Transcript PARAMETRI DI TAGLIO Per l’animazione utilizzare la barra spaziatrice, un click del mouse, le parole calde, i bottoni, i tasti freccia e fino.

PARAMETRI DI TAGLIO
Per l’animazione utilizzare la barra spaziatrice, un
click del mouse, le parole calde, i bottoni, i tasti
freccia e fino alla comparsa della casella di testo che
segnala fine diapositiva
Creato da Lorenzo Pastore e Simone Pasquali
revisione by Ugo Apostolo
Produzione
Scelta
profondità di
passata
Scelta
avanzamento
Parametri di taglio
Scelta
velocità
di taglio
Costi e
produzione
Conclusioni
revisione by Ugo Apostolo
Fine diapositiva
Produzione
Per studiare l’influenza dei vari parametri sulla produzione consideriamo per
semplicità una operazione di tornitura cilindrica esterna:
-
p [mm] profondità di passata
-
a [mm/giro] avanzamento
-
q [mm2] sezione truciolo
-
n [giri/min] numero di giri al minuto
-
Vt [m/min] velocità di taglio
-
Va [mm/min] velocità di avanzamento
-
D [mm] diametro esterno
-
Dm [mm] diametro medio
-
d [mm] diametro finale o diametro dopo la
passata
relazioni_fra_le_variabili
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Fine diapositiva
q= a∙p [mm2]
p
D d
mm 
2
Dm 
D d
mm 
2
Relazioni fra le variabili
Va= a∙n [mm/min]
Vt 
 D n
m / min 
2
considerata
sul D
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Fine diapositiva
Detto v il volume asportato in un giro avremo:
v=a∙p∙π∙D [mm3/giro]
(approssimando con Dm →D)
Se passiamo da [mm3/giro] a [cm3/giri] avremo:
V=a∙p∙π∙D/1000 [cm3/giro]
Detto W il volume di truciolo asportato in un tempo unitario
(cioè dopo n giri/min)
a p  Dn
W 
 a  p  Vt
1000
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Fine diapositiva
Aumentare la
sezione del
truciolo q e
quindi p e/o a
Aumentare la
velocità di
taglio Vt
Dunque per aumentare
la produzione posso:
Aumentare
contemporaneamente Vt
eq
Fine diapositiva
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Scelta della profondità di passata
La profondità di passata è legata al moto di posizionamento o appostamento e:
- non può aumentare entro certi valori perché bisogna limitare il momento
flettente sull’utensile e sul pezzo (cattiva finitura);
- non può essere troppo piccola perché occorre limitare il numero di passate
al fine di evitare tempi di lavorazione troppo lunghi; perché il materiale
incrudisce e farà aumentare:
1. Lo sforzo necessario per asportare il truciolo e quindi la potenza assorbita.
2. La temperatura sullo spigolo tagliente e quindi una più rapida usura
dell’utensile.
3. Le formazioni di cricche che diventano inneschi di rottura a fatica (le
cricche sono causate dalle tensioni che si generano per differenza di
struttura fra l’esterno, incrudito e l’interno).
4. Tempi lavorazione eccessivi.
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Fine diapositiva
Scelta dell’ avanzamento
L’avanzamento è collegato al moto di avanzamento o alimentazione e:


non può aumentare oltre certi valori perché occorre limitare la
spinta laterale dell’utensile e la spinta sul pezzo al fine di
garantire la stabilità e l’ottenimento delle tolleranze prescritte e
la potenza assorbita e per non aumentare troppo la rugosità del
pezzo;
non può essere troppo basso per evitare tempi di lavorazione
eccessivi.
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Fine diapositiva
Scelta della velocità di taglio
La velocità di taglio è collegata al moto di taglio e:
- quando il moto di taglio è rotatorio coincide praticamente con la velocità
periferica del pezzo o dell’utensile;
- quando il moto di taglio è rettilineo corrisponde alla velocità di traslazione
del pezzo o dell’ utensile.
La qualità del
materiale da
lavorare
La
sezione
truciolo
(a;p)
Fine diapositiva
Il tipo di
lavorazione
La qualità del
materiale
dell’utensile
Fattori
La
geometria
dell’utensile
Tipo di
macchina
Stabilità
del pezzo
Refrigerazione
e
lubrificazione
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Teoria di Taylor
Associa i fattori che influenzano la velocità di taglio a tre di natura
diversa:
- Relativi al materiale in lavorazione: in particolare la sua durezza,
per cui la velocità aumenta se la durezza diminuisce e viceversa.
- Relativi al tipo di utensile utilizzato:
1. materiale:la velocità aumenta se aumenta la durezza e viceversa;
2. tipo di raffreddamento scelto;
3. durata di impiego dell’utensile.
- Relativi alla lavorazione:
1. sezione del truciolo: alte sezioni del truciolo basse velocità di
taglio e viceversa;
2. tipo di macchina:
• ripidezza della macchina: se elevata è possibile adottare
grandi velocità di taglio;
• potenza installata: se aumenta la potenza installata
aumenta la velocità di taglio e viceversa.
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Fine diapositiva
Vt • T y = C
Nei suoi studi Taylor ha definito :
Vt
T
[m/min] velocità di taglio che permette una durata del tagliente T [min]
[min] durata del tagliente.Essa è stabilita in modo da soddisfare i seguenti
regimi:
•regime economico (minimo costo della lavorazione)
•regime produttivo (massima produzione)
se
Y
y
C
[adm] coefficiente di durata,dipende dalle condizioni di lavoro, dal materiale
ecc…
Costante e rappresenta la velocità di taglio specifica con la quale l’utensile
dura un minuto. Infatti se T=1 min:
Vt  1y  C
Vt  C
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Fine diapositiva
TEORIA DEL DENIS
La velocità di taglio Vt dipende:
 dalla durezza del materiale da lavorare;
 dal tipo di utensile (materiale, geometria,…);
 dal tipo di raffreddamento.
Il Denis considera la sezione del truciolo q=pa costante e traccia le
curve di produzione ponendo in ascissa la velocità di taglio Vt [m/min]
e in ordinata il volume del truciolo Q [cm3] asportato tra una “affilatura”
e l’altra.
Fine diapositiva
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Le curve di produzione sono del tipo:
CONDIZIONI AL CONTORNO
Q = pa = cost
Q[cm3]
HVmateriale = cost
Qmax
UTENSILE = cost
4
Vt   Vt
3
Qe
e
Qmax
1
Qe   Qm ax
2
0
Vtmin
VtQmax
Vte
Vtl
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Vt[m/min]
Fine diapositiva
Dove:
• Vtmin velocità di taglio minima; dettata dal numero di giri minimo della
macchina e dal minimo diametro lavorabile in tornitura cilindrica (sarà
nulla nelle operazioni di sfacciatura);
• VtQmax velocità di taglio dove la produzione di truciolo è massima
(Q=Qmax); essa è la velocità che offre la massima durata dell’utensile;
• Vtl velocità di taglio limite dove la produzione di truciolo è nulla (Q=0);
adottandola l’utensile appena accostato si ottunde (non “taglia” più);
• Vte velocità di taglio economica; realizza il miglior sfruttamento della
macchina. Si ha una produzione di truciolo QeQmax/2 ma il tempo per
ottenerla è minore.
4
Vt   Vt
3
e
Qmax
Per la dimostrazione di questa affermazione vedere la diapositiva successiva
nella quale viene confrontato il tempo per asportare un certo volume del
truciolo adottando le due sopramenzionate velocità di taglio
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Fine diapositiva
Q[cm3]
ttot
ttot
Q
Tcu
Qmax
m
Qe
h
0
T
t[min]
T
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Fine diapositiva
• T durata del tagliente, ovvero tempo durante il quale l’utensile
asporta truciolo
• Tcu tempo necessario per cambiare il tagliente
•
Q
volume del truciolo che si desidera asportare
• ttot tempo totale per asportare il volume del truciolo desiderato
• Qmax volume del truciolo asportato adottando la velocità VtQmax
• Qe volume di truciolo asportato adottando la velocità Vte
• tgm rappresenta la VtQmax
• tgh rappresenta la Vte
Cliccando su rappresenta si dimostrerà il legame tra le tangenti e le velocità di taglio
Fine diapositiva
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Dimostrazione
Poiché il volume del truciolo w [cm3/min] è dato dalla seguente espressione:
w  a  p Vt
avremo che nella durata T[min] si asporterà il volume Q[cm3] dato da:
Q  a  p Vt  T
Se ap=q=1 mm2=cost avremo:
Q  Vt  T
Dunque nel piano t,Q è l’equazione di una retta uscente dall’origine dove Vt
rappresenta il coefficiente angolare, cioè la tangente dell’angolo formato tra
l’asse delle ascisse e la retta stessa.
Fine diapositiva
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Costi e produzione
Trascurando il costo del materiale, i costi totali di lavorazione riferiti ad un
singolo pezzo Cp si possono dividere in tre componenti:
• i costi macchina Cm: quelli relativi all’ammortamento della macchina,alla
manutenzione, alla quota di spese generali, alla manodopera, ... ;
• i costi utensili Ct: dipenderà dal tipo di utensile. Ad esempio se inserto
fissato meccanicamente dipenderà dal costo del portautensili, dal costo
dell’inserto, ...;
• i costi fissi Cf: quelli relativi al tempo necessario per la sostituzione del
pezzo, dell’utensile,....
L’andamento dei costi è illustrata dal seguente diagramma:
Costi
[€]
CP
CPmin
Ct
Cf
Cm
Vte
Fine diapositiva
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Vt[m/min]
E’ da notare che il diagramma dei costi è solo indicativo perché a volte può
essere più economico usare una velocità superiore a quello indicato nel
grafico, come ad esempio in periodi di punte di produzione che potrebbero
essere superate solo con l’acquisto di nuove macchine, con costi superiori a
quelli degli utensili che crescono a causa della aumentata Vt.
Numero pezzi prodotti
nell’unità di tempo
NPmax
Vtp
Vt [m/min]
Vtp: Velocità di taglio produttiva: realizza la massima produzione di pezzi
nell’unità di tempo
( REGIME PRODUTTIVO )
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Fine diapositiva
NP numero pezzi
CP
Np
prodotti nella
unità di tempo
Cp costo pezzo
Vte
Vtp
Vt
CAMPO D’UTILIZZO DELLA MACCHINA
UTENSILE
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Fine diapositiva
Conclusioni
Una buona impostazione dei parametri di lavoro deve tenere conto di alcuni
fattori quali:
• materiali da lavorare e relativo stato;
• caratteristiche del bloccaggio del pezzo alla macchina;
• caratteristiche e stabilità della macchina utensile;
• tipo di lubrificazione e/o refrigerazione;
• conoscenza del disegno e del tipo di lavorazione da eseguire.
Noti i suddetti fattori è bene adottare:
• massime sezioni del truciolo compatibilmente con lo sforzo che la macchina
può sopportare;
• velocità di taglio ed avanzamenti i più elevati possibili compatibilmente con
la potenza disponibile sulla macchina, che dovrà eventualmente essere
sfruttata completamente variando la profondità di taglio;
• per lavori di finitura adottare alte velocità di taglio e bassi avanzamenti;
• utilizzare il fluido da taglio che garantisca il regime di lavoro prescelto.
Fine diapositiva
ultima diapositiva
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