Tecnologia Meccanica 2
Tecnologie e Sistemi di Lavorazione
Geometria dell’utensile
Sez A-A: perpendicolare alla proiezione del tagliente
principale sul piano di riferimento
Sez B-B: perpendicolare alla proiezione del tagliente
secondario sul piano di riferimento
D1
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Angolo di spoglia inferiore principale a
• Moto di lavoro: elica con avanzamento a
(mm/giro) e diametro D del pezzo.
• Traccia OL: inclinata di un angolo  rispetto ad
OR normale all’asse xx
• Riduzione dell’angolo: ampiezza effettiva
dell’angolo a di spoglia inferiore a-
• Condizione di lavoro a> (1): lo strisciamento
del fianco sul pezzo non è ammissibile
tan  
a
D
(  1)
D2
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Angolo di spoglia inferiore principale a
• Sezione resistente SS’ dell’utensile alla
pressione di taglio diminuisce al crescere
dell’angolo a di spoglia inferiore:
- elevata sezione resistente  a piccolo
- piccola sezione resistente  a grande
Variazione dello spessore di usura al variare di a con
labbro di usura VB sul fianco dell’utensile costante
• Lo spessore S dell’usura del
tagliente cresce con a.
• La zona usurata sul petto a parità
di VB ha una maggiore estensione
per a elevati.
• Lo scenario (d) raggiunge
l’usura ammissibile in più tempo
(pressioni di taglio + basse)
D3
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Angolo di spoglia inferiore principale a
• Scelta di a in funzione del materiale da lavorare (5-20°)
- Materiali molto duri  a piccolo (~5° piccolo ritorno elastico della superficie di taglio)
- Materiali poco duri  a grande (~10-20° elevato ritorno elastico della superficie di taglio)
Materiali da lavorare tenaci richiedono a piccoli
D4
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Angolo di spoglia inferiore principale a
• Scelta di a in funzione del materiale dell’utensile e di quello da lavorare (2-12°)
- Materiali molto duri con utensili fragili  a piccolo (~3-4°, per bassa tenacità e piccolo ritorno elastico)
- Materiali poco duri con utensili di acciaio  a grande (~10-12° per alta tenacità e elevato ritorno elastico)
D5
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Angolo di spoglia inferiore secondario a’
• Analogia con a (recupero elastico
della superficie lavorata)
• La scelta operativa: a = a’
D6
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Angolo di spoglia superiore g
• Regola la posizione relativa petto-piano di riferimento: influenza con l il
meccanismo di formazione del truciolo
• g influenza la deformazione prodotta durante la formazione del truciolo e le forze
in gioco e, altresì, influenza l’angolo di scorrimento

KM KN  NM
gs  s 

Modello di Pijspanen (deformazione prodotta)
x
NL
NL
gs  cot f + tan (f-g) (diminuisce se g aumenta)
dg s
g
 0  f  45  > 0
df
2
Fz
Modello di formazione del
truciolo per scorrimento
Relazione di Ernst – Merchant (angolo di scorrimento)
dFz
 0  f  45 - (1 2)(r - g ) > 0  PME
df
angolo di scorrimento f:
- diminuisce con l’aumentare dell’angolo di attrito r
- aumenta con l’angolo g di spoglia superiore
D7
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Angolo di spoglia superiore g
• g influenza inoltre:
- l’attrito di scorrimento del truciolo sul petto dell’utensile (che si riduce
all’aumentare di g: g  g s  Fz  pt  r  )
- l’estensione della sezione resistente SS’ (che si riduce all’aumentare di g)
• Un aumento di g provoca dunque: minor deformazione, forze più basse, riduzione
delle potenze assorbite, minor attrito e, quindi, temperature più basse.
• Scelta di g: più elevato possibile compatibilmente alla resistenza dello spigolo
tagliente (eccezione materiali difficili da tagliare!)
- attrito
+ attrito
D8
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Angolo di spoglia superiore g
• Materiali “difficili da tagliare” sono quelli per i quali la pressione del
truciolo risulta applicata più vicina allo spigolo di taglio (antidoto:
riduzione di g per aumentare la sezione resistente)
a) Materiali difficili da tagliare
b) Materiali non difficili da tagliare
D9
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Angolo di spoglia superiore g
Dipendenza del materiale dell’utensile da g
- Utensile con materiale poco tenace implica g piccolo
- Carburi, leghe dure e ceramici con g negativo (solo a compressione)
Dipendenza del materiale da tagliare da g
- g  a nei “difficili da tagliare” (freccia rivolta verso l’interno dell’utensile),
anche g  a nei “non difficili”
- faccetta negativa su utensile con g +
Per evitare eccessivi aumenti di forza
anche in questi casi si può impiegare
un utensile a g positivo, ricavando in
punta una faccetta ad angolo negativo
per una estensione di circa 0,2-0,4 a
(a) Relazione tra g e a
D10
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Angolo di spoglia superiore g
• “Smussi” dei carburi sinterizzati di lunghezza
- 0,2-0,4 a (effetto irrobustente ed antivibrante)
• “Smussi” dei carburi sinterizzati di lunghezza
- 1,5-2 a (angolo di spoglia superiore negativo)
D11
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Angolo di spoglia superiore g
• La distanza d (o, in seguito, KM) del cratere di usura (cavità che si forma
sul petto dell’utensile in corrispondenza della zona in cui avviene lo
scorrimento del truciolo) oltre a crescere con l’avanzamento a (Pijspanen),
aumenta al diminuire di g
(a) Distanza d del cratere di usura
con l’avanzamento a  s  g s 
(b) Distanza d del cratere di usura
con l’angolo g g  g s 
D12
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Angolo di spoglia superiore g
• Un aumento di g provoca dunque: minor deformazione, forze più basse,
riduzione delle potenze assorbite, minor attrito e, quindi, temperature più basse.
• Scelta di g: più elevato possibile compatibilmente alla resistenza dello spigolo
tagliente (eccezione materiali difficili da tagliare!)
Angolo di taglio b
• b = 90° – (g + a) – Influenza la robustezza del tagliente
D13
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Angolo del tagliente principale y
• Se y  0 tre componenti di forza
- Forza principale di taglio Fz, resistenza all’avanzamento Fx, forza di
repulsione Fy
• Se y = 0 due componenti di forza
- Forza principale di taglio Fz e resistenza all’avanzamento Fx. La forza di
repulsione Fy può essere determinata dalla presenza del raggio di raccordo
D14
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Angolo del tagliente principale y
• “Utensili a coltello” (realizzazione di spallamenti)
s  a cosy (OK!)
e se y = 0 si ha s = a
 l  p cosy
• Risulta 
• Aumentando y si riduce s ed aumenta l: la durata dell’utensile dipende più
da s che da l (se y aumenta si allungherà la durata a parità di avanzamento!)
• Tutto sembra spingere verso valori di y più elevati possibili (purchè < 90°)
D15
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Angolo del tagliente principale y
Limiti superiori per y:
Le variazioni delle F si spiegano
(empiricamente) in funzione
dell’ampiezza della zone di contatto
• Aumentando y si riduce s – Limite per s (fenomeno del
rifiuto: il truciolo non riesce a formarsi a causa dei
cedimenti elastici e degli assestamenti - strisciamento)
• Aumentando y si aumentano le forze di taglio e di
repulsione (si noti l’incremento delle zone di contatto
truciolo-pezzo in lavorazione
D16
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Angolo del tagliente principale y
• Valori eccessivi di y generano Fz ed Fy eccessive
• Valori consigliati:
- y = 0° o <0° per spallamenti
- y = 20-70° in condizioni normali crescenti con la rigidezza del sistema
macchina-pezzo-utensile (se aumenta y, cresce la Fy e incrementano le vibrazioni
ed il sistema deve essere molto rigido!)
• Dipendenza della direzione del truciolo (con l)
Angolo del tagliente secondario y’
• Influenza l’angolo e da cui dipende la robustezza della punta (più grande
possibile compatibilmente con c’ che condiziona la finitura superficiale)
Angolo dei taglienti e
• Influenza la robustezza della punta ed il
solco elicoidale
e
D17
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Angolo di inclinazione del tagliente principale l
• Influenza sulla robustezza della punta (analogamente a g)
- Negativo nelle placchette ceramiche (compressione)
(a) Vista 3D dell’utensile
D18
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Angolo di inclinazione del tagliente principale l
• Influenza sul deflusso del truciolo continuo (con y)
Danneggiamento superfici lavorata
Rottura organi della macchina
Difficoltà di evacuazione
Pericolo per l’operatore
• Utensili a coltello (y = 0)
- l > 0 (truciolo verso l’esterno)
- l < 0 (truciolo verso il pezzo)
(a) y = 0, l > 0
(b) y = 0, l  0
D19
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Angolo di inclinazione del tagliente principale l
• “Truciolo a molla di orologio” (y = l = 0) – Deflusso parallelo alla
superficie lavorata
• Variazione della direzione del flusso del truciolo in funzione di l (y = 45°)
D20
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Angolo di inclinazione del tagliente principale l
• Valori consigliati di l
Positivo tra 3-12°  quando si desidera orientare il deflusso del truciolo
allontanandolo dalla superficie lavorata
Negativo tra 3-15°  quando si desidera robustezza della punta (per
utensili realizzati con materiali fragili) e non è necessario allontanare il
truciolo dalla superficie lavorata (nel caso di presenza di rompitruciolo o di
formazione di truciolo spezzato)
Nullo  In sistemi non rigidi o quando non ci sono altre necessità
(riaffilatura semplice)
• Un aumento dell’angolo l di inclinazione
del tagliente principale negativo genera un
aumento della forza di repulsione Fy.
• Ciò può indurre vibrazioni nel sistema
macchina-pezzo-utensile estremamente
nocive in sistemi poco rigidi.
D21
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Angoli di registrazione del tagliente principale e secondario c e c’
• L’angolo c definisce l’orientamento dell’asse dell’utensile rispetto alla
generatrice della superficie lavorata. Essi sono anche funzione degli angoli del
tagliente principale e secondario
• Dipendenza dalla geometria della superficie lavorata e dagli angoli dei
taglienti principale e secondario
• Determinano la finitura insieme all’avanzamento a e al raggio di raccordo r
dell’utensile
D22
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Angoli di registrazione del tagliente principale e secondario c e c’
• L’angolo c definisce l’orientamento dell’asse dell’utensile rispetto alla
generatrice della superficie lavorata. Essi, come ovvio, variano in funzione del
profilo lavorato
D23