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LIUC - Ingegneria Gestionale 1 Gli utensili. LIUC - Ingegneria Gestionale2 Caratteristiche dei materiali per utensili Durezza a caldo: per resistere alle.

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Presentazione sul tema: "LIUC - Ingegneria Gestionale 1 Gli utensili. LIUC - Ingegneria Gestionale2 Caratteristiche dei materiali per utensili Durezza a caldo: per resistere alle."— Transcript della presentazione:

1 LIUC - Ingegneria Gestionale 1 Gli utensili

2 LIUC - Ingegneria Gestionale2 Caratteristiche dei materiali per utensili Durezza a caldo: per resistere alle alte temperature raggiunte a causa di: Deformazione del truciolo Attrito truciolo/utensile Attrito pezzo/utensile Resistenza allusura: a causa dello strisciamento pezzo/utensile

3 LIUC - Ingegneria Gestionale3 Caratteristiche dei materiali per utensili Resilienza o tenacità: perché un materiale fragile comporterebbe la rottura dellutensile in caso di urto specie nelle operazioni con taglio interrotto Proprietà termiche: il calore che si sviluppa nellarea di contatto deve potersi facilmente disperdere per evitare il surriscaldamento

4 LIUC - Ingegneria Gestionale4 Caratteristiche dei materiali per utensili Proprietà chimiche: occorre di fatto evitare, a causa delle alte temperature, fenomeni di Ossidazione Fusione e saldatura truciolo/utensile Basso coefficiente di attrito per ridurre il surriscaldamento Uso di liquidi refrigeranti

5 LIUC - Ingegneria Gestionale5 Scelta dei materiali per utensili Parametri tecnici in funzione di: Materiale in lavorazione Tipo di lavorazione da effettuare Parametri economici in funzione di: Velocità di lavorazione Caratteristiche di durata Tempi di lavorazione

6 LIUC - Ingegneria Gestionale6 Materiali Acciai non legati speciali Acciai legati speciali Acciai legati speciali rapidi Leghe fuse non ferrose Carburi metallici sinterizzati Materiali ceramici Diamanti Nitruri, boruri abrasivi

7 LIUC - Ingegneria Gestionale7 Acciai non legati per utensili Tenore di carbonio tra 0,5 e 1,5% C70KU – C100KU – C120 KU - ….. (UNI2955) Induriti con trattamenti termici Tempra ( °C) – 67 HRC Rinvenimento ( °C) – HRC Temperatura dellutensile tra 250 e 300 °C

8 LIUC - Ingegneria Gestionale8 Acciai legati speciali (HS-High Speed) Tenore di carbonio tra superiore all1% Elementi in lega a formare carburi insolubili nel reticolo: Cromo per la resistenza allusura Vanadio e nickel per la tenacità Tungsteno e molibdeno per la durezza a caldo Manganese e silicio per la stabilità 107 CrV 3 KU – 110 W 4 KU – X215 CrW 12 1 KU - ….. (UNI2955) Induriti con trattamenti termici Tempra ( °C) – 67 HRC Rinvenimento ( °C) – HRC Temperatura utensile nellintorno di 300 °C

9 LIUC - Ingegneria Gestionale9 Acciai legati speciali rapidi o superrapidi (HSS-High Super Speed) Tenore di carbonio tra 0,8 e 1,5% Elementi in lega in percentuale anche elevata a formare carburi insolubili nel reticolo: Cromo 4% per la resistenza allusura Vanadio 3% per la tenacità Tungsteno 20% (e molibdeno) per la durezza a caldo Cobalto 12% per la stabilità ad alta temperatura nei superrapidi Induriti con trattamenti termici Tempra ( °C) – 67 HRC Rinvenimento ( °C) – HRC HS – HS – HS ….. (UNI2955) Prodotti anche tramite sinterizzazione Temperatura utensile nellintorno di 600 °C

10 LIUC - Ingegneria Gestionale10 Leghe fuse non ferrose (stelliti) Formate da leghe di: Cromo % per la resistenza allusura Tungsteno 15-20% per la durezza a caldo Cobalto 45-50% per la stabilità ad alta temperatura Non necessitano trattamento termico Adatte a lavorare materiali molto usuranti Prodotti per fusione o sinterizzazione in forma di barrette 65 HRC – molto fragili Temperatura utensile nellintorno di 800 °C

11 LIUC - Ingegneria Gestionale11 Carburi metallici (Widia) Wi-dia ovvero wie diamant Prodotti per sinterizzazione: surriscaldamento ( °C) ad alta pressione senza arrivare alla fusione di polveri finissime : Carburo di Tungsteno (WC) 15-50% per la durezza a caldo Cobalto 45-50% come legante Carburi di titanio, di tantalio, di niobio In percentuali inferiori) Adatti ad elevate prestazioni: Elevatissima durezza 78HRC anche a °C Elevata resistenza a compressione Elevata conducibilità termica Gruppi P, M, K a seconda del tipo di materiale da lavorare (UNI 4972)

12 LIUC - Ingegneria Gestionale12

13 LIUC - Ingegneria Gestionale13

14 LIUC - Ingegneria Gestionale14 Materiali ceramici Polveri di ossidi sinterizzati Allumina (Al 2 O 3 ), ossidi di silicio e cromo e alcuni carburi metallici (Mo, Cr, V) Resistenza allusura Basso coefficiente di attrito Bassa conducibilità termica Elevata fragilità Necessitano macchine precise e rigide

15 LIUC - Ingegneria Gestionale15 Diamanti Durezza stabile ed elevatissima anche a temperature molto elevate (1000 °C) Utilizzati diamanti impuri e sintetici (prodotti per sinterizzazione) per lavorazioni ad altissima temperatura e per affilatura utensili Vengono sfaccettati per ottenere appositi angoli di taglio e incastonati su supporti metallici

16 LIUC - Ingegneria Gestionale16 Elementi che influenzano lusura dellutensile Profondità di passata Fluido lubrorefrigerante Materiale in lavorazione Materiale dellutensile Geometria dellutensile Avanzamento Velocità di taglio

17 LIUC - Ingegneria Gestionale17 Temperatura allutensile Resistenze per asportare il truciolo: di deformazione interna del materiale (70%) di attrito esterno tra utensile e materiale (30%) Lenergia spesa si trasferisce dunque essenzialmente in energia cinetica delle molecole e dunque in calore Rischi per lutensile. Crollo della durezza Ossidazione Perdita dellaffilatura

18 LIUC - Ingegneria Gestionale18 Fluidi da taglio Oli da taglio Oli minerali puri Oli composti Oli estrema pressione (EP) Soluzioni acquose Oli emulsionabili Fluidi sintetici Scelta del lubrificante in funzione di: Materiale in lavorazione Materiale dellutensile Tipo di lavorazione

19 LIUC - Ingegneria Gestionale19 Il truciolo Il truciolo, ovvero parte di materiale che si distacca dal pezzo in lavorazione per mezzo dellazione dellutensile. La sua forma è funzione di: Velocità di taglio Geometria dellutensile Caratteristiche del metallo in lavorazione Caratteristiche del materiale dellutensile

20 LIUC - Ingegneria Gestionale20 Rompitruciolo È un avvallamento che può trovarsi sulla faccia superiore del tagliente per costringere il truciolo a curvarsi La curvatura porta il truciolo alla rottura e dunque al suo distacco dalla zona di taglio. Il distacco rapido del truciolo riduce la temperatura allutensile, la sua usura per scorrimento e il pericolo per operatori e macchina dovuti alla sua eccessiva lunghezza

21 LIUC - Ingegneria Gestionale21 Tagliente di riporto È costituito da parte del materiale del pezzo che per lelevata temperatura e pressione aderisce al tagliente dellutensile Quando si stacca provoca una scheggiatura del tagliente e irregolarità sulla superficie lavorata Può essere evitato con: Maggiori velocità di taglio Uso di lubrorefrigeranti Modificando la geometria dellutensile

22 LIUC - Ingegneria Gestionale22 Tipi di utensile Utensili monotaglienti: sono utilizzati prevalentemente in tornitura Utensili pluritaglienti: sono quelli utilizzati in foratura, fresatura, alesatura e brocciatura Utensili con geometria indefinita: sono utilizzati prevalentemente nelle operazioni di rettificatura

23 LIUC - Ingegneria Gestionale23 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 sulla quale 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

24 LIUC - Ingegneria Gestionale24

25 LIUC - Ingegneria Gestionale25 Sistema di riferimento Piano parallelo alla superficie di appoggio Retta parallela allasse dello stelo passante per la punta

26 LIUC - Ingegneria Gestionale26 Angoli caratteristici Tagliente principale (Ψ): formato dalla proiezione del tagliente principale sul piano di riferimento con la retta di riferimento Tagliente secondario (Ψ s ): formato dalla proiezione del tagliente secondario sul piano di riferimento con la retta di riferimento Impostazione del tagliente principale (χ): formato dalla proiezione del tagliente principale sul piano di riferimento con lasse di rotazione Impostazione del tagliente secondario (χ s ): formato dalla proiezione del tagliente secondario sul piano di riferimento con lasse di rotazione

27 LIUC - Ingegneria Gestionale27

28 LIUC - Ingegneria Gestionale28 Angoli caratteristici Inclinazione: formato dal tagliente con il piano di riferimento (λ) Spoglia superiore del tagliente principale (γ) Spoglia inferiore del tagliente principale (α) Taglio (β) Vale la relazione: α + β + γ = 90°

29 LIUC - Ingegneria Gestionale29 Angoli dellutensile

30 LIUC - Ingegneria Gestionale30 Influenza degli angoli sul taglio Langolo del tagliente principale (ψ) definisce la sezione del truciolo. Tanto più è grande tanto maggiore è la durata dellutensile perché la forza di taglio si distribuisce su una lunghezza più estesa Lo spessore del truciolo non deve essere troppo basso per evitare difficoltà di incuneamento e dunque strisciamento

31 LIUC - Ingegneria Gestionale31 Angolo del tagliente principale

32 LIUC - Ingegneria Gestionale32 Influenza degli angoli sul taglio Langolo del tagliente secondario (ψ s ) influenza la rugosità del pezzo. Deve essere inferiore a 90° per non strisciare sulla superficie già lavorata Tanto più è grande tanto minore è la rugosità della superficie del pezzo Influenza altresì la sezione del truciolo

33 LIUC - Ingegneria Gestionale33 Angolo del tagliente secondario

34 LIUC - Ingegneria Gestionale34 Influenza degli angoli sul taglio Langolo di spoglia inferiore del tagliente principale (α) deve ridurre al minimo lo strisciamento del fianco principale con la superficie lavorata a causa del ritorno elastico di questultima. Tanto più è grande tanto minore è lo strisciamento sul pezzo Tanto più è grande tanto minore è la sezione resistente dellutensile

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36 LIUC - Ingegneria Gestionale36 Influenza degli angoli sul taglio Langolo di spoglia superiore (γ) del tagliente principale determina la deformazione plastica di scorrimento del truciolo. Tanto più è grande tanto minore è la forza necessaria per il taglio in quanto minore è la pressione truciolo- utensile: Minore è la sollecitazione di attrito Minore è la temperatura sullinterfaccia truciolo-pezzo Tanto più è grande tanto minore è la sezione resistente dellutensile. In taluni casi il suo valore varia per la presenza del rompitruciolo

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38 LIUC - Ingegneria Gestionale38

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40 LIUC - Ingegneria Gestionale40 Influenza degli angoli sul taglio Langolo di inclinazione (λ) ha effetti simili a quello dellangolo di spoglia superiore in quanto ha influenza: Sulla direzione dello sforzo di taglio e del truciolo. Valori positivi comportano lallontanamento del truciolo dalla superficie lavorata evitando: Potenziale danneggiamento della superficie stessa o dellutensile Pericolo per loperatore Problemi nellevacuazione del truciolo Sulla sezione resistente dellutensile

41 LIUC - Ingegneria Gestionale41

42 LIUC - Ingegneria Gestionale42 Influenza del raggio di punta Il raggio di punta tra i taglienti è essenziale al fine di: Eliminare un pericoloso spigolo vivo Dare robustezza allutensile Ridurre la rugosità del pezzo lavorato Non deve essere troppo elevato per la possibile difficoltà di incuneamento dellutensile nel pezzo

43 LIUC - Ingegneria Gestionale43

44 LIUC - Ingegneria Gestionale44 Tipi di tagliente Con placchetta saldata: quando la placchetta è tuttuno con lo stelo Con inserto fissato meccanicamente: quando la placchetta è intercambiabile e fissata sullo stelo con una vite A taglio destro o sinistro: a seconda di come si presenta rispetto allosservatore A taglio frontale: quando il tagliente principale è perpendicolare allasse dello stelo Simmetrico: quando il tagliente principale può essere indifferentemente quello di destra o di sinistra

45 LIUC - Ingegneria Gestionale45

46 LIUC - Ingegneria Gestionale46 Utensili con inserto Gli inserti possono essere di forme disparate e consentono una rapida sostituzione in caso di usura salvaguardando il resto dellutensile Gli inserti per la lavorazione di materiali tenaci hanno il rompitruciolo Esistono diversi tipi di bloccaggio (a staffa, a cuneo, a leva, …)

47 LIUC - Ingegneria Gestionale47

48 LIUC - Ingegneria Gestionale48 Tipi di inserti

49 LIUC - Ingegneria Gestionale49

50 LIUC - Ingegneria Gestionale50 Designazione degli inserti Gli inserti vengono designati in base alla codifica ISO composta da 10 campi I primi 4 con lettere a definire: forma, angolo di spoglia inferiore, tolleranze dimensionali, tipo I campi 5, 6, 7 a definire con numeri la lunghezza, lo spessore e il raggio di punta dellinserto I campi 9,10 a definire con lettere il tipo di tagliente ed il verso di taglio

51 LIUC - Ingegneria Gestionale51 ISO 1832

52 LIUC - Ingegneria Gestionale52 Designazione degli utensili per tornitura esterna Gli utensili per tornitura esterna vengono designati in base a codifica ISO composta da 10 campi I primi 5 con lettere a definire: tipo di fissaggio, forma inserto, angolo di impostazione, angolo di spoglia inferiore, verso di taglio I campi 6, 7 a definire con numeri le misure dei lati della sezione dello stelo Il campo 8 a definire con lettera la lunghezza dello stelo Il campo 9 a definire con numero Il campo 10 a definire con lettera

53 LIUC - Ingegneria Gestionale53 Tornitura esterna

54 LIUC - Ingegneria Gestionale54 Utensili per tornitura esterna

55 LIUC - Ingegneria Gestionale55 Designazione degli utensili per tornitura interna Gli utensili vengono designati in base a codifica ISO composta da 9 campi Il campo 1 con lettera a definire la costituzione dellutensile Il campo 2 a definire con numero il diametro dello stelo Il campo 3 a definire con lettera la lunghezza dello stelo I campi da 4 a 8 a definire con lettere: il tipo di fissaggio, la forma dellinserto, langolo di impostazione, langolo di spoglia inferiore, il verso di taglio Il campo10 a definire con lettere la lunghezza del tagliente

56 LIUC - Ingegneria Gestionale56 Tornitura interna

57 LIUC - Ingegneria Gestionale57 Utensili per tornitura interna


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