LIUC - Ingegneria Gestionale Gli utensili LIUC - Ingegneria Gestionale

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 all’usura: a causa dello strisciamento pezzo/utensile LIUC - Ingegneria Gestionale

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

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 LIUC - Ingegneria Gestionale

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 LIUC - Ingegneria Gestionale

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Acciai non legati per utensili Tenore di carbonio tra 0,5 e 1,5% C70KU – C100KU – C120 KU - ….. (UNI2955) Induriti con trattamenti termici Tempra (790-830 °C) – 67 HRC Rinvenimento (200-300 °C) – 63-65 HRC Temperatura dell’utensile tra 250 e 300 °C LIUC - Ingegneria Gestionale

Acciai legati speciali (HS-High Speed) Tenore di carbonio tra superiore all’1% Elementi in lega a formare carburi insolubili nel reticolo: Cromo per la resistenza all’usura 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 (790-830 °C) – 67 HRC Rinvenimento (200-300 °C) – 63-65 HRC Temperatura utensile nell’intorno di 300 °C LIUC - Ingegneria Gestionale

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 all’usura 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 (790-830 °C) – 67 HRC Rinvenimento (200-300 °C) – 63-65 HRC HS 18-0-1 – HS 1-8-1 – HS 10-4-3-10 ….. (UNI2955) Prodotti anche tramite sinterizzazione Temperatura utensile nell’intorno di 600 °C LIUC - Ingegneria Gestionale

Leghe fuse non ferrose (stelliti) Formate da leghe di: Cromo 25-30 % per la resistenza all’usura 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 nell’intorno di 800 °C LIUC - Ingegneria Gestionale

Carburi metallici (Widia) Wi-dia ovvero “wie diamant” Prodotti per sinterizzazione: surriscaldamento (1400-1600 °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 900-1000 °C Elevata resistenza a compressione Elevata conducibilità termica Gruppi P, M, K a seconda del tipo di materiale da lavorare (UNI 4972) LIUC - Ingegneria Gestionale

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LIUC - Ingegneria Gestionale Materiali ceramici Polveri di ossidi sinterizzati Allumina (Al2O3), ossidi di silicio e cromo e alcuni carburi metallici (Mo, Cr, V) Resistenza all’usura Basso coefficiente di attrito Bassa conducibilità termica Elevata fragilità Necessitano macchine precise e rigide LIUC - Ingegneria Gestionale

LIUC - Ingegneria Gestionale 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 LIUC - Ingegneria Gestionale

Elementi che influenzano l’usura dell’utensile LIUC - Ingegneria Gestionale

Temperatura all’utensile Resistenze per asportare il truciolo: di deformazione interna del materiale (70%) di attrito esterno tra utensile e materiale (30%) L’energia spesa si trasferisce dunque essenzialmente in energia cinetica delle molecole e dunque in calore Rischi per l’utensile. Crollo della durezza Ossidazione Perdita dell’affilatura LIUC - Ingegneria Gestionale

LIUC - Ingegneria Gestionale 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 dell’utensile Tipo di lavorazione LIUC - Ingegneria Gestionale

LIUC - Ingegneria Gestionale Il truciolo Il truciolo, ovvero parte di materiale che si distacca dal pezzo in lavorazione per mezzo dell’azione dell’utensile. La sua forma è funzione di: Velocità di taglio Geometria dell’utensile Caratteristiche del metallo in lavorazione Caratteristiche del materiale dell’utensile LIUC - Ingegneria Gestionale

LIUC - Ingegneria Gestionale 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 all’utensile, la sua usura per scorrimento e il pericolo per operatori e macchina dovuti alla sua eccessiva lunghezza LIUC - Ingegneria Gestionale

LIUC - Ingegneria Gestionale Tagliente di riporto È costituito da parte del materiale del pezzo che per l’elevata temperatura e pressione aderisce al tagliente dell’utensile 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 dell’utensile LIUC - Ingegneria Gestionale

LIUC - Ingegneria Gestionale 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 LIUC - Ingegneria Gestionale

LIUC - Ingegneria Gestionale 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 LIUC - Ingegneria Gestionale

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Sistema di riferimento Piano parallelo alla superficie di appoggio Retta parallela all’asse dello stelo passante per la punta LIUC - Ingegneria Gestionale

Angoli caratteristici Tagliente principale (Ψ): formato dalla proiezione del tagliente principale sul piano di riferimento con la retta di riferimento Tagliente secondario (Ψs): 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 l’asse di rotazione Impostazione del tagliente secondario (χs): formato dalla proiezione del tagliente secondario sul piano di riferimento con l’asse di rotazione LIUC - Ingegneria Gestionale

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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° LIUC - Ingegneria Gestionale

LIUC - Ingegneria Gestionale Angoli dell’utensile LIUC - Ingegneria Gestionale

Influenza degli angoli sul taglio L’angolo del tagliente principale (ψ) definisce la sezione del truciolo. Tanto più è grande tanto maggiore è la durata dell’utensile 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 LIUC - Ingegneria Gestionale

Angolo del tagliente principale LIUC - Ingegneria Gestionale

Influenza degli angoli sul taglio L’angolo del tagliente secondario (ψs) 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 LIUC - Ingegneria Gestionale

Angolo del tagliente secondario LIUC - Ingegneria Gestionale

Influenza degli angoli sul taglio L’angolo 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 quest’ultima. Tanto più è grande tanto minore è lo strisciamento sul pezzo Tanto più è grande tanto minore è la sezione resistente dell’utensile LIUC - Ingegneria Gestionale

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Influenza degli angoli sul taglio L’angolo 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 sull’interfaccia truciolo-pezzo Tanto più è grande tanto minore è la sezione resistente dell’utensile. In taluni casi il suo valore varia per la presenza del rompitruciolo LIUC - Ingegneria Gestionale

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Influenza degli angoli sul taglio L’angolo di inclinazione (λ) ha effetti simili a quello dell’angolo di spoglia superiore in quanto ha influenza: Sulla direzione dello sforzo di taglio e del truciolo. Valori positivi comportano l’allontanamento del truciolo dalla superficie lavorata evitando: Potenziale danneggiamento della superficie stessa o dell’utensile Pericolo per l’operatore Problemi nell’evacuazione del truciolo Sulla sezione resistente dell’utensile LIUC - Ingegneria Gestionale

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

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LIUC - Ingegneria Gestionale Tipi di tagliente Con placchetta saldata: quando la placchetta è tutt’uno 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 all’osservatore A taglio frontale: quando il tagliente principale è perpendicolare all’asse dello stelo Simmetrico: quando il tagliente principale può essere indifferentemente quello di destra o di sinistra LIUC - Ingegneria Gestionale

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

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LIUC - Ingegneria Gestionale Tipi di inserti LIUC - Ingegneria Gestionale

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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 dell’inserto I campi 9,10 a definire con lettere il tipo di tagliente ed il verso di taglio LIUC - Ingegneria Gestionale

LIUC - Ingegneria Gestionale ISO 1832 LIUC - Ingegneria Gestionale

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 LIUC - Ingegneria Gestionale

LIUC - Ingegneria Gestionale Tornitura esterna LIUC - Ingegneria Gestionale

Utensili per tornitura esterna LIUC - Ingegneria Gestionale

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 dell’utensile 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 dell’inserto, l’angolo di impostazione, l’angolo di spoglia inferiore, il verso di taglio Il campo10 a definire con lettere la lunghezza del tagliente LIUC - Ingegneria Gestionale

LIUC - Ingegneria Gestionale Tornitura interna LIUC - Ingegneria Gestionale

Utensili per tornitura interna LIUC - Ingegneria Gestionale