TRAPANO A COLONNA PER FORATURA DI ACCIAIO

TRAPANO A COLONNA PER FORATURA DI ACCIAIO
Si richiede di dimensionare l’azionamento elettrico per un trapano a colonna per foratura di acciaio.
I parametri di taglio necessari per il dimensionamento sono forniti nelle Tab.I e Tab.II. In
particolare si tenga presente che:
• la velocità di taglio Vt è la velocità, espressa in m/min, del moto relativo tra pezzo e utensile. Nel
caso di foratura, essa coincide con la velocità tangenziale sulla superficie esterna della punta
• la potenza unitaria è la potenza necessaria alla foratura per unità di volume di truciolo asportato
• l’avanzamento, espresso in mm/giro, è la distanza percorsa verticalmente dall’utensile in un giro
completo.
Il ciclo di lavorazione prevede quattro fori del diametro di A mm e della profondità di B mm su ogni
pezzo. Si può supporre che il tempo intercorrente tra un foro e il successivo valga C s e che
l’intervallo di tempo intercorrente tra la lavorazione di due pezzi sia di D s.
Nello svolgimento dell’esercizio si tenga presente che la rete di distribuzione è trifase a 380 V e che
il motore elettrico da impiegare è un asincrono. Si supponga che la potenza del motore per il moto
di avanzamento verticale del mandrino sia l’1.5% della potenza del motore principale.
Si preveda inoltre un sistema di contattori che realizzino l’asservimento del motore di avanzamento
al motore per la rotazione dell’utensile.
Dati:
Materiale del pezzo da forare:
acciaio automatico a basso tenore di carbonio
(durezza Brinell HB E).
acciaio super rapido.
Materiale dell’utensile:
Tab.I – Foratura*
Materiale
ACCIAIO
AUTOMATICO
a basso tenore di
carbonio
Durezza
[HB]
1
3
35
50
25
40
30
40
20
30
20
35
0.03
0.03
0.03
0.03
-
0.07
0.07
0.07
0.07
0.1
0.1
0.1
0.1
0.3
0.3
0.3
0.3
0.4
0.4
0.4
0.4
0.45
0.45
0.45
0.45
0.5
0.5
0.5
0.5
0.6
0.6
0.6
0.6
275-325
25
-
0.07
0.1
0.3
0.4
0.45
0.5
0.6
325-375
15
-
0.07
0.1
0.25
0.35
0.4
0.45
0.5
375-425
10
-
0.05
0.07
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
100-150
150-200
200-250
175-225
ACCIAIO
AUTOMATICO
a medio tenore
di carbonio
Avanzamento [mm/giro]
Vt
[m/min]
Diametro punta [mm]
5
15
20
25
Tab.II – Potenza unitaria di taglio*
Materiale
Durezza
[HB]
ACCIAI
(esclusi
inossidabili)
85-200
35-40 (scala Rc)
40-50 (scala Rc)
50-55 (scala Rc)
55-58 (scala Rc)
Potenza unitaria [kW min/mm3 10-6]
Utensile nuovo
Utensile usurato
45
65
75
95
120
60
75
95
120
145
* tratto da “Machining Data Handbook”, MRA Inc., USA.
Materiale
utensile
Acciaio
super rapido
Acciaio
super rapido
Acciaio
super rapido
Acciaio
super rapido
Acciaio
super rapido
Acciaio
super rapido
Acciaio
super rapido
DETERMINAZIONE DELLE GRANDEZZE INCOGNITE
Per la risoluzione dell’esercizio occorre assegnare i valori numerici alle grandezze contrassegnate
dalle lettere A, B, C. Queste sono date da una combinazione dei numeri corrispondenti alle iniziali
del nome e del cognome dello studente che ha scelto la tesina. La corrispondenza tra lettere e
numeri segue l’alfabeto inglese (i.e. A = 1, B = 2, …, J = 10, …, Z = 26). Indicando con:
x1
valore numerico corrispondente all’iniziale del cognome dello studente
y1
valore numerico corrispondente all’iniziale del nome dello studente
x2
valore numerico corrispondente alla finale del cognome dello studente
y2
valore numerico corrispondente alla finale del nome dello studente
Si hanno le seguenti espressioni delle grandezze incognite:
A = 35
B = 30 + y1 + y2
1 ⎛x
x ⎞
C = 4 + int ⎜⎜ 1 + 2 ⎟⎟
4 ⎝ y1 y2 ⎠
D = x1 + x2 − y1 − y2
E = 100 + 5 x2
Si ricorda che la funzione int(x) restituisce la parte intera del numero x. Se, per esempio, lo studente
fosse Mario Rossi si avrebbe:
x1 = R = 18
y1 = M = 13
x2 = I = 9
y2 = O = 15
INDICAZIONI PER LO SVOLGIMENTO
Nota la velocità di taglio Vt (cfr. tab. I) e il diametro dell’utensile D, la velocità angolare di
rotazione della punta è data da:
n=
Vt
.
πD
Il volume di truciolo asportato in un minuto è uguale a:
Q=
π D2
an,
4
(1)
se si indica con a l’avanzamento dell’utensile (cfr. tab. I). Dalla eq. (1) si ottiene, semplicemente, la
potenza necessaria per la foratura:
P = P1 Q ,
dove P1 è la potenza unitaria di taglio (cfr. tab. II). Infine, il tempo di foratura è dato da:
T=
L
,
an
essendo L la lunghezza del foro.