Classificazione delle lavorazioni per asportazione di truciolo

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Fiora Baroni
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Classificazione delle lavorazioni per asportazione di truciolo Classificazione secondo i movimenti Moto di taglio Moto di avanzamento Moto di registrazione

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 69

2 Classificazione secondo il contatto utensile pezzo Continuo Monotaglienti Bitaglienti Pluritaglienti - tornitura - limatura - piallatura - stozzatura - foratura - brocciatura Discontinuo Pluritaglienti Taglienti indefiniti - fresatura - rettifica 70

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 71

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 (tornitura longitudinale) Avanzamento Utensile 72

5 Struttura tornio I Elementi caratteristici del tornio: bancale (guide) 2. testa (mandrino) 3. carro porta-utensile (torretta) 4. controtesta

Struttura tornio Struttura tornio II Selettore velocità del mandrino Testa Mandrino autocentrante Porta utensile Torretta Carrello Carro Guide Contropunta Albero della contropunta Controtesta

6 Struttura tornio Struttura tornio II Selettore velocità del mandrino Testa Mandrino autocentrante Porta utensile Torretta Carrello Carro Guide Contropunta Albero della contropunta Controtesta Manovella della avanzamento controtesta Telaio Boschetto Alberto Selettore degli avanzamenti Frizione Contenitore dei trucioli Grembiale Leva di blocco del carro Leva della frizione Barra a vite Barra dell avanzamento Leva di innesto dell avanzamento longitudinale e trasversale 74

7 Lavorazioni possibili 75

8 tornitura cilindrica esterna tornitura piana esterna sfacciatura 76

9 tornitura esterna di superfici complesse tornitura interna 77

10 filettatura interna esterna esecuzione di gole 78

11 troncatura zigrinatura 79

Attrezzature per torni con autocentrante dall esterno con autocentrante dall interno con autocentrante con griffe tornibili tra punta e contropunta con brida

12 Attrezzature per torni con autocentrante dall esterno con autocentrante dall interno con autocentrante con griffe tornibili tra punta e contropunta con brida e disco menabrida con piattaforma a griffe indipendenti con piattaforma e squadra su spina, tra punta e contropunta con trascinatore frontale, fra le punte 80

13 posizionamento relativo utensile / pezzo sistema di riferimento 81

14 forma dell utensile angoli della sezione normale angoli del profilo α β γ angoli di registrazione χ angolo di inclinazione λ 82

15 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 83

16 FORZE DI TAGLIO 1200 kn Componenti della forza di taglio 1000 kn 800 kn 600 kn 400 kn 200 kn 0 kn Ft Fr Fa Angolo di registrazione χ Ft : Fr : Ff 1 : 1/2-1/4 : 1/4-1/8 84

17 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 85

18 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 86

19 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 /

20 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 88

21 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 89

22 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) 90

23 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 ) 91

24 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 ] 92

25 Sequenza delle operazioni e scelta dei parametri grezzo finito -- fonderia grezzo da -- semilavorato da deformazione plastica 93

26 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 94

27 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..? 95

28 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 96

29 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 97

30 caso ideale caso reale mandrino autocentrante caso reale punta e contropunta 98

31 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 99

32 Finiture Relazione di Schmalzl Aumentare raggio dell utensile Diminuire l avanzamento aumenta ingombro dell utensile aumenta il tempo della passata 100

33 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 101

34 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 la potenza riducendo l avanzamento porta a: finiture superficiali migliori aumento dei tempi di lavorazione ridurre la potenza riducendo la profondità di passata porta a: tolleranze migliori aumento dei tempi di lavorazione ridurre la potenza riducendo la velocità di taglio porta a: minore usura utensili aumento dei tempi di lavorazione 102

35 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 103

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