Lavorazioni per asportazione di truciolo A cura di Massimo Reboldi

Lavorazioni per asportazione di truciolo

A cura di Massimo Reboldi

Le macchine utensili

• La macchina utensile è la madre di tutte le battaglie;

• Da essa dipendono tutti i beni, sia di prima che di seconda necessità (vestiario, cibo, abitazioni …) oltre che i beni di lusso (automobili, telefonini …);

2a cura di Massimo Reboldi


• Le lavorazioni per asportazione di truciolo sono processi produttivi che consentono di ottenere un prodotto finito attraverso la trasformazione del pezzo grezzo, asportando il materiale eccedente (sovrametallo), sottoforma di scaglie di metallo (truciolo), con l’utilizzo di attrezzi opportunamente sagomati chiamati UTENSILI;

• Il tutto avviene su MACCHINE fornite di particolari azionamenti:

le le Macchine UtensiliMacchine Utensili



Specifiche dei movimenti di lavoro:• MOTO DI TAGLIO: è il movimento con il quale

l’utensile effettua una singola asportazione di truciolo (corsa rettilinea / giro);

• MOTO DI AVANZAMENTO: movimento con il quale è possibile l’asportazione ripetuta e continua;

• MOTO DI REGISTRAZIONE: movimento che posizione l’utensile rispetto al pezzo;

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Il trapano


Il tornio


La fresatrice


La rettificatrice


Foratura e fresatura


L’asportazione di truciolo

• L’asportazione di truciolo avviene attraverso l’impiego delle MU che sfruttando una serie di moti combinati utensile/pezzo, provvedono alla trasformazione del pezzo;

• Col tempo questi azionamenti sono passati dal controllo umano, al controllo numerico computerizzato - CNC


Velocità di taglio

• Per velocità di taglio Vt si intende la velocità del moto che provoca il distacco del truciolo, misurata nel punto “P” in cui avviene l’asportazione di truciolo;


Velocità di taglio

È in funzione del:• Materiale del particolare in lavorazione;• Materiale dell’utensile;• Tipo di lavorazione;

E anche …• Sezione truciolo;• Refrigerazione;


Velocità di taglio

Unità di misura della velocità di taglio è


min

mVt

Velocità di taglio

La formula per il calcolo è:

Dove:• N è il numero di giri del mandrino;• D è il diametro del pezzo da lavorare o

dell’utensile;


1000

NDVt

Velocità di taglio

Quando il moto di taglio è rotatorio, la Vt corrisponde:

• alla velocità periferica del pezzo in lavorazione nel caso del tornio;

• alla velocità periferica dell’utensile nel caso della fresatura o della foratura;


Velocità di taglio

Quando il moto di taglio è traslatorio, la velocità di taglio corrisponde:

• alla velocità di traslazione del pezzo in lavorazione nel caso della piallatura;

• alla velocità di traslazione dell’utensile nel caso della limatura o strozzatura;


Velocità di taglio

Una corretta scelta della Vt per ogni tipo di lavorazione:

• Assicura buona esecuzione del lavoro;• Assicura l’impiego di tempi economici;• Evita un rapido deterioramento dell’utensile;


Velocità di taglio

• Con il termine Velocità di massimo Velocità di massimo rendimento rendimento si intende quella velocità che permette all’utensile di produrre il massimo massimo volume di truciolovolume di truciolo prima che sia necessario riaffilarlo o sostituirlo;

• È la velocità che conviene eseguire;


Velocità di taglioRapporto Vt – materiale in Rapporto Vt – materiale in lavorazionelavorazione


Velocità di taglioRapporto Vt – materiale Rapporto Vt – materiale utensileutensile


Velocità di taglio

Rapporto Vt – sezione del trucioloRapporto Vt – sezione del truciolo• La velocità di taglio sarà tanto più bassa

quanto maggiore è la sezione del truciolo; • Vt sgrossatura < Vt finitura;


Velocità di taglio

Rapporto Vt – refrigerazione utensileRapporto Vt – refrigerazione utensile• Il raffreddamento mediante liquido

refrigeratore consente di aumentare la Vt, in quanto evita il rinvenimento dell’utensile


Il trapano

• Il trapano è una MU destinata ad eseguire fori Il trapano è una MU destinata ad eseguire fori facendo uso di utensili chiamati punte elicoidali. Il trapano è caratterizzato da un mandrino verticale, rotante e scorrevole in senso assiale, sul quale viene fissata una punta elicoidale;

• Il moto di taglio rotatorio Il moto di taglio rotatorio e quello di avanzamento assiale avanzamento assiale appartengono entrambi all’utensileutensile, mentre il pezzo da forare viene montato e bloccato su una tavola portapezzo;


Il trapano


Il trapano

• Trapano sensitivoTrapano sensitivo: il moto di avanzamento è ottenuto a mano dall’operatore;

• Trapano a colonnaTrapano a colonna: oltre all’avanzamento manuale sensitivo, possiede anche quello automatico;


Il trapano

I moti relativi tra utensile e pezzo sono:• Moto di taglio rotatorio Moto di taglio rotatorio posseduto

dall’utensile;• Moto di alimentazione Moto di alimentazione traslatorio posseduto

dall’utensile;

Il moto di lavoro è elicoidaleIl moto di lavoro è elicoidale, in quanto composta da quello di taglio e alimentazione


Trapano sensitivo


Trapano sensitivo


trasmissione

Moto di alimentazione

Trapano a colonna


Utensili per forare


Utensili per forare


Utensili per forare


La fresatrice

Le fresatrici sono MU che consentono di eseguire lavorazioni di:

• Superfici piane;• Scanalature;• Profili;• Cave;• Ruote dentate;

Il moto di taglio è ROTATORIO Il moto di taglio è ROTATORIO e posseduto dall’utensileutensile, mentre appostamento e alimentazione appostamento e alimentazione sono posseduto dal pezzopezzo (nella maggior parte dei casi);


Tipologie di lavorazioni


Tipologie di fresatrici


Struttura di una fresatrice universale


tavola portapezzo

slitta trasversale Y

slitta verticale Z

mensola

basamento

montante

slitta longitudinale X


• BasamentoBasamento: : contiene liquido lubrorefrigerante;• MontanteMontante: : porta sulla parte superiore la traversatraversa

di sostegno dell’alberoalbero portafresaportafresa supportato anche dal mandrinomandrino da cui prende il movimento e una testa portafresa inclinabile. Sulla parte frontale sono presenti 2 guide verticali2 guide verticali, sulle quali scorre una mensolamensola. L’interno del montante è sede degli organi che danno movimento al mandrino;



• MensolaMensola: scorre verticalmente lungo le guide del montante. All’interno di essa vi sono alloggiati un motore elettrico motore elettrico e i meccanismi che danno il movimento alle slitte;

• Slitta trasversaleSlitta trasversale;• Slitta longitudinaleSlitta longitudinale: ha la possibilità di ruotare

attorno ad un asse verticale. Supporta le guide che permettono lo scorrimento orizzontale della tavola portapezzo in direzione perpendicolare al mandrino;


Fresatrice orizzontale

• Esegue lavori di fresatura generici, quali spianature, scanalature e profilature;

• L’asse del mandrino è posto in orizzontale;• La fresa lavora con taglio periferico;• La trasmissione del moto di taglio dal motore

racchiuso nel montante al mandrino avviene attraverso un cambio di velocità;

• Moto di avanzamento e appostamento possono avvenire manualmente o automaticamente sfruttando il motore principale o uno apposito;


Fresatrice orizzontale


Fresatrice verticale

• Esegue lavori di fresatura generici, quali spianature, scanalature e profilature;

• L’asse del mandrino è posto in verticale, e l’albero è inclinabile;

• La fresa lavora con taglio frontale;• La trasmissione del moto di taglio dal motore

racchiuso nel montante al mandrino avviene attraverso un cambio di velocità;

• Moto di avanzamento e appostamento possono avvenire manualmente o automaticamente sfruttando il motore principale o uno apposito;


Fresatrice verticale


Fresatrice universale

• Deriva da quella orizzontale, dalla quale prende le principali caratteristiche, e può impiegare frese montate sia su albero orizzontale che verticale grazie testa portafresa verticale girevole;

• La tavola portapezzo può essere può rotare attorno ad un asse verticale, oltre che muoversi nelle 3 direzioni x, y, z;

• Può eseguire lavorazioni particolari come scanalature elicoidali su superfici cilindriche;


Fresatrice universale


fresatrice speciale e per attrezzisti

Fresatrice speciale:Fresatrice speciale:• Progettata per eseguire particolari complessi;• Grande versatilità di impiego;

Fresatrice per attrezzisti:Fresatrice per attrezzisti:• Macchine dotate di poca potenza, ma con ricca

serie di attrezzature;• Fresatura di pezzi leggeri ma di forma complessa;


Le frese

• Le frese sono utensili multipli con taglienti disposti lungo una superficie cilindrica o conica. I taglienti sono intervallati da vani per consentire lo scarico dei trucioli;

• Le operazioni della fresatrice si dividono in 2 categorie:– Taglio FRONTALE;Taglio FRONTALE;– Taglio PERIFERICO;Taglio PERIFERICO;


Taglio periferico e frontale



PERIFERICO• Spessore del truciolo

variabile;• Fresa sottoposta a sforzo

variabile: maggiori vibrazioni;

• Un solo dente in presa;• Piccola eccentricità dà

luogo a superficie ondulata

FRONTALE• Spessore del truciolo più

costante;• Fresa sottoposta a carico

più uniforme: minori vibrazioni;

• Più denti in presa;

• Piccola eccentricità non dà luogo a superficie ondulata



In conclusione:In conclusione:Le superfici piane è preferibile lavorarle con

frese cilindrico-frontali al fine di ottenere una spianatura con buona planarità


rendimento

• Per rendimento di taglio si intende il volume Per rendimento di taglio si intende il volume di truciolo asportato in un minutodi truciolo asportato in un minuto, per una data potenza della macchina;

• Le frese si distinguono in:– Frese a rendimento NORMALE;– Frese ad ALTO RENDIMENTO


rendimento

NORMALE RENDIMENTO• Piccoli intervalli tra dente e

dente;• Angoli di spoglia inferiori a

15°;• Utilizzate su fresatrici a

bassa potenza;• Utilizzate per ogni materiale

in lavorazione

ALTO RENDIMENTO• Grandi intervalli tra dente e

dente;• Angoli di spoglia fino a 40°;• Capaci di assorbire elevate

potenze, sono utilizzate su macchine di notevole potenza;

• Scelta in base al materiale in lavorazione


Tipologie di frese

1. Fresa cilindrica a denti elicoidali di tipo normale. Solo taglienti periferici. Serve a sgrossare e finire superfici piane su fresatrici orizzontali;

2. Fresa cilindrica a denti elicoidali ad alto rendimento per lavorazione di materiali tenaci;3. Fresa cilindrica a denti elicoidali per lavorazione di materiali a media resistenza;4. Fresa cilindrica a denti elicoidali per lavorazione leghe leggere;


Tipologie di frese5. Fresa cilindrico-frontale a manicotto di tipo normale. Possiede denti periferici e frontali. Serve per

fresare superfici tra loro perpendicolari;6. Fresa cilindrico-frontale a manicotto ad alto rendimento. Adatta per acciai dolci;7. Fresa cilindrico-frontale con cave per denti di trascinamento ad alto rendimento;

Adatta per acciai dolci di media durezza;5. Fresa ad angolo per fresare guide di scorrimento. Tipo con cave per denti di trascinamento frontali;


Tipologie di frese9. Fresa a disco a tre tagli ad alto rendimento con dentatura elicoidale alternata;10. Fresa a disco a tre tagli di tipo normale a denti diritti. Serve a fresare scanalature strette;11. Fresa cilindirco-frontale (a candela) a denti elicoidali, con gambo conico morse e filettata al mandrino. Il foro

filettato serve a fissare con sicurezza la fresa al mandrino;12. Fresa per scanalatura T a dentatura diritta con gambo conico morse, con dente di trascinamento;


Tipologie di frese13. Fresa per scanalature a T di tipo ad alto rendimento a denti elicoidali alternati e codolo conico con sede

filettata;14. Piccola fresa ad angolo a conicità convergente con gambo cilindrico. Usata per lavorazioni di utensileria;15. Piccola fresa ad angolo a conicità divergente con gambo cilindrico;16. Fresa cilindrico-frontale con codolo Morse e dente di trascinamento. È adatta alla lavorazione di leghe

leggere;


Tipologie di frese

17. Fresa a spianare con placchette in carburo metallico per lavorazione di acciaio, ghisa e leghe leggere. Le placchette sono saldate su denti riportati i quali sono montati nelle apposite sedi;

18. Fresa cilindrico-frontale a spianare con denti riportati in acciaio rapido fissati al corpo della fresa con spine che, introdotte a forza tra corpo e dente, agiscono da cuneo;


Tipologie di frese

19. Fresa a disco a tre tagli a dentatura alternata con placchette di carburo metallico;20. Fresa cilindrico-frontale a denti elicoidali con placchette in lega dura con gambo Morse e sede

filettata;


Il tornio


contropunta

mandrino

motore

Cambi di velocità

Torretta portautensili

basamento

Il tornio

• Con il tornio si possono eseguire superfici cilindriche e coniche, fori, alesature, sfacciature, filettature, torniture sferiche …;

• Nel tornio il moto di taglio è posseduto dal pezzo, mentre quello di avanzamento dall’utensile;

• Il tornio può essere verticale od orizzontale, a seconda dell’asse del mandrino;


Lavorazioni possibili


Tornio verticale


Torretta portautensile

mandrino

Rettificatrice

• Macchina utensile utilizzata per lavorazioni di rettificatura, ossia per assicurare tolleranze dimensionali molto ristrette e ottima finitura superficiale;

• Il moto di taglio consiste in una rotazione ad alta velocità dell’utensile (mola) attorno al proprio asse. I moti di avanzamento sono generalmente impressi al pezzo;


Rettificatrice


utensile

Tavola portapezzo

Rettificatrice

Occorre distinguere le lavorazioni a seconda della forma geometrica del pezzo da rettificare, di conseguenza anche le macchine sono diverse:

• rettificatrici per superfici cilindriche esterne (e universali);

• rettificatrici per superfici cilindriche interne;• rettificatrici senza centri per superfici cilindriche

o coniche esterne;


Rettificatrice

• rettificatrici per lavorazioni speciali (per alberi a gomiti, a camme, per filettature, per ruote dentate);

• rettificatrici per superfici piane (con mola ad azione periferica, con mola ad azione frontale, con tavola portapezzo rettilinea o circolare);


Il centro di lavoro

Il centro di lavoro nasce dall’esigenza di unire in una macchina più lavorazioni possibili, così da evitare:

• Il continuo montaggio/smontaggio pezzo;• Problemi di concetricità, coassialità,

posizionamenti;


Il centro di lavoro

• Di fatto è l’evoluzione della fresatrice;• È possibile effettuare lavorazioni di fresatura e

foratura;• È dotato di un magazzino utensili che

permette il cambio utensile automatico;


bibliografia

• Tecnologia Meccanica e Laboratorio Tecnologico – Editrice La Scuola;

• Tecnologia e rappresentazione grafica/B – Agostino, Cosentino, Knoll, Vaccaro – Editrice Calderini;


bibliografia

• Tecnologia Meccanica e Laboratorio Tecnologico – Editrice La Scuola;

• Tecnologia e rappresentazione grafica/B – Agostino, Cosentino, Knoll, Vaccaro – Editrice Calderini;


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Lavorazioni per asportazione di truciolo A cura di Massimo Reboldi