esercizi tecnologia meccanica, Esercizi di Tecnologia Meccanica

Scarica esercizi tecnologia meccanica e più Esercizi in PDF di Tecnologia Meccanica solo su Docsity! POLITECNICO DI BARI modulo di Tecnologia Meccanica Corso di Laurea in Ing Gestionale Esercitazioni di ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO Prof. G. Palumbo Pagina 1 di 17 UTENSILI E DATI PER TORNITURA 1 Costo Inserto: 4€ Costo Inserto: 3.5€ Costo Inserto: 3.5€ Costo Inserto: 7€ Tabella 1: Tipologie di utensili da tornitura (TOSHIBA TUNGALLOY) Tabella 2: Valori di velocità di taglio [m/min] ed avanzamento [mm/giro] consigliati per operazioni di tornitura su parti in acciaio Tabella 3: Valori di velocità di taglio [m/min] ed avanzamento [mm/giro] consigliati per operazioni di tornitura su parti in ghisa POLITECNICO DI BARI modulo di Tecnologia Meccanica Corso di Laurea in Ing Gestionale Esercitazioni di ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO Prof. G. Palumbo Pagina 2 di 17 Stima della pressione di taglio ( )n taglio ap K p 1  = Tabella 4 Tabella 5: Pressione specifica di tagio per tornitura su acciaio Tabella 6: Pressione specifica di taglio per tornitura su ghisa Esempio di relazione empirica tra Velocità di Taglio e Tempo di Cambio Utensile in Tornitura ( ) min]/[ 60 * 5 *60 m h pa a p C v r f g             = Relazione di Kronemberg Con h in min Tabella 7 Tabella 8 Tabella 9 Tabella 10: C60 acciai Tabella 11: C60 ghise Tabella 12: C60 non ferrosi POLITECNICO DI BARI modulo di Tecnologia Meccanica Corso di Laurea in Ing Gestionale Esercitazioni di ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO Prof. G. Palumbo Pagina 5 di 17 Frese integrali in acciaio superrapido Tabella 17: Numero denti Tabella 18: Valori consigliati di velocità di taglio (Vt) e velocità di avanzamento (Va) Calcolo della forza di taglio in fresatura trucioloSMtaglio SKF = Tabella 19: Valori della pressione di taglio media per la fresatura di vari materiali POLITECNICO DI BARI modulo di Tecnologia Meccanica Corso di Laurea in Ing Gestionale Esercitazioni di ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO Prof. G. Palumbo Pagina 6 di 17 Esempio di relazione empirica tra Velocità di Taglio e Tempo di Cambio Utensile in Fresatura FRESATURA ACCIAIO (P20) FRESATURA GHISA (K20) r ZR hBpa DKV V   = 2.006.04.043.1 176.0 0  (m/min) 28.033.0 0 hHBa V V n Z  = (m/min) K TIPO ACCIAIO V0 r R [MPa] V0 n  1 C<0.6% 296*104 0.184 < 1000 9250 0.7 < 200 0.85 C>0.6% 0.60 Acciai al Cr, CrNi, CrVa, CrMo 520*104 0.27 >1000 1.85*109 3.0 >200 0.65 Acciai al Mn, CrMn, CrNiW UTENSILI E DATI PER FORATURA Punta in acciaio superrapido Tabella 20: Angolo tra i taglienti () per punte in acciaio superrapido POLITECNICO DI BARI modulo di Tecnologia Meccanica Corso di Laurea in Ing Gestionale Esercitazioni di ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO Prof. G. Palumbo Pagina 7 di 17 Punte con inserti Tabella 21: Parametri di taglio per foratura di acciaio con punte in acciaio superrapido Tabella 22: Parametri di taglio per foratura di ghisa con punte in acciaio superrapido Tabella 23: Parametri di taglio per foratura di materiali non ferrosi con punte in acciaio superrapido Tabella 24: Parametri di taglio per foratura con punte ad inserti POLITECNICO DI BARI modulo di Tecnologia Meccanica Corso di Laurea in Ing Gestionale Esercitazioni di ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO Prof. G. Palumbo Pagina 10 di 17 7. La lavorazione di tornitura dell’esercizio 6 viene effettuata utilizzando inserti CMS di forma quadrangolare (Nt=4). Adottando per gli inserti i dati di costo in tabella 1 e sapendo che: (i) i tempi passivi sono tp=2.5min, (ii) il tempo di cambio utensile è tu=2min, (iii) il costo del posto di lavoro è Cp=1€/min e (iv) il costo del portautensili Cstelo=200€ (assumere una vita utile del portautensile pari a 3500 cambi). ➢ Valutare il costo complessivo dell’operazione. 8. Nell’ipotesi che la durata dell’utensile sia legata alla velocità di taglio secondo l’equazione di Taylor: 20025.0 =Tv con v in min/m e T in min , determinare: ➢ la durata utensile quando si utilizza una velocità di taglio pari a 50m/min ➢ l’effetto sulla durata utensile quando si incrementa la velocità di taglio del 20%. 9. Una lavorazione di tornitura di una barra di diametro mmD 50= e lunghezza mmL 200= è realizzata con un avanzamento giromma /25.0= . La durata utensile è legata alla velocità di taglio secondo l’equazione di Taylor 1501.0 =TVt (Vt in m/min e T in min). Il tempo di cambio utensile è min75.0=ut , il tempo passivo per il montaggio di un pezzo è pezzot p min/5.0= , il costo dell’utensile è €2=utC , il costo unitario del posto di lavoro è min/€5.1=pC . Determinare: ➢ il tempo minimo di lavorazione; ➢ il numero di giri n in min/giri a cui deve ruotare il pezzo in corrispondenza del tempo minimo di lavorazione; ➢ il costo totale in pezzo/€ corrispondente al tempo minimo di lavorazione. 10. Una lavorazione di tornitura di una barra di diametro mmD 50= e lunghezza mmL 200= è realizzata con un avanzamento giromma /25.0= . La durata utensile è legata alla velocità di taglio secondo l’equazione di Taylor 1501.0 =TVt (Vt in m/min e T in min). Il tempo di cambio utensile è min75.0=ut , il tempo passivo per il montaggio di un pezzo è min5.0=pt , il costo dell’utensile è €2=utC , il costo unitario del posto di lavoro è min/€5.1=pC . Determinare: ➢ la durata economica eT in min ; ➢ il numero di giri n in min/giri a cui deve ruotare il pezzo in corrispondenza della durata economica; ➢ il costo totale in pezzo/€ corrispondente alla durata economica. 11. Una lavorazione di tornitura di una barra di diametro mmD 83= e lunghezza mmL 500= è realizzata con una velocità di avanzamento giromma /3.0= . La durata utensile è legata alla velocità di taglio secondo l’equazione di Taylor 65848.0 =TVt (Vt in m/min e T in min). Il costo unitario del posto di lavoro è min/€42.0=pC ; il costo del portautensili è €52=steloC , mentre la sua durata è stimata in 500 cambi utensile; il costo dell’inserto è €2.5=insertoC ed ogni inserto ha taglientiNt 3= ; il tempo passivo è pezzot p min/1.1= ; il tempo di sostituzione di un inserto è min0.1=ut . Determinare: ➢ la durata economica eT in min ; ➢ il numero di giri n in min/giri a cui deve ruotare il pezzo in corrispondenza della durata POLITECNICO DI BARI modulo di Tecnologia Meccanica Corso di Laurea in Ing Gestionale Esercitazioni di ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO Prof. G. Palumbo Pagina 11 di 17 economica; ➢ il costo totale in pezzo/€ corrispondente alla durata economica. 12. Un’azienda manifatturiera deve produrre un componente meccanico assialsimmetrico tramite lavorazioni di tornitura. Il pezzo ha un diametro di 100 mm ed una lunghezza di 400 mm; la lavorazione è effettuata adoperando un avanzamento a=0.4mm/giro ed una profondità di passata p=4mm. L’ufficio Tempi e Metodi ha stimato che i tempi passivi durante la lavorazione del singolo pezzo ammontano a tp=2.5min, mentre il tempo necessario per la sostituzione di uno spigolo tagliente è tu=1min. Sono inoltre noti i seguenti dati di costo: Cposto=0.52€/min Cstelo=70€ (in acciaio rapido, garantito per un numero di cambi pari a 2500) Cplacchetta=3€ (Nt=4) Utilizzando la relazione di Taylor (n = 0.48, cost = 658), calcolare: ➢ la durata economica del tagliente; ➢ la velocità di taglio economica; ➢ il tempo necessario per eseguire la lavorazione del singolo componente; ➢ il numero di pezzi prodotti supponendo che l’azienda abbia venduto tutti i pezzi prodotti realizzando un utile netto di 5.000 Euro, pari al 20% dei costi sostenuti (si consideri nulla la percentuale di scarti); ➢ il numero di cambi utensile che è stato necessario eseguire. 13. Si deve effettuare la sfacciatura di entrambe le basi di un albero cavo in acciaio da bonifica (UNI-C60, R=800MPa) di diametro esterno pari a 50 mm e diametro interno pari a 13 mm; la lunghezza della barra di partenza è pari a 510 mm, quella finale deve essere pari a 500 mm. Il tornio di cui si dispone ha una velocità massima di rotazione del mandrino pari a 3000 RPM ed una potenza di 25kW. Si utilizza un utensile con inserto ceramico (angolo di spoglia superiore = -5°). Utilizzando i dati delle tabelle , calcolare: ➢ il numero di passate necessario; ➢ il tempo necessario per eseguire la lavorazione. ➢ il numero di passate necessario nel caso la potenza della macchina sia ridotta del 40%. ➢ il numero di passate necessario nel caso la potenza della macchina sia ridotta del 70%. 14. Si deve effettuare la finitura superficiale dell’albero cavo dell’esercizio n°13 in modo tale da di garantire una rugosità superficiale Ra=3.2m. L’utensile da adoperare ha un raggio di raccordo pari a 0.4mm. Si supponga di aver lasciato, nelle lavorazioni precedenti, un sovrammetallo di 0.8 mm sull’intera superficie dell’albero e che la durata dell’utensile sia T=20min (utilizzare la relazione di Kronemberg tra parametri di taglio e durata). ➢ Specificare i parametri di taglio da utilizzare; ➢ Calcolare il tempo necessario per eseguire la finitura del pezzo. 15. Si deve realizzare un lotto di 500 pezzi di alberini cavi per motori elettrici di lunghezza pari a 200 mm; il grezzo di partenza è una barra forata in acciaio inossidabile (Rm=800MPa) di diametro esterno De0=50 mm a diametro interno Di0=20 mm, da cui vengono ricavati per troncatura i semilavorati da sgrossare. Le dimensioni finali del componente devono risultare: Dest=34mm; Dint=24mm. La lavorazione viene realizzata su un tornio di potenza massima pari a 18kW; per eseguire le lavorazioni di sgrossatura interna viene adoperato uno stelo di lunghezza pari a 100 mm su cui sono montate inserti in CMS di forma triangolare (angolo di spoglia superiore =5°, qualità P10). I tempi passivi legati ad ogni riposizionamento del pezzo sono POLITECNICO DI BARI modulo di Tecnologia Meccanica Corso di Laurea in Ing Gestionale Esercitazioni di ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO Prof. G. Palumbo Pagina 12 di 17 tp=2min; il tempo necessario per il cambio utensile è invece pari a tu=1.5min. Il costo del portautensile è Cstelo=150€ (Nc=3000), il costo del singolo inserto è di 10€ mentre il costo del posto di lavoro è 0.80€/min. ➢ Individuare i parametri di taglio (p, a, V) per eseguire le lavorazioni di sgrossatura esterna ed interna in modo tale da rispettare le caratteristiche di potenza del tornio ed ottimizzare la durata dell’utensile tramite la relazione di Kronemberg. ➢ Calcolare il costo complessivo della lavorazione del lotto. 16. Si deve effettuare la spianatura di un grezzo in ottone (vedi figura a destra) utilizzando una fresa cilindrica (fresatura periferica). Si dispone di una fresa in acciaio superrapido (vedi tabelle 17 e 18) di diametro D=80mm, esecuzione di tipo T. Lo spessore iniziale del grezzo di partenza è H0=40mm; lo spessore finale è HF=34.5mm; la lunghezza di lavoro è L=400mm. ➢ Scegliere i parametri di taglio; ➢ Calcolare la potenza della macchina su cui eseguire la lavorazione (=0.8); ➢ Calcolare i tempi necessari a realizzare l’operazione. 17. Si deve effettuare la spianatura di una piastra quadrata di lato 200mm in ghisa per asportare in una sola passata un sovrammetallo s=4mm. Si utilizza una fresa cilindrica (fresatura periferica) integrale in acciaio superrapido (vedi tabella 17) di diametro D=40mm. Si procede con un avanzamento per dente aZ=0.16mm/(dente,giro), impostando la velocità di rotazione del mandrino al valore di N=100RPM. Calcolare: ➢ la potenza necessaria ad eseguire l’operazione con le tre esecuzioni (N, D e T) della fresa (=0.8); ➢ i tempi necessari a realizzare l’operazione. 18. Si deve effettuare un’operazione di spianatura su un grezzo in acciaio da cementazione utilizzando una fresa cilindrica integrale (vedi tabelle 17 e 18) di diametro D=100mm, esecuzione di tipo N. Si dispone di una fresatrice ad asse orizzontale con potenza pari a P=10kW e rendimento =0.8. Le dimensioni iniziali del grezzo sono: B=300mm, L=600mm e H0=50mm. Lo spessore finale deve essere HF=35mm. ➢ Scegliere i parametri di taglio; ➢ Verificare la fattibilità dell’operazione sulla fresatrice a disposizione; ➢ Calcolare i tempi necessari a realizzare l’operazione. POLITECNICO DI BARI modulo di Tecnologia Meccanica Corso di Laurea in Ing Gestionale Esercitazioni di ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO Prof. G. Palumbo Pagina 15 di 17 24. Si deve rendere quadrata la sezione di una barra rettangolare di dimensioni iniziali 40x58 in acciaio (HB<180, R=500MPa). L’operazione deve essere eseguita su di una fresatrice di potenza 15kW e rendimento =0.9. Si hanno a disposizione 2 tipologie di frese, le cui caratteristiche sono di seguito specificate: FRESA AD INSERTI (TAD12063RI-E) FRESA INTEGRALE CILINDRICA FRONTALE D=63mm Z=4 =45° Inserto triangolare GH330 D=80mm Z=12 ➢ Individuare i parametri di taglio per la lavorazione con ciascuna fresa utilizzando le tabelle 14, 16, 17 e 18; ➢ Calcolare la forza sul singolo dente per entrambe le frese; ➢ Valutare se la fresatrice è in grado di soddisfare la richiesta di potenza per entrambe le frese; ➢ Sapendo che la barra ha una lunghezza di 500mm, calcolare i tempi necessari per l’operazione nei due casi. 25. Si deve eseguire un’operazione di foratura su una lastra d’acciaio C35 (R=500MPa) di spessore 70 mm. Il foro da realizzare deve avere un diametro pari a 40mm e deve essere passante. La punta elicoidale usata per la foratura è in acciaio superrapido ed ha un angolo  tra i taglienti pari a 118°. Utilizzando le tabelle allegate: ➢ definire i parametri di taglio dell’operazione. ➢ calcolare la forza di taglio principale. ➢ dimensionare la potenza del trapano su cui dovrà essere compiuta la lavorazione ➢ calcolare i tempi necessari a realizzare l’operazione. 26. Si devono realizzare 4 fori di diametro df pari a 16 mm su una lastra quadrata in acciaio C35 (R=500 MPa) di spessore t pari a 15 mm. I fori sono disposti ad una distanza radiale di 50mm rispetto al centro della flangia e sono passanti. Si assuma di adoperare una punta elicoidale con un angolo  tra i taglienti pari a 120° e si utilizzino i dati forniti nelle tabelle 21 e 25. ➢ Evidenziare la modalità di bloccaggio del pezzo per realizzare la foratura. ➢ Valutare i parametri di taglio. ➢ Calcolare la forza e la potenza necessarie per compiere l’operazione di foratura. ➢ Calcolare il tempo macchina totale per effettuare le 4 forature. 27. Si devono realizzare due fori passanti di diametro D=40mm su una piastra in lega di magnesio di spessore 20mm. ➢ Definire le caratteristiche dell’utensile da utilizzare; ➢ Scegliere i parametri di taglio; ➢ Calcolare la potenza del trapano su cui eseguire la lavorazione; ➢ Calcolare i tempi necessari a realizzare l’operazione. POLITECNICO DI BARI modulo di Tecnologia Meccanica Corso di Laurea in Ing Gestionale Esercitazioni di ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO Prof. G. Palumbo Pagina 16 di 17 28. Si deve realizzare il componente in figura (cilindro flangiato) in acciaio C35 (R=500 MPa). Il grezzo viene approvvigionato già completo delle lavorazioni di tornitura; si devono dunque realizzare i fori sulla flangia. Utilizzando le tabelle ➢ Scegliere l’utensile da adoperare ed individuare i parametri di taglio; ➢ Calcolare la potenza necessaria (rendimento del trapano pari a 0.90) ➢ Calcolare i tempi macchina per l’esecuzione della foratura. 29. Si deve costruire l’attrezzatura in figura per la realizzazione di prove di trazione su provini sagomati di elevata durezza superficiale. I grezzi di partenza sono stati ottenuti da una lastra di materiale 38NiCrMo4 (R=830 MPa; Ceq=0.45) di spessore (T0) pari a 8mm per taglio laser. Le piastre sono sottoposte a trattamento di tempra e rinvenimento a 200°C, che porta la resistenza meccanica (R) del materiale a 1100 MPa. Tutte le lavorazioni di fresatura devono essere eseguite utilizzando una fresa a taglienti riportati (Z=20 inserti di tipo quadrangolare) di diametro D pari a 160 mm. Sono noti i seguenti dati relativi al costo ed alla manutenzione della fresa: Ccorpo-fresa = 500 € Cinserto = 8 € Cposto = 1 € tu = 5 min (tempo di cambio utensile) Nc = 5000 (numero cambi placchetta consentiti prima della rottura del corpo fresa) Ipotizzando di compiere la lavorazione preliminare di fresatura frontale (per realizzare la quota T2) e quella di foratura prima di sottoporre a trattamento termico il materiale ed utilizzando i dati delle tabelle: ➢ Definire fasi, sottofasi, operazioni elementari. ➢ Calcolare quanto incide il costo dell’utensile fresa sulla produzione del singolo pezzo. DATI: T0 8 mm T1 2 mm T2 3.5 mm A 100 mm B 100 mm D 10 mm E 35 mm I 30 mm L 250 mm Materiale: 38NiCrMo4 Quantità 4 Wfresa: 10kW Wtrapano 2kW POLITECNICO DI BARI modulo di Tecnologia Meccanica Corso di Laurea in Ing Gestionale Esercitazioni di ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO Prof. G. Palumbo Pagina 17 di 17 ➢ Calcolare la durata economica del tagliente nelle due operazioni di fresatura frontale (prima e dopo il trattamento termico). ➢ Valutare i parametri di taglio per le operazioni di fresatura frontale e foratura. ➢ Calcolare i tempi macchina per l’esecuzione di ciascuna lavorazione. ➢ Stilare il cartellino di lavorazione. 30. Individuare fasi, sottofasi ed operazioni del ciclo di lavorazione per asportazione di truciolo del perno in figura in acciaio C40 bonificato (R=700MPa). Il grezzo di partenza è una barra di diametro D0=40mm e lunghezza L=100mm. Specificare i posizionamenti del pezzo sul tornio e le dimensioni del pezzo dopo ciascuna operazione. Si assuma di lasciare 0.5 mm di sovrammetallo su tutto il pezzo al termine della fase di sgrossatura, da asportare poi nella successiva fase di finitura. 31. Definire i parametri di taglio e le potenze necessarie per eseguire le operazioni di sgrossatura del componente dell’esercizio N°30 in modo tale da minimizzare il costo della lavorazione (sfruttare la relazione di Kronemberg) e da utilizzare un’unica macchina (potenza max=10kW, numero di giri max=10,000RPM). Si supponga di utilizzare sempre lo stesso utensile (qualità P20). Si assumano i seguenti dati: Cstelo=120 Cposto Cplaccheta=16 Cposto tu=2 min (tempo di cambio utensile) Nc=3000 (numero cambi utensile consentiti da uno stesso stelo) Nt=4 (placchetta in CMS di forma triangolare). = 10° (angolo di spoglia superiore) tornio=0.85 (rendimento del motore della M.U.) 32. Definire i parametri di taglio e le potenze necessarie per eseguire le operazioni di finitura del componente dell’esercizio N°43 in modo tale da garantire una finitura superficiale (Ra) almeno pari 3.2 m. Si scelga il raggio di raccordo dell’utensile tra i seguenti: 0.4 – 0.8 – 1.2 mm. Si utilizzi lo stesso utensile adoperato per le operazioni di sgrossatura. 33. Calcolare il tempo complessivo necessario per eseguire tutte le lavorazioni di sgrossatura e di finitura sul componente dell’esercizio N° 30.