Le Macchine Utensili Lavorazioni per asportazione di truciolo A cura di Massimo Reboldi
Le macchine utensili La macchina utensile è la madre di tutte le battaglie; Da essa dipendono tutti i beni, sia di prima che di seconda necessità (vestiario, cibo, abitazioni ) oltre che i beni di lusso (automobili, telefonini ); 2
Lavorazioni per asportazione di truciolo Le lavorazioni per asportazione di truciolo sono processi produttivi che consentono di ottenere un prodotto finito attraverso la trasformazione del pezzo grezzo, asportando il materiale eccedente (sovrametallo), sottoforma di scaglie di metallo (truciolo), con l utilizzo di attrezzi opportunamente sagomati chiamati UTENSILI; Il tutto avviene su MACCHINE fornite di particolari azionamenti: le Macchine Utensili! 3
Lavorazioni per asportazione di truciolo Si compongono di un: Pezzo da lavorare; Utensile; L utensile dovrà essere più duro, più affilato. per consentire la lavorazione bisognerà fare scegliere una velocità di impatto (Velocità di Taglio) affinché l utensile possa scalfire il materiale nel modo più efficace; 4
Lavorazioni per asportazione di truciolo Ma un l UT troppo DURO è anche troppo FRAGILE! A seconda della lavorazione bisogna ottenere un buon compromesso DUREZZA-FRAGILITA 5
Lavorazioni per asportazione di truciolo Specifiche dei movimenti di lavoro: MOTO DI TAGLIO: è il movimento con il quale l utensile effettua una singola asportazione di truciolo (corsa rettilinea / giro); MOTO DI AVANZAMENTO: movimento con il quale è possibile l asportazione ripetuta e continua; MOTO DI REGISTRAZIONE: movimento che posizione l utensile rispetto al pezzo; 6
Lavorazioni per asportazione di truciolo L asportazione di truciolo avviene attraverso l impiego delle MU che sfruttando una serie di moti combinati utensile/pezzo, provvedono alla trasformazione del pezzo; Col tempo questi azionamenti sono passati dal controllo umano, al controllo numerico computerizzato - CNC 7
Il trapano 8
Il tornio 9
La fresatrice 10
La rettificatrice 11
Foratura e fresatura 12
Il trapano Il trapano è una MU destinata ad eseguire fori facendo uso di utensili chiamati punte elicoidali. Il trapano è caratterizzato da un mandrino verticale, rotante e scorrevole in senso assiale, sul quale viene fissata una punta elicoidale; Il moto di taglio rotatorio e quello di avanzamento assiale appartengono entrambi all utensile, mentre il pezzo da forare viene montato e bloccato su una tavola portapezzo; 13
Il trapano TRAPANI portatili fissi sensitivi a colonna radiali 14
Il trapano Trapano sensitivo: il moto di avanzamento è ottenuto a mano dall operatore; Trapano a colonna: oltre all avanzamento manuale sensitivo, possiede anche quello automatico; 15
Il trapano I moti relativi tra utensile e pezzo sono: Moto di taglio rotatorio posseduto dall utensile; Moto di alimentazione traslatorio posseduto dall utensile; Il moto di lavoro è elicoidale, in quanto composta da quello di taglio e alimentazione 16
Trapano sensitivo 17
Trapano sensitivo trasmissione Moto di alimentazione 18
Trapano a colonna 19
Utensili per forare 20
Utensili per forare 21
Utensili per forare 22
La fresatrice Le fresatrici sono MU che consentono di eseguire lavorazioni di: Superfici piane; Scanalature; Profili; Cave; Ruote dentate; Il moto di taglio è ROTATORIO e posseduto dall utensile, mentre appostamento e alimentazione sono posseduto dal pezzo (nella maggior parte dei casi); 23
Tipologie di lavorazioni 24
Tipologie di fresatrici orizzontali; verticali; speciali; per attrezzisti; univerasli; 25
Struttura di una fresatrice universale montante traversa slitta verticale Z tavola portapezzo slitta trasversale Y slitta longitudinale X basamento mensola 26
Struttura di una fresatrice universale Basamento: sostiene la struttura e contiene liquido lubrorefrigerante; Montante: porta sulla parte superiore la traversa di sostegno dell albero portafresa supportato anche dal mandrino da cui prende il movimento e una testa portafresa inclinabile. Sulla parte frontale sono presenti 2 guide verticali, sulle quali scorre una mensola. L interno del montante è sede degli organi che danno movimento al mandrino; 27
Struttura di una fresatrice universale Mensola: scorre verticalmente lungo le guide del montante. All interno di essa vi sono alloggiati un motore elettrico e i meccanismi che danno il movimento alle slitte; Slitta trasversale: consentono gli avanzamenti e spostamenti Slitta longitudinale: ha la possibilità di ruotare attorno ad un asse verticale. Supporta le guide che permettono lo scorrimento orizzontale della tavola portapezzo in direzione perpendicolare al mandrino; 28
Fresatrice orizzontale Esegue lavori di fresatura generici, quali spianature, scanalature e profilature; L asse del mandrino è posto in orizzontale; La fresa lavora con taglio periferico; La trasmissione del moto di taglio dal motore racchiuso nel montante al mandrino avviene attraverso un cambio di velocità; Moto di avanzamento e appostamento possono avvenire manualmente o automaticamente sfruttando il motore principale o uno apposito; 29
Fresatrice orizzontale 30
Fresatrice verticale Esegue lavori di fresatura generici, quali spianature, scanalature e profilature; L asse del mandrino è posto in verticale, e l albero è inclinabile; La fresa lavora con taglio frontale; La trasmissione del moto di taglio dal motore racchiuso nel montante al mandrino avviene attraverso un cambio di velocità; Moto di avanzamento e appostamento possono avvenire manualmente o automaticamente sfruttando il motore principale o uno apposito; 31
Fresatrice verticale 32
Fresatrice universale Deriva da quella orizzontale, dalla quale prende le principali caratteristiche, e può impiegare frese montate sia su albero orizzontale che verticale grazie testa portafresa verticale girevole; La tavola portapezzo può essere può rotare attorno ad un asse verticale, oltre che muoversi nelle 3 direzioni x, y, z; Può eseguire lavorazioni particolari come scanalature elicoidali su superfici cilindriche; 33
Fresatrice universale 34
Fresatrice speciale e per attrezzisti Fresatrice speciale: Progettata per eseguire particolari complessi; Grande versatilità di impiego; Fresatrice per attrezzisti: Macchine dotate di poca potenza, ma con ricca serie di attrezzature; Fresatura di pezzi leggeri ma di forma complessa; 35
Le frese Le frese sono utensili multipli con taglienti disposti lungo una superficie cilindrica o conica. I taglienti sono intervallati da vani per consentire lo scarico dei trucioli; Le operazioni della fresatrice si dividono in 2 categorie: Taglio FRONTALE; Taglio PERIFERICO; 36
Taglio periferico e frontale 37
Taglio periferico e frontale Spessore del truciolo più costante; Fresa sottoposta a carico più uniforme: minori vibrazioni; Più denti in presa; Piccola eccentricità non dà luogo a superficie ondulata Spessore del truciolo variabile; Fresa sottoposta a sforzo variabile: maggiori vibrazioni; Un solo dente in presa; Piccola eccentricità dà luogo a superficie ondulata PERIFERICO FRONTALE
Taglio periferico e frontale In conclusione: Le superfici piane è preferibile lavorarle con frese cilindrico-frontali al fine di ottenere una spianatura con buona planarità 39
Rendimento Per rendimento di taglio si intende il volume di truciolo asportato in un minuto, per una data potenza della macchina; Le frese si distinguono in: Frese a rendimento NORMALE; Frese ad ALTO RENDIMENTO 40
Rendimento Piccoli intervalli tra dente e dente; Angoli di spoglia inferiori a 15 ; Utilizzate su fresatrici a bassa potenza; Utilizzate per ogni materiale in lavorazione Grandi intervalli tra dente e dente; Angoli di spoglia fino a 40 ; Capaci di assorbire elevate potenze, sono utilizzate su macchine di notevole potenza; Scelta in base al materiale in lavorazione NORMALE RENDIMENTO ALTO RENDIMENTO
Tipologie di frese 1. Fresa cilindrica a denti elicoidali di tipo normale. Solo taglienti periferici. Serve a sgrossare e finire superfici piane su fresatrici orizzontali; 2. Fresa cilindrica a denti elicoidali ad alto rendimento per lavorazione di materiali tenaci; 3. Fresa cilindrica a denti elicoidali per lavorazione di materiali a media resistenza; 4. Fresa cilindrica a denti elicoidali per lavorazione leghe leggere;
Tipologie di frese 5. Fresa cilindrico-frontale a manicotto di tipo normale. Possiede denti periferici e frontali. Serve per fresare superfici tra loro perpendicolari; 6. Fresa cilindrico-frontale a manicotto ad alto rendimento. Adatta per acciai dolci; 7. Fresa cilindrico-frontale con cave per denti di trascinamento ad alto rendimento; Adatta per acciai dolci di media durezza;
Tipologie di frese 9. Fresa a disco a tre tagli ad alto rendimento con dentatura elicoidale alternata; 10. Fresa a disco a tre tagli di tipo normale a denti diritti. Serve a fresare scanalature strette; 11. Fresa cilindirco-frontale (a candela) a denti elicoidali, con gambo conico morse e filettata al mandrino. Il foro filettato serve a fissare con sicurezza la fresa al mandrino; 12. Fresa per scanalatura T a dentatura diritta con gambo conico morse, con dente di trascinamento;
Tipologie di frese 13. Fresa per scanalature a T di tipo ad alto rendimento a denti elicoidali alternati e codolo conico con sede filettata; 14. Piccola fresa ad angolo a conicità convergente con gambo cilindrico. Usata per lavorazioni di utensileria; 15. Piccola fresa ad angolo a conicità divergente con gambo cilindrico; 16. Fresa cilindrico-frontale con codolo Morse e dente di trascinamento. È adatta alla lavorazione di leghe leggere;
Tipologie di frese 17. Fresa a spianare con placchette in carburo metallico per lavorazione di acciaio, ghisa e leghe leggere. Le placchette sono saldate su denti riportati i quali sono montati nelle apposite sedi; 18. Fresa cilindrico-frontale a spianare con denti riportati in acciaio rapido fissati al corpo della fresa con spine che, introdotte a forza tra corpo e dente, agiscono da cuneo;
Tipologie di frese 19. Fresa a disco a tre tagli a dentatura alternata con placchette di carburo metallico; 20. Fresa cilindrico-frontale a denti elicoidali con placchette in lega dura con gambo Morse e sede filettata;
Il tornio motore mandrino contropunta Torretta portautensili Cambi di velocità basamento 48
Il tornio Con il tornio si possono eseguire superfici cilindriche e coniche, fori, alesature, sfacciature, filettature, torniture sferiche ; Nel tornio il moto di taglio è posseduto dal pezzo, mentre quello di avanzamento dall utensile; Il tornio può essere verticale od orizzontale, a seconda dell asse del mandrino; 49
Lavorazioni possibili
Tornio verticale mandrino Torretta portautensile 51
Rettificatrice Macchina utensile utilizzata per lavorazioni di rettificatura, ossia per assicurare tolleranze dimensionali molto ristrette e ottima finitura superficiale; Il moto di taglio consiste in una rotazione ad alta velocità dell utensile (mola) attorno al proprio asse. I moti di avanzamento sono generalmente impressi al pezzo; 52
Rettificatrice utensile Tavola portapezzo 53
Rettificatrice Occorre distinguere le lavorazioni a seconda della forma geometrica del pezzo da rettificare, di conseguenza anche le macchine sono diverse: rettificatrici per superfici cilindriche esterne (e universali); rettificatrici per superfici cilindriche interne; rettificatrici senza centri per superfici cilindriche o coniche esterne; 54
Rettificatrice rettificatrici per lavorazioni speciali (per alberi a gomiti, a camme, per filettature, per ruote dentate); rettificatrici per superfici piane (con mola ad azione periferica, con mola ad azione frontale, con tavola portapezzo rettilinea o circolare); 55
Il centro di lavoro Il centro di lavoro nasce dall esigenza di unire in una macchina più lavorazioni possibili, così da evitare: Il continuo montaggio/smontaggio pezzo; Problemi di concetricità, coassialità, posizionamenti; 56
Il centro di lavoro Di fatto è l evoluzione della fresatrice; È possibile effettuare lavorazioni di fresatura e foratura; È dotato di un magazzino utensili che permette il cambio utensile automatico; 57
Velocità di taglio Per velocità di taglio Vt si intende la velocità del moto che provoca il distacco del truciolo, misurata nel punto P in cui avviene l asportazione di truciolo; 58
Velocità di taglio È in funzione del: Materiale del particolare in lavorazione; Materiale dell utensile; Tipo di lavorazione; E anche Sezione truciolo; Refrigerazione; 59
Velocità di taglio Unità di misura della velocità di taglio è Vt & m = $ % min #! " 60
Velocità di taglio La formula per il calcolo è: Vt = π D 1000 N Dove: N è il numero di giri del mandrino; D è il diametro del pezzo da lavorare o dell utensile; 61
Velocità di taglio Quando il moto di taglio è rotatorio, la Vt corrisponde: alla velocità periferica del pezzo in lavorazione nel caso del tornio; alla velocità periferica dell utensile nel caso della fresatura o della foratura; 62
Velocità di taglio Quando il moto di taglio è traslatorio, la velocità di taglio corrisponde: alla velocità di traslazione del pezzo in lavorazione nel caso della piallatura; alla velocità di traslazione dell utensile nel caso della limatura o strozzatura; 63
Velocità di taglio Una corretta scelta della Vt per ogni tipo di lavorazione: Assicura buona esecuzione del lavoro; Assicura l impiego di tempi economici; Evita un rapido deterioramento dell utensile; 64
Velocità di taglio Con il termine Velocità di massimo rendimento si intende quella velocità che permette all utensile di produrre il massimo volume di truciolo prima che sia necessario riaffilarlo o sostituirlo; È la velocità che conviene eseguire; 65
Velocità di taglio Rapporto Vt materiale in lavorazione 66
Velocità di taglio Rapporto Vt materiale utensile
Velocità di taglio Rapporto Vt sezione del truciolo La velocità di taglio sarà tanto più bassa quanto maggiore è la sezione del truciolo; Vt sgrossatura < Vt finitura; 68
Velocità di taglio Rapporto Vt refrigerazione utensile Il raffreddamento mediante liquido refrigeratore consente di aumentare la Vt, in quanto evita il rinvenimento dell utensile 69
bibliografia Tecnologia Meccanica e Laboratorio Tecnologico Editrice La Scuola; Tecnologia e rappresentazione grafica/b Agostino, Cosentino, Knoll, Vaccaro Editrice Calderini; 70