Tornitura di componenti per il settore ferroviario

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1 GUIDA ALLE APPLICAZIONI Tornitura di componenti per il settore ferroviario Ritornitura e tornitura di ruote nuove

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3 SOMMARIO INTRODUZIONE 4 Tipi di treno 5 Materiale delle ruote 6 Dimensioni delle ruote 7 Forme delle ruote 7 Processo di lavorazione delle ruote 8 TORNITURA DI RUOTE NUOVE 10 Considerazioni iniziali 10 Tipi di macchine 10 Presentazione dei prodotti e delle ruote 12 Analisi della situazione 15 Metodo migliore 17 Risoluzione dei problemi 22 RITORNITURA DI RUOTE FERROVIARIE 27 Considerazioni iniziali 27 Tipi di macchine 29 Presentazione dei prodotti e delle ruote 34 Analisi della situazione 37 Metodo migliore 41 Risoluzione dei problemi 48 3

4 INTRODUZIONE La tornitura di ruote ferroviarie implica la lavorazione di componenti di grandi dimensioni in grandi macchine, con grandi profondità di taglio. A seconda del tipo di treno, le ruote hanno caratteristiche e requisiti differenti. Nel campo della tornitura di ruote nuove, sono disponibili portautensili con refrigerante sopra e sotto l'inserto e inserti affidabili per la lavorazione completa di qualunque tipo di ruota. Nell'area della ritornitura, esistono steli e inserti in grado di lavorare in tutta sicurezza le ruote vecchie fino a farle diventare come nuove. Per raggiungere il miglior risultato possibile, è opportuno fare una serie di considerazioni. La guida è suddivisa in due diversi capitoli. Il primo tratta la tornitura di ruote nuove e il secondo la ritornitura delle ruote con utensili Sandvik Coromant. All'interno dei capitoli, accanto a una presentazione dei prodotti e delle caratteristiche delle ruote, è possibile trovare analisi delle diverse situazioni, consigli relativi al metodo di lavorazione migliore e suggerimenti per la risoluzione dei problemi più comuni. Presentazione del prodotto Analisi della situazione Metodo migliore Risoluzione dei problemi 4

5 Tipi di treno Questa guida applicativa si concentra sui tre principali tipi di treno ovvero treni merci, metro e treni ad alta velocità. Queste tra categorie di treno hanno caratteristiche differenti e ruote con requisiti particolari in termini di dimensioni, profili, tolleranze e tipo di materiale. TRENI MERCI Si tratta di treni pesanti le cui ruote possono raggiungere livelli di usura elevati (in genere, scorie riportate bordini alti, fori e deformazioni). Le tolleranze sono meno importanti. Sulle vetture cargo, i segni di frenata compaiono molto spesso sul diametro esterno delle ruote. METRO Le ruote sono di piccolo diametro e alcune, tra il diametro interno della ruota e il mozzo, hanno strati di gomma per minimizzare il rumore. I treni sono leggeri e i dischi freno separati. TRENI AD ALTA VELOCITÀ I treni ad alta velocità sono quelli con le ruote più grandi e con i maggiori requisiti in termini di dimensioni, dato che ciò incide direttamente sul comfort dei passeggeri. Per garantire l'equilibratura delle ruote, le tolleranze sui diametri esterni sono elevate. Di conseguenza, le ruote dei treni ad alta velocità vengono sottoposte a ritornitura molto spesso. 5

6 Materiale delle ruote Il materiale di base è acciaio legato e non legato anche se, nei vari mercati, gli standard e le designazioni dei materiali sono diversi. Per quanto riguarda le ruote ferroviarie, la maggioranza (95%) è in acciaio laminato ma una piccola parte viene realizzata anche in acciaio colato. Esistono standard dei materiali che indicano durezze da ER1 a ER9. Più comuni sono gli standard compresi tra ER6 ed ER9. Codice materiale Tenero ER6 ER7 Merci ER8 Metro / passeggeri Alta velocità ER9 Duro Alta Tolleranza dimensionale Molto alta 6

7 Dimensioni delle ruote Differenti tipi di treno hanno differenti tipi di ruote i cui diametri variano tra 400 e 1200 mm circa: Metro: da 400 a 650 mm (da 15.7 a 25.6 poll.) Treni merci: da 800 a 900 mm (da 31.5 a 35.4 poll.) Treni ad alta velocità: tra 900 e 1200 mm (tra 35.4 e 47.2 poll.) Nota: la lavorazione di ruote di diametro più piccolo richiede inserti più piccoli. Questo per evitare lunghi impegni del tagliente che generano forze di taglio elevate. Forme delle ruote La forma delle ruote può essere ondulata o diritta. Le diverse forme sono presenti su ogni tipo di treno o di vagone ma sulle locomotive e sui metro, considerati i limiti di spazio per le ruote e i sistemi frenanti, è più comune la forma diritta. La forma ondulata è più comune sui vagoni. Il tipo di forma dipende dalle dimensioni della ruota, dall'uso previsto e dal fatto che si tratti di vagoni, locomotive o di ruote con scanalature per la riduzione del rumore, ecc. Forma diritta: tipica delle locomotive e dei metro. Forma ondulata: tipica dei vagoni. 7

8 Processo di lavorazione delle ruote L'illustrazione esemplifica la lavorazione di una ruota ferroviaria

9 1. Troncatura dei semilavorati 2. Riscaldamento dei semilavorati nel forno rotativo 3. Forgiatura 4. Processo di foratura 5. Fucinatura per laminazione 6. Processo di piegatura 7. Processo di tempra raffreddamento con acqua 8. Collaudo meccanico 9. Tornitura 10. Test non distruttivo (prova a ultrasuoni per rilevare, ad esempio, eventuali microfessurazioni) 9

10 Tornitura verticale TORNITURA DI RUOTE NUOVE Considerazioni iniziali Prima di iniziare a lavorare una ruota, ci sono alcuni fattori da considerare relativamente a componente e macchina: Tipo di profilo da lavorare (ad es. i profili stretti richiedono inserti più piccoli rispetto ai profili larghi) Durezza e finitura superficiale del componente Sporgenza - le lunghe sporgenze richiedono una maggiore stabilità dell'utensile Adduzione di refrigerante o lavorazione a secco Stabilità, potenza della macchina, coppia e bloccaggio Tipi di macchine Le ruote ferroviarie nuove vengono lavorate in torni verticali. Possono esserci 1 o 2 torrette ma il setup degli utensili è fondamentalmente lo stesso. Nelle macchine nuove, può essere possibile la lavorazione con refrigerante ma, per i vecchi modelli, è più comune la lavorazione a secco. 10

11 MACCHINE MODERNE Per la lavorazione di ruote con diametri fino a 1200 mm (47.2 poll.) Potenza per doppia torretta o slitta di ~150 kw Portautensili: Coromant Capto C10 o steli 5050 Inserti: spesso 32 inserti rotondi Macchine caricate da robot, con velocità massime da circa 150 a 200 giri/min Bloccaggio: un bloccaggio per la ruota grezza, con ganasce" e un secondo bloccaggio per la ruota finita dopo la prima operazione MACCHINE "PIÙ VECCHIE" Per la lavorazione di ruote con diametri fino a 1200 mm (47.2 poll.) Generalmente, una sola torretta e quindi minori requisiti di potenza circa 60 kw Utensili: spesso ricostruiti per portautensili con steli o interfaccia Coromant Capto, in genere con 32 inserti rotondi Rumorosità, calore e polvere Macchina aperta e conseguente dispersione dei trucioli durante l'operazione Potenza inferiore: lavorazione a basse velocità, bassi avanzamenti e con inserti più piccoli ALTRE SOLUZIONI Macchine a mandrino rovesciato Nuovo tipo di macchina con una o due torrette Ruote afferrate dal mandrino principale, utensili che lavorano dal basso 11

12 Presentazione dei prodotti e delle ruote Questa sezione presenta l'offerta di prodotti Sandvik Coromant e gli utensili per la tornitura delle ruote ferroviarie nuove. CARATTERISTICHE DELLE RUOTE La ruota è divisa in tre aree: 1. Cerchione: implica la lavorazione della superficie di contatto e la sfacciatura della parte esterna della ruota. 2. Cartella: è la parte da lavorare tra mozzo e cerchio. 3. Mozzo: implica la lavorazione del foro ma anche la sfacciatura della parte esterna della ruota

13 PRESENTAZIONE DEI PRODOTTI Portautensili T-Max P Gli attacchi T-Max P ottimizzati per la lavorazione di ruote ferroviarie nuove assicurano un bloccaggio stabile e sono disponibili con refrigerante ad alta precisione sopra e sotto l'inserto e con interfaccia Coromant Capto. Inserti Disponibilità di inserti quadrati e rotondi in qualità e tipi di geometria differenti. Accanto ai portautensili, esiste un'offerta standard per la lavorazione completa di ruote ferroviarie. Portautensile Inserto - Coromant Capto, dimensione 10 - Utensili a stelo - Refrigerante opzionale sopra e sotto l'inserto - Inserti rotondi, dimensione 32 mm - Inserti quadrati, dimensione 25 mm - Geometrie per sgrossatura e finitura Nota: fare sempre riferimento all'assortimento più recente presente sul nostro sito web È disponibile un'offerta speciale per la tornitura dedicata al settore ferroviario; per ulteriori informazioni, rivolgersi allo specialista Sandvik Coromant di riferimento. 13

14 REFRIGERANTE AD ALTA PRECISIONE Tutti i nuovi portautensili sono dotati di ugelli ad alta precisione e consentono di erogare il refrigerante sopra e sotto l'inserto. Effetti del refrigerante ad alta precisione: l'erogazione di refrigerante al punto giusto della zona di taglio ha un grande impatto su controllo del truciolo e durata tagliente, con il conseguente aumento della sicurezza del processo. Effetti del refrigerante sotto l'inserto: senza modificare i dati di taglio, è possibile aumentare la durata tagliente del 67% e contrastare gli effetti negativi delle microfessurazioni termiche. 14

15 Analisi della situazione La finalità principale dell'analisi della situazione è quella di verificare di disporre della stabilità necessaria per la massima sicurezza del processo. Utilizzare la checklist riportata di seguito. Inoltre, parlando con il cliente, è opportuno identificare sempre sfide e limiti e spiegare in che modo la definizione di una procedura per la manutenzione degli utensili può prevenire i problemi. CHECKLIST PER L'ANALISI DELLA SITUAZIONE 1. Controllare il bloccaggio della ruota Il bloccaggio si effettua sulla parte esterna della ruota e ciò significa che esiste una grande distanza tra i punti di bloccaggio. In presenza di vibrazioni, questa può essere la causa Ruote di dimensioni più piccole la ruota stessa è più stabile. Grandi dimensioni il rischio di vibrazioni è elevato - Confrontare la differenza applicando la stessa forza su una ruota da 400 mm e una da 1200 mm In genere, a partire da 950 mm (37.4 poll.), è necessario qualche tipo di supporto I dati di taglio devono essere modificati (avanzamento e velocità) 15

16 2. Controllare il portautensili Per ottenere la massima stabilità, la lunghezza di bloccaggio dovrebbe essere quanto più corta possibile Controllare l'usura o il danneggiamento di supporto, bloccaggio a leva, sede inserto e inserto Se necessario, aumentare le dimensioni dello stelo Controllare che sulla sede dell'inserto non ci siano tracce di deformazione plastica; se questa parte è danneggiata, l'unica alternativa è un nuovo attacco 3. Controllare l'adduzione di refrigerante Se la macchina prevede il refrigerante, verificare che quest'ultimo sia orientato correttamente Se l'utensile è dotato di ugelli, il refrigerante deve essere pulito (filtrato) 4. Controllare la ruota Controllare la qualità del materiale grezzo Se la durezza non è uniforme, gli errori di laminazione della ruota rischiano di incidere negativamente sulla durata tagliente 16

17 Metodo migliore In questo capitolo, è riportato il metodo migliore per la tornitura di una ruota ferroviaria da 900 mm (35.4 poll.) in acciaio laminato. La lavorazione della ruota avviene nella stessa macchina, in due posizioni e quattro sequenze, utilizzando utensili standard Sandvik Coromant. Tipo di ruota: 900 mm (35.4 poll.) Materiale: acciaio laminato Condizioni di lavorazione: buone 1. Lavorazione del cerchione OPERAZIONE DI SGROSSATURA In questa operazione di sgrossatura del profilo del cerchione, la lavorazione del bordino e della superficie di contatto viene effettuata in una sola passata. Utensili Portautensili: C10-PRDCL Inserto: RCMX Superficie di contatto Bordino Dati di taglio Operazione v c m/min (piedi/min) f n mm/giro (poll./min) Superficie di contatto Bordino 90 (295) 1.2 (0.047) 90 (295) 1.4 (0.06) 17

18 OPERAZIONE DI FINITURA Prima di capovolgere la ruota, viene eseguita l'operazione di finitura della superficie di contatto. Utensili Portautensili: C10-PRSCL Inserto: RCMX Dati di taglio Operazione v c m/min (piedi/min) f n mm/giro (poll./min) Superficie di contatto 100 (328) 1.25 (0.05) Nota: per mantenere le tolleranze e garantire che il foro sia centrato, è preferibile eseguire con questo setup anche l'operazione di sgrossatura/finitura. 2. Lavorazione della cartella In questa operazione, l'utensile A dura più a lungo ed è l'utensile "principale". Mentre l'utensile A lavora il diametro esterno della cartella (A1), l'utensile B procede simultaneamente alla sfacciatura del mozzo (B2). Quando l'utensile A lavora alla seconda passata (A2), l'utensile B procede alla sfacciatura del cerchione (B1). Per la lavorazione della cartella (A), è importante ottenere una buona finitura superficiale ma rimuovere, nel contempo, la corretta quantità di materiale. Si tratta, in pratica, di un'operazione simultanea di sgrossatura e finitura. 18

19 OPERAZIONE DI FINITURA 1. A è l'utensile "principale" e lavora la cartella Utensili Portautensili: C10-PRDCL Inserto: RCMX Lo stesso portautensili e lo stesso inserto vengono utilizzati per la sfacciatura sia del cerchione che del mozzo Utensili Portautensili: C10-PRDCL Inserto: RCMX Nota: per l'operazione A, aumentare la velocità di taglio per la lavorazione della parte più vicina al mozzo (A2) e, a seconda della forma del profilo, anche l'avanzamento (ridurre l'avanzamento sui profili concavi e aumentarlo su quelli convessi). B 2 A B 1 A 2 A 1 Dati di taglio Operazione v c m/min (piedi/min) f n mm/giro (poll./min) A. Cartella B. Cerchione, sfacciatura C. Mozzo, sfacciatura 100 (328) ( ) 100 (328) 1.4 (0.055) 35 (115) 1.5 (0.059) 19

20 La ruota viene girata in verticale e, sul lato opposto, vengono utilizzati gli stessi utensili e gli stessi dati di taglio. Anche in questo caso è importante ottenere lo spessore corretto della ruota e, nel contempo, una buona finitura superficiale Le due operazioni si susseguono, partendo dall'utensile A1, l'utensile "principale" A B 2 B 1 A 1 A 2 20

21 3. Lavorazione del mozzo La lavorazione del mozzo è l'ultima fase dell'operazione di tornitura delle ruote. OPERAZIONE DI SGROSSATURA A seconda della quantità di sovrametallo, può essere necessario lavorare in due passate ma, in questo caso, si procede all'intera lavorazione in una sola passata. Utensili Portautensili: C10-PSKNR Adattatore: C Inserto: SNMM Dati di taglio Operazione v c m/min (piedi/min) f n mm/giro (poll./min) A. Mozzo interno 115 (377) 1.2 (0.047) Nota: dopo l'operazione di sgrossatura, all'interno del foro viene eseguita una scanalatura. L'ultima fase in assoluto di lavorazione del mozzo è l'operazione di finitura del foro che, in questo caso, avviene su un'altra macchina. 21

22 Risoluzione dei problemi Questa sezione presenta le sfide più comuni poste dalla tornitura di ruote ferroviarie e spiega come risolverle. Sfide tipiche: Controllo del truciolo Usura inserti Finitura superficiale insoddisfacente a causa delle vibrazioni Rottura del portautensili Controllo del truciolo SFIDA Nella lavorazione del profilo della cartella, un'elevata lunghezza di contatto può tradursi in una truciolabilità insoddisfacente (trucioli lunghi). SOLUZIONE - MODIFICARE LA VELOCITÀ DI AVANZAMENTO Regolare la velocità di avanzamento in base alla geometria utilizzata 22

23 SFIDA Durante la lavorazione del cerchione, una quantità eccessiva di materiale grezzo sottopone l'inserto a un'eccessiva sollecitazione, dato che gran parte del tagliente è impegnata nel taglio. Ciò comporta l'aumento delle forze di taglio e delle vibrazioni che, in alcuni casi, possono tradursi nella rottura dell'inserto. SOLUZIONE - RIPROGRAMMARE Riprogrammare prevedendo un'operazione di interpolazione in entrata per rimuovere il sovrametallo in eccesso (1), prima di procedere alla passata finale completa (2). Usura dell'inserto SFIDA La rottura dell'inserto è spesso descritta come un problema ma, generalmente, è il risultato della deformazione plastica o delle microfessurazioni termiche sull'inserto. SOLUZIONE In presenza di microfessurazioni termiche, aumentare il flusso di refrigerante per quanto possibile e verificare che il getto sia direzionato correttamente ovvero sull'inserto In presenza di deformazione plastica, modificare la velocità di avanzamento e utilizzare una qualità più resistente al calore (P25 P15 K15) Passare a una qualità più resistente al calore Deformazione plastica Microfessurazioni termiche 23

24 Finitura superficiale insoddisfacente a causa delle vibrazioni SFIDA Una finitura superficiale insoddisfacente è dovuta alle vibrazioni e, generalmente, interessa cartella e mozzo. SOLUZIONE Controllare il bloccaggio dell'inserto Cercare di migliorare la stabilità dell'utensile Utilizzare uno stelo di dimensioni maggiori, una sporgenza minore e un attacco Coromant Capto più grande (verificare che la forza di trazione sia corretta) Riprogrammare in modo che l'avanzamento avvenga in direzione del bloccaggio della ruota e spinga la ruota verso il basso Ridurre la velocità e/o aumentare l'avanzamento Selezionare un inserto o un raggio di punta più piccolo 24

25 Rottura del portautensili SFIDA La rottura del portautensili può essere dovuta a diverse ragioni: Rottura dell inserto Sovraccarico per quantità eccessiva di sovrametallo Profondità di taglio eccessiva Sedi inserto usurate SOLUZIONE Se il problema è l'usura delle sedi inserto, la definizione di una routine di manutenzione degli utensili in officina contribuisce a prevenire problemi e permette di risparmiare denaro. Chiave dinamometrica Per ottenere le migliori prestazioni da ogni sistema di bloccaggio degli inserti, si dovrebbe usare una chiave dinamometrica per serrare correttamente l'inserto Per la corretta coppia di serraggio degli inserti (Nm), fare riferimento alla marcatura laser su ogni utensile o al Catalogo generale/utensili di tornitura 25

26 Sede inserto È importante verificare che le sedi degli inserti non abbiano subito danni durante la lavorazione o la manipolazione Pulire la sede dell'inserto e verificare che sia libera dalla polvere o dai trucioli prodotti dalla lavorazione. Se necessario, pulire le sedi degli inserti con aria compressa. 26

27 RITORNITURA DI RUOTE FERROVIARIE Considerazioni iniziali Per ridurre i tempi di lavorazione, durante la ritornitura è consigliabile selezionare la massima profondità di taglio possibile. Ciò tuttavia dipende molto dalle condizioni di usura predominanti della ruota usurata. Quando si scelgono utensili e inserti, considerare quanto segue: Tipo di ruota da lavorare Condizioni di usura predominanti della ruota usurata Potenza disponibile della macchina In certi casi, il profilo può essere tornito in una sola passata. Con altre macchine e in altre circostanze, per produrre una ruota con profilo e diametro corretti, può essere necessario dividere la lavorazione in diverse fasi Dividere la lavorazione in diverse fasi è prassi comune con i torni in fossa in cui, per guidare la ruota, viene utilizzato l'azionamento a frizione. 27

28 Quando diventa necessaria la ritornitura? La frequenza di ritornitura delle ruote dipende dall'utilizzo delle sale montate. Rispetto alle ruote dei treni merci, quelle dei treni ad alta velocità vengono lavorate più spesso per ragioni di sicurezza e comfort. Ma per la lavorazione delle ruote dei treni merci, d'altra parte, le profondità di taglio sono decisamente maggiori. Treni merci: ritornitura non molto frequente (ogni 5 10 anni) Treni regionali/metro: ritornitura almeno una volta all'anno Treni ad alta velocità: ritornitura frequente, ogni 5-8 settimane (ogni km) Per evitare il rischio di lavorare all'esterno della zona temprata, il diametro minimo viene generalmente contrassegnato con una scanalatura sul diametro esterno. Quando manca la scanalatura, il diametro interno deve essere misurato. 28

29 Tipi di macchine La ritornitura delle ruote ferroviarie si effettua sempre a secco. A seconda del tipo di treno, cambiano i requisiti relativamente al tipo di macchina che può essere in fossa o in superficie. Si utilizzano anche macchine meno comuni che non verranno però trattate in questa guida. TORNI IN FOSSA Metro e treni passeggeri (vagoni e vetture sono uniti tra loro) Locomotive Treni ad alta velocità: MACCHINE IN SUPERFICIE Treni merci Vetture passeggeri (le vetture possono essere separate) ALTRE SOLUZIONI Macchine portatili - Normalmente noleggiate e utilizzate in officina, si trovano spesso nelle aziende di manutenzione private 29

30 Vetture Treni 30

31 Considerazioni in base al tipo di macchina TORNIO IN FOSSA In questa macchina, si rilavorano i profili delle ruote di locomotive, treni ad alta velocità e metro. Caratteristiche di bloccaggio Applicazione di cilindri idraulici sui cuscinetti d'assile Limiti Profondità di taglio massima Metodo di bloccaggio La sala montata da lavorare viene sollevata e guidata da quattro rulli conici in periferia. Per aumentare la forza sull'azionamento a frizione, l'ultima soluzione è quella di applicare cilindri idraulici sui cuscinetti d'assile. 31

32 Macchina in superficie In questa macchina, si rilavorano soprattutto ruote di treni merci e vetture passeggeri. Esistono due diversi modi di bloccare la ruota: il metodo tradizionale e uno più moderno. BLOCCAGGIO DI TIPO TRADIZIONALE Caratteristiche di bloccaggio Le sale montate ovvero i gruppi costituiti da assile e dischi freno vengono separate dal veicolo Limiti Deformazione della ruota (diametro interno) Metodo di bloccaggio Le sale montate ovvero i gruppi costituiti da assile e dischi freno vengono separate dal veicolo (smontati dalla locomotiva o dal treno) L'assile viene fissato da due manicotti centrali, a sinistra e destra, su fori centrali. Per guidare la sala montata, un mandrino blocca il diametro interno della flangia della ruota. In alternativa si utilizza l'azionamento a frizione Il diametro interno della ruota viene sempre danneggiato (deformazione) 32

33 Nuovo metodo di bloccaggio In questo tipo di macchine, vengono rilavorate soprattutto le ruote dei treni merci. In genere, questo tipo di ruote è gravemente usurato ed è quindi necessaria una maggiore profondità di taglio per ottenere il profilo corretto. Caratteristiche di bloccaggio È necessario un bloccaggio rigido: per raggiungere questa grande profondità di taglio (fino a 12 mm), è indispensabile un bloccaggio rigido che consenta di controllare le elevate forze di taglio Limiti I trucioli lunghi possono interferire con dispositivi di bloccaggio e tubi idraulici Macchina portatile Questo tipo di macchina viene generalmente noleggiata e utilizzata in officina. Un'alternativa economica da utilizzare quando necessario. Si trova spesso nelle aziende di manutenzione private Esiste anche un tipo di macchina portatile che può essere utilizzata direttamente sulle rotaie Bloccaggio Come per i torni in fossa ma in condizioni di stabilità e frizione inferiori Dati di taglio minori MobiTurn/ Hegenscheidt 33

34 PRESENTAZIONE DEI PRODOTTI E DELLE RUOTE Presentazione delle ruote Il cerchione è la parte della ruota a contatto con la rotaia e quindi quella che deve essere sottoposta a ritornitura. Il cerchione è diviso in tre aree: 1. Area esterna 2. Superficie di contatto 3. Bordino

35 Presentazione del prodotto PORTAUTENSILI E INSERTI Sono disponibili portautensili T-Max P ottimizzati per la lavorazione di ruote ferroviarie. Gli inserti sono disponibili in diverse qualità di acciaio e con geometrie adatte ad operazioni che vanno dalla sgrossatura alla finitura. Nota: fare sempre riferimento all'assortimento più recente presente sul nostro sito web È disponibile un'offerta speciale per la tornitura dedicata al settore ferroviario; per ulteriori informazioni, rivolgersi allo specialista Sandvik Coromant di riferimento. Portautensile Inserti Steli per cartucce - Dimensioni di 19, 30 e 32 mm - Qualità GC4325 e GC Geometrie per operazioni che vanno dalla sgrossatura alla finitura (-PR, -PM, -PF) 35

36 QUALITÀ PER LA RITORNITURA DI RUOTE FERROVIARIE In questa tabella, sono riportate le qualità consigliate in base alle condizioni della ruota. La scelta della velocità di taglio dipende sempre dalla combinazione tra il tipo di qualità scelto e le condizioni della ruota. In generale, è consigliabile scegliere una velocità di taglio inferiore quando si lavorano ruote temprate con piastre freno e componenti simili e una velocità di taglio superiore quando si lavorano ruote più tenere in condizioni migliori. ISO P Condizioni della ruota Meno usurata GC3015 Condizioni della ruota 1: le ruote con profili meno usurati vengono lavorate con dati di taglio elevati per massimizzare la produttività. Usare la qualità più dura, GC3015. Condizioni della ruota GC4215 GC4325 Condizioni della ruota 2: la maggioranza delle ruote usurate che presentano deformazioni, cerchioni con scorie riportate o microfessurazioni termiche viene lavorata con la qualità generica GC4215, che rappresenta la scelta prioritaria. Condizioni della ruota 3: per le ruote con danni più gravi e con le macchine a bassa velocità che richiedono utensili più tenaci, è necessario utilizzare la qualità GC4325. Gravemente usurata SH Condizioni della ruota 4: le ruote gravemente usurate vengono lavorate a basse velocità di taglio. Utilizzare la qualità non rivestita SH. Nota: tutte le qualità di inserto sono disponibili nelle dimensioni e nei tipi più comuni nell'assortimento standard. In versione standard, sono disponibili anche altre opzioni. 36

37 ANALISI DELLA SITUAZIONE La finalità principale dell'analisi della situazione è quella di garantire la stabilità. A seconda che si tratti di una macchina in fossa o in superficie, i fattori da considerare sono diversi: Gli inserti di tipo L non hanno supporti. Verificare che inserto, cartuccia e attacco base non siano danneggiati (il calore li fa diventare blu) Cartuccia (a protezione dell'attacco base) Inserto surriscaldato e rotto Deformazione plastica, rotture Attacco base, solitamente speciale Considerazioni MACCHINA IN SUPERFICIE Profondità di taglio - Il bloccaggio rigido consente la lavorazione con profondità di taglio elevate - Generalmente, è necessaria più di una passata per la finitura superficiale e la regolazione delle dimensioni Scelta degli inserti - Qualità di inserto differenti possono avere differenti profondità di taglio (vedere la tabella a pagina 36) 37

38 TORNIO IN FOSSA Truciolabilità - Un buon controllo del truciolo è una questione di sicurezza, sia per l'operatore che per la macchina - I trucioli lunghi danneggiano cavi e tubi idraulici mentre quelli avvolti attorno agli assi sono difficili e pericolosi da rimuovere Profondità di taglio - È consigliabile utilizzare profondità di taglio non eccessive per evitare forze di taglio troppo elevate Condizioni tipiche di usura 1. Area esterna La lavorazione inizia da qui. L'usura su questa parte si verifica generalmente solo sulle ruote dei vagoni merci, sotto forma di scorie riportate, e sollecita notevolmente gli utensili in termini di intermittenza e durezza. La durezza può arrivare a 45 HRC e deve essere lavorata con dati di taglio non elevati. Le scorie riportate sono presenti sull'area esterna 38

39 2. Superficie di contatto Una tipica usura è rappresentata dalle deformazioni. Le deformazioni si verificano quando le ruote si bloccano, generalmente durante l'autunno a causa delle foglie bagnate sui binari. Questi punti sono molto duri e possono anche comportare la necessità di procedere con tagli interrotti. Deformazioni, microfessurazioni e inclusioni sono i tre tipi di usura più comuni per cui la lavorazione con dati di taglio non elevati è la fase 1 della soluzione. Nota: nei treni moderni, questo tipo di usura è meno comune grazie ai sistemi elettronici di frenatura (ABS) e di controllo della potenza. Deformazioni Microfessurazioni Inclusioni 3. Bordino Il bordino è di larghezza ridotta e, per effetto del minor diametro della ruota, può aumentare. La dimensione h è generalmente di 26 mm ma, sulle ruote gravemente usurate, può arrivare a oltre 30 mm. A volte, è necessario tagliarlo prima di rilavorare il profilo. Sui treni merci, le ruote si induriscono molto spesso perché i freni sono sul diametro esterno della ruota. Se i freni vengono utilizzati con frequenza (percorsi di montagna), le ruote sono soggette a cicli continui di riscaldamento e raffreddamento. Questo aumenta la durezza della superficie delle ruote. h Deformazione sul bordino 39

40 CONDIZIONI TIPICHE DI USURA E SOLUZIONI Condizione di usura 1. Area esterna 2. Superficie di contatto 3. Bordino Treni merci Scorie riportate Deformazioni (induriti) per effetto delle frenate. Deformazione del profilo per attrito sulla rotaia. Metro NA Inclusioni (pietre sulle rotaie). Deformazioni (induriti) per effetto delle frenate. Deformazione del profilo per attrito sulla rotaia. Treni ad alta velocità NA Deformazioni (induriti) per effetto delle frenate. Microfessurazioni. Trattandosi di ruote ritornite più spesso di quelle dei treni merci, il problema è meno frequente o di minore entità. Alcuni segni di attrito possono verificarsi quando la flangia tocca la rotaia. Fase 1 della soluzione Ridurre velocità e avanzamento. Lavorare con una profondità di taglio (ap) al di sotto della deformazione o la fessurazione. Vedere il metodo migliore a pagina 42. Fase 2 della soluzione La qualità SH è la scelta prioritaria. Ridurre la velocità a m/min, Utilizzare una geometria stabile (-PM o -22) che supporta il tagliente. NA 40

41 METODO MIGLIORE Tornio in fossa Nelle pagine che seguono, è riportata il metodo migliore per la ritornitura di una ruota ferroviaria in acciaio laminato. LAVORAZIONE IN CONDIZIONI NORMALI A basse profondità di taglio, gli inserti di tipo C sono la scelta prioritaria. Grazie al loro angolo di registrazione, questi inserti garantiscono buoni livelli di truciolabilità e controllo del truciolo durante la lavorazione. La qualità di scelta prioritaria è GC4215. Nota: a volte, questi utensili possono essere utilizzati anche nelle macchine in superficie, quando non è necessario lavorare con un valore ap elevato. Utensili Portautensili: R Unità di taglio: R Inserto: CNMX PF Portautensili: R Unità di taglio: R Inserto: CNMX PF Dati di taglio v c m/min (piedi/min) ( ) f n mm/giro (poll./min) ( ) 41

42 LAVORAZIONE IN CONDIZIONI DIFFICILI - RUOTE MOLTO DANNEGGIATE Quando si lavora un cerchione molto danneggiato, è generalmente indispensabile dimezzare la velocità di taglio. Inoltre, è necessario adattare l'avanzamento alle condizioni di taglio. Utensili Portautensili: R M Unità di taglio: R Inserto: LNMX PM Portautensili: R M Unità di taglio: R Inserto: LNMX PM Portautensili: R M Unità di taglio: R Inserto: LNMX PM Dati di taglio v c m/min (piedi/min) ( ) f n mm/giro (poll./min) ( ) 42

43 Macchina in superficie CONDIZIONI DIFFICILI - RUOTE MOLTO DANNEGGIATE Lavorazione del bordino lungo alternativa 1 Questo è un esempio di ritornitura di una ruota usurata con segni di slittamento, craterizzazione o microfessurazioni termiche. In presenza di un bloccaggio stabile e di una macchina con potenza sufficiente, è possibile lavorare contemporaneamente il bordino e la superficie di contatto. Utensili Portautensili: R M Unità di taglio: R Inserto: LNMX PR Portautensili: R M Unità di taglio: R Inserto: LNMX PR Portautensili: R M Unità di taglio: R Inserto: LNMX PR Portautensili: R M Unità di taglio: R Inserto: LNMX PR Dati di taglio Velocità di taglio v c m/min (piedi/min) 40 (130) Avanzamento f n mm/giro (poll./giro) ( ) OTTIMIZZAZIONE Per una maggiore durata tagliente, passare a una qualità più resistente al calore (vedere la tabella con le qualità consigliate, pagina 36) 43

44 Lavorazione del bordino lungo alternativa 2 Se il bloccaggio è instabile e la potenza della macchina insufficiente, questo può essere un modo alternativo di lavorare il bordino. Prima di tutto, si effettua un taglio approssimativo del bordino. Successivamente, si lavora la superficie di contatto e si rifinisce il bordino. Utensili Portautensili: R M Unità di taglio: R Inserto: LNMX PM Portautensili: R M Unità di taglio: R Inserto: LNMX PM Portautensili: R M Unità di taglio: R Inserto: LNMX PM Dati di taglio Velocità di taglio v c m/min (piedi/min) 40 (130) Avanzamento f n mm/giro (poll./giro) ( ) OTTIMIZZAZIONE Per una maggiore truciolabilità, utilizzare LNUX PF e CNMX PF SH è una qualità alternativa per le ruote gravemente danneggiate 44

45 Disco del freno Un componente tipico dei treni è il disco del freno. Il disco del freno viene lavorato su richiesta con due utensili montati su un dispositivo separato della macchina. Per questa lavorazione, è consigliabile utilizzare l'offerta speciale di portautensili di Sandvik Coromant (lunghezza di 130 mm) in combinazione con inserti raschianti standard tipo D (-WMX). Questa combinazione funziona in modo eccellente quando le profondità di taglio sono basse e le velocità elevate, assicurando un buon controllo del truciolo. Gli inserti tipo D sono adatti anche per lo spazio tra i dischi freno. 45

46 RISOLUZIONE DEI PROBLEMI Per la ritornitura delle ruote, le sfide più comuni sono: Rottura dell inserto Trucioli corti e caldi Vibrazioni dovute all'usura della cartuccia Rottura dell inserto SFIDA La rottura dell'inserto fa sì che il metallo duro aderisca alla ruota. CAUSA PRINCIPALE Sovraccarico dell'inserto Indurimenti, microfessurazioni o deformazioni sulla ruota SOLUZIONE Controllare l'inserto in tempo per evitare danni Ridurre drasticamente velocità e avanzamento e poi cercare di aumentarli lentamente Cercare di procedere delicatamente alla rimozione (o passare alla rettifica) Deformazioni Nota: si verifica sia nei torni in fossa che nelle macchine in superficie. 46

47 Vibrazioni dovute all'usura della cartuccia o del bloccaggio a leva SFIDA Segni di compressione sulla cartuccia che generano vibrazioni CAUSA PRINCIPALE Segni di compressione dovuti all'applicazione di forze elevate sulla geometria dell'inserto Spostamento dell'inserto dovuto a forze di bloccaggio scorrette SOLUZIONE Controllare e cambiare più spesso la cartuccia Controllare che il bloccaggio a leva non sia danneggiato 47

48 Trucioli caldi (operazione di finitura) SFIDA I trucioli caldi su macchina e componente riscaldano la macchina. Inoltre, possono colpire l'operatore SOLUZIONE Verificare che i trucioli vengano evacuati in sicurezza dalla macchina Ridurre l'avanzamento, ridurre la velocità o passare a una geometria media, PM Nota: si verifica solo nei torni in fossa. 48

49 Forze di taglio troppo elevate dovute ad avanzamenti troppo alti SFIDA Un avanzamento troppo alto aumenta le forze di taglio e quindi l'azionamento a frizione. Ciò fa sì che la ruota si fermi comportando spesso rottura dell'inserto, tagli profondi sulla ruota e, talvolta, l'adesione di pezzi di inserto alla ruota SOLUZIONE Utilizzare una velocità di avanzamento adeguata Utilizzare un altro inserto con una profondità di taglio sufficiente a rimuovere i residui dell'inserto rotto con un avanzamento molto basso A volte, può rivelarsi necessario ricorrere a metodi più drastici, utilizzando un utensile di rettifica Nota: si verifica solo nei torni in fossa. 49

50 Note 50