Processo di taglio e lavorazioni, Appunti di Tecnologia Meccanica

Scarica Processo di taglio e lavorazioni e più Appunti in PDF di Tecnologia Meccanica solo su Docsity! TAGLIO Il processo di taglio è un processo nel quale un utensile dotato di moto relativo rispetto a un pezzo ne asporta uno strato superficiale detto sovrametallo trasformandolo in truciolo e generando una superficie con le caratteristiche di precisione e rugosità superficiale specificate sul progetto del pezzo. L’output del processo, quindi, è una superficie mentre il truciolo rappresenta lo scarto della lavorazione. Questo processo avviene grazie a uno o più moti forniti da una macchina utensile e questa lavorazione avviene a temperatura ambiente anche se il calore, tuttavia sviluppato, sia dal lavoro di deformazione plastica sia dalle forze di attrito causa l’innalzamento di temperatura del pezzo, dell’utensile e del truciolo. Quindi possiamo dire che il processo di taglio richiede sempre quattro elementi: il pezzo grezzo, la macchina utensile, l’utensile e l’attrezzatura. CARATTERISTICHE UTENSILE MONOTAGLIENTE: un utensile è formato da varie parti ed elementi e in particolare possiamo distinguere: - La testa che è la parte dell’utensile dove si trovano le superfici attive e i taglienti e stabilisce il contatto diretto con il pezzo. - Lo stelo che la rimanente parte dell’utensile con funzione di appoggio sulla torretta porta utensili. - Il collo che è l’eventuale parte dello stelo contiguo alla testa che presenta una sezione ridotta rispetto allo stelo. - Il petto o faccia che è la superficie attiva della testa sulla quale si forma e scorre il truciolo. - I fianchi che sono le superfici attive della testa, in particolare abbiamo il fianco principale che è la superficie laterale contigua al petto e il fianco secondario che è la superficie attiva prospiciente la superficie lavorata. - Taglienti che sono le intersezioni della faccia con i fianchi, in particolare abbiamo il tagliente principale che è l’intersezione della faccia con il fianco principale, e il tagliente secondario che è l’intersezione della faccia con il fianco secondario. - La punta che è il punto di intersezione tra tagliente principale e secondario, e normalmente è presente un arco di raccordo. MOTI PRINCIPALI: tra i moti principali nelle operazioni di taglio abbiamo: - Moto di taglio che è la componente principale del moto relativo utensile-pezzo. Consente all’utensile di eseguire l’operazione di taglio vera e propria e definisce direzione e velocità di taglio. - Moto di avanzamento che permette all’utensile di entrare in contatto con nuovo sovrametallo da asportare e quindi di lavorare la superficie per la sia intera estensione. Definisce direzione e velocità di avanzamento. - Moto di appostamento e registrazione che consente di posizionare l’utensile rispetto al pezzo prima di avviare l’operazione di taglio. Consente in genere di definire lo spessore di sovrametallo da asportare. PARAMETRI DI TAGLIO: per eseguire un’operazione di taglio bisogna ovviamente definire alcune grandezze, ovvero la velocità di taglio, la velocità di avanzamento e la profondità di passata. - La velocità di taglio è la velocità con cui avviene il moto di taglio - La velocità di avanzamento è la velocità con cui l’utensile o il pezzo procede nella direzione del moto di avanzamento. - La profondità di passata è lo spessore di sovrametallo da asportare misurato in direzione ortogonale all’avanzamento. - L’avanzamento è lo spostamento dell’utensile o del pezzo nella direzione del moto di avanzamento per ogni giro o corsa di lavoro completa del pezzo o dell’utensile. - L’avanzamento per tagliente è l’avanzamento ripartito tra i taglienti dell’utensile. LAVORAZIONI PER ASPORTAZIONE DI TRUCIOLO: abbiamo una grande varietà di lavorazioni per asportazione di truciolo come la tornitura, la foratura, la fresatura e varie lavorazioni di taglio rettilineo come la piallatura, la limatura, la stozzatura o la brocciatura. TORNITURA: tornitura allo scopo di ottenere superfici di rivoluzioni esterne ed interne tra cui anche filettature esterne ed interne e superfici zigrinate. Questa è una lavorazione molto semplice di economica sia come macchina sia come utensile e consente di realizzare una vasta gamma di componenti. Tra i moti caratteristici di questa lavorazione abbiamo: - Moto di taglio che è continuo e rotatorio ed è sempre posseduto dal pezzo. - Moto di alimentazione che è rettilineo curvilineo, giacente in un piano passante per l’asse di tornitura ed è sempre posseduto dall’utensile. - Moto di appostamento che è sempre posseduto dall’utensile ed è rettilineo. - Moto di lavoro che la risultante della combinazione del moto di taglio e del moto di alimentazione. Le principali operazioni di tornitura sono: - Tornitura cilindrica esterna: in cui l’utensile a un moto di alimentazione parallelo all’asse di tornitura e la velocità di taglio come in tutti gli altri casi si calcola attraverso la relazione: 𝑣 = 𝜋𝐷𝑛 1000 In cui n è la velocità angolare del pezzo e D il diametro del pezzo. - Tornitura piana esterna (sfacciatura): permette di ottenere superfici piane perpendicolari all’asse di tornitura con un moto di alimentazione dell’utensile perpendicolare a quest’asse. Affinché la velocità di taglio rimanga costante è necessario che la velocità angolare del pezzo vari in funzione della posizione radiale dell’utensile. Questa operazione permette di effettuare sfaccettature di superfici non circolari, in questo caso l’utensile per un certo tratto lavora in modo incompleto durante un giro del pezzo ed è soggetto ad urti. - Tornitura esterna di superfici a forma complessa: combinando in modo opportuno i moti di alimentazione parallele e perpendicolare È possibile ottenere superfici di rivoluzione più complesse in cui la generatrice può essere composta da tratti rettilinei inclinati rispetto all’asse di tornitura e tratti ad arco di circonferenza. In questi casi è molto importante la scelta dell’utensile e degli angoli di inclinazione dei taglienti. - Tornitura interna: È possibile effettuare le stesse operazioni descritte per quanto riguarda la tornitura esterna anche sulle superfici interne dei pezzi partendo da fuori già presenti.si possono quindi realizzare superfici interne di rivoluzione aventi generatrici complesse formate da segmenti diretta e archi di cerchio. In questo caso è opportuno scegliere utensili con lo stelo del massimo diametro compatibile con i problemi di ingombro per ridurre al minimo la flessione e la torsione dello stesso. Inoltre in queste operazioni gli utensili tendono ad entrare facilmente in vibrazione, per cui avanzamento e profondità di passata saranno inferiori alle analoghe operazioni su superfici esterne. - Zigrinatura o godronatura: consiste in un’operazione di deformazione plastica freddo mediante la quale è possibile trasformare una superficie cilindrica in una superficie adatta a facilitare la serraggio manuale. Vengono utilizzati degli utensili formati da due rulli con zigrinatura incrociata montati su un idoneo supporto, i quali vengono premuti contro la superficie cilindrica. - L’angolo di spoglia inferiore secondario 𝜶′, formato dal fianco secondario con un piano contenente il tagliente secondario e normale al piano di riferimento. - L’angolo di taglio 𝜷, formato dalla faccia con il fianco principale (𝛽 = 90 − 𝛼 + 𝛾) e ha influenza sulla robustezza del tagliente dell’utensile. Tra gli angoli del profilo abbiamo: - Angolo del tagliente principale 𝝍, formato dalle proiezioni del tagliente principale e dell’asse dello stelo. Questo influenza le componenti della forza di taglio, in particolare 𝜓 = 0 agiscono solo due componenti della forza di taglio e cioè la forza principale di taglio e la resistenza all’avanzamento. Se invece 𝜓 > 0 agisce anche la componente della forza di repulsione. Inoltre, è anche legato all’avanzamento e spessore del truciolo, e alla profondità di passata e larghezza del truciolo: 𝑠 = 𝑎𝑐𝑜𝑠𝜓 𝑙 = # $%&' Se 𝜓 = 0 lo spessore del truciolo è uguale all’avanzamento e diminuisce con l’aumentare di 𝜓 - Angolo del tagliente secondario 𝝍′, formato dalle proiezioni del tagliente secondario e dell’asse dello stelo. - Angolo dei taglienti 𝜺, formato dalle proiezioni del tagliente principale del tagliente secondario. - Angolo di inclinazione del tagliente principale 𝝀, formato dal tagliente principale con il piano di riferimento ed è considerato positivo se il tagliente si trova al di sotto del piano di riferimento o negativo se al di sopra. Quest’angolo ha una notevole influenza sulla robustezza della punta dell’utensile ed è in grado di orientare la direzione di deflusso del truciolo. In particolare considerando un 𝜓 = 0 se 𝜆 è positivo la direzione del truciolo va dalla superficie lavorata verso l’esterno, se è negativo invece va contro la superficie lavorata. Se è nullo il truciolo tende a defluire parallelamente alla superficie lavorata avvolgendosi su se stesso. Tra gli angoli di registrazione abbiamo: - Angolo di registrazione del tagliente principale 𝝌, formato dalle proiezioni del tagliente principale e della superficie lavorata. - Angolo di registrazione del tagliente secondario 𝝌′, formato dalle proiezioni del tagliente secondario e della superficie lavorata. Questi angoli influenzano, insieme all’avanzamento e al raggio di raccordo della punta, la rugosità teorica della superficie. In particolare a parità di avanzamento e profondità di passata, la diminuzione di 𝜒 comporta un aumento della lunghezza del tagliente impresa e quindi una minore sollecitazione meccanica termica con aumento della durata dell’utensile e, una riduzione dello spessore del truciolo con aumento di pressione specifica di taglio, energia assorbita nel taglio e forze di repulsione. Inoltre se 𝜒 = 90° piano di taglio è ortogonale al piano di lavoro e all’asse del pezzo, e se anche 𝜆 = 0 la forza risultante giace su un piano ortogonale a quello di riferimento e parallelo all’asse del pezzo e ha solo 2 componenti. In questo caso si parla di taglio bidimensionale (o ortogonale). Altrimenti la forza di taglio avrà 3 componenti e si parlerà di taglio tridimensionale. ROMPITRUCIOLO: il truciolo continuo dà generalmente luogo a diversi inconvenienti.ad esempio avvolgendosi attorno al pezzo in rotazione o all’utensile può danneggiare la superficie lavorata o il tagliente dell’utensile stesso, può provocare deformazioni permanenti e rotture degli organi mobili della macchina, può comportare difficoltà per la sua evacuazione dalla macchina e poi infine costituire un costante pericolo per l’operatore. Ovviamente un opportuno dimensionamento degli angoli dell’utensile può modificare la direzione di deflusso del truciolo ma non trasformarlo da truciolo continuo in discontinuo; pertanto, è necessario fare in modo che la traiettoria di deflusso costringa il truciolo a formare una spirale più stretta (raggio di curvatura critico) di quella che si formerebbe normalmente, tale da determinare la rottura del truciolo stesso. Questo si ottiene attraverso il rompi truciolo ottenuto realizzando un piccolo gradino sulla faccia dell’utensile o fissando meccanicamente una piastrina rompi truciolo sulla placchetta. Le dimensioni fondamentali del rompi truciolo quindi sono la larghezza l, la profondità p e l’angolo di inclinazione della spalla. Queste sono determinabili in funzione del raggio critico di curvatura: 𝑙 = Dℎ(2𝑟$ − ℎ) 𝛿 = 𝑎𝑟𝑐𝑠𝑒𝑛 K1 − ℎ 𝑟$ L ℎ = 𝑟$(1 − 𝑠𝑒𝑛𝛿) 𝑙( = 𝑙 − ℎ𝑡𝑔𝛿 MACCHINE UTENSILI: le macchine utensili tradizionali, indipendentemente dallo scopo per cui sono realizzate, presentano tutte delle caratteristiche comuni ovvero: - Il loro funzionamento e i risultati dipendono fortemente dall’operatore dalle sue capacità professionali. - Presentano tempi passivi, ovvero quei momenti che non comportano taglio, elevati. Tra questi possiamo trovare le operazioni di montaggio e smontaggio del pezzo, l’impostazione dei parametri ecc. - Sono poco versatili, ovvero è possibile effettuare solo determinate operazioni di taglio su ogni macchina. TORNIO: il tornio rappresenta una macchina utensile più antica e il classico tornio è il tornio parallelo. Questo è costituito da: - Basamento, sul quale sono ricavate le guide per lo scorrimento del carro e della contro testa e deve possedere un’idonea rigidezza statica e dinamica. - Testa motrice, sulla quale è alloggiato il mandrino il cui asse costituisce l’asse di tornitura e che riceve il moto rotatorio da un motore elettrico attraverso un cambio di velocità. - Carro longitudinale, il quale può muoversi in direzione parallela all’asse del mandrino. - Slitta trasversale, posta al di sopra del carro longitudinale la quale può muoversi in direzione perpendicolare all’asse del mandrino. - Slitta orientabile con movimento manuale. - Torretta porta utensile, sulla quale è presente una slitta sulla quale viene montato l’utensile. - Controtesta, ha la funzione di alloggio della contropunta ed è utilizzata per il sostegno del pezzo in rotazione o per il montaggio di utensili pluritaglienti per foratura, allargatura o alesatura. TRAPANO: i trapani sono delle macchine utensili nelle quali il moto rotatorio di taglio è trasmesso all’utensile dal mandrino attraverso un motore elettrico e un cambio di velocità. Il moto di alimentazione è posseduto dall’utensile e può essere manuale o automatico e il pezzo viene bloccato con una morsa o con attrezzature di corredo o specifiche sulla tavola porta pezzo. Il moto di appostamento invece è posseduto dal pezzo nei trapani a montante o dall’utensile nel trapano radiale. In particolare il trapano sensitivo con solo avanzamento manuale si usa per foratura con punte di piccolo diametro su pezzi di piccole dimensioni, il trapano a montante si usa per forature con punte anche di grande diametro data la rigidezza della struttura e la presenza di un sistema di avanzamento automatico, mentre il trapano radiale si usa per forature leggere o pesanti su pezzi particolarmente ingombranti data la possibilità di posizionare l’asse del mandrino nella vasta zona di lavoro del trapano. ALESATRICI: le alesatrici sono macchine di grande precisione e versatilità sulle quali possono essere eseguite varie operazioni di taglio oltre a quelle tipiche di lavorazione dei fiori. Esistono vari tipi di alesatrice, ma una caratteristica comune a tutte è che in esse la posizione della tavola porta pezzo può essere controllata con precisione in modo da eliminare l’operazione di tracciatura. Una delle alesatrici più diffuse e versatili è quella orizzontale a montante fisso nella quale la testa motrice della macchina puo muoversi automaticamente lungo le guide del montante verticale, e dispone di un mandrino e di una piattaforma sui quali è possibile fissare i vari tipi di utensili che ricevono il moto rotatorio dal motore elettrico. Inoltre il mandrino puo anche avere il moto di alimentazione, mentre la piattaforma possiede solo il moto di taglio. FRESATRICI: esistono molte versioni di fresatrici. In generale questa macchina è costituita da un basamento e un montante nel quale si trova il motore elettrico per il moto di taglio, il cambio di velocità e il mandrino orizzontale, che rappresenta un organo fondamentale per il posizionamento degli utensili e per la trasmissione della potenza di taglio ad essi. Sulle guide ricavate nella parte anteriore del montante può scorrere una mensola sopra la quale si trova la slitta trasversale che si può muovere parallelamente al mandrino. Al di sopra di questa si trova poi una slitta orientabile a mano che permette di posizionare la tavola porta pezzo sulla quale viene posizionato e bloccato il pezzo da lavorare. MACCHINE A MOTO RETTILINEO ALTERNATIVO: le macchine a moto rettilineo alternativo sono ad esempio le limatrici. In queste macchine l’utensile viene montato su uno slittone che possiede il moto rettilineo alternativo di taglio trasmesso attraverso cinematismi meccanici o azionamenti oleodinamici. Tra utensile e slittone è posta una testa orientabile, che permette di muovere l’utensile per alimentazione o appostamento in ogni direzione giacente in un piano normale al moto di taglio. È presente poi una mensola che può scorrere sulle guide presenti nella parte anteriore della struttura e su di essa è posta una slitta porta pezzo che può muoversi manualmente o automaticamente in direzione normale al moto di taglio. RETTIFICATRICI: le rettificatrici sono macchine di estrema precisione ma molto semplici, caratterizzate da elevata rigidezza statica e dinamica, precisione di movimento e mandarini montati su cuscinetti di estrema precisione. I cinematismi per il moto di alimentazione rettilineo alternativo sono realizzati con sistemi oleodinamici e i cambi di velocità sono realizzati in genere con sistemi a cinghie e non a ingranaggi in modo tale da eliminare possibili fonti di vibrazione. Tra i vari tipi di rettificatrici, abbiamo la rettificatrice universale nella quale i moti di alimentazione rotatorio longitudinale sono posseduti dal pezzo, mentre quello di appostamento orizzontale o verticale è posseduto dalla mola. AUTOMAZIONE DELLE MACCHINE UTENSILI: con il termine automazione si intende l’insieme delle tecniche e dei metodi per sostituire o ridurre l’intervento umano in un’attività lavorativa. In particolare gli obiettivi dell’automazione sono: - Combinare le operazioni, ovvero realizzare pezzi complessi (che richiedono diversi tipi di lavorazioni) utilizzando una singola macchina. Questo concetto ha portato poi alla realizzazione dei centri di lavorazione. - Eliminare l’intervento umano di controllo delle macchine. - Eliminare le operazioni manuali di montaggio e smontaggio dei pezzi. - Effettuare operazioni contemporanee. Ovviamente però l’automazione dei sistemi produttivi comporta un’attenta valutazione in considerazione per quanto riguarda la tipologia di prodotto e la produzione, l’elevato costo iniziale e eventuali probledi di affidabilità e manutenzione. Alcuni esempi di queste macchine sono: - Tornio automatico, nel quale abbiamo più utensili disposti sia radialmente rispetto al pezzo sia assialmente su torrete girevoli, i quali ricevono i moti di appostamento e alimentazione mediante camme. - Tornio plurimandrino, nel quale il ciclo di tornitura del pezzo viene suddiviso tra piu stazioni ciascuna in corrispondenza di un mandrino. Consente di lavorare contemporaneamente piu pezzi uguali. - Tornio a copiare, il quale è in grado di tornire profili complessi grazie ad un dispositivo oleodimanico nel quale un tastatore impone all’utensile i movimenti seguendo una dima. - Trapano plurimandrino, nel quale il moto di taglio e di alimentazione è trasmesso dal mandrino principale a piu mandrini che possono agire contemporaneamente. Oltre alle macchine isolate, abbiamo anche i sistemi di lavorazione che portato allo sviluppo delle linee transfer. Queste sfruttano l’integrazione tra le diverse operazioni del ciclo di lavorazione che vengono svolte in un certo numero di stazioni disposte in configurazione lineare o circolare. Il pezzo quindi montato su un’apposita attrezzatura in una stazione di montaggio viene movimentato automaticamente da una stazione all’altra. CONTROLLO NUMERICO: la tecnologia del controllo numerico è sostanzialmente un metodo per controllare automaticamente con elevata precisione e ripetibilità i moti sulla base di un programma scritto in un opportuno linguaggio. Questa tecnica permette di controllare contemporaneamente il movimento di alimentazione di un pezzo secondo le tre direzioni dello spazio ottenendo superfici lavorate di forma complessa difficilmente ottenibili con altre tecniche. TAGLIO ORTOGONALE: lo studio della meccanica della formazione del truciolo può essere riferito a un caso particolare ovvero il taglio ortogonale. In condizioni di tagli ortogonale i fenomeni della formazione del truciolo possono ricondursi a fenomeni bidimensionali. Un taglio ortogonale puro può essere realizzato ad esempio nella lavorazione di piallatura e per definizione il taglio ortogonale considera un utensile a forma di cuneo in cui il bordo tagliente è perpendicolare alla direzione della velocità di taglio. Nel momento in cui l’utensile penetra nel materiale si forma un truciolo a causa della deformazione di taglio lungo il piano chiamato piano di scorrimento, questo truciolo è orientato di un angolo 𝜙 rispetto alla superficie del pezzo. L’utensile nel taglio ortogonale a solo due elementi geometrici ovvero l’angolo di spoglia superiore ortogonale e l’angolo di spoglia inferiore ortogonale. Il primo determina la direzione in cui scorre il truciolo mentre il secondo fornisce un piccolo gioco tra il fianco dell’utensile e la nuova superficie del pezzo. Di durante il taglio il bordo tagliente dell’utensile viene posizionato ad una certa distanza al di sotto della superficie del pezzo di partenza e questa distanza corrisponde allo spessore del truciolo indeformato ℎ). Man mano che il truciolo si forma il suo spessore aumenta ℎ$* e il rapporto tra questi due spessori viene chiamato fattore di ricalcamento: 𝑟$ = ℎ) ℎ$* Questo fattore sarà sempre inferiore a 1 in quanto lo spessore del truciolo dopo il taglio è sempre maggiore dello spessore corrispondente prima del taglio. La geometria del modello di taglio ortogonale permette di stabilire una relazione tra fattore di ricalcamento del truciolo, angolo di spoglia superiore e angolo del piano di scorrimento. Indicando con 𝑙&* la lunghezza del piano di scorrimento quindi si può scrivere che: ℎ) = 𝑙&*𝑠𝑒𝑛𝜙 ℎ$* = 𝑙&* cos(𝜙 − 𝛼) → ℎ) = 𝑙&*𝑠𝑖𝑛𝜙 𝑙&*cos (𝜙 − 𝛾+) Di conseguenza si puo determinare 𝜙: 𝑡𝑎𝑛𝜙 = 𝑟$𝑐𝑜𝑠𝛾+ 1 − 𝑟$𝑠𝑖𝑛𝛾+ Per calcolare la deformazione plastica possiamo immaginare che il truciolo si formi come una serie di piastre di spessore x che scorrono l’una sull’altra parallelamente al piano di scorrimento e quindi il valore della deformazione si calcola rapportando l’entità dello scorrimento con lo spessore x: 𝛾 = 𝐴𝐶 𝑥 = tan(𝜑 − 𝛼) + 𝑐𝑜𝑡𝜙 RELAZIONE DI MERCHANT: il modello di Merchant e basato su quattro ipotesi significative: - Taglio ortogonale - Formazioni di truciolo continuo per scorrimento - Assenza di attrito nel contatto fianco utensile-superficie in lavorazione - Strisciamento del truciolo sul petto dell’utensile con coefficiente di attrito costante Questa teoria effettua un’analisi grafica delle forze necessarie per assicurare la formazione del truciolo stabilendo relazioni geometriche tra l’angolo di scorrimento, l’angolo di spoglia superiore dell’utensile e l’angolo di attrito truciolo-utensile. E in particolare mette in evidenza il fatto che l’angolo di scorrimento diminuisce con l’aumentare dell’angolo di attrito e aumenta con l’aumentare dell’angolo di spoglia superiore dell’utensile: 𝜙 = 45 + 𝛾 2 − 𝛽 2 Inoltre per questo valore dell’angolo 𝜙 la tensione tangenziale raggiunge il valore della resistenza al taglio e provoca la produzione di truciolo tramite deformazione plastica. Per quanto riguarda lo studio delle forze di taglio considera un truciolo in equilibrio sotto l’azione della forza risultante R applicatagli dall’utensile e della reazione uguale contraria R’ applicata dal pezzo in corrispondenza del piano di scorrimento. Quindi la forza applicata dall’utensile può essere considerata come risultante della forza normale al petto dell’utensile e della forza di attrito truciolo utensile, mentre la forza applicata dal pezzo è la risultante della forza di scorrimento agente sul piano di scorrimento e della forza normale al piano di scorrimento. Quindi possiamo scrivere: 𝐹$ = 𝑅𝑐𝑜𝑠(𝛽 − 𝛾+) 𝐹, = 𝑅𝑠𝑖𝑛(𝛽 − 𝛾+) 𝐹&* = 𝑅𝑐𝑜𝑠(𝜙 + 𝛽 − 𝛾+) 𝐹&*- = 𝑅𝑠𝑖𝑛(𝜙 + 𝛽 − 𝛾+) Dove 𝐹$ 𝑒𝑑 𝐹, sono le componenti parallela e perpendicolare alla velocità di taglio e 𝐹&* è la forza di scorrimento. A questo punto quindi si può determinare la tensione tangenziale di scorrimento che è pari a: 𝜏&* = 𝐹&* 𝐴&* In cui 𝐴&* è l’area di scorrimento e vale : 𝐴&* = ℎ+𝑏 𝑠𝑖𝑛𝜙 FORZE DI TAGLIO: Il taglio obliquo la risultante della forza di taglio può essere scomposta in tre componenti: - Resistenza all’avanzamento 𝐹, - Forza di repulsione 𝐹. - Forza principale di taglio 𝐹$ Ovviamente il valore di queste componenti dipende non solo dal materiale lavorato, ma anche dalla geometria dell’utensile e dai parametri di taglio e in particolare anche dalla sezione del truciolo. Infatti la dipendenza della forza principale di taglio dalla sezione del truciolo è data dalla relazione: 𝐹$ = 𝑝/𝑆 Dove 𝑝/ è la pressione di taglio ed S è la sezione del truciolo. La pressione di taglio è definita secondo Kronenberg dalla relazione: 𝑝/ = 𝑝& ∗ 𝑆 0(1 In cui n è una costante che dipende dalla natura del materiale tagliato, e 𝑝& è la pressione specifica di taglio corrispondente ad una sezione unitaria di truciolo. In particolare Kronenberg propone: 𝑝𝑒𝑟 𝑔𝑙𝑖 𝑎𝑐𝑐𝑖𝑎𝑖 → 𝑝& = 2,4𝑅2 +,454 ∗ 𝛽+,666 𝑝𝑒𝑟 𝑙𝑒 𝑔ℎ𝑖𝑠𝑒 → 𝑝& = 0,9𝐻𝐵+,4 ∗ 𝛽+,666 Nelle quali 𝑅2 è la resistenza a trazione, 𝛽 è l’angolo dell’utensile e HB è la durezza Brinell. Boston invece propone: 𝑝𝑒𝑟 𝑔𝑙𝑖 𝑎𝑐𝑐𝑖𝑎𝑖 → 𝑝& = 118 + 8𝑟 + 1,7𝑅2 − 𝛾(1 + 0,14𝑅2) 𝑝𝑒𝑟 𝑙𝑒 𝑔ℎ𝑖𝑠𝑒 → 𝑝& = 53 + 8𝑟 + 0,275𝐻𝐵 − 𝛾(0,64 + 0,0019𝐻𝐵) Quindi: 𝐹$ = 𝑝&𝑆 (0(1 E questa relazione e metti in evidenza che la forza di taglio aumenta con l’aumentare della sezione del truciolo. POTENZA DI TAGLIO: per quanto riguarda la potenza di taglio necessaria per eseguire un’operazione di lavorazione per asportazione di truciolo questa è pari a: 𝑃$ = 𝐹$ ∗ 𝑣$ La potenza lorda necessaria al funzionamento della macchina utensile invece è maggiore rispetto alla potenza fornita al processo di taglio a causa delle perdite meccaniche del motore e della trasmissione alla macchina, queste perdite possono essere valutate attraverso il rendimento meccanico della macchina come: 𝑃7 = 𝑃$ 𝐸 Dove E è l’efficienza meccanica della macchina. MECCANICA DI FORMAZIONE DEL TRUCIOLO: la formazione del truciolo dipende innanzitutto dal tipo di materiale da lavorare e dai parametri di taglio dell’operazione e in particolare si possono distinguere quattro tipologie di base di truciolo: - Truciolo discontinuo, si viene a creare quando materiali fragili vengono lavorati a basse velocità. - Truciolo continuo, si viene a creare quando i materiali lavorati sono duttili e vengono tagliati ad alte velocità e ad avanzamento e profondità relativamente bassi. - Truciolo continuo con tagliente di riporto, si viene a creare quando i materiali duttili vengono lavorati a velocità di taglio medio bassa e l’attrito tra utensile il truciolo tende a far aderire parti di materiale al petto dell’utensile. - Truciolo segmentato, questo truciolo è semi continuo cioè a un aspetto a dente di sega ed è associato ai metalli più difficili da lavorare. Il fenomeno del tagliente di riporto è legato alle particolari condizioni di attrito adesivo presenti sul petto dell’utensile. Questo è costituito da un accumulo di metallo molto incrudito costituito da strati paralleli successivi sovrapposti di materiale. Quindi questo strato di materiale cresce fino a formare il tagliente di riporto che va a modificare completamente la geometria del tagliente fino a quando non raggiunge uno sbalzo tale che sotto l’azione delle forze di taglio si distacca dalla massa principale incastrandosi nella superficie in lavorazione. Questo fenomeno è tipico delle basse velocità di taglio ed è favorito da un angolo di spoglia basso. La sua presenza provoca un peggioramento della rugosità superficiale. Per quanto riguarda la sezione del truciolo bisogna distinguere tra: - Sezione reale cioè la sezione effettiva del truciolo dopo il distacco dal pezzo in lavorazione 𝑆. = 𝑠 ∗ 𝑙 - Sezione teorica espressa approssimativamente dal prodotto dell’avanzamento per la profondità di passata 𝑆 = 𝑎 ∗ 𝑝 - Sezione equivalente ovvero l’area del parallelogramma di cui un lato e pari alla lunghezza del profilo dell’utensile impresa con il materiale in lavorazione e l’altezza è pari allo spessore 𝑆8 = 𝑠8 ∗ 𝑙8