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| Calcoli di lavorazione Velocità, avanzamenti e conversioni da giri al minuto a velocità superficiale Calcolatore del punto di foratura con dimensioni della punta e tabelle delle punte per maschiatura Calcoli geometrici Calcoli dei dati di corda e del segmento circolare Calcolatore delle coordinate del cerchio di bulloni Solutore di trigonometria ad angolo retto Calcoli del triangolo obliquo Calcoli di misura Calcoli delle coordinate del reticolo Calcoli di misura a coda di rondine Misurazione della filettatura con il metodo a tre fili Calcoli delle dimensioni dei poligoni regolari Specifiche di sedi per chiavette Calcoli dell'angolo di conicità e delle dimensioni Calcoli dei parametri di finitura superficiale |
| 1 Parametri di taglio nella tornitura 1 Parametri di taglio nella tornitura Riprendiamo il concetto di velocità di taglio introdotto nel corso del 1° volume, in modo da approfondirlo in relazione alle principali lavorazioni alle macchine utensili. Ulteriore scopo della trattazione è quello di orientarsi nella scelta dei vari parametri di taglio della lavorazione, di cui la velocità di taglio costituisce senz’altro il termine più importante. Da una corretta scelta dei parametri di taglio per ogni lavorazione dipendono la qualità e la precisione del pezzo prodotto, nonché la migliore utilizzazione economica della macchina (tabella 3.17). Volendo esprimere il numero di giri al minuto in funzio ne della velocità di taglio la formula diventa: n Vc π D giri/min. Per introdurre nella equazione precedente il valore del diametro espresso in millimetri, come è di regola in officina, le formule diventano le seguenti: Vc Tabella 3.17 nitura Terminologia e simboli nella lavorazione di tor Diametro di lavorazione D Velocità del mandrino n mm giri/min π D n 1000 ; n 1000 Vc π D giri/min. In altre parole: qual è il numero di giri corretto da impo stare sul tornio, noti la velocità di taglio e il diametro di lavorazione? La formula precedente permette di risolvere questo problema. Velocità di taglio Vc m/min Tempo di lavorazione t min Volume di truciolo asportato Q mm3/min Lunghezza di lavorazione l mm Potenza utile Pu kW Potenza effettiva Pe kW Forza di taglio specifica Ks N/mm2 Spessore del truciolo s mm Avanzamento per giro f mm/giro Velocità di avanzamento Vf mm/min Profondità di taglio p mm 1.1 Velocità di taglio _______________ Si intende per velocità di taglio di una lavorazione sul tornio la massima velocità periferica dei punti P del pezzo a con tatto con l’utensile (figura 3.116). Si ha la formula: Vc π D n dove: Vc velocità di taglio in metri al minuto (m/min); D diametro del pezzo in lavorazione in metri (m); n numero dei giri al minuto del pezzo in lavorazione (giri/min). D P Figura 3.116 Velocità di taglio sul tornio. n = 747 ESEMPIO Determinare il corretto regime di rotazione del man drino n, noti la velocità di taglio pari a 80 m/min e il diametro di lavorazione pari a 50 mm. La soluzione è: n 510giri/min. 1000Vc πD 1000 80 π 50 Diagramma polare La relazione n 1000 Vc/π D può essere rappresentata graficamente con una retta in un riferimento cartesiano che ha per ascissa il diametro D e per ordinata la velocità di n = 1200 taglio Vc. Un diagramma di questo genere è detto diagram ma polare. Questo diagramma permette di determinare immediata mente il valore di n senza dovere eseguire alcun calcolo. Il diagramma deve essere costruito per ogni tipo di tor nio perché è tracciato secondo la gamma dei suoi numeri di giri e secondo il massimo diametro del pezzo che il tornio stesso può lavorare (figura 3.117). 100 90 80 70 60 V m / min 50 40 30 20 10 0 20 50 100 150 200 250 300 Ømm Figura 3.117 n = 40 n = 65 n = 106 n = 171 n = 280 n = 456 Diagramma polare di un tornio. 1 n = 171 n = 40 Lavorazioni meccaniche n = 65 n = 106 n = 280 n = 456 n = 747 n = 1200 ESEMPI Esempi di lettura del diagramma polare 1) Si deve tornire di finitura esternamente un cilindro di ghisa dolce del diametro di 200 mm con un uten sile di acciaio rapido. Quale deve essere il numero di giri del mandrino? Dalla tabella delle velocità di taglio si ha V 50m/min. Il punto di incontro della ascissa 200 con la ordinata 50 cade tra le rette n 106 ed n 65; si sceglie que st’ultimo numero di giri. 2) Si deve alesare con alesatore a denti un foro del diametro di 25 mm in un pezzo di ottone; quale deve essere il numero di giri del mandrino? Dalla tabella delle velocità di taglio si ha V 20m/min. Il punto di incontro della ascissa 25 con la ordinata 20 cade tra le rette n 280 ed n 171; si sceglie que st’ultimo numero di giri. Diagramma logaritmico I diagrammi logaritmici sono diagrammi sulle cui coordina te le grandezze che interessano (nel nostro caso le velocità di taglio sulle ascisse e i diametri del pezzo sulle ordinate) sono riportate secondo una scala che corrisponde alla gra duazione del regolo calcolatore, detta scala logaritmica. In questi diagrammi le rette rappresentanti i numeri di giri sono tra loro parallele. Si procede alla lettura della grandezza cercata come nel diagramma polare. Gli esempi di lettura relativi al diagramma polare valgo no anche per il diagramma logaritmico di figura 3.118, pur ché si sostituisca la parola ascissa con ordinata e viceversa. Sia il diagramma polare che quello logaritmico sono semplici traduzioni grafiche della relazione matematica che lega n, Vc e D; non sono quindi di nessuna utilità per la scelta della Vc più opportuna, la quale si determina, come abbiamo visto, mediante tabelle o formule anali tiche appropriate. La scelta della velocità di taglio Vc dipende da numerosi fattori, tra i quali:– qualità del materiale del pezzo in lavorazione;– qualità del materiale dell’utensile;– tipo di lavorazione da eseguire: a) tornitura esterna, troncatura, filettatura ecc; b) sgrossatura/finitura;– sezione del truciolo;– potenza disponibile;– presenza di lubrificante/refrigerante;– finitura della superficie da ottenere. Come si vede la velocità di taglio dipende da un grande numero di fattori. Per facilitare la scelta di V per una data lavorazione sono stati sviluppati due metodi. 300 200 100 80 60 40 Ø/ mm 20 10 6 8 4 2 1 100 Figura 3.118 50 20 10 V m / min 5 2 1 Diagramma logaritmico di un tornio. Tabelle Le tabelle sono di utilizzo più immediato, semplici da usare, ma anche meno precise in quanto tengono conto di un numero limitato di variabili (nel nostro caso tre: materiale dell’utensile, materiale in lavorazione e tipo di lavorazione). In genere queste tabelle sono sviluppate e messe a disposi zione degli utenti da parte delle stesse aziende produttrici di utensili. Formule analitiche Elaborate sperimentalmente, le formule analitiche possono tenere conto di un numero maggiore di fattori rispetto alle tabelle; presentano di contro una minore immediatezza, in quanto necessitano di una fase di calcolo. 1.2 Velocità medie di taglio_________ Le tabelle d’officina delle velocità di taglio forniscono i valo ri medi a causa del grande numero di fattori da cui dipen de la scelta della velocità (tabella 3.18). Nelle tabelle sono riportati i diversi valori delle velocità di taglio in metri al minuto, a seconda del materiale del pezzo, del tipo di lavorazione e del materiale dell’utensile impiegato. I valori delle velocità assunti di volta in volta vanno sosti tuiti nella formula n 1000 Vc π D per avere il numero di giri che il pezzo in lavorazione deve compiere in un minuto. Nel caso che per il tornio a disposizione non sia previsto l’esatto numero di giri richiesto dall’operazione, si sceglierà tra i numeri di giri a disposizione il numero immediatamen te inferiore a quello calcolato, per prudenza. 2 1 Parametri di taglio nella tornitura Tabella 3.18 Materiale utensile HS acciaio rapido HSS acciaio super–rapido W placchetta di metallo duro Alesare Filettare Tornire interno Profilare Troncare con con Filettare Maschiare Forare alesatore utensile Tornire esterno sgrossatura e finitura larghezza media 15 mm sgrossatura finitura HS W HS W HS HS HS HS HS HSS HS HSS W HS HSS W Acciaio extradolce 40 70 70 100 45 95 50 15 15 20 7 35 60 90 100 80 120 150 Acciai duri 25 40 50 95 50 70 30 9 8 18 6 31 35 50 95 45 70 120 Acciai extraduri 20 30 40 65 18 55 25 8 6 10 5 23 30 40 65 40 50 80 Acciai bonificati 15 18 35 60 15 50 20 7 5 8 4 20 20 25 60 30 35 70 Ghisa dolce 30 40 65 90 25 80 30 14 7 10 6 22 40 60 90 50 70 100 Ghisa dura 15 20 40 60 18 55 18 8 6 8 4 20 20 40 60 30 55 70 Rame-Bronzo B14 35 45 80 160 30 100 40 14 11 16 9 50 45 65 165 60 90 260 Ottone 75 100 100 220 55 200 80 20 15 20 10 85 100 200 220 200 300 350 Alluminio 150 200 300 400 150 300 150 30 24 30 15 175 200 300 400 300 500 600 Le tabelle 3.19 e 3.20, a pagina seguente sono estremamente semplici e conservano una certa utilità solo per un uso didattico, cioè per esercitazioni in aula e in officina, facendo uso di utensili di qualità media. Nelle tabelle 3.21 a pagina 4, 3.22, 3.23 a pagina 5, pubblicate da una nota casa del settore, sono invece riportati i dati di taglio consigliati dal fabbricante per inserti in metallo duro rivestito: come si può vedere i valori sono considerevol mente più alti. Tabella 3.19 Velocità di taglio consigliate. I valori si riferiscono ad operazioni eseguite con liquido refrigerante 3 Lavorazioni meccaniche Tabella 3.20 Velocità di taglio consigliate. I valori si riferisco no ad operazioni eseguite con liquido refrigerante Tabella 3.21 Tabella 3.21 Velocità di taglio consigliate. I valori si riferiscono ad operazioni eseguite con liquido refrigerante 4 Velocità di taglio consigliate 1 Parametri di taglio nella tornitura Tabella 3.22 H Materiali temprati Tabella 3.23 Velocità di taglio consigliate. I valori si riferiscono ad operazio ni eseguite con liquido refrigerante 1) Le velocità di taglio, riportate nella tabella, sono valide per tutti gli avanzamenti nel relativo campo. Tabella 3.24 Tornire esterno 1.3 Avanzamento e velocità di avanzamento __________ Si intende per avanzamento nella tornitura il valore della distanza percorsa dall’utensile per ogni giro del pezzo in lavorazione. È difficile fissare i valori esatti dell’avanza mento per ogni tipo di lavorazione, dato il grande numero di fattori da cui dipende. Vengono quindi dati dei valori limite entro i quali l’operatore sceglierà, in base all’espe rienza, il valore esatto di cui servirsi. Nella tabella 3.24 sono indicati i limiti entro i quali vanno tenuti i valori degli avanzamenti in relazione alla qualità del materiale e al ge nere di lavorazione, impiegando utensili in ac ciaio rapido. Tornire interno Formare Sgrossatura Finitura Sgrossatura Finitura Troncare Acciaio dolce 0,1-0,4 0,05-0,2 0,05-0,3 0,05-0,2 0,02-0,05 0,05-0,1 Acciaio duro 0,1-0,4 0,05-0,25 0,05-0,3 0,05-0,2 0,02-0,05 0,05-0,1 Acciaio extraduro 0,1-0,4 0,05-0,2 0,05-0,3 0,05-0,2 0,02-0,05 0,05 Acciaio trattato 0,1-0,4 0,05-0,2 0,05-0,3 0,05-0,2 0,02-0,05 0,05 Ghisa dolce 0,1-0,8 0,05-0,2 0,05-0,6 0,05-0,2 0,02-0,05 0,05-0,1 Ghisa dura 0,1-0,6 0,05-0,25 0,05-0,5 0,05-0,2 0,02-0,05 0,02-0,05 Rame-bronzo 0,1-0,6 0,05-0,25 0,05-0,5 0,05-0,025 0,02-0,05 0,05-0,1 Ottone 0,1-0,8 0,05-0,25 0,05-0,6 0,05-0,2 0,02-0,1 0,05-0,2 Alluminio 0,1-0,8 0,05-0,25 0,05-0,4 0,05-0,2 0,05-0,2 0,05-0,3 5 Lavorazioni meccaniche Per normali lavori di sgrossatura si assume il valore del l’avanzamento in funzione della profondità di passata secondo i limiti inferiore e superiore, dati dalle soluzioni delle formule (figura 3.119): P f 6 P e f 10 . Si intende per velocità di avanzamento nella tornitura la velocità con cui l’utensile si sposta durante la lavorazione nella direzione dell’avanzamento. Si ha: Vf f n. Da notare che Vf è dimensionalmente una velocità, cioè spazio su tempo, mentre l’avanzamento f è una lunghezza. f P Vf Figura 3.119 sata. Valore di avanzamento e profondità di pas In officina è consuetudine esprimere Vf in millimetri al minuto e f in millimetri al giro, anche se le unità non fanno parte ovviamente del SI. 1.4 Refrigerazione _________________ Nelle lavorazioni al tornio dei vari metalli si impiega un abbondante getto di liquido nella zona in cui avviene l’a sportazione del truciolo, fatta eccezione per la ghisa. L’impiego del refrigerante durante l’asportazione del tru ciolo risponde a diverse esigenze:– refrigerare l’utensile evitando un eccessivo aumento della temperatura e aumentando così la durata del tagliente;– lubrificare le superfici di strisciamento del truciolo, del l’utensile e del pezzo al fine di ridurre la perdita di poten za della macchina per effetto dell’attrito;– migliorare la finitura delle superfici lavorate;– eliminare dalla zona di taglio i piccoli trucioli e i detriti di lavorazione. 1.5 Olii da taglio___________________ I liquidi impiegati nella refrigerazione sono chiamati olii da taglio. I principali olii da taglio sono: Olii solubili Gli olii solubili o emulsionabili vengono mescolati con acqua, con la quale formano una emulsione; sono impiega ti più per la loro funzione refrigerante che per quella lubri ficante. Sono di impiego generale. Olii minerali Gli olii minerali vengono usati puri e hanno una funzione prettamente lubrificante e antiadesiva. Si usano particolar mente per la lavorazione degli acciai. 2 Tempi di lavorazione al tornio Come per ogni lavorazione su macchina utensile è utile, per ragioni di produzione e di programmazione del lavoro, cono scere il tempo necessario per eseguire una qualsiasi lavora zione sul tornio. Nelle officine di produzione viene assegnato il tempo per ogni lavorazione che l’operatore deve eseguire. Il tempo viene calcolato a decorrere dalla consegna all’o peratore del disegno e del materiale, fino alla riconsegna dei pezzi finiti. L’unità di tempo per ogni lavorazione su macchina uten sile è il minuto primo suddiviso in centesimi di minuto. Si distinguono tre fasi di tempo: tempo di preparazione, tempo di manovra, tempo principale. 2.1 Tempo di preparazione ________ Il tempo di preparazione è il tempo occorrente per leggere e studiare il disegno e per preparare la mac china per eseguire il lavoro assegnato. Il tempo di preparazione è indipendente dal numero dei pezzi che dovranno essere prodotti e viene conteggiato una sola volta. Questa preparazione precede la lavorazione vera e propria dei pezzi. I tempi di preparazione non si possono calcolare, ma sol tanto rilevare direttamente alle macchine per mezzo di cro nometraggio. 6 7 Per una serie di pezzi da costruire il tempo di manovra è computato per ciascun pezzo. I tempi delle normali azioni di manovra, per ciascun tipo di macchina, sono riportati in apposite tabelle. Le voci contenute in queste tabelle sono, per esempio: fissare il pezzo in mandrino autocentrante senza centrare il pezzo, centrare il pezzo con comparatore, fissare e togliere il pezzo fra le punte, cambiare velocità, avviare e fermare la macchina, controllare con calibro, cambiare l’utensile, met tere in posizione il refrigerante, innestare e disinnestare l’a vanzamento ecc. 2.3 Tempo principale_______________ 2 Tempi di lavorazione al tornio Il tempo principaleè il tempo che l’utensile impiega a eseguire un’assegnata operazione, cioè il tempo in cui si ha l’asportazione del truciolo. Il tempo di manovraè il tempo occorrente per com piere sulla macchina preparata tutte quelle azioni che sono necessarie a mettere gli utensili in grado di ese guire il lavoro. I tempi delle normali operazioni di preparazione, per cia scun tipo di macchina, sono riportati in apposite tabelle. Le voci contenute in queste tabelle sono, per esempio: prendere e posare la cassetta degli accessori, montare e smontare il mandrino autocentrante, montare e smonta re griffe dolci, montare e smontare utensile su portautensi le, preparare un blocchetto di arresto ecc. 2.2 Tempo di manovra _____________ Il tempo principale viene calcolato su una passata di tor nitura e poi moltiplicato per le diverse passate, se eseguito nelle medesime condizioni della precedente. 2.4 Calcolo del tempo principale ____ La formula che dà il tempo di una passata di tornitura, di qualunque genere essa sia (tornitura esterna, interna, for matura, foratura ecc.), è la seguente: T dove: T tempo di una passata in minuti primi; L corsa dell’utensile in mm; f avanzamento in mm per giro; n numero di giri del pezzo al minuto primo. L Vf L f n I dati ci permettono di ricavare, dalle tabelle delle velocità di taglio, V 80m/min. Il numero di giri del pezzo è allora: n 640giri/min. L’avanzamento, come risulta dalla tabella è: f 0,3mm/giro. Si ha allora: T 1 min. In questo esempio non si è tenuto conto del numero di giri possibili del mandrino per il tornio a disposizione. Supposto che il tornio ammetta i seguenti numeri di giri: 40 65 106 171 280 456 747 e 1200, il lavoro dovrà essere eseguito a 456giri/min, che è quello immediatamente inferiore al numero di giri cal colato. Il tempo sarà pertanto: T 1,46min, ossia 1minuto e 46centesimi di minuto. 200 0,3 456 200 0,3 640 80000 3,14 40 1000Vc π D Se nella figura3.120 p, fe Vcsono la profondità di passata, l’avanzamento e la velocità di taglio, la produzione oraria di truciolo Qè la seguente: Q Vc f p 10–6(m3/min). Infatti, per il 2° teorema di Guldino, il volume che si genera al minuto è dato dal prodotto della velocità con cui si stacca il nastro per la sua sezione trasversale di area q f p(mm2). Se si conosce la riduzione di volume a ogni passata e la produzione oraria di truciolo è possibile dedurre il tempo principale. Si ha infatti: T volume di truciolo asportato/Vc f p 10–6min. Produzione oraria di truciolo e suo calcolo. Vf p f d Figura3.120 Calcolare il tempo richiesto per sgrossare esternamen te, con profondità di passata di 2mm, un tratto cilin drico lungo 200mm di un pezzo di acciaio extradolce del diametro di 40mm, con utensile di acciaio rapido. ESEMPIO 2.5 Calcolo della produzione oraria di truciolo_________________________ Lavorazioni meccaniche 3 Utilizzazione economica del tornio Per potere decidere quale utilizzazione del tornio risulta più economica occorre valutare la potenza necessaria per ese guire una certa lavorazione. Per potenza si intende il lavoro compiuto nella unità di tempo. Per lavoro meccanico del tornio si intende il prodotto della forza che l’utensile esercita per tagliare il truciolo, mol tiplicata per lo spostamento dell’utensile lungo il pezzo, cioè per la lunghezza del truciolo asportato. L’utensile, il materiale in lavorazione, il tipo di macchina e il tipo di lavorazione sono i principali fattori che influi scono sulla migliore utilizzazione del tornio. 3.1 Forza di taglio _________________ Si intende per forza di taglio Ft la forza che è necessario imprimere all’utensile per tagliare il truciolo. La forza Ft dipende dalla sezione del truciolo asportato e dalla qualità del materiale in lavorazione. L’unità di misura delle forze nel sistema internazionale (SI) è il newton (N). 3.2 Sezione del truciolo ____________ 3.4 Pressione specifica ____________ Si intende per pressione specifica di taglio o sforzo di taglio specifico la forza necessaria per staccare un truciolo con sezione di 1 mm2. La pressione specifica viene indicata con il simbolo Ks (tabella 3.25). La pressione specifica è diversa per ogni materiale in lavorazione, come risulta dalla seguente tabella. L’unità di misura della pressione specifica è il N/mm2. Il valore di Ks non è costante, ma dipende dal rapporto tra l’avanzamento e la profondità di passata: f/p. Con riferimento alla figura 3.122, si ha che quando f p, Ks risulta maggiore di quando f p. La forza Ft può quindi essere espressa come prodotto della sezione del truciolo S per la pressione specifica Ks: Ft S Ks f p Ks p a Si intende per sezione del truciolo S il prodotto della profondità di passata p per l’avanzamento f, cioè: S p f[mm2]. La forza richiesta è proporzionale alla sezione del trucio lo asportato, deve cioè essere tanto maggiore quanto mag giore è la sezione del truciolo (figura 3.121). f P Vf a p Figura 3.122 Trucioli con diverso rapporto f/p. Figura 3.121 Schema della sezione del truciolo. ESEMPIO Determinare il valore della forza di taglio in newton nella seguente lavorazione: 3.3 Qualità del materiale __________ La qualità del materiale ha influenza nella determinazione della forza da imprimere all’utensile in quanto la resistenza che offre dipende dalla sua durezza e tenacità.– materiale: acciaio debolmente legato ricotto;– avanzamento pari a 3 mm;– passata pari a 0,5 mm. Dalla tabella: Ks Ft 2500N/mm2 3 0,5 2500 3750N. 8 9 3 Utilizzazione economica del tornio Materiale Durezza Condizione Ks0,4 HB (N/mm2) 110 C 0,25% 2200 Acciaio non legato 150 C 0,8% 2600 310 C 1,4% 3000 Acciaio debolmente 125–225 Ricotto 2500 legato 220–420 Bonificato 3000 Acciaio fortemente 150–300 Ricotto 3000 legato 250–350 Acciaio per utensili bonificato 4500 Acciaio molto duro 450 Temprato 4500 Ghisa malleabile 110–145 Truciolo corto 1200 200–230 Truciolo lungo 1300 Ghisa grigia 180 Bassa resistenza 1300 260 Alta resistenza, legata 1500 Ghisa nodulare, 160 Ferritica 1200 tipo GS 250 Perlitica 2100 150 Non legato 2200 Getti di acciaio 150–250 Debolmente legato 2500 160–200 Fortemente legato 3000 150–270 Ferritico, martensitico, Cr13–25% 2800 Acciaio inossidabile 150–275 Austenitico, Ni 8%, Cr18–25% 2450 275–425 Bonificato, martensitico, C 0,12% 2800 150–450 Acciaio invecchiato 3500 Superleghe resistenti 180–230 Ricotte o solubilizzate 3700 al calore, base Fe 250–320 Invecchiate o solubilizzate e invecchiate 3900 Superleghe resistenti 140–300 Ricotte o solubilizzate 3500 al calore, base Ni 300–475 Invecchiate o solubilizzate e invecchiate 4150 200–425 Fuse o fuse e invecchiate 4150 Superleghe resistenti 180–230 Ricotte o solubilizzate 3500 al calore, base Co 270–320 Solubilizzate e invecchiate 4150 220–425 Fuse o fuse e invecchiate 4150 400MPa Commercialmente puro, 99,5% 1530 Leghe di titanio 950MPa Leghe α, simili ad αe , in condizioni ricotte 1875 1050MPa Leghe αe in condizioni ricotte, 1690 leghe in condizioni ricotte o invecchiate 30–80 Lavorate plasticamente e trafilate a freddo 800 75–150 Lavorate plasticamente, solubilizzate e invecchiate 800 Leghe di alluminio 40–100 Fuse 900 70–125 Fuse, solubilizzate e invecchiate 900 80 Non legate, Al 99% 400 Alluminio con elevato 10–14% Si 900 contenuto di Si 14–16% Si 1500 Valori della forza di taglio specifica (Ks) per la gamma dei materiali più comuni Tabella3.25 Lavorazioni meccaniche 10 3.6 Potenza _______________________ Il lavoro compiuto per una certa lavorazione non tiene conto del tempo o durata della lavorazione stessa. Uno stesso lavoro può infatti essere compiuto in un tempo breve e impiegando una forza notevole, oppure in un tempo lungo impiegando una forza modesta. Per questa ragione, dal punto di vista di un’utilizzazione economica del tornio, occorre introdurre un’altra misura che tenga conto del tempo, cioè la potenza. Tenendo conto del rendimento della macchina è neces sario considerare sia la potenza utile che quella effettiva. 3.7 Potenza utile __________________ Si intende per potenza utile Pu il lavoro eseguito dalla mac china nell’unità di tempo t: Pu . Poiché l Ft l si ha Pu ma l/t (in m/s) corrisponde alla velocità di taglio Vt, per cui, concludendo, abbiamo: Pu Ft Vc f p Ks Vc(W). Per utilizzare la relazione con Vcespressa in m/min si usa la seguente: Ft l l l t Calcolare la potenza utile per tornire un albero di acciaio C40 con velocità di taglio Vc 50m/min, pro fondità di passata p 4mm e avanzamento f 0,4mm/giro. Poiché la velocità di taglio è espressa in m/min, è necessario dividere per 60 il secondo membro dell’e quazione: Pu 3267. 0,4 4 2450 50 60 f p Ks Vc 60 ESEMPIO Poiché la potenza effettiva è sempre maggiore di quella utile, il rendimento sarà sempre espresso da un numero minore di 1. Riferendosi all’esempio precedente si ha che, per un rendimento 0,75, la potenza effettiva del motore deve essere: Pe 4356W. 3267 0,75 ESEMPIO Come sappiamo, nel sistema internazionale (SI) l’unità di misura della potenza è il watt(W) con il suo multiplo il kilo watt(kW), dove 1kW 1000W. Spesso si usa come unità di misura della potenza il caval lo vapore CV, equivalente a 736W, per cui, volendo espri mere la potenza in CV occorre introdurre nella formula pre cedente il divisore 736: Pu Ft Vc(W) (CV). Ft Vc 736 Pu (W). f p Ks Vc 60 Calcolare il lavoro per asportare 10m di truciolo con profondità di passata p 5 mm e avanzamento f 0,5mm/giro, da un pezzo in acciaio dolce. l Ft l S Ks l f p Ks l 5 0,5 1960 10 49000J. Per asportare la stessa quantità di truciolo con le stes se condizioni di taglio da un pezzo di avional (lega di alluminio) si ha: l 5 0,5 980 10 24500 J. ESEMPIO Il lavoro meccanico è espresso dal prodotto della forza per la lunghezza del truciolo asportato: l Ft l. Esprimendo lo spostamento lin metri e la forza Fin new ton, l’unità di misura del lavoro nel sistema internazionale (SI) è il joule (J). Quando la forza è espressa, invece che in P, in chilo grammi (kg) e il lavoro in chilogrammetri (kgm), la potenza viene espressa in kgm/s. Poiché 1kW 102kgm/s, se si vuole conoscere la potenza Pu espressa in kW occorre in questo caso introdurre il divisore 102 nella formula prece dente, cioè: Pu Ft Vc(kgm/s) (kW). 3.8 Potenza effettiva_______________ La potenza utile Puconsiderata risulta minore della potenza effettiva Peche il motore deve fornire alla macchina per ese guire una certa lavorazione; infatti bisogna considerare una dispersione di energia a causa degli attriti degli ingranaggi, dei cuscinetti ecc. Si intende per rendimento della macchina il rapporto tra la potenza utile Pue quella effettiva Pe: Pu/Pe η. Ft Vc 102 3.5 Lavoro ________________________ 3 Utilizzazione economica del tornio 3.9 Utilizzazione vantaggiosa del tornio nella sgrossatura e nella finitura ____________________ Dalla formula della potenza utile Pu f p Ks Vc 60 (W) si vede che Pu non cambia se si raddoppia il valore, per esempio, di p, dimezzando quello della Vc e mantenendo Ks e f costanti. La scelta della combinazione dei valori più vantaggiosa dipende dal tipo di lavorazione che si intende eseguire. Come esempi indichiamo le ragioni di questa scelta per la sgrossatura e la finitura. Sgrossatura Scopo della sgrossatura è asportare nel più breve tempo possibile la maggiore quantità possibile di truciolo. A pari tà di potenza spesa, ciò si può ottenere o con grande sezio ne del truciolo asportato e piccola velocità di taglio, oppu re con piccola sezione del truciolo e grande velocità di taglio. Ma la pressione specifica di taglio diminuisce con l’au mentare della sezione del truciolo, perciò la potenza della macchina sarà meglio sfruttata se si lavora con grande sezione di truciolo e corrispondentemente limitata velocità di taglio. Inoltre Ks diminuisce anche con l’aumento del rapporto f/p, cioè lavorando con forte avanzamento e limitata pro fondità di passata. Si conclude quindi che nelle operazioni di sgrossatura si utilizza meglio la macchina asportando truciolo di gran de sezione, a bassa velocità di taglio e con forte avan zamento. Finitura Nella finitura si vuole produrre una superficie lavorata liscia. Una superficie liscia si ottiene soprattutto con un piccolo avanzamento e con una elevata velocità di taglio. Un piccolo avanzamento facilita lo scorrimento del tru ciolo perché questo risulta più sottile. Permette più alte velocità di taglio. Prolunga la durata dell’utensile. Con alta velocità di taglio il distacco del truciolo è più netto, cioè il materiale è più tagliato che strappato, con il risultato di ottenere una superficie meglio levigata. Per una buona finitura sono inoltre indispensabili una opportuna lubrificazione e refrigerazione e un tornio capa ce di elevati numeri di giri e privo di vibrazioni. 11 |
| giugno 2022 Per calcolare la velocità di avanzamento e i giri del mandrino dobbiamo ricorrere ad alcune formule e procurarci i parametri dell’utensile usato nella lavorazione, velocità di taglio, diametro fresa e il numero di denti. La velocità di taglio varia in funzione del tipo di utensile (HSS, metallo duro, rivestito ecc.) e del materiale da lavorare (legno, plastica, alluminio, acciaio ecc.) del ciclo usato (sgrossatura, finitura) e altri parametri (come il tipo di raffreddamento, la profondità di passata, la stabilità della macchina ecc.). Prendiamo ad esempio una velocità di taglio consigliata di 183 m/min per lavorare l’alluminio con una fresa in HSS da 10 mm di diametro a 4 taglienti. Con questi parametri siamo in grado di calcolare il numero di giri dell’utensile con la seguente formula dove n è il numero di giri, Vc la velocità di taglio e d il diametro utensile: 183×1000/(3.14×10)=183000/31.4=5828 dovremmo quindi, in una situazione ideale, impostare il numero di giri uguale (o vicino) a 5800. Per quanto riguarda l’avanzamento necessitiamo del parametro mm/giro, ovvero quanti decimi (o centesimi) andrà ad asportare la nostra fresa per ogni tagliente ad ogni giro. La formula è la seguente: Vf = fz*z*n dove Vf è la velocità di avanzamento espressa in mm/min, fz è il parametro di asportazione mm/giro, z il numero di taglienti e n il numero di giri. 0.05x4x5800=1160 in una situazione ideale dovremmo quindi impostare una velocità di avanzamento pari a 1160 mm/min (il parametro F presente in concomitanza del codice G1 nel G-Code). Purtroppo nella realtà, in particolare nelle macchine hobbistiche, i parametri vengono scelti per ‘esperienza’ in quanto la struttura non essendo particolarmente rigida, non supporta valori ideali oppure non arriva a determinati parametri (velocità di avanzamento o giri mandrino). Altro parametro che incide molto è la mancanza (spesso) di un adeguato raffreddamento dell’utensile che porta ad un rapido degrado dello stesso e una prematura rottura. Per tornare all’articolo principale clicca qui I tutorial presenti in questo sito sono stati testati sul mio computer. Non rispondo di eventuali errori, perdita di dati e danni arrecati dall’uso di tali esempi. Usali a tuo rischio. Creative Commons License This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License. |
| La velocità di taglio è la velocità relativa con la quale un utensile (in macchine come fresatrici, alesatrici, trapani) affronta il materiale da asportare, cioè la velocità del moto di taglio. Si esprime in metri al minuto. Per la tornitura, ad esempio, si calcola nel seguente modo: v t = π ⋅ D ⋅ n 1000 {\displaystyle v_{t}={\frac {\pi \cdot D\cdot n}{1000}}} n {\displaystyle n} : velocità di rotazione (giri/min) v t {\displaystyle v_{t}} : velocità di taglio (m/min) π {\displaystyle \pi } : 3,14159 D {\displaystyle D} : diametro (mm) I valori di D e di n possono essere riferiti o all'utensile o al pezzo, a seconda delle lavorazioni. La velocità di taglio si trova in tabelle e questi valori sono basati sulla durata dell'utensile. Infatti l'utensile deve poter durare affilato per 60-90 minuti di lavoro. In generale, la velocità di taglio è tabulata in funzione della durezza del materiale. Materiali duri si tagliano con basse velocità. Materiali dolci si tagliano con alte velocità. Questo perché, per materiali dolci, si verifica il fenomeno dell'"impastamento": ovvero l'adesione all'utensile del materiale asportato. Tale fenomeno comporta una variazione dell'angolo di spoglia del tagliente e di conseguenza una forte perdita di efficacia dell'azione di taglio. Tale fenomeno si riduce, fino alla sua eliminazione, aumentando la velocità di taglio. In tal modo aumenta la velocità di deformazione del materiale lavorato e lo stesso tende ad incrudire, allontanandosi dallo stato pastoso. Si può così formare un truciolo simile a quello dei metalli duri, che non si impasta con l'utensile. |
| Grazie per la spiegazione dettagliata sul concetto di velocità di taglio (\(v_{t}\)) e sulle variabili e i fenomeni fisici (come l'"impastamento" dei materiali dolci) che ne influenzano i valori ottimali nelle lavorazioni meccaniche. La formula che hai fornito è corretta e universalmente utilizzata per calcolare la velocità di taglio in operazioni come la tornitura, dove il moto è rotatorio: \(v_{t}=\frac{\pi \cdot d\cdot n}{1000}\)Ecco un riassunto dei punti chiave che hai menzionato: \(v_{t}\) (Velocità di Taglio): Si misura in metri al minuto (m/min) ed è la velocità relativa tra utensile e pezzo.\(d\) (Diametro): Si misura in millimetri (mm).\(n\) (Velocità di Rotazione): Si misura in giri al minuto (rpm).Tabelle e Durata Utensile: I valori ottimali di \(v_{t}\) sono tabulati in base al materiale lavorato, al materiale dell'utensile e alla durata desiderata dell'utensile (spesso 60-90 minuti).Durezza Materiali: Materiali più duri richiedono \(v_{t}\) più basse, mentre materiali più dolci richiedono \(v_{t}\) più alte per evitare l'accumulo di materiale (impastamento) sul tagliente. |
