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LIUC - Ingegneria Gestionale 1

Gli utensili


Caratteristiche dei materiali per utensili Durezza a caldo: per resistere alle alte

temperature raggiunte a causa di:Deformazione del trucioloAttrito truciolo/utensileAttrito pezzo/utensile

Resistenza all’usura: a causa dello strisciamento pezzo/utensile


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


Caratteristiche dei materiali per utensili Proprietà chimiche: occorre di fatto

evitare, a causa delle alte temperature, fenomeni diOssidazioneFusione e saldatura truciolo/utensile

Basso coefficiente di attrito per ridurre il surriscaldamentoUso di liquidi refrigeranti


Scelta dei materiali per utensili

Parametri tecnici in funzione di:Materiale in lavorazioneTipo di lavorazione da effettuare

Parametri economici in funzione di:Velocità di lavorazioneCaratteristiche di durataTempi di lavorazione


Nitruri,boruri

abrasivi

Diamanti

Materialiceramici

Carburimetallici

sinterizzati

Leghefuse nonferrose

Acciailegati

specialirapidi

Acciailegati

speciali

Acciainon legatispeciali

Materiali


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 HRCRinvenimento (200-300 °C) – 63-65 HRC

Temperatura dell’utensile tra 250 e 300 °C


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


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


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


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)


Materiali ceramici

Polveri di ossidi sinterizzatiAllumina (Al2O3), ossidi di silicio e cromo e

alcuni carburi metallici (Mo, Cr, V)Resistenza all’usuraBasso coefficiente di attritoBassa conducibilità termicaElevata fragilitàNecessitano macchine precise e rigide


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


Elementi che influenzano l’usura dell’utensile

Profondità di passata

Fluido lubrorefrigerante

Materiale in lavorazione

Materiale dell’utensileGeometria dell’utensile

Avanzamento

Velocità di taglio


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


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


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 taglioGeometria dell’utensileCaratteristiche del metallo in lavorazioneCaratteristiche del materiale dell’utensile


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


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


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


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


Sistema di riferimento

•Piano parallelo alla superficie di appoggio

•Retta parallela all’asse dello stelo passante per la punta


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


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°


Angolidell’utensile


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


Angolo del tagliente principale



L’angolo del tagliente secondario (ψs) influenza la rugosità del pezzo.Deve essere inferiore a 90° per non strisciare

sulla superficie già lavorataTanto più è grande tanto minore è la rugosità

della superficie del pezzo Influenza altresì la sezione del truciolo


Angolo del tagliente secondario



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



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



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


Influenza del raggio di punta

Il raggio di punta tra i taglienti è essenziale al fine di:Eliminare un pericoloso spigolo vivoDare robustezza all’utensileRidurre la rugosità del pezzo lavorato

Non deve essere troppo elevato per la possibile difficoltà di incuneamento dell’utensile nel pezzo


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


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, …)


Tipi di inserti


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


ISO 1832


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


Tornituraesterna


Utensili per tornitura esterna


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


Torniturainterna


Utensili per tornitura interna

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