FORMAZIONE DEL TRUCIOLO

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1 GEOMETRIA PARTE TAGLIENTE ANGOLO DI REGISTRAZIONE ANGOLO DI SPOGLIA SUPERIORE ANGOLO DI SPOGLIA INFERIORE ANGOLO DI TAGLIO ANGOLO DI INCLINAZIONE ANGOLO AL VERTICE RAGGIO DI PUNTA ANGOLI DI SPOGLIA ASSIALI E RADIALI ANGOLO EFFETTIVO DI TAGLIO MATERIALE DA TAGLIO RAPPORTI D ATTRITO SULLA SUPERFICIE DI SPOGLIA SUPERIORE CONDUCIBILITA TERMICA USURA FORMAZIONE DEL TRUCIOLO MATERIALE DEL PEZZO COMPONENTI CONFORMAZIONE STRUTTURALE RESISTENZA ALLUNGAMENTO A ROTTURA CONDIZIONI DI TAGLIO AVANZAMENTO PROFONDITA DI PASSATA VELOCITA DI TAGLIO REFRIGERANTE EMULSIONE OLIO DA TAGLIO ARIA PRESSIONE AIUTI PER LA FORMAZIONE TRUCIOLO CARATTERISTICHE DELL AVVOLGITRUCIOLO MACCHINA UTENSILE COMPORTAMENTO DINAMICO OSCILLAZIONE PEZZO OSCILLAZIONE UTENSILE

2 Angolo di registrazione Il modo in cui il tagliente aggredisce il materiale è caratterizzato dall angolo di registrazione. L angolo di registrazione, mediamente compreso tra i 45 e i 90, è misurato tra il tagliente principale dell utensile e il pezzo tenendo in considerazione la direzione dell avanzamento. f f L angolo di registrazione è fondamentale per la scelta dell utensile, in funzione del tipo di lavorazione e delle condizioni del pezzo da lavorare. Quest angolo influenza inoltre l entità e la direzione degli sforzi di taglio, fattore questo molto importante per la riuscita o meno di una lavorazione.

3 Angolo di spoglia superiore L angolo di spoglia superiore dell inserto è misurato tra il tagliente principale e l asse del pezzo di lavoro. L utensile può avere angoli di spoglia superiore ( B) negativi, neutri o positivi mentre l'inserto ha generalmente angoli di spoglia superiore ( A) positivi e la combinazione tra questi due genera l angolo di spoglia superiore effettivo ( E). L entità dell angolo di spoglia superiore dell inserto dipende dal campo dell applicazione di quest ultimo, incidendo anche sul raggio di curvatura del truciolo. Per la lavorazione di Ghisa bisogna utilizzare un angolo di spoglia superiore negativo (1) mentre per Ottone e Bronzo angoli neutri (2). Utilizzare angoli positivi (3) per acciai generici e angoli molto positivi (4) per Alluminio e acciai inox austenitici.

4 Angolo di spoglia inferiore L angolo di spoglia inferiore fornisce all inserto il necessario disimpegno rispetto alla superficie del pezzo da lavorare. Quando si utilizzano ampi angoli di spoglia inferiore, si possono generare delle vibrazioni mentre con angoli molto piccoli aumenta la superficie di contatto accentuando l usura sul tagliente. Angolo di taglio L angolo di taglio è compreso tra la superficie della spoglia superiore e quella della spoglia inferiore. Per aumentare la resistenza a rottura del tagliente quest angolo deve risultare il più ampio possibile. Per un ulteriore rinforzo degli inserti, si può eseguire un arrotondamento sul tagliente (onatura), uno smusso sul filo tagliente oppure creare una fase negativa. Angolo d inclinazione L angolo d inclinazione è l angolo della sede di un inserto in un utensile e può essere sia negativo sia positivo. Se l angolo di taglio fosse di 90, l angolo d inclinazione deve risultare negativo altrimenti l angolo di spoglia inferiore risulterebbe pari o a zero e l inserto tallonerebbe sul pezzo.

5 Angolo al vertice L angolo che si forma nel punto P dove s incontrano il tagliente principale e il tagliente secondario è denominato Angolo al vertice. Per far risultare più robusto quest angolo spesso è eseguito un raccordo denominato Raggio di punta r. Raggio di punta r Il raggio di punta raccorda la punta dell inserto unendo il tagliente principale e il tagliente secondario. La finitura superficiale del pezzo e la sua precisione dimensionale sono influenzate dalla combinazione raggio di punta ed avanzamento giro utilizzati. Un grande raggio di punta offre molti vantaggi in sgrossatura e in finitura aumentando la resistenza anche se tende ad aumentare le vibrazioni. Per avere una migliore finitura superficiale generalmente bisogna utilizzare un raggio di punta ampio con un basso avanzamento al giro.

6 Angoli di spoglia Assiali a e Radiali r Gli angoli di spoglia assiali e radiali sono caratteristici nel campo della fresatura. Questi angoli sono misurati rispettivamente in piani paralleli e perpendicolari all asse di rotazione della fresa. Esistono tre fondamentali geometrie che caratterizzano le frese: Geometria doppio-negativa; Geometria doppio-positiva; Geometria positivo/negativa. Geometria doppio-negativa In questa geometria entrambi gli angoli sono negativi e la spoglia inferiore si ottiene inclinando gli inserti. Le frese che utilizzano questa geometria sono adatte ai materiali e alle lavorazioni che implicano notevoli sollecitazioni. Geometria doppio-positiva In questa geometria gli angoli sono entrambi positivi e richiedono inserti positivi. Questi tipi di frese hanno un taglio più dolce che quelle doppio-negative. Sono molto vantaggiose per la lavorazione di pezzi deformabili o instabili, quando la potenza disponibile è ridotta o quando il materiale ha tendenza ad incrudirsi. Geometria positivo/negativa

7 Le frese con questo tipo di geometria hanno angoli di spoglia assiali positivi e angoli di spoglia radiali negativi. Queste frese offrono un notevole vantaggio a grandi profondità di taglio, sono molto versatili in particolare con angoli di registrazione di 45. Sono in grado di eseguire delle lavorazioni molto gravose sia dal punto del materiale sia dal punto delle condizioni di lavoro.

8 I materiali da taglio sono il risultato di un intenso lavoro di sviluppo avvenuto quasi completamente a partire dal Oltre allo sviluppo dell acciaio rapido, c è stata anche l introduzione e l evoluzione dei metalli duri che hanno realmente migliorato la lavorazione per asportazione di metallo diminuendo al tempo stesso i tempi di produzione. Principalmente un tagliente asporta il materiale perché è più affilato e più duro del pezzo, ma per essere impiegato in vaste gamme di velocità e d avanzamenti deve avere tre caratteristiche principali: Resistenza all usura (WR): è la capacità di resistere ai vari tipi d usura in modo che il tagliente lavori continuamente nella maniera corretta; Tenacità: è la resistenza alla flessione o alla rottura trasversale; Durezza a caldo: è la resistenza a mantenere inalterata la propria composizione chimiche anche in lavorazioni che richiedono alte temperature. Per ora i materiali da taglio più utilizzati sono il metallo duro e l acciaio rapido ma sta lentamente prendendo piede anche l utilizzo del cermet, della ceramica, del nitruro cubico di boro e del diamante. Il materiale da taglio ideale deve soddisfare alcune caratteristiche: Essere duro, resistere all usura sul fianco ed alla deformazione; Avere elevata tenacità, resistere alla rottura; Essere chimicamente inerte rispetto al pezzo; Avere una buona resistenza agli shock termici.

9 Classificazione ISO dei materiali da taglio La classificazione ISO dei materiali da tagli fornisce un codice universale con cui gli utilizzatori possono iniziare a scegliere la qualità desiderata. La classificazione ISO è suddivisa in tre principali campi: P (blu): si riferisce alla lavorazione di materiale a truciolo lungo (acciaio, acciaio fuso, acciaio inossidabile e ghisa malleabile); M (giallo): si riferisce alla lavorazione di materiali più difficili (acciai inox austenitici, acciaio al manganese, leghe resistenti al calore, ghisa legata); K (rosso): si riferisce alla lavorazione di materiali a truciolo corto (ghisa, acciaio temprato, materiali non ferrosi come alluminio, bronzo, plastica). In ogni campo d applicazione sono riportati alcuni numeri che identificano i tipi di lavorazione. Si parte dal gruppo 01, per operazioni di finitura (alte velocità e bassi avanzamenti), si passa per il gruppo 25 per operazioni di semi-finitura, si giunge al gruppo 50 per la classificazione ISO P e al gruppo 40 per la classificazione ISO M e ISO K per lavorazioni di sgrossatura (basse velocità di taglio ed elevate sollecitazioni sul tagliente). La resistenza all usura (WR) e la tenacità (T) sono generalmente opposte. Metallo duro Il metallo duro è un materiale da taglio composto di particelle dure cementate con un legante. Il metallo duro è un prodotto della metallurgia delle polveri composto essenzialmente da carburi inglobati in una matrice di legante metallico. I carburi principalmente usati sono: Il carburo di tungsteno (WC); Il carburo di titanio (TiC); Il carburo di tantalio (TaC); Il carburo di niobio (Nbc); Il legante metallico principale è il Cobalto (Co). I primi metalli duri erano composti da WC-Co e potevano lavorare solo la ghisa ma poi furono introdotti il Tic, il Tac e il Nbc che aggiunti al WC permetteva la lavorazione anche degli acciai. Grazie a queste scoperte ora i metallo duro ha un vasto campo d applicazione e può esser e usato vantaggiosamente per lavorare la maggior parte dei materiali, sia con qualità rivestite sia nude.

10 Metallo duro rivestito Un passo importante nello sviluppo dei materiali da taglio, fu l introduzione del metallo duro rivestito da un sottile strato di carburi che, permise di impiegare velocità di taglio maggiori e di ottenere una durata tagliente molto più elevata. I principali materiali utilizzati come rivestimento sono: Carburo di Titanio (TiC); Nitruro di Titanio (TiN); Ossido d Alluminio-ceramica (AL 2 O 3 ); Carbonitruro di Titanio (TiCN). Il TiC e l AL 2 O 3 forniscono resistenza all usura creando una barriera termica e chimica tra utensile e truciolo. Il TiN genera un basso coefficiente d attrito fra truciolo e faccia dell inserto migliorando la resistenza alla craterizzazione. Il TiN garantisce minori durate rispetto al TiCN che però non permette una seconda riaffilatura e ricopertura. Esistono due tipi di ricopertura: 1. Ricopertura CVD: il metodo consiste in una deposizione chimica degli strati mediante vapore. 2. Ricopertura PVD: il metodo consiste in una deposizione fisica degli strati mediante vapore. Cermet Il termine deriva da CERamica/METallo, particelle di ceramica con un legante metallico. A differenza del metallo duro il CERMET utilizza al posto del Carburo di Tungsteno (WC), altre basi quali: carburo di Titanio (TiC), Carbonitruro di Titanio (TiCN) e Nitruro di Titanio (TiN). Il legante metallico rimane il Cobalto o il Nickel. I CERMET possiedono queste qualità: Resistenza all usura sul fianco e per craterizzazione; Elevata stabilità chimica e durezza a caldo; Bassa tendenza alla formazione del tagliente di riporto; Buona resistenza all usura per ossidazione. Trovano applicazione in lavorazioni di precisione e finitura, ad alta velocità, bassi avanzamenti e profondità di taglio, le condizioni di lavoro devono garantire stabilità e assenza di taglio fortemente interrotto.

11 Ceramica I materiali ceramici sono a base d Ossido d'alluminio-ceramica (Al 2 O 3 ) e a base di Nitruro di Silicio (Si 3 N 4 ). Sono materiali duri, con elevata durezza a caldo e non reagiscono con il materiale del pezzo. Possono lavorare ad alta velocità e garantiscono una lunga vita utensile. Trovano impiego nelle lavorazioni di ghisa grigia e sferoidale, leghe resistenti al calore e dell acciaio temprato. Nitruro cubico di boro Questo prodotto, è ottenuto tramite un processo ad alta temperatura e pressione per unire i cristalli di Boro cubico con il legante ceramico o metallico. Sono eccellenti materiali da taglio con un elevata durezza a caldo ad altissime temperature, ottima resistenza all usura per abrasione, relativamente fragile ma più tenace della ceramica. Consigliato per lavorazioni di materiali duri (oltre 45 HRC) con avanzamenti contenuti e alte velocità di taglio, leghe a base di Ferro e Cobalto, ghisa perlitica e leghe resistenti al calore. Diamante policristallino (PCD) E il materiale più duro che si conosca dopo il diamante naturale monocristallino, è ottenuto per sinterizzazione ad alta temperatura e pressione. Il riporto in PCD è saldato all inserto in metallo duro che garantisce resistenza e tenacità garantendo, un tempo d impiego notevolmente superiore. Può essere impiegato solo in finitura e semi-finitura, su materiali non ferrosi a causa dell affinità e su materiali tenaci ad alta resistenza. Eseguire le lavorazioni in condizioni di stabilità, rigidità di macchina e utensile, alte velocità di taglio con bassi valori d avanzamento e di profondità di passata. Un lato negativo di questo materiale da taglio può essere la temperatura nella zona di taglio che non deve superare i 600 C.