ciclo di lavorazione - meccanica, Dispense di Meccanica

Scarica ciclo di lavorazione - meccanica e più Dispense in PDF di Meccanica solo su Docsity! Il ciclo di lavorazione Si definisce ciclo di lavorazione la sequenza ordinata di tutte le lavorazioni necessarie per trasformare una o più materie prime in un prodotto finito. Per definire il ciclo di lavorazione occorre studiare il processo di fabbricazione analizzando, confrontando e definendo i metodi, i macchinari e gli attrezzi più idonei prima ancora che inizi la produzione senza lasciare queste responsabilità agli operai. Grazie al ciclo di lavorazione è quindi possibile: • programmare la produzione ovvero predisporre i materiali, i macchinari e la manodopera per realizzare un determinato prodotto • conoscere il costo finale di un determinato prodotto prima di iniziare la produzione e quindi poter calcolare il preventivo e decidere se la sua produzione è remunerativa per l'azienda1 Un ciclo di lavorazione è formato da una serie di fasi ognuna delle quali è costituita da lavorazioni elementari chiamate operazioni; con il termine fase si intende la serie di operazioni che viene eseguita su una macchina utensile senza variare il posizionamento del pezzo o il sistema di riferimento. Per chiarire meglio il concetto di fase ipotizziamo di realizzare mediante tornitura 4 gambe destinate ad uno sgabello; tali gambe sono realizzate a partire da semilavorati di forma cilindrica La lavorazione può essere schematizzata in due fasi: 1) il semilavorato costituito da un cilindro Ø8,5x18,5 viene montato sull'autocentrante, viene sgrossato da un lato e successivamente, dopo averlo girato, sgrossato sul secondo lato 2) il pezzo, dopo la sgrossatura, viene fissato tra autocentrante e contropunta e sottoposto ad un'operazione di finitura soltanto nelle parti che poi verranno verniciate (non sul perno che verrà inserito nel lato inferiore piano dello sgabello) 1 Se la produzione risulta non remunerativa è possibile ripetere lo studio del ciclo di lavorazione per verificare se modificando il ciclo si possono avere benefici dal punto di vista economico Rev. 10/05/2017 1 Ognuna di queste due fasi è costituita da una serie di operazioni delle quali alcune vengono definite attive, in quanto sono fasi di lavorazione vere e proprie, mentre le altre vengono definite passive, in quanto sono fasi di posizionamento, di collaudo, ecc. Vediamo ora il ciclo nel quale il semilavorato viene trasformato in prodotto finito indicando la sequenza ordinata delle lavorazioni Fase 10 Prelievo materiale D8,5x18,5 Fase 20 Tornio 20/1 Attestatura 20/2 Centratura 20/3 Sgrossatura D4,0x4,0 20/4 Girare pezzo 20/5 Centratura 20/6 Tornitura cilindrica D8,1X15,5 20/6 Sgrossatura D3,1x1,9 20/7 Sgrossatura conica angolo 14º Fase 30 Tornio 30/1 Taglio a lunghezza finale (18cm) 30/1 Finitura cilindrica Ø8 30/2 Finitura conica angolo 14º 30/3 Finitura Ø3x2 Fase 40 Collaudo Ciclo di lavorazione ottimale: in genere per produrre un determinato oggetto è possibile utilizzare cicli di lavorazione diversi alla fine dei quali si ottiene lo stesso risultato; per stabilire quale di questi cicli è quello ottimale è necessario analizzare diversi parametri. Vediamoli singolarmente: • quantità di pezzi da produrre (serie): se il numero di pezzi da produrre è elevato è possibile adottare attrezzature particolari il cui costo non è conveniente per piccole serie • tipo di materiale : se il materiale è comune è possibile trovare in commercio semilavorati adatti a ridurre il numero di lavorazioni necessarie per ottenere il prodotto finito • costo unitario del materiale : se il materiale è costoso è necessario ridurre gli sfridi a costo di aumentare le lavorazioni; se il materiale è poco costoso può essere invece conveniente tollerare una maggior percentuale di scarti se questo permette di ridurre le lavorazioni • mezzi tecnici disponibili : occorre verificare quali mezzi (macchinari e attrezzature) sono disponibili in azienda per effettuare le lavorazioni; nel caso di lavorazioni particolari in grande serie è possibile ipotizzare di acquistare o realizzare attrezzature specifiche (es. maschere di foratura). Da quanto visto è possibile che per produrre un certo oggetto sia necessario scegliere tra diversi cicli di lavorazione; si definisce allora ciclo ottimale quello che, garantita la funzionalità del pezzo, risulta meno costoso. Cartellino di lavorazione: per la stesura e l'archiviazione di un ciclo di lavoro si compila il cartellino di lavorazione che, in genere, è un modello di documento creato dall'azienda stessa in funzione di quello che produce. La compilazione del cartellino di lavorazione inizia con il prelievo del Rev. 10/05/2017 2 determinare il valore dell'avanzamento (a) 3) calcolare la sezione del truciolo (q) moltiplicando la profondità di passata (p) per l'avanzamento (a) 4) a seconda del materiale da lavorare e della sezione del truciolo (q) con la tabella delle velocità di tornitura ricavare la velocità di taglio (Vt) Tornitura: Vt indicativa per utensili in HSS (m/min) Materiale Sezione del truciolo (mm2) <0,2 0,2-1 1-3 3-6 Acciaio R<500 80 72 56 48 Acciaio 500<R<800 60 52 44 36 Acciaio R>800 48 44 40 32 Ghisa HB<150 64 52 40 32 Ghisa HB>150 48 40 30 26 Bronzo e ottone 160 120 88 60 Leghe Leggere 240 160 120 80 Legno 480 320 240 160 5) una volta ricavata la velocità di taglio Vt posso ricavare il numero di giri ottimale n con la formula n= 1000 V t πd dove Vt=velocità di taglio [m/min] d=diametro [mm] 6) infine se il tornio non è a velocità variabile impostare la velocità di rotazione disponibile immediatamente inferiore alla velocità calcolata al punto 5; tale velocità sarà quella da utilizzare nella formula tm= C V a per calcolare il tempo macchina tm durante l'operazione di tornitura Foratura: anche in questo caso la formula da utilizzare per il calcolo del tempo macchina è tm= C V a ed è valida indipendentemente dalla macchina utilizzata per realizzare la foratura (trapano, foratrice, tornio). La corsa da considerare è data dalla profondità del foro (s) sommata all'extracorsa (e) alla Rev. 10/05/2017 5 parte iniziale della punta C=s+e+c dove c~ 0,3d per le punte con angolo al vertice di 120º. Per calcolare la velocità di avanzamento si utilizza sempre la formula V a=a⋅n dove a= d 100 mentre n si ricava come nel caso della tornitura con la formula n= 1000 V t πd dove Vt dipende dal materiale e si ricava dalla tabella seguente (valida per punte in HSS) Foratura: Vt indicativa per utensili in HSS Materiale Vt (in m/min) Acciaio R<500 N/mm2 Acciaio 500 N/mm2 <R<800 N/mm2 Acciaio R>800 N/mm2 Ghisa HB<150 Ghisa HB>150 Bronzo e ottone Leghe leggere Legno 30-40 20-30 10-20 20-30 15-25 50-70 100-150 200-600 Fresatura: in questo paragrafo analizziamo una delle operazioni realizzabili con una fresatrice: la realizzazione di una scanalatura con fresa a candela. Come nei casi analizzati in precedenza il tempo macchina è ricavabile con la formula tm= C V a dove la corsa equivale al percorso che deve compiere l'utensile (moto relativo tra utensile e Rev. 10/05/2017 6 materiale da lavorare) sommata all'eventuale extracorsa mentre la velocità di avanzamento si ottiene dalla formula V a=a⋅n dove n= 1000⋅V t π⋅d mentre Vt (velocità di taglio) ed a (avanzamento) si ottengono dalla seguente tabella: Fresatura con fresa a candela: Vt (m/min) e az(mm) indicative per utensili in HSS Materiale Frese HSS Vt az Acciaio R<500 15-25 0,05-0,02 Acciaio 500<R<800 12-20 0,03-0,01 Acciaio R>800 10-14 0,02-0,01 Ghisa HB<150 14-22 0,05-0,03 Ghisa HB>150 10-16 0,04-0,02 Bronzo e ottone 20-50 0,1-0,05 Leghe Leggere 100-250 0,1-0,05 Legno 200-500 0,2-0,1 tenendo conto che a=az⋅z dove z è il numero di denti della fresa.. Quanto appena visto è valido nel caso la scanalatura sia presente sull'intero pannello come nella figura seguente Rev. 10/05/2017 7 C=s+e+c=(60+10+0,3⋅12)mm=73,6 mm Ricavo i valori dell'avanzamento a della velocità di rotazione n necessari al calcolo di Va (velocità di avanzamento) a= d 100 = 12 100 =0,12 mm n= 1000⋅60 π⋅12 =1592 giri min V a=a⋅n=0,12⋅1592 mm min =191 mm min calcolo infine il tempo macchina richiesto tm= C V a = 73,6 191 =0,38 min Esercizio 3: calcolare il tempo macchina tm necessario a realizzare un'operazione di attestatura in un tondo avente un diametro di 120mm ipotizzando che l'operazione sia realizzabile in una sola passata con una profondità p=1mm. Il materiale da lavorare è bronzo, l' utensile in HSS ed il tornio dotato di variazione continua della velocità fino ad una vmax di 3000 giri/min. Dalla tabella degli avanzamenti vedo che per una operazione di attestatura con p>0,5mm e d=120mm l'avanzamento ottimale ha un valore a=0,4 mm/giro. Moltiplicando la profondità di passata p per l'avanzamento a ottengo la sezione del truciolo q q=p⋅a=1mm⋅0,4 mm/ giro=0,4mm2 dalla tabella delle velocità di tornitura per q=0,4 mm2 e per materiale = bronzo ottengo un valore di Vt=120m/min; inserendo tale valore nella formula seguente ricavo n= 1000⋅V t π⋅d = 1000⋅120 π⋅120 =318 giri /min Dal prodotto dell'avanzamento a per il numero di giri n ottengo la velocità di avanzamento Va V a=a⋅n=0,4⋅318=127 mm /min infine dividendo la corsa C per la velocità di avanzamento Va ottengo il tempo macchina tm= C V a = 60mm 127 mm /min =0,47 min N.B. Notare che il valore C della corsa in un'attestatura equivale alla metà del diametro. Rev. 10/05/2017 10 Esercizio 4: calcolare il tempo macchina necessario a realizzare un foro cieco avente diametro d=10mm e profondità s=40mm in una lastra di lega leggera. Utilizzare un valore di Vt=100m/min, una punta elicoidale in HSS con angolo al vertice di 120º ed un'extracorsa e=10mm. La formula per il calcolo del tempo macchina è tm= C V a dove C=s+e+c=(40+10+0,3 ·10)mm=53mm; calcolo ora Va=a·n dove a= d 100 = 10 100 =0,1 mm giro n= 1000⋅V t π⋅d = 1000⋅100 π⋅10 =3183,09 giri /min e quindi V a=a⋅n=0,1mm / giro3183,09 giri /min=318,309 mm/ min calcolo infine il tempo macchina richiesto tm= C V a = 53mm 318,309 mm /min =0,166 min Rev. 10/05/2017 11