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Corso di Tecnologia
Meccanica
Modulo 4.1Lavorazioni per asportazionedi truciolo
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Il principio del taglio
dei metalli
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Lasportazione di truciolo
Le operazioni di asportazione di truciolosono utilizzate per lavorare a freddo grezzidi fonderia e semilavorati di varia
provenienza (fucinatura, profilati, estrusi,) Vengono utilizzate allo scopo delle
macchine utensili, dal nome dellattrezzoutilizzato nella lavorazione (utensile)
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Metodo di analisi e studio
Campo di utilizzo della lavorazione Caratteristiche delloperazione
Parametri di taglio da utilizzare Macchine ed utensili
Determinazione della forza e della potenzadi taglio
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Campo utilizzo Al fine di saper individuare, di fronte ad un
risultato da ottenere, quale operazionerealizzare e quale pi confacente allo scopo intermini di: Qualit del risultato finale Tempi di preparazione e lavorazione Costo della lavorazione e dunque del pezzo
Diventa importante anche saper individuarepossibilit alternative in caso di carenza di mezzia disposizione
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Caratteristiche delloperazione
indispensabile conoscere le condizionidi lavorazione in termini di:Moti caratteristici:
Del pezzo Dellutensile
Modalit di creazione del trucioloDiverse possibilit di impostazioneVantaggi/svantaggi
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Parametri di taglio
Sono deducibili da apposite tabelle in funzionedel materiale, del tipo di lavorazione, del livelloqualitativo, della macchina utensile utilizzata..:
Velocit di taglio Velocit di avanzamento
Profondit di passata
Velocit di appostamento ..
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Macchine ed utensili Macchine
Caratteristichetecniche
Componenti Stato dellarte Costruttori Varianti CN ..
Utensili Classificazione Tipi Tabelle di riferimento CostruttoriAngoli caratteristici Taglienti Usura .
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Macchine utensiliMacchine utensili
Moto di taglio rotatorioMoto di taglio rotatorio Moto di taglio alternativoMoto di taglio alternativo
torniotornio
trapanotrapano
fresatricefresatrice
alesatricealesatrice
rettificatricerettificatrice
piallatricepiallatrice
limatricelimatrice
stozzatricestozzatrice
brocciatricebrocciatrice
segatricesegatrice
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Forza e potenza di taglio Condizioni di taglio migliori Geometria dellutensile pi idonea Verifica della compatibilit della potenza con la
macchina disponibile Valutazione della deformazione del pezzo e
dunque gli errori dimensionali Conoscere le sollecitazioni cui la amacchina
sottoposta Scegliere la macchina pi idonea
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Tornitura
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Tornitura
La tornitura ha lo scopo di ottenere: superfici di rivoluzione esterne ed interne filettature esterne ed interne
superfici piane (dette di sfacciatura) superfici zigrinate
unoperazione economica realizzata su una
macchina semplice denominata tornio, oggiampiamente diffuso in versione CN
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Moti di tornitura Moto di taglio
Rotatorio continuo del pezzo Misurato con la velocit di taglio v in m/min
Moto di alimentazione Rettilineo o curvilineo dellutensile, in un piano passante per
lasse di tornitura la combinazione di due moti, parallelo eperpendicolare rispetto allasse di tornitura
Misurato con lavanzamento a in mm/giro
Moto di appostamento Rettilineo dellutensile Misurato con la profondit di passata p in mm
Moto di lavoro
Elicoidale risultante dal moto di taglio e di alimentazione
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Tornitura cilindrica esterna
Utensile con moto di alimentazioneparallelo allasse di tornitura
Velocit di taglio:v = (D n)/1000 (m/min)
D = diametro della superficie lavorata (mm)
n = velocit angolare del pezzo (giri/min)
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Tornitura piana esterna(sfacciatura) Permette di ottenere superfici piane perpendicolari
allasse di tornitura con un moto dellutensileperpendicolare a tale asse
Affinch la qualit della finitura superficiale rimanga la
stessa in ogni punto necessario che la velocit di tagliorimanga costante Ci e possibile solo sui moderni torni a CN
E possibile sfacciare anche superfici non circolari in talcaso occorre scegliere un tagliente molto duro a causadegli urti dovuti al taglio interrotto
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Tornitura interna realizzata sfruttando dei fori gia presenti nel
greggio in lavorazione La scelta del profilo di rivoluzione connesso
alluso di macchine CN e di inserti taglienti conangoli opportuni
Lo stelo dellutensile deve essere scelto
opportunamente per il suo ingombro e lasufficiente rigidezza specie per cavit con bassorapporto diametro/lunghezza
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Filettature interne ed esterne Al fine di procedere con le filettature necessario
prevedere un moto di alimentazione parallelo allasse ditornitura,ed avanzamento pari al passo della filettatura La profondit di passata dipende dalla profondit del
filetto e dalla possibilit di realizzarlo in una o pi
passate Sono al momento disponibili inserti a carburi sinterizzati
in grado di eseguire nella stessa passata la filettatura ela finitura delle creste dei filetti
In taluni casi non pi necessario provvedere prima allatornitura cilindrica e anche per quanto riguarda lalucidatura fine possibile farne a meno
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Esecuzione di gole e troncature Per lesecuzione di gole di vario genere (sede di seeger,
o-ring, etc,,,,) necessario procedere con moto diappostamento e posizionare lutensile longitudinalmentealla posizione della gola
Si procede dunque con utensili di sagoma opportuna econ moto radiale alla realizzazione della gola Il moto dellutensile fino allasse di tornitura comporta la
troncatura completa della barra Per operazioni di troncatura la larghezza max
dellutensile deve essere tra 3 e 6 mm
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Allargamento di fori e zigrinatura Lallargamento di fori pu avvenire in direzione
parallela allasse di tornitura in coincidenza difori gi esistenti con avanzamento longitudinale
allasse stesso La zigrinatura ottenibile per deformazione
plastica a freddo mediante lapplicazione di un
doppio rullo con zigrinatura inclinata in sensoopposto premuto contro la superficie
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Tornitura esterna di superfici di
forma complessa Combinando opportunamente i moti di
avanzamento parallelo e perpendicolare allassedi tornitura possibile ottenere profili di
rivoluzione di profilo complesso e comunqueinclinato rispetto allasse di tornitura
Tale possibilit risulta molto connessa alluso di
torni CN ed alla scelta di opportuni angoli dilavoro degli inserti taglienti
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Parametri di taglio Occorre considerare i tre elementi chiave che
caratterizzano il funzionamento delle macchine utensili In ogni caso i costruttori forniscono tavole di riferimento
che riportano i valori pi comuni di: Velocit di taglio (v) che deve essere ridotta del 50% in caso di
filettature, creazione di gole e troncature Avanzamento (a) che, nel caso di gole e troncature, deve essere
compreso tra 0,05 e 0,15 mm/giro Profondit di passata (p) che deve essere:
Tra 1 e 10 mm nel caso di operazioni di sgrossatura Tra 0,1 e 1 mm nel caso di operazioni di finitura
La scelta dei parametri dipende anche dalle condizioni dibloccaggio del pezzo sulla macchina
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Parametri di taglio derivati Numero di giri da
applicare al pezzo perottenere la velocit di
taglio desiderata Velocit di
avanzamento
dellutensile Sezione di truciolo
giri/min1000Dvn
=
mm/minnava =
2mmpas =
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Utensili Parti caratteristiche:
Stelo: parte di fissaggio alla macchina Testa: parte che porta i taglienti fissi o riportati Superficie di appoggio: parte inferiore dello stelo
Petto: superficie attiva su cui scorre il truciolo Fianchi: superfici adiacenti al petto (fianco principale
e fianco secondario) Taglienti: spigoli di intersezione del petto con i fianchi
(tagliente principale e tagliente secondario Punta: intersezione di due taglienti
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Tipi di tagliente Con placchetta saldata: quando la placchetta tuttuno
con lo stelo Con inserto fissato meccanicamente: quando la
placchetta intercambiabile e fissata sullo stelo con unavite
A taglio destro o sinistro: a seconda di come si presentarispetto allosservatore
A taglio frontale: quando il tagliente principale perpendicolare allasse dello stelo
Simmetrico: quando il tagliente principale pu essereindifferentemente quello di destra o di sinistra
.
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Tipi di inserti
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Angoli caratteristici Sistema di riferimento:
Piano parallelo alla superficie di appoggio Retta parallela allasse dello stelo passante per la
punta
Angoli: Del tagliente principale (): formato dalla proiezionedel tagliente principale sul piano di riferimento con laretta di riferimento
Del tagliente secondario (s) : formato dallaproiezione del tagliente secondario sul piano diriferimento con la retta di riferimento
Di punta (): formato dalle proiezioni dei taglienti sulpiano di riferimento
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Sistema di riferimento
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Altri angoli caratteristici Di inclinazione: formato dal tagliente con il piano
di riferimento () Angolo di spoglia superiore del tagliente
principale () Angolo di spoglia inferiore del tagliente
principale ()
Angolo di taglio () Vale la relazione: + + = 90
A li
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Angoli
dellutensile
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Altri angoliAngolo di spoglia inferiore del tagliente
secondario (s) Si possono poi definire, in funzione della
posizione dellutensile rispetto al pezzoAngolo di registrazione del tagliente principale
()Angolo di registrazione del tagliente
secondario (s)
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Influenza degli angoli sul taglio Langolo del tagliente principale definisce
la sezione del truciolo.Varia tra 30 e 45
Tanto pi grande tanto maggiore la duratadellutensile
Lo spessore del truciolo non deve esseretroppo basso per evitare difficolt diincuneamento e dunque strisciamento
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Angolo del tagliente principale
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Influenza degli angoli sul taglio Langolo del tagliente secondario influenza
la rugosit del pezzo.Deve essere inferiore a 90 per non strisciare
sulla superficie gi lavorataTanto pi grande tanto minore la rugosit
della superficie del pezzo
Influenza altres la sezione del truciolo
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Angolo del tagliente secondario
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Influenza degli angoli sul taglio Langolo di spoglia inferiore del tagliente
principale deve ridurre al minimo lostrisciamento del fianco principale con lasuperficie lavorata a causa del ritorno elastico diquestultima. Tanto pi grande tanto minore lo strisciamento sul
pezzo Tanto pi grande tanto minore la sezione
resistente dellutensile
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Influenza degli angoli sul taglio Langolo di spoglia superiore del tagliente
principale determina la deformazione plastica discorrimento del truciolo. Tanto pi grande tanto minore la forza necessaria
per il taglio in quanto minore la pressione truciolo-utensile: Minore la sollecitazione di attrito Minore la temperatura sullinterfaccia truciolo-pezzo
Tanto pi grande tanto minore la sezioneresistente dellutensile. In taluni casi pu essere utilela presenza di uno smusso
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Influenza degli angoli sul taglio Langolo di inclinazione si comporta come
langolo di spoglia superiore del taglienteprincipale in quanto ha influenza: Sulla direzione dello sforzo di taglio e di direzione del
truciolo. Valori positivi comportano lallontanamentodel truciolo dalla superficie lavorata evitando: Potenziale danneggiamento della superficie stessa o
dellutensile Pericolo per loperatore
Problemi nellevacuazione del truciolo
Sulla sezione resistente dellutensile
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Influenza del raggio di punta Il raggio di punta tra i taglienti essenziale
al fine di:Eliminare un pericoloso spigolo vivo
Dare robustezza allutensileRidurre la rugosit del pezzo lavorato
Non deve essere troppo elevato per la
possibile difficolt di incuneamentodellutensile nel pezzo
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Utensili con inserto Gli inserti possono essere di forme
disparate e consentono una rapidasostituzione in caso di usurasalvaguardando il resto dellutensile
Presentano un rompitruciolo necessariospecie per materiali tenaci
Esistono diversi tipi di bloccaggio (a staffa,a cuneo, a leva, )
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Designazione degli inserti Gli inserti vengono designati in base alla codifica
UNI-ISO 1832 composta da 9 simboli +1 4 lettere a definire: forma, angolo di spoglia inferiore,
tolleranze dimensionali, tipo
2 cifre a definire la lunghezza e lo spessore deltagliente
1 cifra/lettera a definire la punta dellinserto
1/2 lettere ad indicare il tipo di tagliente ed il verso ditaglio
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ISO 1832
Tornitura
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esterna
Tornitura
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interna
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Utensili per tornitura esterna
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Utensili per tornitura interna
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Forza di taglio Componenti della forza:
Nella direzione della velocit di taglio (F1) Nella direzione della velocit di avanzamento (F2) Nella direzione perpendicolare al piano individuato dalle due
precedenti (F3)
Si pu verificare facilmente che lunica componentesignificativa ai fini dellindividuazione della potenzanecessaria la componente F1: assumeremo dunqueche F=F1
Si definisce per comodit: F = Ks.
sOve: la grandezza Ks definita pressione di taglio s la sezione di truciolo
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Pressione di taglio La pressione di taglio ks cos come definita
influenzata da pi fattori quali: La sezione del truciolo s. In particolare ks diminuisce
allaumentare della sezione s secondo la relazione:
elavorazioninmaterialedaldipendechelesperimentaun valorew
truciolodiunitariasezionepertagliodispecificapressionelak
)(N/mm 2
ove
kk
sw
s =
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Pressione specifica di taglio
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Pressione di taglio Langolo di spoglia superiore dellutensile. In
particolare ks diminuisce allaumentare dellangolo di
spoglia superiore
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Pressione di taglio La profondit di
passata p elavanzamento a. Inparticolare ks aumenta
al diminuire dellaprofondit di passata(p) e dellavanzamento(a):
1y
0,17x
acciaigliper,
=
=
=
ove
kk
payx
s
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Pressione di taglio La velocit di taglio v elimpiego di un fluido da
taglio. In particolare aldiminuire di v la pressione ditaglio aumenta per via delformarsi del tagliente di
riporto. Luso di un fluido dataglio pu ridurresensibilmente la pressione
di taglio Langolo del taglienteprincipale che pumodificare indirettamente la
sezione s del truciolo
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Pressione di taglio La pressione di taglio ks cos come definita influenzata
da pi fattori quali: Langolo di spoglia superiore dellutensile. In particolare ks
diminuisce allaumentare dellangolo di spoglia superiore La profondit di passata p e lavanzamento a. In particolare ks
aumenta al diminuire della profondit di passata p e
dellavanzamento a La velocit di taglio v e limpiego di un fluido da taglio. In
particolare al diminuire di v la pressione di taglio aumenta per viadel formarsi del tagliente di riporto. Luso di un fluido da tagliopu ridurre sensibilmente la pressione di taglio
Langolo del tagliente principale che pu modificareindirettamente la sezione s del truciolo
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Potenza di taglio Nota la pressione
di taglio e lasezione deltruciolo possibile
calcolare la forzadi taglio F edunque lapotenza di tagliosecondo larelazione:
kWh60
aparirichiesta,
energial'hasielavorazionditempoiltdettocui,damacchinadellarendimentoilove
utensilemacchinadellapotenzalacuida
kWin
100060
intW
E
WW
vFW
m
m
=
=
=
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