Tecnologia Meccanica 2
Tecnologie e Sistemi di Lavorazione
Principi fondamentali del processo di taglio
Lavorazione per deformazione
plastica nel quale un utensile, dotato
di moto relativo rispetto a un pezzo, ne
asporta uno strato superficiale, detto
soprametallo, trasformandolo in
truciolo e generando una superficie
con elevata precisione.
Esempio di taglio ortogonale
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Meccanica di formazione del truciolo: il taglio ortogonale
Taglio ortogonale: la formazione del
truciolo è regolato da fenomeni
bidimensionali: nessuna deformazione
nel senso della larghezza del taglio
(taglio non vincolato).
Lavorazione di piallatura
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Meccanica di formazione del truciolo: il taglio ortogonale
Fattore di ricalcamento del truciolo c:
s
c
s1
slL  s1l1 L1
Essendo l  l1 ,
s
L
c 
s1 L1
Angolo di scorrimento :
c
s
OAsen
sen


s1 OA cos    cos   
c cos 
(Relaz trigonome triche)
1  csen
  0  c  tg
tg 
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Modello di formazione del truciolo per scorrimento (Pijspanen)
Meccanismo di base della formazione del
truciolo: lo strato di materiale asportato
dall’utensile si distacca per rottura fragile in
corrispondenza del piano di taglio OA
Calcolo della deformazione s funzione dell’angolo di
spoglia superiore  e dell’angolo di scorrimento :
s 

 s KM KN  NM



x
NL
NL
NL cot   NLtg   
 cot   tg    
NL
Minimizzazione della deformazione s:
 s

 0  sen  cos     0    45 

2
  0    45; c  1   s min
Deformazione per scorrimento di
blocchi rigidi a forma di
parallelogramma in corrispondenza
del piano di scorrimento OA
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Modello di formazione del truciolo per scorrimento (Pijspanen)
c
s
sen

s1 cos   
tg 
s 
c cos 
;   0  c  tg
1  csen
s
 cot   tg    
x
 s

 0    45 

2
  0    45; c  1   s min
La deformazione s aumenta con la riduzione dell’angolo di spoglia superiore  e, di
conseguenza, aumentano le forze necessarie a provocare tale deformazione:
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Analisi cinematica del processo di taglio
vt  velocità del truciolo sul petto dell' utensile
v  velocità di taglio
vs  velocità di scorriment o del truciolo
sen
 vc
cos   
cos 
vs  v
cos   
vt  v
KL  vt cos   
KL  vsen
NM  vs cos   
NM  v cos 
Calcolo della velocità di deformazione:
s 
d s d  s  x  vs


dt
dt
x
s 
v
cos 

 x cos   
 x  0.01  0.001mm  s  10 2  106 s 1
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Meccanismo di formazione del truciolo (Ernst – Merchant)
Ipotesi:
• taglio ortogonale
• Formazione di truciolo continuo per scorrimento
• assenza di attrito nel contatto fianco utensile –
superficie in lavorazione
• strisciamento del truciolo sul petto dell’utensile con
attrito costante
Obiettivo: Analisi delle forze necessarie alla
formazione del truciolo, stabilendo relazioni
geometriche tra esse e l’angolo di scorrimento ,
l’angolo  di spoglia superiore e l’angolo r di attrito
Analisi grafica: Il truciolo OADE è in equilibrio sotto
l’azione della forza risultante R applicatagli dall’utensile
e della reazione uguale e contrario R’ applicata dal pezzo
in lavorazione in corrispondenza del piano di scorrimento
Scomposizione delle forze
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Meccanismo di formazione del truciolo (Ernst – Merchant)
Forze in funzione delle componenti
misurabili Fz e Fx(calcolo di Fs, Fn, T, N, )
Fs  OK cos   (OG  GK ) cos  
 Fz  Fx tg  cos   Fz cos   Fx sen
T  Rsen r  Fx cos   Fz sen
N  R cos r  Fz cos   Fx sen

F  Fz tg
T
 tgr  x
N
Fz  Fx tg
Calcolo di ts, ss:
Fs
Fs
Fz sen cos   Fx sen 2
ts 

sen 
OA  l s  l
s l
Fn
Fn
Fx sen cos   Fz sen 2
ss 

sen 
OA  l s  l
s l
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Meccanismo di formazione del truciolo (Ernst – Merchant)
Principio della minima energia:
La forza di taglio Fz è responsabile del
lavoro fatto nel taglio.
La forza Fz necessaria a provocare lo
scorrimento lungo il piano individuato
da  (dove ts è massima) è dunque la
minima forza per generare il truciolo.
Fz 
Fs cosr    t s  s  l cosr   

cos      sen cos     
Essendo r e  imposte, il minimo è funzione di  :
dFz cos  cos  r     sensen  r   

0  cos    r     0 
2
2
d
sen  cos   r   
 2  r    90    45  1 2r     0    Angolo di scorriment o che rende minima Fz
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Principio della minima energia:
  45  1 2r     0
L’angolo di scorrimento  diminuisce con
l’aumentare dell’angolo di attrito r e
aumenta all’aumentare dell’angolo  di
spoglia superiore dell’utensile.
N.B.: Pijspanen (=45°+/2) e ErnstMerchant si differenziano essenzialmente
per l’angolo di attrito!!!
sen
c
1
cos   
Pertanto, a causa dell’attrito c<1!!!
sen(45  r / 2   / 2)
1
cos45  r / 2   / 2
sen(45   / 2)
cNO _ ATTRITO 
1


cos 45   / 2
c ATTRITO 
Il principio è valido nei limiti delle ipotesi del modello. La sua validità è minata dal fatto che
ts raramente è costante con la temperatura, la deformazione e la velocità di scorrimento.
Inoltre, le condizioni di contatto ipotizzate di puro strisciamento non sono realistiche
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Meccanismo di formazione del truciolo (Ernst – Merchant)
Distribuzione reale delle tensioni:
Tratto AB: ss è elevata in prossimità del tagliente e si
realizzano condizioni di attrito adesivo e ts è pari a alla
tensione di snervamento
Il materiale aderisce al petto e la deformazione avviene
all’interno del truciolo (zona di scorrimento
secondaria)
Tratto BC: normale attrito di scorrimento (tensione
normale + bassa)
L’attrito quindi varia tra le due zone (+ alto nel tratto
AB) e si può definire un valore medio tra le due zone
L’ampiezza delle due zone dipende dall’angolo  di
T  Rsen r  F cos   F sen
spoglia superiore:
x
z
N  R cos r  Fz cos   Fx sen
  N  s s  BC   
Fs
OA  l
F
ss  n
OA  l
ts 
F  Fz tg
T
   tgr  x
N
Fz  Fx tg
Condizioni di
contatto reali