CLASSIFICAZIONE DELLE LAVORAZIONI PER ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO Classificazione secondo i movimenti Moto di taglio - rettilineo -alternativo - rotatorio Moto di avanzamento - continuo -intermittente all utensile o al pezzo Moto di registrazione - per posizionare l utensile in prossimità della zona di lavoro 63
CLASSIFICAZIONE DELLE LAVORAZIONI PER ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO Classificazione secondo contatto utensile pezzo Continuo Monotaglienti- tornitura -limatura -piallatura -stozzatura Bitaglienti - foratura Pluritaglienti - brocciatura Discontinuo Pluritaglienti - fresatura Taglienti indefiniti - rettifica 64
CLASSIFICAZIONE DELLE LAVORAZIONI PER ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO CLASSIFICAZIONE SECONDO 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 65
LAVORAZIONIPER ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO: TORNITURA Moto di taglio pezzo - rotatorio Moto di avanzamento utensile - lineare rettilineo o meno T Moto di registrazione utensile - lineare discontinuo A R Moto di lavoro elicoidale 66
LAVORAZIONIPER ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO: TORNITURA Al moto di taglio è associata la velocità di taglio, V, definita come la velocità periferica del pezzo in rotazione, funzione del diametro del pezzo in lavorazione e della velocità di rotazione. Nella pratica di officina la velocità di taglio è definita mediante la ben nota relazione: V=πDn/1000 [m/min] nella quale n è la velocità di rotazione (espressa in numero di giri al minuto) e D è il diametro del pezzo (espresso in mm). Per quanto invece riguarda il moto di avanzamento, esso è definito mediante il parametro avanzamento per giro: a [mm/g] nel caso della tornitura, infatti, il moto di avanzamento è derivato dal moto di taglio mediante appositi cinematismi. Dunque l avanzamento dell utensile è riferito alla rotazione del pezzo ed il parametro a indica di quanti millimetri avanza l utensile per ogni rotazione del pezzo. Per quanto infine concerne il moto di registrazione, il parametro da assegnare è l entità di sovrametallo che sarà asportata nel corso della lavorazione, detta anche profondità di passata, p [mm]. Ad esempio, nel caso di una semplice operazione di cilindratura al tornio, con la quale un semilavorato di forma inizialmente cilindrica viene trasformato in un componente cilindrico di minor diametro, la profondità di passata determina appunto 66 l entità della riduzione del diametro.
LAVORAZIONIPER ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO: TORNITURA
LAVORAZIONIPER ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO: TORNITURA
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LAVORAZIONIPER ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO: TORNITURA
LAVORAZIONIPER ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO: TORNITURA STRUTTURA TORNIO PARALLELO Elementi fondamentali del tornio: 1. bancale (guide controtesta e carrello) 2. Testa motrice (mandrino) 3. carro porta-utensile (torretta) 4. controtesta Caratteristiche meccaniche elevate per le guide! CATENA CINEMATICA basamento 2 4 3 1 Particolarità costruttive: Altezza delle punte sul banco Distanza massima tra le punte Diametro massimo tornibile sull incavo Diametro massimo tornibile sul carrello
IL TORNIO PARALLELO Leva di comando cambio di velocità Volantino comando slitta longitudinale Manovella comando Leva innesto Leva filett. innesto e frizione slitta trasversale avanz. filettature e Scatola cambio avanzamenti avanzamenti e per filettare
IL TORNIO PARALLELO
LAVORAZIONI AL TORNIO
LA TESTA MOTRICE: IL MANDRINO Scatola a tenuta d olio realizzata per fusione in ghisa; essa contiene diversi organi e in particolare il mandrino. Il mandrino è cavo (raramente pieno) e la parte anteriore a contatto col pezzo è denominata naso. Essa ha il foro tronco conico per potere alloggiare la punta. La parte esterna è filettata per poter montare autocentrante o attacco flangiato. Il mandrino è sostenuto da due supporti ricavati sulla testa. Cuscinetti o bronzine.
CONTROTESTA E CONTROPUNTA La controtesta è l organo che insieme alla contropunta deve sorreggere il pezzo quando quest ultimo possiede una lunghezza notevole; montaggio tra le punte. La linea immaginaria che passa tra punta e contropunta si chiama asse del tornio.
CONTROPUNTE Contropunta rotante Punte da centro per la lavorazione tra punta e contropunta Contropunte fisse. controindicazioni: riscaldamento vibrazioni usura Controllo parallelismo rimedi: lubrificazione carburi
IL CARRELLO Il carrello del tornio è composto dalle seguenti parti: a) Le slitte del carrello. Esse hanno il compito di sostenere l utensile, permettere il suo posizionamento e imprimergli il moto di alimentazione (automatico o manuale) b) Il grembiale. Esso costituisce la parte inferiore del carrello e comprende i meccanismi e gli organi di manovra per i movimenti longitudinali e trasversali della slitta. 1) Slitta longitudinale: si appoggia alle due guide esterne del bancale. 2) Slitta trasversale. E una slitta che si appoggia a delle guide ricavate sulla slitta longitudinale. Si muove in senso perpendicolare all asse del tornio. 3) Piastra girevole. Avviene solo manualmente. 4) Slitta portautensili. Si muove manualmente e scorre sulla piastra girevole per posizionare l utensile.
BARRA VITE MADRE I movimenti automatici del carrello provengono dalla barra o dalla vite madre e precisamente: con la vite madre si ottiene l avanzamento longitudinale, mentre con la barra si ottengono i movimenti di avanzamento longitudinale e trasversale. Vite madre Barra
MOVIMENTO AUTOMATICO - VITE MADRE Avanzamento longitudinale automatico con vite madre Semichiocciole di collegamento della vite madre al carrello.
MOVIMENTO AUTOMATICO L.-BARRA Avanzamento longitudinale automatico con la barra Mediante un innesto a denti si mette in funzione la catena cinematica collegata alla dentiera del tornio La ruota conica viene resa solidale con la barra
MOVIMENTO AUTOMATICO T.-BARRA Avanzamento trasversale automatico con la barra Spostando la leva nella posizione opposta al caso precedente la ruota dentata che riceve il moto dalla barra lo trasferisce alla vite della slitta trasversale
TIPI DI TORNI Secondo le caratteristiche costruttive si possono distinguere i seguenti torni: TORNIO PARALLELO (il più comune e diffuso nelle officine meccaniche)
In commercio esistono anche, per particolari lavorazioni: TORNIO A CONTROLLO NUMERICO (in grado di eseguire automaticamente complessi programmi di lavoro e gestire più utensili sulla stessa torretta)
TORNIO A TORRETTA di largo uso nelle officine meccaniche per lavorazioni di una certa ripetibilità semiautomatica
TORNIO FRONTALE per pezzi di grandi dimensioni
TORNIO VERTICALE per pezzi di grandi dimensioni
TORNIO AUTOMATICO per produzioni di serie
TORNIO A COPIARE per pezzi di forma complessa
ACCESSORI DEL TORNIO Piattaforme autocentranti con griffe piolo brida Disco menabrida
TORRETTA PORTAUTENSILI
MONTAGGIO E SOSTEGNO DEL PEZZO A sbalzo su piattaforma autocentrante D/L=1 A sbalzo su piattaforma a griffe indipendenti A sbalzo su spina espandibile
MONTAGGIO E SOSTEGNO DEL PEZZO Su spina tra punta e contropunta Tra punta e contropunta Tra punta con trascinatore e contropunta Tra piattaforma autocentrante e contropunta
MONTAGGIO E SOSTEGNO DEL PEZZO Tra piattaforma autocentrante e lunetta fissa Alla barra Tra piatt. autocentr. e contropunta speciale per tubi
Lavorazioni possibili tornitura cilindrica esterna tornitura piana esterna sfacciatura
tornitura esterna di superfici complesse tornitura interna
filettatura interna - esterna esecuzione di gole
troncatura zigrinatura
BLOCCAGGIO INSERTO
BLOCCAGGIO INSERTO-TIPO A LEVA
BLOCCAGGIO INSERTO-STAFFA/CUNEO
BLOCCAGGIO INSERTO-VITE/STAFFA
PRINCIPI FONDAMENTALI DEL PROCESSO DI TAGLIO FORMAZIONE DEL TRUCIOLO utensile truciolo Azione di utensile elementare misure sperimentali mostrano che: - produzione di calore - spessore del truciolo S 1 > S - durezza del truciolo > durezza metallo base materiale in lavorazione la formazione del truciolo avviene per deformazione plastica 2
PRINCIPI FONDAMENTALI DEL PROCESSO DI TAGLIO Metodi per analizzare la deformazione plastica durante la lavorazione - taglio interrotto - microscopia ottica ed elettronica della morfologia del truciolo zona di deformazione plastica secondaria zona di deformazione plastica primaria 3
TIPI DI TRUCIOLO Ad elementi staccati tipico di materiali duri fragili (ottone, ghisa) nella zona secondaria non si ha deformazione Segmentato tipico di materiali duri ma tenaci (acciai alto carbonio) si ha modesta deformazione nella zona secondaria Fluente, continuo, tipico di materiali duttili (acciai basso carbonio, alluminio, alcune leghe leggere), la deformazione e l attrito nella zona di deformazione secondaria portano a notevole produzione di calore Fluente, continuo frammentato, indica che nella zona di deformazione primaria si è avuta una variazione della direzione di deformazione vibrazioni,irregolarità, durata inferiore di utensile
TAGLIO ORTOGONALE TAGLIO ORTOGONALE LIBERO IPOTESI: - larghezza del tagliente maggiore di larghezza del pezzo - velocità di taglio costante lungo tagliente - tagliente perpendicolare alla velocità di taglio s l
MECCANICA DELLA FORMAZIONE DEL TRUCIOLO ANGOLI DI TAGLIO γ angolo di spoglia superiore o frontale >0, <0, =0 α angolo di spoglia inferiore o dorsale >0 β angolo di taglio γ + α + β = 90 γ β α
L angolo α deve necessariamente essere maggiore di 0 (in caso contrario l utensile striscerebbe sulla superficie già lavorata). L angolo γ può essere maggiore o minore di 0 : la figura mostra il significato convenzionalmente attribuito ad un angolo di spoglia superiore positivo o negativo.
MECCANICA DELLA FORMAZIONE DEL TRUCIOLO s 1 γ Φ s 1 s c = s / s 1 angolo di scorrimento spessore del truciolo tagliato s spessore del truciolo indeformato fattore di ricalcamento del truciolo<1 φ A O l = larghezza del truciolo prima del suo distacco; l 1 = larghezza del truciolo dopo il distacco; L = lunghezza del truciolo prima del distacco L 1 = lunghezza del truciolo dopo il distacco geometricamente: s l L= s 1 l 1 L 1 c = sen ( φ ) / cos ( φ γ )
MECCANICA DELLA FORMAZIONE DEL TRUCIOLO Poiché nel taglio ortogonale si suppone che non vi siano deformazioni del truciolo nel senso della larghezza del taglio: s 1 γ l=l 1 sl=l 1 s 1 c = s/s 1 = L 1 /L s Φ γ φ A O c = sen ( φ ) / cos ( φ γ ) s 1 = L t Q l ρ c cosγ Materiali fragili: tgφ = deformazione 1 c senγ elastica. Distacco lungo OA
La seguente immagine riporta con maggiore completezza tutti gli angoli necessari per la completa definizione della geometria dell utensile.
MECCANICA DELLA FORMAZIONE DEL TRUCIOLO Deformazione di scorrimento: γ Δ s s = = Δ x KM KL s Modello di Pijspanen per la formazione del truciolo KM KM γ = KN + MN = NL ctgφ + NLtg S [ ctgφ + ( φ γ )] = NL tg = ctgφ + tg ( φ γ ) ( φ γ ) O A Angolo di scorrimento che minimizza la deformazione: φ = 45 + γ 2
MECCANICA DELLA FORMAZIONE DEL TRUCIOLO Analisi cinematica del processo di taglio: v = velocità di taglio; v t = velocità del truciolo; v s = velocità di scorrimento; ( φ γ ) v sin( φ) KL = vt cos = v t = v sinφ cos ( φ γ ) = v c ( φ γ ) v cosγ NM = v s cos = γ s = d dt v s Δs Δx cosγ = v cos = vs Δx ( φ γ ) = v Δx 2 6 1 s = 10 10 s γ cosγ cos ( φ γ ) φ Cinematica del truciolo φ K v O α γ v s v t M L N A φ γ γ