Taglio dei metalli, le lavorazioni per asportazione di truciolo, e dinamica del taglio, Sbobinature di Tecnologia Meccanica

Scarica Taglio dei metalli, le lavorazioni per asportazione di truciolo, e dinamica del taglio e più Sbobinature in PDF di Tecnologia Meccanica solo su Docsity! Le macchime utilizzate mella lavorazione prendomo il more di Macchine UTENSILI . harinnin intere e L'UTENSILE è quel particolare oggetto com al viene applicato il sistema di forze ato a rimuovere il trucido . Im bace al tipo di lavorazione l'utensile può elera posto im moto , oppure può enere fermo com il semilavorato im moto o anche e, puo avere moto simultamen na di utensile che di semilasorato . Durante la lavorazione si distinguomo , seguenti moti PRINCIPALI : · MOTO (II TAGLIO : Il mormento relativo ira il pezzo da Tagliore e l'uremmile , cui e compatibile l'azome di taglio , è deño moto primarlo , o moto di taglio . Può essere rotatorio o revilimen . Crea la meccekara relacita' relativa fra pezzo e utemeile . * · MOTO DI AVANZAMENTO : e quello responsabile del graduale epostamento verso la parte da Tagliore (moto secondarid ; quello che , aggiunto al moto di Taglio , favorisce la formazione Puo elere comtimuo o intermittente . A seconda della matura di Tali moti a possibile gemerare sari tipi di espartic : / MOTO DIREZIONE DEL MOTO DI AVANZAMENTO * La ElVESRETIVsTrarenelle pezzoedenominata VELOCITA' DI TAGOre Somo due Tipologie di lavorazion del Tuno simili . Per quenio riguarda la limatura e l'unomeile a possedere il moto di Taglio , che eretilimen alternativo , com moto di amdaca utile e moto di ricorno improduttivo . Il pezzo possiede anch'eno um moto retlimeo per avanzamento . S oviene quindi Uma SUPERFICIE PIANA . Dumque mel corso della limatura , all'utemeile (LMA) sieme impresso um moto altermato I e dopo ogmi eforzo di Taglio il pezzo e faño avanzare perpendicolarmente , allo ecopo di presentare all'utemeile um muovo strato di materiale da Tagliere . Dal momento che im quento cano il taglio mom è commvo , tale lavorazione è definita "A TAGLIO INTERMITTENTE" Per quanto riguarda la piallatura , imsece , il moto di avanzamento e pomedre dall'utensile mentre il pezzo possiede la selocità di Taglio . Anche im questo cano Il orengomo superfici plame . La cormitura e um procemo di lavorazione imduetrale che premde il mome da macchimero mecemaio alla sua realizzazione , ovvero il TORNIO . secondo la euperficie che el sude onenere la Tormisura può evere : plama , clımdrica , comica , elicoidale , eTc . QUESTA FIGURA MOSTRA Una TIPICS OPERAZIONE DI TORNITUR , in cul un Pezzo Aventy FORMA Il BORRS CILINDRICS VIONE FATTO RUOTORE ATTORNO AL SUO ASSE DI SIMMETRIA . L'UTENSILE POSSIEDE UN MOTO D'AVANZAMENTO ELICOIDALE RISPETTO AL PEZZO , CHE GLI CONSENTE DI INCONTRARE SEMPRE UNO STRATO NON TAGLIATO . IN QUESTO COSO L LAVORAZIONE E DI TIPO CONTINUO , E COMPORTA , PER IL PEZZO , UNA RIDUZIONE DEL DIAMETRO ED UNA NUOVA SUPERFICI8 UTERILE . Per foratura si imzemde la lavorazione committente mell'esecuzione mel materiali di forı di vario dametro e profondita . I fori como eseguiti tramite il moto rocatorio della pumia elicoidale avente corpo taglience lungo il proprio ame /Moto DITAGLIO e Tramite la traslazione lamyıcudımale dull'utensile lumgo il medesimo one /MOTO DI AVANZAMENTO VIENE COMPLESSIVAMENTE * TENUTA UNA SUPERFICIE INTERNA CILINDRICA . Nella geometria di formazione del truciolo ortogonale possiamo individuare due triangoli rettangoli con un angolo (P) in comune in comune e uno di 90º) Durante il taglio del metalli sull'utemeile es pomomo accumulare strati di materiale , a cavea delle elevare prensiomi e Temperature che el semgomo a create tra il trucido e il petto dell' viemelle . Piccole particelle metalliche e caldamo al peño dell'utensile . Si Forma così um caratteretico cappuccio chiamato Tagliente di riporto che aumenta di dimenelomi man mano che il processo di taglio prosegue , fimo a raggiungere dimemelomi talı da mom enere più'etabile e romperel , per pol tormare a riformarel . Il BuE comporta diversi inconvenienti mel proano di lavorazione ; ad esempio , quando eno el distacca dal peño dell'utensile , I frammenti che me comeequomo sanmo a depositarel ela sul truciolo che sulla superficie lavorata . GEOMETRIA Per studiare la meccanica di formazione del trucido è comsemente riferire i al modello del TAGLO LIBERO ORTOGONALE , ovvero quello im cu il truciolo è "libero" di Fluire e il tagliente è ortogonale" al moto di taglio . Im questo modo lo studio den Fenomen può essere ricondono ad um caso bidimensionale . Per semplicita' , el assume che la zoma di deformazione primaria la Tamio sole da evere animilata ad um plano , detto plano al SCORRIMENTO PLASTICO . Secondo questa , potesi il truciolo n forma per spostamento di elementi di materiale che scorromo lumgo cale plano . Voglio inonvare L'angolo y al Scorrimento pasTIO Di cui sinclINATO Il Piano SE DUE TRIANGOLI HANNO DVE ANGOLI UGUALI SONO - SIMILI . INFATTI , LA SOMMA DEGLI ANGOLI INTERNI DI UN TRIANGOLO E 1809 PERCIO IL TERZO ANGOLO E' LO STESSO . ↳ ANGOLO DI SCORRIMENTO 20 DI TAGL10) Di SCORRIMENTO si può calcolare solo so Anche IPOTENUSA Ol So In MoNIERA TEORICA SMA ALL SUPERf8pispessoe CATET SN al pato dell'utensile Da vorre A dunque e uma dintenza & prima della lavorazione SBAO dopo la lavorazione SIKO coseNo Det Ango => a d ADIACENTE ↳Grandezze mote o misurabili im questo modo abbiamo determinato ceoricamente l'angolo & & parallelo al plamo Ricordamolo che la somma degli ampoli intermi di um Triangolo e : -o dell'utensile · interseca il pell 7 E + x + k = T Im K => k8R = T - - - G = 21 - a = = - c - ↳ ok + k + & = T = 0 = - + 2 - b = = + x - b A SPOSTAMENTO DEL PIANO & Dopo Pri ↳ sefoszone ↳ S, defimisce INTENSITA' dı DEFORMAZIONE m , dice di quanto el deforma il materiale dopo L'utensile palla ogmi simgolo passaggio per il piano da A ad O e divemia S Altezz del criamgolo & kN + + DA = 2 kON=- - 2 + + 4 & osserviamo che più piccolo sara l'amgolo di ecorrimento più gramde cara' la deformazione SINAMICA del TAGLIO Sempre mell'ipotesi di TAGLIO LIBERO ORTOSONALE è possibile determinare il valore della RISULTANTE DELLe Forze da applicare sul materiale per ottenere l'asportazione di irucido oduca . Chiamiamo ed indichiamo com & la risultante delle forze che l'viemsile scambia com il Irvado e che e applicata im um punto del peto . R = FOREA DI TAGLIO impressa dall'ureneile . Affmche' na garamica la condizione di equilibrio delle forze , sorge un'ulteriore revliamte R'che ha verso opposto alla precedente e rappresenta la risultante delle forze che il materiale da lavorare elerata sull'utensile . R , la risultante delle forze esercitate dall'uzemeile sul irvado , esendo um señore , può essere vista come nomma di due componenti perpendicolari tra loro . Sk · m . Per au la Forza e la rieuliamie della forza N . L orX perpendicolore al peño dell'utensile e della forza - I avente direzione parallela a quella del petto dell'utensile . SUN F = Raimx N = RcosX - F e' la Forza di attrito tra il Irrado e il peño L'angolo Tra e N , che imdichiamo come è il caddetto Angolo DI TRITO . La relazione tra forza d'aurico e ampolo di aurico e data dal coefficiente di aurico . Anche il settore R'R = - R) può enere si come comma di due component : Es parallela al plamo di scorrimento plastico , deña FORZA DI TAGLIO , e Fr , perpendicolare al piamo di acorrimento , deña COMPONENTE DI SPINTA . Nenuma delle quatro forze sopra descrive (F . N , Es . Fil pro enere misurata direttamente dalla lavorazione poiché agecomo lumgo direzioni sarabili com la geometria dell'utensile e condizioni di taglio . Pero' , strumentando la macchina utensile com dimanometri e passibile misurare alire due componenti di Forza che agecomo sull'utensile , com direzioni mote : ·Fo : Forza di taglio (I alla direzione del moto di taglio · : Forza di spinta (1 alla direzione del moto di tagliol Queste due forze pouomo dumque misurate allimeando im modo adeguato , dimamometri durante la lavorazione e di conseguenza possiamo ricavare le altre forze im modo imdiretto edo com I'veo della irigomometria , im parcolare utilizzando il CERCHIO o MERCHANT Es ⑨ Tranhamo la risultante R , lumgo la eva reña d'azione , Fr in maniera Tale che ena camcida com il diametro di !ÁÀì ⑰. of Fr um cerchio polsante per lo spigolo Tagliente . - F Al R - &> comeiderando I Triangolo EFR a NEFr = IPOTENUSAX COD ANGOLO COMPRESOC I -> comeiderando ATRITO E = cotenusoxeimasto FR ANGOLO DI - comederamdo il triangolo Fr CATETO R IPOTENUS Co(ANGOLOCOMPRESO) SECONDA EQUAZIONE DI MERCHANT Nel coreo del taglio , 6 è dato da : Sulla base del cerchio di Mercham si può scrivere : Sostituendo cale relazione mell'esprenione di n e scrivendo , im termımı di s si tiene : E'um angolo che dipende da materiale - perché te lo abbiamo comenderato im bale al materiale . Dunque per ogmi materiale auro um valore di Cm diverso . Com e chiarato anche contante di lavorazione taglio Questa muova teoria rispecchia maglio i reutat eperimentali . - ⑤ La pendenza e'la scella 190% se mom considero il materiale , ma imirodano cam rado a commiderare il materiale im lavorazione quindi la pendenza della metta varera' im base a eno Spesso e rile convertire la potenza impotenza per umita di Sdume di materiale amportato ; se isew somo lo epelore di materiale da asportare e la larghezza del Taglio , il volume di Materiale aporzato mell'umita di tempo è allora WIy5. Allora l'energia esorbita per la rimozome di una umica di Volume del materiale , mota comunemente come energia specifica , e data da : Uc = W = E = Fa R WI1 - Volume Di MATERIALI ASPORTATO Si e scoperto che Uc I & ENERGIA specific iniziale del materiale Su UNITA DI SUPERFICIe W = Fc 0 => F =t = Ve TILDE= & INDIPENDENTE Fc = U ~ wirs DALL'UNITA 0 [1 DI MISURA - E Quando um materale eubiece uma deformazione plastica la maggior parte della emergla implegata Il Trasforma im CLORE . E' possibile affermare che circa il 99 % della energia complenisa vene commercia im calore . Dumque , lo sviluppo di calore durante il taglio avviene principalmente per : 1 . ENERGIA INTRODOTA MEDIANTE I UVORO DI DEFORMAZIONE Plastic - Zoma di deformazione primaria 2 . SVILUPPO DI COLORE A JUSA DEl FENOMENI DI ATTRITO SUL PETTO dell'UTENSILI Zoma di deformazione secondaria 3. Sviluppo DI COLORE A CUSA Del FENOMENI DI ATIRITO SUL FIANco - Zona di deformazione Terziaria ·> Le frecce fammo capire quali au le the lime stammo somo le zome im Cul el generaad indicare che quella calore e la dimensione di talı in a avviene la deformazome e uma frecce mon e'casuale perche' im zoma e mom um plano bace alla gramdezza el percepisce dove el genera plu' o memo calora - Si può dire che la quantita' complessiva di calore gemerato camcda com la potenza amorbita mel corso del Taglio , che nappiamo enera per a : =Fis . Se le quantita di calore gemerate melle zome di deformazione primaria e secondaria some Wpe Is , rispettivamente , allora sara' : -> il cale generato nella zoma Terzoria trascurato perchel iminfluente forza d'aurico - u - I al paño dell'ucemelle M ↓ & VELOCITA' DI TAGCIO VELOCITA' DEL CHIP A VELOCITA' FATTORE di RICALCAMENTO ↓ ↓ di ALLONTANAMENTO * TUTA L POTENZA Ws &Il TNGOLO r=E = r1 ASSORBITA DURANTE ↓ ↳A VORAZIONE POICME [2 I SEMPRE Quando uma particella di materiale auraverna la zoma di deformazione primaria , l'incremento di temperatura e dato da : PERCENTUALE DI COLORE GENERATO NELL ZONA PRIMARIA e TRASMESSO AL PEZZO percul 1-1 e l'aliquota tramena all'uremale DENSITA' DEL MATERIALE COLORE SPECIFICO DEL MATERIALE SPESSORE DI TAG40 e LARGHEZZA DEL TAGLIO E' stato dimostrato che e una Funzione dell'angolo di scorrimento plastico & e di um parametro adimensionale moto come Numero TERMICO * conducibilita & Termica del materiale Dumaue , si e dimostra , che emtro um ampio intervallo di materiali e di comalizioni di taglio , sale la relazione : (NUMERO ADIMENSIONALE) Per quanto concerne la zoma di deformazione secondaria , lumgo il peño dell'utensile , è possibile calcolare il manimo incremento di Temperatura subito dalla particella durame il evo tramento ; questo approximativamente è dato da : >POTENZA ASSORBITA NELLA ZONA SECONDARIA I HEE * TRUCIOLO PROFONDITA' DEL CRATERE LARGHEZED DEL CRATERE DISTANEA TRA I CRATERE I IL LABBRO * ALTEZZA MEDIA DEL LABBRO DI USURA LARGHEEEA DEL LABBRO Poiché è difficile onemere uma misura precisa dell'usura del peño dell'utensile Scratere) , spento seme utilizzato um parametro globale che esprime il livello generale di veura im Funzione di Turi , parametri nigmification per il cratere : Nel neguemie grafico è possibile sedere l'andamento dell'usura mel tempo : paramarı globali che esprimomo Il livello generale di veura Nella Face imiziale , parametri h e hk ⑫ aumentaro mundio velocemente rimpeño al tempo , B perc l'uneneile im una prima fase es rerrera - molto rapidamente per pol , im uma seconda i fae , subire um emeltamento , ovvero l'usura ha qual uma crescita limeormente proporzionale E rispetto al tempo , salumiforme ; Nella Terza ed R ~ma l'unura resce im modo esponenziale in questa zoma mom è panibile utilizzore l'utensile . Alcum studi sperimentali hammo evidenziato che I aumenzamolo la velocità di taglio , mella fae imiziale e nella Fale rimale (zoma 1 a zoma 3) mor el hammo nigmificative sarazonı del parametri he e kk mentre la face intermedia è Fortemente correlata alla selocità di taglio , per ci all'aumentare di o dimimuleca l'intervallo di tempo im modo considerarde . Se aumenta la pendenza , a porta di I , m riduce la zoma uniforme . Grafico dell'andamento delle DIMENSIONI DEL CATERE La larghezze e inizialmente premoche' mulla , pol aumenta - pache il truciolo etrecando toglie materiale . Im seguito er stabilizza perche' il trucido striona sempre mello eieno~ modo ha sempre la senea curvatura) . Steno ragionamento - lo el può fore per la profondita v ↑ - f , imsece , imizalmente è maggiore perché è la distanza Tagliente-watere ; im seguito , poche a cauca dell'unura Il tagliante imdietreggia e el forma il labbra , dimimunce . A) fime di etabilire im mamiera oggeniva la durata di um vienile e mecenario etabilire del criter di usura . ·limiti di TOLLERANEA DIMENSIONALE amminibili per il pezzo im lavorazione ·limiti di TOLLERANED ammissibili per Il GRADO Di RUGOSITA' SUPERFICIALE del pezzo im lavorazione ·GRADO di USURA Massimo ammisibile del famco dell'utensile . · GRADO di USuR Massimo ammicibile del patto dell' viemeile . Per determinare la durata dell'utensile vene impiegato il criterio PREDOMINANTE , tra qualli sopra menzomatı , relativamente alla lavorazione che nl 1ta effettuando ; im dekmitsa , calı viter , pakomo ricondura iua all'individuazione di un Certo GRADO DI USUR AMMISSIBILE SUL PETTO O SUL FIANCO DELL'UTENSILE . Compene precisare che il grado di usura può essere quello manimo sopportabile dall' unemile o quello massimo deisamie da considerazion economiche . Il taglio del metalli enostanzialmente um processo di deformazione plastica causato dall'applicazione di uma forza sul materiale im lavorazione da parte dell'utensile , per an la erabilità della Forma di quest'ultimo risulta essere um requisito fondamentale . L'utensile dese opporre la manime resistenza possibile ad ogmi evento che rende and alterare la eva forma geometrica; co elgmifica che la scelta del materiale com ci bilogma realizzare l'utensile deve esere appropriata . A Tale riguardo a richiede , amzituro , che l'UTENSILE SIA PIUDURO DEL MATERIALE IN AVORAZIONE di circa Il 30% -50% (M mol che se el amdene dire il 50%, l'eccessiva produzione di calore per aurico farebbe decadere le proprieta meccaniche ela del pezzo che del materale) . Ovviamente , mella pratica , mel corso della lavorazione , aunemia la temperatura sla dell'utensile na del pezzo im lavorazione e co comporta un'effeniva riduzione della loro durezza repeño a quella misurata imizalmente . L'avena riduzione della durezza del materiale im lavorazione Viene meutralizzata dall' imcrudimento dello sieno , im quanto un'elevata deformazione plastica provoca um incremento della durezza . Il risultato male e che la combinazione degli eventi im questione può portare ad avere um viemeile com durezza inferiore a quella del materiale im lavorazome . Il RAPPORTO TRA LE DVREZZE dell'utensile e del pezzo im lavorazione dese essere : dove Hode Hwork como repensamente le durezze dell' viemeile e del materiale im lavorazione ; il pedice MOD el riferisce alle durazze misurate im condizion operative caratterizzate da elevate relocità di deformazione ad elevate Temperature . MOD = DUREZZE MODIFICATE I carburi sinterizzati vengono realizzati nel seguente modo: si parte da miscele di carburi in forma di polveri, i quali vengono pressati e compattati ad elevati valori di pressione e temperatura, in modo da ottenere un corpo solido; questo processo è appunto noto come SINTERIZZAZIONE. Il solido così formato solitamente è poroso; per eliminare i pori di questo solido si aggiunge alla miscela di partenza una sostanza con funzione di legante (ad es. cobalto) La sinterizzazione non consente la realizzazione di utensili di elevate dimensioni perché ciò richiederebbe l’applicazione di forze estremamente elevate. In generale si realizzano inserti di piccole dimensioni non superiori a 10 cm. E’ recente l’uso di utensili in carburo rivestito con un sottile strato di materiale ceramico. Questi utensili sfruttano da un lato la tenacità del carburo di supporto e dall’altro l’elevata resistenza all’usura e alla temperatura del materiale ceramico. Gli utensili in carburo rivestito vengono utilizzati soprattutto per lavorare delle super- leghe le quali posseggono una elevata resistenza meccanica alle alte temperature (1000° C in media) e che sono impiegate, ad esempio, per la fabbricazione di motori per aeromobili. Materiali ceramici possono essere impiegati anche per realizzare direttamente gli utensili da taglio. Essi sfruttano la loro elevata resistenza all’usura e alla temperatura ma, essendo molto fragili, possono essere impiegati solo in condizioni particolari che prevedono: • alte velocità di taglio (a basse velocità sono più probabili urti che possono provocare fratture); • tagli continui e applicati a superfici lisce e prive di asperità; • asportazione di piccoli spessori di truciolo. Le caratteristiche del Materiale ideale per viensil da Taglio possono enere ramumie come segue : 1 . la durezza (Hia) in deve mantenere apprezzabilmente pir alia di quella del materale im lavorazione(Hwork) anche a temperature elevate : Hoo HwoRK arca del 30 % -50%; 2. la resistenza agli urti deve enere elevata ; im altri Termin I'veneile mon deve elere fragıla ; 3 . la resistenza all'verra dese esere elevata ; 4 . la conducibilità termica , K , ed il calore specifico , c , desomo enere elevati ; 5. Il coefficiente di aurito tra viensile e pezzo dete enere basso ; I materials che coddiefamo meglio le proprietà elencate somo : -ACCIA AD ALTO TENORE DI CARBONIO (de 0 , 6 % 2 0 , 9 % di carbonio - ACCIA RAPIDI e SUPER RAPIDI (HSS : High Speed Sieel) CORBURI METALLICI - MATERIAL CERAMI SINTERIZZATI e d ⑤ "