Geometria dell’utensile

Presentazione sul tema: "Geometria dell’utensile"— Transcript della presentazione:

1 Geometria dell’utensile
Sez A-A: perpendicolare alla proiezione del tagliente principale sul piano di riferimento Sez B-B: perpendicolare alla proiezione del tagliente secondario sul piano di riferimento

2 Angolo di spoglia inferiore principale a
Moto di lavoro: elica con avanzamento a (mm/giro) e diametro D del pezzo. Traccia OL: inclinata di un angolo j rispetto ad OR normale all’asse xx Riduzione dell’angolo: ampiezza effettiva dell’angolo a di spoglia inferiore a-j Condizione di lavoro a>j (<1°): lo strisciamento del fianco sul pezzo non è ammissibile

3 Angolo di spoglia inferiore principale a
Sezione resistente SS’ dell’utensile alla pressione di taglio diminuisce al crescere dell’angolo a di spoglia inferiore: elevata sezione resistente  a piccolo piccola sezione resistente  a grande Lo spessore S dell’usura del tagliente cresce con a. La zona usurata sul petto a parità di VB ha una maggiore estensione per a elevati. Lo scenario (d) raggiunge l’usura ammissibile in più tempo (pressioni di taglio + basse) Variazione dello spessore di usura al variare di a con labbro di usura VB sul fianco dell’utensile costante

4 Angolo di spoglia inferiore principale a
Scelta di a in funzione del materiale da lavorare (5-20°) - Materiali molto duri  a piccolo (~5° piccolo ritorno elastico della superficie di taglio) - Materiali poco duri  a grande (~10-20° elevato ritorno elastico della superficie di taglio) Materiali da lavorare tenaci richiedono a piccoli

5 Angolo di spoglia inferiore principale a
Scelta di a in funzione del materiale dell’utensile e di quello da lavorare (2-12°) - Materiali molto duri con utensili fragili  a piccolo (~3-4°, per bassa tenacità e piccolo ritorno elastico) - Materiali poco duri con utensili di acciaio  a grande (~10-12° per alta tenacità e elevato ritorno elastico)

6 Angolo di spoglia inferiore secondario a’
Analogia con a (recupero elastico della superficie lavorata) La scelta operativa: a = a’

7 Angolo di spoglia superiore g
Regola la posizione relativa petto-piano di riferimento: influenza con l il meccanismo di formazione del truciolo g influenza la deformazione prodotta durante la formazione del truciolo e le forze in gioco e, altresì, influenza l’angolo di scorrimento Modello di Pijspanen (deformazione prodotta) gs = cot f + tan (f-g) (diminuisce se g aumenta) Relazione di Ernst – Merchant (angolo di scorrimento) angolo di scorrimento f: - diminuisce con l’aumentare dell’angolo di attrito r - aumenta con l’angolo g di spoglia superiore Modello di formazione del truciolo per scorrimento Fz

8 Angolo di spoglia superiore g
g influenza inoltre: l’attrito di scorrimento del truciolo sul petto dell’utensile (che si riduce all’aumentare di g: ) - l’estensione della sezione resistente SS’ (che si riduce all’aumentare di g) Un aumento di g provoca dunque: minor deformazione, forze più basse, riduzione delle potenze assorbite, minor attrito e, quindi, temperature più basse. Scelta di g: più elevato possibile compatibilmente alla resistenza dello spigolo tagliente (eccezione materiali difficili da tagliare!) - attrito + attrito

9 Angolo di spoglia superiore g
Materiali “difficili da tagliare” sono quelli per i quali la pressione del truciolo risulta applicata più vicina allo spigolo di taglio (antidoto: riduzione di g per aumentare la sezione resistente) a) Materiali difficili da tagliare b) Materiali non difficili da tagliare

10 Angolo di spoglia superiore g
Dipendenza del materiale dell’utensile da g - Utensile con materiale poco tenace implica g piccolo - Carburi, leghe dure e ceramici con g negativo (solo a compressione) Dipendenza del materiale da tagliare da g - g  a nei “difficili da tagliare” (freccia rivolta verso l’interno dell’utensile), anche g < a nei “non difficili” - faccetta negativa su utensile con g + Per evitare eccessivi aumenti di forza anche in questi casi si può impiegare un utensile a g positivo, ricavando in punta una faccetta ad angolo negativo per una estensione di circa 0,2-0,4 a (a) Relazione tra g e a

11 Angolo di spoglia superiore g
“Smussi” dei carburi sinterizzati di lunghezza - 0,2-0,4 a (effetto irrobustente ed antivibrante) “Smussi” dei carburi sinterizzati di lunghezza - 1,5-2 a (angolo di spoglia superiore negativo)

12 Angolo di spoglia superiore g
La distanza d (o, in seguito, KM) del cratere di usura (cavità che si forma sul petto dell’utensile in corrispondenza della zona in cui avviene lo scorrimento del truciolo) oltre a crescere con l’avanzamento a (Pijspanen), aumenta al diminuire di g (a) Distanza d del cratere di usura con l’avanzamento (b) Distanza d del cratere di usura con l’angolo g

13 Angolo di spoglia superiore g
Un aumento di g provoca dunque: minor deformazione, forze più basse, riduzione delle potenze assorbite, minor attrito e, quindi, temperature più basse. Scelta di g: più elevato possibile compatibilmente alla resistenza dello spigolo tagliente (eccezione materiali difficili da tagliare!) Angolo di taglio b b = 90° – (g + a) – Influenza la robustezza del tagliente

14 Angolo del tagliente principale y
Se y  0 tre componenti di forza - Forza principale di taglio Fz, resistenza all’avanzamento Fx, forza di repulsione Fy Se y = 0 due componenti di forza - Forza principale di taglio Fz e resistenza all’avanzamento Fx. La forza di repulsione Fy può essere determinata dalla presenza del raggio di raccordo

15 Angolo del tagliente principale y
“Utensili a coltello” (realizzazione di spallamenti) Risulta e se y = 0 si ha s = a Aumentando y si riduce s ed aumenta l: la durata dell’utensile dipende più da s che da l (se y aumenta si allungherà la durata a parità di avanzamento!) Tutto sembra spingere verso valori di y più elevati possibili (purchè < 90°)

16 Angolo del tagliente principale y
Le variazioni delle F si spiegano (empiricamente) in funzione dell’ampiezza della zone di contatto Angolo del tagliente principale y Limiti superiori per y: Aumentando y si riduce s – Limite per s (fenomeno del rifiuto: il truciolo non riesce a formarsi a causa dei cedimenti elastici e degli assestamenti - strisciamento) Aumentando y si aumentano le forze di taglio e di repulsione (si noti l’incremento delle zone di contatto truciolo-pezzo in lavorazione

17 Angolo del tagliente principale y
Valori eccessivi di y generano Fz ed Fy eccessive Valori consigliati: - y = 0° o <0° per spallamenti - y = 20-70° in condizioni normali crescenti con la rigidezza del sistema macchina-pezzo-utensile (se aumenta y, cresce la Fy e incrementano le vibrazioni ed il sistema deve essere molto rigido!) Dipendenza della direzione del truciolo (con l) Angolo del tagliente secondario y’ Influenza l’angolo e da cui dipende la robustezza della punta (più grande possibile compatibilmente con c’ che condiziona la finitura superficiale) Angolo dei taglienti e e Influenza la robustezza della punta ed il solco elicoidale

18 Angolo di inclinazione del tagliente principale l
Influenza sulla robustezza della punta (analogamente a g) - Negativo nelle placchette ceramiche (compressione) (a) Vista 3D dell’utensile

19 Angolo di inclinazione del tagliente principale l
Influenza sul deflusso del truciolo continuo (con y) Utensili a coltello (y = 0) - l > 0 (truciolo verso l’esterno) - l < 0 (truciolo verso il pezzo) Danneggiamento superfici lavorata Rottura organi della macchina Difficoltà di evacuazione Pericolo per l’operatore (a) y = 0, l > 0 (b) y = 0, l < 0

20 Angolo di inclinazione del tagliente principale l
“Truciolo a molla di orologio” (y = l = 0) – Deflusso parallelo alla superficie lavorata Variazione della direzione del flusso del truciolo in funzione di l (y = 45°)

21 Angolo di inclinazione del tagliente principale l
Valori consigliati di l Positivo tra 3-12°  quando si desidera orientare il deflusso del truciolo allontanandolo dalla superficie lavorata Negativo tra 3-15°  quando si desidera robustezza della punta (per utensili realizzati con materiali fragili) e non è necessario allontanare il truciolo dalla superficie lavorata (nel caso di presenza di rompitruciolo o di formazione di truciolo spezzato) Nullo  In sistemi non rigidi o quando non ci sono altre necessità (riaffilatura semplice) Un aumento dell’angolo l di inclinazione del tagliente principale negativo genera un aumento della forza di repulsione Fy. Ciò può indurre vibrazioni nel sistema macchina-pezzo-utensile estremamente nocive in sistemi poco rigidi.

22 Angoli di registrazione del tagliente principale e secondario c e c’
L’angolo c definisce l’orientamento dell’asse dell’utensile rispetto alla generatrice della superficie lavorata. Essi sono anche funzione degli angoli del tagliente principale e secondario Dipendenza dalla geometria della superficie lavorata e dagli angoli dei taglienti principale e secondario Determinano la finitura insieme all’avanzamento a e al raggio di raccordo r dell’utensile

23 Angoli di registrazione del tagliente principale e secondario c e c’
L’angolo c definisce l’orientamento dell’asse dell’utensile rispetto alla generatrice della superficie lavorata. Essi, come ovvio, variano in funzione del profilo lavorato