo 45

11 Utensile elementare di tornitura posizionamento relativo utensile / pezzo sistema di riferimento Asportazione di truciolo 46

12 forma dell utensile angoli della sezione normale angoli del profilo α β γ angoli di registrazione χ angolo di inclinazione λ Asportazione di truciolo 47

13 Effetto di χ e λ sulla formazione del truciolo χ = 45, λ > 0 χ = 0, λ > 0 χ = 0, λ = 0 χ = 0, λ < 0 χ = 45, λ < 0 Asportazione di truciolo 48

14 Forze di taglio Ft serve principalmente per la determinazione della potenza di taglio (Fz) Fr Ft Fa Fa influenza inflessione utensile, contribuisce (poco) alla potenza di taglio Fr determina principalmente l inflessione del pezzo e quindi le tolleranze di lavorazione non contribuisce alla potenza di taglio Ft : Fr : Fa 1 : 1/3-1/4 : 1/4-1/5 Componenti della forza di taglio Asportazione di truciolo 49

15 Individuazione della sezione del truciolo A = h x b h = a x sin χ b = p / sin χ a A = a x p p χ A = sezione del truciolo h = spessore del truciolo b = larghezza del truciolo a = avanzamento per giro p = profondità di passata χ= angolo di registrazione del tagliente principale ψ + ψ = angolo dell utensile robustezza dell utensile χ ψ ψ Asportazione di truciolo 50

16 Forza di taglio e potenza di lavorazione F t = K s A = K s a p = K so h -z a p K s = pressione di taglio K so = pressione specifica di taglio P = Σ F i V i = F t V t + F a V a + F r V r V t = r ω = r 2 π n / 60 / 1000 = π d n / 60 / 1000 V a = a n / 60 / 1000 V r = 0 ω [rad / s] n [giri / minuto] r [mm] a = [mm / giro] V t, V a, V r [ m / s] 60 s / min ; 1000 mm / m Asportazione di truciolo 51

17 P = F t π d n / 60 / F a a n / 60 / 1000 = = n F t ( π d + α a ) / 60 / 1000 essendo Fa = α F t con α [ 1/4-1/5 ] π 3 d > alcuni mm a < 1 mm e quindi, essendo si ha che π > α e d > a π d >> α a e quindi si può trascurare la P a in conclusione P = F t V t = F t p d n = K s a p π d n / 60 / 1000 Asportazione di truciolo 52

18 Tempo di lavorazione t = L / V a = L / a / n * 60 * 1000 V a = a n / 60 / 1000 aumenta la rugosità Per ridurre il tempo di lavorazione si può: aumentare a aumentare n V t = π d n / 60 / 1000 aumenta la potenza richiesta Asportazione di truciolo 53

19 Rugosità nelle operazioni di tornitura La rugosità teorica dipende da fattori geometrici La rugosità reale dipende da: - deformazioni plastiche - vibrazioni - dilatazioni termiche differenziali - attrito - struttura cristallina - velocità di taglio (v t, Ra ) - angolo g (g, Ra ) - raggio di raccordo fra i taglienti (r, Ra ) - profondità di passata (p, Ra ) - avanzamento (f, Ra ) - usura utensile Asportazione di truciolo 54

20 Rugosità teorica I caso: taglienti non raccordati p χ a χ Rt V a a/2 B H χ A C χ δ D δ Linea di compenso L H a D 0 R a = 1 / L y dx = 1 / a (AHH + ABC + CDD ) = 1 / a ( 2 a/2 δ/2) = δ/2 e R t = 4 R a (valida per profili simmetrici e lineari) Asportazione di truciolo 55

21 Determinare: δ = δ ( a, χ 1, χ 2 ) B a / 2 = a 1 + a 2 δ = a 1 tan χ = a 2 tan χ A χ P a 1 a 2 a / 2 χ C δ a 1 = δ tan χ a 2 = δ tan χ a / 2 = δ ( 1/tan χ + 1/tan χ ) δ = a/2 / ( 1/tan χ + 1/tan χ ) R a = δ /2 = a/4 / ( 1/tan χ + 1/tan χ ) χ χ a R a aumenta ( ruotare l utensile vuol dire far variare in senso opposto χ e χ e quindi le tangenti ) Asportazione di truciolo 56

22 2 caso: taglienti raccordati: a r + Si dimostra l effetto dell avanzamento è analogo (al quadrato) l effetto degli angoli di registrazione e sostituito dall effetto del raggio di raccordo Formula di Schmalzl (valida se lavora solo la parte raccordata) -> R a = 1000/32 a 2 / r a [ mm ] r [ mm ] R a [ µm ] Asportazione di truciolo 57

23 Sequenza delle operazioni e scelta dei parametri grezzo finito -- fonderia grezzo da -- semilavorato da deformazione plastica Asportazione di truciolo 58

24 Quanto deve essere asportato : la differenza fra quota del grezzo e quota del finito H tot è noto In quante passate H tot = H 1 + H H n? Elementi di valutazione: tolleranze / finiture tolleranze richieste finitura superficiale richiesta modeste poche passate, grande profondità elevate molte passate, le ultime con piccola profondità sgrossatura semifinitura finitura Asportazione di truciolo 59

25 Come deve essere asportato : il più velocemente possibile il più economicamente possibile compatibilmente con i vincoli di -- tolleranze -- finiture -- forze -- potenze -- Il più velocemente possibile vuol dire Il più economicamente possibile vuol dire Compatibilmente con i vincoli vuol dire alla velocità di taglio ottima per il tempo con l avanzamento più grande possibile alla velocità di taglio ottima per il costo usurando gli utensili il meno posssibile..? Asportazione di truciolo 60

26 Compatibilmente con i vincoli vuol dire che: Parametri le forze in gioco non devono essere troppo elevate per evitare che il pezzo si infletta troppo (scarse tolleranze) piccoli p e a l avanzamento deve essere adeguato per ottenere la rugosità richiesta piccolo a La Vt deve essere piccola per non usurare troppo gli utensili Utensili l utensile deve essere abbastanza robusto per non rompersi sotto l azione delle forze di taglio grande β deve essere fatto con un materiale povero per non costare troppo Macchine la macchina deve essere abbastanza robusta per non deformarsi sotto l azione delle forze di taglio la macchina deve essere abbastanza potente per fornire adeguata Vt e F Asportazione di truciolo 61

27 Tolleranze materiale idealmente asportato Caso ideale: no forze no deformazioni rigidezza infinita v r φ p φ v a Caso reale: forze deformazioni elasticità F materiale realmente asportato Asportazione di truciolo 62

28 caso ideale caso reale mandrino autocentrante caso reale punta e contropunta Asportazione di truciolo 63

29 Soluzione: ridurre le forze ridurre la sezione del truciolo ridurre p e a Metodo del Ks Riduzione di p: Riduzione di a: aumenta il numero di passate aumenta il tempo della singola passata Asportazione di truciolo 64

30 Finiture Relazione di Schmalzl Aumentare raggio dell utensile Diminuire l avanzamento aumenta ingombro dell utensile aumenta il tempo della passata Asportazione di truciolo 65

31 Forze Metodo del Ks sul pezzo forze troppo grandi basse tolleranze vedi sopra sull utensile forze troppo grandi rischio rottura aumento (piccolo) usura sulla macchina forze troppo grandi potenze elevate deformazioni danni e rischi vari Asportazione di truciolo 66

32 Potenze P = F V t = K s A V t = K s a p V t Se la potenza disponibile è inferiore alla potenza richiesta è necessario: ridurre le forze (a o p) o ridurre la velocità ridurre le forze riducendo l avanzamento porta a: finiture superficiali migliori aumento dei tempi di lavorazione ridurre le forze riducendo la profondità di passata porta a: tolleranze migliori aumento dei tempi di lavorazione ridurre le forze riducendo la velocità di taglio porta a: minore usura utensili aumento dei tempi di lavorazione Asportazione di truciolo 67

33 Ottimizzazione non vincolata ad un parametro esiste sicuramente almeno una soluzione Ottimizzazione vincolata multi parametri Ottimizzazione vincolata pochi parametri potrebbero non esistere soluzioni Ottimizzazione vincolata ad un parametro Asportazione di truciolo 68