L utensile da tornio (Nomenclatura secondo UNI )

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1 L utensile da tornio (Nomenclatura secondo UNI ) L utensile da tornio è costituito da uno stelo e da una testa (o nasello). In particolare nella testa si distinguono le seguenti parti: - il petto o faccia superiore - il fianco principale - il fianco secondario L intersezione tra il petto ed il fianco principale è detta tagliente principale L intersezione tra il petto ed il fianco secondario è detta tagliente secondario. L unificazione italiana prevede la seguente nomenclatura degli utensili da tornio: A Nomenclatura relativa al senso di taglio 1) utensile a taglio destro 2) utensile a taglio sinistro 3) utensile a taglio frontale 4) utensile a taglio simmetrico B Nomenclatura relativa alla forma 1) utensile diritto 2) utensile piegato 3) utensile tangenziale C Nomenclatura relativa alla costruzione 1) utensile di pezzo 2) utensile a testa saldata 3) utensile a placchetta saldata 4) utensile a placchetta fissata meccanicamente D Nomenclatura relativa al genere di lavorazione 1) utensili ordinari 2) utensili di forma Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano Pag. 1

2 E - Nomenclatura relativa alla qualità di lavorazione 1) utensili sgrossatori 2) utensili finitori Sul petto dell utensile può essere presente un formatruciolo o un rompitruciolo. Il seguente prospetto riporta alcuni tipi di utensili unificati a punta singola, di acciaio rapido, d impiego generale. Descrizione UNI Descrizione UNI Utensile diritto per sgrossatura 4247 Utensile piegato per 4252 sfacciatura Utensile piegato per sgrossatura 4248 Utensile per troncatura 4254 Utensile a punta per finitura 4249 Utensile per gole interne 4255 Utensile largo per finitura 4251 Utensile per fori passanti 4256 Utensile piegato per finitura 4250 Il seguente prospetto riporta alcuni tipi di utensili unificati a punta singola, d impiego generale, con placchetta di carburi metallici sinterizzati. Descrizione UNI Descrizione UNI Utensile diritto per sgrossatura 4102 Utensile piegato per finitura 4106 Utensile piegato per sgrossatura 4103 Utensile piegato per sfacciatura 4108 Utensile diritto per finitura 4105 Utensile per troncatura 4109 Utensile largo per finitura 4107 Utensile per fori passanti 4110 Il seguente prospetto riporta i tipi di utensili sopra riportati ma secondo unificazione ISO. Descrizione ISO Descrizione ISO Utensile diritto per sgrossatura 1 Utensile piegato per finitura 3 Utensile piegato per sgrossatura 2 Utensile piegato per sfacciatura 5 Utensile diritto per finitura - Utensile per troncatura 7 Utensile largo per finitura 4 Utensile per fori passanti 8 Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano Pag. 2

3 Un materiale utilizzato per gli steli è l acciaio con resistenza a trazione R 700 N/mm 2. Le dimensioni delle barrette sono unificate. Dimensionamento dello stelo di un utensile L utensile da tornio può essere considerato come una trave incastrata ad una estremità con un carico concentrato sull estremo opposto. La parte dell utensile che sporge dal portautensile deve essere limitata, per evitare possibili oscillazioni elastiche dell utensile. Si supponga uno sbalzo dell utensile dalla piastra portautensile pari a l = 1,5 h Si supponga inoltre che l estremità dell utensile possa flettersi di una quantità (detta freccia ) pari a f = 0,025 [mm]. 3 1 F l Si ha allora: f = = FS 15 h, F = S 1 3 E J b b h 12 Cioé: 0,025 = F 1 S con b FS = S σ S la Forza di strappamento [N/mm 2 ] F da cui la larghezza della barretta b S 390 [mm] F Analogamente, considerando utensili con sezione circolare dello stelo, si ricava d S 23 [mm] Gli utensili tondi si usano per lo più per torniture interne e si costruiscono con sbalzi l 5 d ammettendo una freccia f 0,05 mm. In tali condizioni si ha d Angoli caratteristici dell utensile da tornio Per una corretta definizione degli angoli caratteristici, bisogna introdurre il concetto di piano di riferimento. Piano di riferimento é quello parallelo al piano d appoggio dell utensile sul porta-utensile e passante per la punta dell utensile stesso. Le norme distinguono gli angoli della sezione normale, gli angoli del profilo e gli angoli di registrazione. F Ș 12 6 [mm] Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano Pag. 3

4 Con riferimento al disegno dell utensile sgrossatore destro UNI 3405, si definiscono i seguenti angoli: 1) Angoli della sezione normale α = angolo di spoglia inferiore, formato dal fianco principale con il piano perpendicolare al piano di riferimento β = angolo di tagli, formato dalla faccia con il fianco principale γ = angolo di spoglia superiore, formato dalla faccia con il piano di riferimento α = angolo di spoglia inferiore del tagliente secondario, formato dal fianco secondario con il piano perpendicolare al piano di riferimento La somma degli angoli è α + β + γ = 90 Valori realistici di tali angoli possono essere, per esempio: α = 8 β = 68 γ = 14 α = 5 2) Angoli del profilo ψ = angolo del tagliente principale, formato, sul piano di riferimento, dalle proiezioni del tagliente principale e dell asse y-y dello stelo ψ = angolo del tagliente secondario, formato, sul piano di riferimento, dalle proiezioni del tagliente secondario e dell asse y-y dello stelo ε = angolo dei taglienti, formato, sul piano di riferimento, dalle proiezioni del tagliente principale e del tagliente secondario λ = angolo d inclinazione del tagliente principale, formato dal tagliente principale con il piano di riferimento 3) Angoli di registrazione χ = angolo di registrazione del tagliente principale, formato, sul piano di riferimento, dalle proiezioni del tagliente principale e della traccia della superficie lavorata χ = angolo di registrazione del tagliente secondario, formato, sul piano di riferimento, dalle proiezioni del tagliente secondario e della traccia della superficie lavorata Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano Pag. 4

5 Considerazioni sugli angoli caratteristici - Angolo di spoglia inferiore α Durante la lavorazione, a causa della deformazione plastica subita dal materiale, il pezzo tenderebbe a strisciare contro il fianco dell utensile, generando vibrazioni nocive ed una resistenza d attrito notevole, con conseguente aumento della potenza assorbita dalla macchina. Per evitare tali inconvenienti, l utensile deve essere provvisto di un appropriato angolo di spoglia inferiore α, che deve essere il minimo possibile per non indebolire troppo la testa dell utensile. Esso può essere assunto circa 6 per la lavorazione degli acciai e dei materiali duri e circa 10 per la lavorazione dei materiali teneri e delle leghe leggere. - Angolo di spoglia superiore γ Bisogna distinguere due casi. a) lavorazione di materiali teneri L utensile può essere acuto, con angolo di taglio β piccolo. In questo caso l angolo di spoglia superiore γ risulterà elevato. D altra parte, un materiale tenero fornisce un truciolo lungo e liscio, che la presenza di una spoglia superiore grande facilita nello scarico e nell allontanamento dalla zona di taglio. Inoltre tale tipo di truciolo, lungo e fluente, scorrendo sul petto dell utensile, genera una resistenza d attrito e, quindi, un riscaldamento dell utensile stesso. Si rivela perciò nuovamente necessaria un elevato valore della spoglia superiore γ, perché così diminuisce la pressione del truciolo sul petto dell utensile. In questo modo: - decresce la resistenza d attrito - si sviluppa una minore quantità di calore - si ha una maggiore durata del tagliente Lo scarico del truciolo é ulteriormente facilitato dalla presenza dell angolo d inclinazione del tagliente principale (λ = -3-5 ). Una ulteriore riduzione del riscaldamento dell utensile, a parità di spoglia superiore, si può ottenere levigando la faccia su cui scorre il truciolo ed impiegando appropriati fluidi lubrificanti. b) lavorazione di materiali duri Poiché l utensile è sottoposto a sforzi elevati, l angolo di taglio β deve avere valori alti, per conferire robustezza all utensile stesso. L angolo di spoglia superiore γ risulta perciò piccolo (ricordando che α + β + γ = 90 ). Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano Pag. 5

6 D altra parte i materiali duri e fragili, poco deformabili plasticamente, forniscono elementi di truciolo molto corti, che si distaccano presto, cosicché lo strisciamento del truciolo sul petto dell utensile é praticamente trascurabile. In questo modo: - attrito e riscaldamento sono minimi - l angolo di spoglia superiore γ può essere ridotto e anche nullo Quando si lavorano materiali molto duri, l utensile deve avere un angolo di taglio β molto elevato, al limite con spoglia superiore negativa. Questa soluzione si adopera nel caso di utensili con placchette, che permettono elevate velocità di taglio. Spoglia superiore negativa L utensile non agisce come un cuneo, bensì come un raschietto che preme e striscia sulla superficie del pezzo. Alta velocità di taglio Attrito di strisciamento Quantità di calore Deformazione plastica del materiale Occorre uno sforzo minore per asportare il truciolo che, essendo allo stato plastico, scorre facilmente sul petto dell utensile nonostante la spoglia negativa. Il truciolo, pur trovandosi ad alta temperatura, riscalda poco l utensile ed il pezzo perché, data l alta velocità di taglio, si svolge e si allontana con grande rapidità. Si può assumere α 7, β = 90, γ -7 - Angolo di registrazione χ Tale angolo definisce la posizione del tagliente dell utensile rispetto al pezzo. La presenza di quest angolo riduce lo sforzo necessario all avanzamento dell utensile, in quanto il tagliente agisce inclinato rispetto al materiale che asporta. Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano Pag. 6

7 Diminuendo l angolo di registrazione diminuisce lo spessore del truciolo h S, pur rimanendo costante l avanzamento e la profondità di passata. Infatti é: h S = a sen χ Diminuendo l angolo di registrazione, aumenta la lunghezza attiva del tagliente, quindi: si riduce la pressione sul tagliente stesso (ricordando che p = F/S) diminuisce il logorio dell utensile aumenta la durata dell utensile Nei riguardi della durata, sarebbe conveniente adottare angoli decrescenti man mano che aumenta la durezza del materiale in lavorazione. Tuttavia non si scende mai sotto i 30 per non provocare vibrazioni nocive alla finitura del lavoro. In genere, per la sgrossatura, si assume: χ = 45 per lavorare acciai, ghise, bronzi duri χ = 60 per lavorare leghe leggere, bronzi dolci La lunghezza di contatto tagliente-pezzo si assume circa 2 volte la profondità di passata e lo spessore di truciolo circa 2 volte l avanzamento per giro. Si ha: χ + ε + χ = 180 Tecnologie mecc. di proc. e prod. - Appunti dalle lezioni del prof. Di Cara Nicola - ITIS Galilei - Conegliano Pag. 7