Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Tecnologia Meccanica 2 Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Fenomeni di usura dell’utensile Indipendentemente dal materiale da cui è costituito, l’utensile non mantiene la geometria iniziale per un tempo infinito ma a causa delle sollecitazioni meccaniche, termiche e chimiche che subisce durante al lavorazione, presenta inevitabilmente fenomeni di usura. I meccanismi principali di usura sono i seguenti: Usura per abrasione Presenza di particelle di elevata durezza (carburi , nitruri, ossidi) Usura per diffusione Passaggio di atomi tra materiale ed utensile Usura per ossidazione Ossidi di W e Co Usura per adesione Formazione del tagliente di riporto Usura per def. plastica Compressione e scorrimento Usura per fatica Ripetute variazioni di forze e temperature

Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Tecnologia Meccanica 2 Tecnologie e Sistemi di Lavorazione I meccanismi appena illustrati si combinano tra di loro e danno vita ai fenomeni di usura seguenti: Usura sul fianco e sul petto dell’utensile

Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Tecnologia Meccanica 2 Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Criteri di usura per la determinazione della durata Facendo riferimento ad un utensile da tornio l’usura si manifesta nel modo seguente: Sul petto con la formazione del CRATERE Sul fianco con la formazione del LABBRO DI USURA Per dare una rappresentazione quantitativa di queste due grandezze è necessario rilevare almeno 3 grandezze: VB: Larghezza del labbro di usura KT: Profondità del cratere KM: Distanza del punto di massima profondità del cratere dal tagliente

Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Tecnologia Meccanica 2 Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Sono riportati gli andamenti della larghezza VB del labbro di usura in funzione del tempo. In scala logaritmica l’andamento e rettilineo. Curva sperimentale dalla VB per un utensile sgrossatore con palcchetta ISO-P25; Materiale lavorato NiCr-Mo4PbTF

Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Tecnologia Meccanica 2 Tecnologie e Sistemi di Lavorazione La profondità del cratere KT varia in modo approssimativamente lineare con il tempo di taglio. In un diagramma logaritmico le rette VB risultano sempre più inclinate rispetto alle curve rappresentanti KT La grandezza KM risulta indipendente dal tempo. Essa dipende esclusivamente dalla velocità di taglio e dall’avanzamento

Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Tecnologia Meccanica 2 Tecnologie e Sistemi di Lavorazione I valori di VB e KT dipendono dalla velocità di taglio: alle basse velocità (v < 10 m/min) l’usura interessa prevalentemente il petto dell’utensile; il tagliente di riporto vede la sua dimensione aumentare e la geometria del taglio migliora ( il tagliente di riporto si comporta come un utensile con angolo di spoglia superiore maggiore dell’utensile vero e proprio) per 10 < v < 20 m/min le condizioni di usura sul petto migliorano e l’usura sul fianco raggiunge il valore massimo per 20 < v < 30 m/min si ha un minimo per KT, mentre il valore minimo di VB si ha per v = 45 m/min

Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Tecnologia Meccanica 2 Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Al fine di stabilire in maniera oggettiva la durata di un utensile è necessario stabilire dei criteri di usura. Possono essere fissati dei criteri di usura utilizzando dei parametri: Tolleranza dimensionale Rugosità del pezzo in lavorazione (si fissano dei limiti ammissibili) Massimo grado di usura ammissibile sul fianco dell’utensile (VB). Le norme ISO fissano tale valore a 0.3 mm Massimo grado di usura ammissibile sul petto dell’utensile: rapporto KT/KM In genere: Al di sopra di tali valori si hanno distacchi di materiale dall’utensile.

Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Tecnologia Meccanica 2 Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Per determinare la durata dell’utensile viene impiegato quello predominante relativamente alla lavorazione che si sta effettuando: criteri sul VB o sul KT/KM Curve di durata dell’utensile in funzione della velocità di taglio. Materiali e geometrie fissati.

Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Tecnologia Meccanica 2 Tecnologie e Sistemi di Lavorazione La relazione di Taylor – determinazione sperimentale E’ possibile determinare sperimentalmente la relazione esistente tra la durata dell’utensile e la velocità di taglio, considerando fissi tutti gli altri parametri (Relazione di Taylor) .Si effettuano delle prove di durata T a diverse fissate velocità. La retta graficata è l’espressione della relazione: vT n = V1 Dove: v velocità di taglio (m/min) T durata del tagliente dell’utensile (min) n Coefficiente di durata dell’utensile V1velocità di taglio che consente una durata dell’utensile pari ad un minuto

Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Tecnologia Meccanica 2 Tecnologie e Sistemi di Lavorazione La relazione generalizzata di Taylor La relazione generalizzata di Taylor lega la velocità di taglio con la durata dell’utensile, tenendo presente anche l’influenza dell’avanzamento a e della profondità di passata p: Dove v velocità di taglio (m/min) T durata del tagliente dell’utensile (min) n,m,r costanti dipendenti dai materiali a avanzamento (mm/giro) p profondità di passata (mm) V1velocità specifica di taglio che consente una durata dell’utensile pari ad un minuto per ampr=1

Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Tecnologia Meccanica 2 Tecnologie e Sistemi di Lavorazione La relazione generalizzata di Taylor – determinazione sperimentale Considerando fissati tutti i parametri di taglio non presenti all’interno della relazione di Taylor, si effettuano delle lavorazioni del materiale fissando di volta in volta delle coppie diverse di a e p facendo variare la velocità di taglio. Da ciascuna di tali prove si ottiene una durata dell’utensile T in minuti. I risultati vengono quindi riportati su di un grafico doppio logaritmico: Dall’inclinazione di tali curve rispetto all’orizzontale è possibile determinare il valore della costante n. Infatti : I valori V1I,V1II, ecc consentono di costruire i diagrammi log a – log V1 e log p – log V1 utili ai fini della determinazione delle costanti m ed r.

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Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Tecnologia Meccanica 2 Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Tale metodologia non è industrialmente utilizzabile per l’elevato numero di prove necessarie. Valori della costante V1*

Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Tecnologia Meccanica 2 Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Andamento effettivo della curva di durata in funzione della velocità di taglio. AB intervallo di validità.

Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Tecnologia Meccanica 2 Tecnologie e Sistemi di Lavorazione Parametri di taglio disponibili in cataloghi commerciali I parametri di taglio disponibili sono forniti dalle case produttrici in maniera diversa dal Taylor: Fissata una lavorazione sono consigliati diversi materiali per l’utensile in funzione del materiale da lavorare per diversi valori dell’avanzamento sono consigliate diverse velocità di taglio che consentono una durata tipicamente di 7 o 15 min. vengono forniti infine dei fattori correttivi che consentono di calcolare la velocità di taglio per ottenere una durata dell’utensile diversa da quella specificata