Gli utensili
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1
Caratteristiche dei materiali per
utensili

Durezza a caldo: per resistere alle alte
temperature raggiunte a causa di:
 Deformazione
del truciolo
 Attrito truciolo/utensile
 Attrito pezzo/utensile

Resistenza all’usura: a causa dello
strisciamento pezzo/utensile
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2
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

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3
Caratteristiche dei materiali per
utensili

Proprietà chimiche: occorre di fatto
evitare, a causa delle alte temperature,
fenomeni di
 Ossidazione
 Fusione

e saldatura truciolo/utensile
Basso coefficiente di attrito per ridurre il
surriscaldamento
 Uso
di liquidi refrigeranti
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4
Scelta dei materiali per utensili

Parametri tecnici in funzione di:
 Materiale
in lavorazione
 Tipo di lavorazione da effettuare

Parametri economici in funzione di:
 Velocità
di lavorazione
 Caratteristiche di durata
 Tempi di lavorazione
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5
Acciai
non legati
speciali
Nitruri,
boruri
abrasivi
Diamanti
Acciai
legati
speciali
Acciai
legati
speciali
rapidi
Materiali
Materiali
ceramici
Carburi
metallici
sinterizzati
Leghe
fuse non
ferrose
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6
Acciai non legati per utensili
Tenore di carbonio tra 0,5 e 1,5%
 C70KU – C100KU – C120 KU - …..
(UNI2955)
 Induriti con trattamenti termici

(790-830 °C) – 67 HRC
 Rinvenimento (200-300 °C) – 63-65 HRC
 Tempra

Temperatura dell’utensile tra 250 e 300 °C
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7
Acciai legati speciali (HS-High
Speed)


Tenore di carbonio tra superiore all’1%
Elementi in lega a formare carburi insolubili nel reticolo:






107 CrV 3 KU – 110 W 4 KU – X215 CrW 12 1 KU - …..
(UNI2955)
Induriti con trattamenti termici



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
Tempra (790-830 °C) – 67 HRC
Rinvenimento (200-300 °C) – 63-65 HRC
Temperatura utensile nell’intorno di 300 °C
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8
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:





Induriti con trattamenti termici





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
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
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9
Leghe fuse non ferrose (stelliti)

Formate da leghe di:
25-30 % per la resistenza all’usura
 Tungsteno 15-20% per la durezza a caldo
 Cobalto 45-50% per la stabilità ad alta temperatura
 Cromo





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
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Carburi metallici (Widia)


Wi-dia ovvero “wie diamant”
Prodotti per sinterizzazione: surriscaldamento (14001600 °C) ad alta pressione senza arrivare alla fusione di
polveri finissime :




Adatti ad elevate prestazioni:




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)
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)
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12
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13
Materiali ceramici

Polveri di ossidi sinterizzati
 Allumina
(Al2O3), ossidi di silicio e cromo e
alcuni carburi metallici (Mo, Cr, V)
 Resistenza all’usura
 Basso coefficiente di attrito
 Bassa conducibilità termica
 Elevata fragilità
 Necessitano macchine precise e rigide
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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
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Elementi che influenzano l’usura
dell’utensile
Profondità di passata
Velocità di taglio
Fluido lubrorefrigerante
Avanzamento
Materiale in lavorazione
Geometria dell’utensile
Materiale dell’utensile
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16
Temperatura all’utensile

Resistenze per asportare il truciolo:
 di
 di


deformazione interna del materiale (70%)
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
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Fluidi da taglio

Oli da taglio

 Oli
minerali puri
 Oli composti
 Oli estrema pressione
(EP)

Soluzioni acquose
Scelta del lubrificante
in funzione di:
 Materiale
in
lavorazione
 Materiale dell’utensile
 Tipo di lavorazione
 Oli
emulsionabili
 Fluidi sintetici
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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 taglio
 Geometria dell’utensile
 Caratteristiche del metallo in lavorazione
 Caratteristiche del materiale dell’utensile
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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
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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
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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

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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
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Sistema di riferimento
•Piano parallelo alla
superficie di appoggio
•Retta parallela all’asse
dello stelo passante per
la punta
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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
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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°

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Angoli
dell’utensile
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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
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Angolo del tagliente principale
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Influenza degli angoli sul taglio

L’angolo del tagliente secondario (ψs)
influenza la rugosità del pezzo.
 Deve
essere inferiore a 90° per non strisciare
sulla superficie già lavorata
 Tanto più è grande tanto minore è la rugosità
della superficie del pezzo
 Influenza altresì la sezione del truciolo
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Angolo del tagliente secondario
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Influenza degli angoli sul taglio

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
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35
Influenza degli angoli sul taglio

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 trucioloutensile:


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
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Influenza degli angoli sul taglio

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
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41
Influenza del raggio di punta

Il raggio di punta tra i taglienti è essenziale
al fine di:
 Eliminare
un pericoloso spigolo vivo
 Dare robustezza all’utensile
 Ridurre la rugosità del pezzo lavorato

Non deve essere troppo elevato per la
possibile difficoltà di incuneamento
dell’utensile nel pezzo
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43
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
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45
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, …)

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47
Tipi di inserti
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48
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49
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
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ISO 1832
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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
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Tornitura
esterna
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Utensili per tornitura esterna
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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
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Tornitura
interna
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Utensili per tornitura interna
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