Guida alla scelta dei parametri di taglio

Tornitura: guida alla scelta dei parametri di taglio
Sgrossatura
Per scegliere correttamente i parametri di taglio in tornitura, ci si può attenere al metodo sotto riportato,
(nella tabella i valori noti sono contraddistinti dal simbolo !, i parametri da trovare o da stabilire sono indicati
con ?).
Come regola pratica, si devono compiere i seguenti passi.
!
1
!
2
?
3
4
5
?
?
6
Individuare il materiale da lavorare e le sue principali caratteristiche
(in particolare la durezza)
Definire le condizioni di lavoro (condizioni favorevoli, sfavorevoli
o normali)
Selezionare la qualità della placchetta più adatta
Scegliere il tipo di utensile e inserto idoneo (forma, dimensione
e raggio utensile)
Scegliere i parametri di taglio idonei per la lavorazione
Scegliere il più alto avanzamento compatibile con l'utensile, tenendo conto
della stabilità della macchina ed eventualmente della finitura superficiale
che si vuole ottenere
Scegliere la profondità di passata necessaria per la lavorazione
Scegliere la velocità di taglio più appropriata all'avanzamento prescelto
Accertarsi che la macchina abbia sufficiente potenza per compiere
l’operazione
1
Individuare il materiale da lavorare e le sue principali caratteristiche
Definire il materiale in lavorazione e il suo stato (tipo di lega, eventuale trattamento termico subito, stato di
fornitura ecc.). La caratteristica meccanica più importante è la durezza.
Nelle tabelle riportate i valori di velocità di taglio consigliata sono riferiti a una durezza HB 180 per gli acciai
e di HB 260 per le ghise, per valori diversi attenersi ai parametri correttivi riportati.
2
Definire le condizioni di lavoro
Per la sgrossatura considerare se si tratta di condizioni di taglio favorevoli (taglio continuo, semilavorati con
leggera crosta di forgiatura), condizioni sfavorevoli (taglio interrotto o materiali con forti scaglie di
ossidazione superficiale) o condizioni intermedie.
3
Scelta della qualità della placchetta più adatta
Questa scelta può essere fatta utilizzando la tabella 1-T.
tabella 1-T
Gruppo
principale
P
M
K
N
S
H
Simbolo
ISO
P 01
P 10
P 20
P 30 P40
P 50
M 10
M 20
M 30
M 40
K 01
K 10
GRUPPO DI APPLICAZIONE
Materiali da lavorare di
Procedimenti e condizioni di
riferimento
lavoro
Finitura
Acciai comuni
e da costruzione
Sgrossatura
Finitura
Acciai inossidabili
Sgrossatura
Finitura
K 20
K 30
K 40
Ghise
N 10
Leghe di Alluminio
Sgrossatura
S 05
S 25
Sgrossatura
e
Finitura
Finitura
Leghe resistenti al calore
S 25
Sgrossatura
H 15
H 20
Finitura
Acciaio temprato
H 50
Sgrossatura
Per la sgrossatura le qualità consigliate sono quelle riportate in tabella 2-T.
tabella 2-T
P
ACCIAIO
Condizioni favorevoli
Condizioni intermedie
Taglio
continuo,
elevate
Vt, Operazioni in generali
semilavorati con leggera crosta di
ossidazione
P15
P25
Condizioni sfavorevoli
Taglio interrotto, semilavorati con forti
scaglie di ossidazione
P35
M
ACCIAIO INOX
Condizioni favorevoli
Condizioni intermedie
Taglio
continuo,
elevate
Vt, Operazioni in generali
semilavorati con leggera crosta di
fusione o forgiatura
M15
M25
Condizioni sfavorevoli
Taglio interrotto, semilavorati con forti
scaglie di forgiatura o crosta di fusione
M35
K
GHISA
Condizioni favorevoli
Condizioni intermedie
Taglio continuo, elevate Vt , materiali Operazioni in generali
semilavorati o con leggera crosta di
fusione.
K10
K15
Condizioni sfavorevoli
Taglio interrotto, materiali con forte
crosta di fusione
K25
N
LEGHE DI Al
Condizioni intermedie
Operazioni in generali leghe con
Si<12%
N 10
LEGHE RESISTENTI
AL CALORE
Condizioni favorevoli
Condizioni intermedie
Taglio continuo, elevate Vt , materiali
semilavorati o con leggera crosta di
fusione
Operazioni in generali
S 05
S 25
S
Condizioni sfavorevoli
Taglio interrotto, materiali con forte
crosta di fusione
H
ACCIAI TEMPRATI
Condizioni favorevoli
Condizioni intermedie
Condizioni sfavorevoli
Taglio continuo, elevate Vt , materiali
semilavorati o con leggera crosta di
fusione
Operazioni in generali
Taglio interrotto, materiali con forte
crosta di fusione
H 15
H 20
H 50
4
Scelta del tipo di utensile idoneo alla lavorazione
SCELTA DELL'UTENSILE PER LAVORAZIONE ESTERNA
Per la scelta del tipo di utensile da adottare in funzione della lavorazione da eseguire, si può utilizzare la
tabella 3-T. Nella prima colonna è schematizzato l’inserto (e la relativa sigla) che può realizzare il pezzo
avente la forma riportata nella figura a fianco. Sotto le figure sono indicate le sigle degli utensili in grado di
montare gli inserti. Le frecce rosse mostrano gli spostamenti che l’utensile può effettuare.
tabella 3-T
INSERTO
UTENSILE
80°
75°
95°
CNMG
CNMA
PCLNR/L
SCLCR/L
PCBNR/L
55°
93°
DNMG
DNMA
27-30°
PDJNR/L
63°
Max.57°
SDNCN
RCMT
RNMG
PRGNR/L
PRGCR/L
SRDCN
60°
PSNRR/L
MSRNR/L
SSBCR/L
CSRPR/L
93°
TNMM –G –A
TCGT-TCMW
TPMR-TPUN
Max.90
SRDCR/L
75°
SNMG –M –A
SNMM-G-A
SCMT-W
SPMR-SPUN
Max.90
Max.27°
Max.40
MTJNR/L
CSTPR/L
Max.22°
91-93°
PTGNR/LSTGCR/L
CTGPR/L
45°
45°
PSDNN
PSSNR/L
MSSNR/L
SSDCR/L
CSDPR/L
91°
SSDCN
CSDPN
75°
Max.25
MTGNR/L
STBCR/L
CTBPR/L
INSERTO
UTENSILE
45°
91°
45°
60°
60°
TNMM-G-A
TCGT-TCMW
TPMR-TPUN
PTTNR
STTCR/L
CTTPR/L
TCGT-TCMW
STFCR/L
Max.55°
MTENN
PTFNR/L
STFCR/L
CTFPR/L
PTDNR/L
STDCR/L
CTDPR/L
35°
107°
Max.35 93°
44-50°
72°
Max.70°
VNMG
VBMT-VBMW
SVHBR/L
MVJNR/L
SVJBR/L
SVVBN
80°
95°
WNMG
MWLNR/L
Completare la scelta definendo
il raggio utensile: il raggio di punta grande fornisce maggiore robustezza al tagliente, ma richiede anche più
potenza e può generare vibrazioni. Nelle operazioni di sgrossatura considerare il raggio più grande possibile
per permettere avanzamenti più elevati (di conseguenza maggiore produttività). Generalmente
l’avanzamento non dovrebbe eccedere la metà del raggio di punta;
le dimensioni dell’inserto e dell’utensile in funzione della lavorazione. Lo spessore dell’inserto può essere
valutato utilizzando il diagramma riportato qua sotto.
1,25
14
1.12
14
12
25
15
1,0
12
10
a
0.75
10
Spessore inserti per
passate interrotte
6
8
5
8
4
6
0,625
3,5
6
3
0,5
5
5
0,375
2,5
4
4
Spessore inserti per
passate regolari
0,25
2
3
0,125
3
1,5
0,8
Profondità di passata [mm]
a=½r
r
Avanzamento [mm/giro]
10
0,87
5
5
Parametri di taglio
Scelta dell’avanzamento
L’avanzamento da scegliere influenza la rugosità che si vuole ottenere. La finitura superficiale non è
generalmente un fattore determinante in fase di sgrossatura, operazione nella quale riveste la massima
importanza la produttività, considerando anche il grado di stabilità, il bloccaggio del pezzo da lavorare, le
condizioni generali della macchina. I dati riportati in tabella 4-T sono soggetti a variazioni a seguito delle
condizioni di lavorazione.
MASSIMO AVANZAMENTO IN RELAZIONE
ALLA FINITURA SUPERFICIALE E AL RAGGIO DI PUNTA
tabella 4-T
Raggio di punta [mm]
Finitura
Superficiale
0,4
1,2
1,6
2,4
Avanzamenti [mm/giro]
Ra
0,6
1,6
3,2
6,3
8
32
0,8
0,07
0,11
0,17
0,22
0,27
0,10
0,15
0,24
0,30
0,38
0,12
0,19
0,29
0,37
0,47
0,14
0,22
0,34
0,43
0,54
1,08
0,17
0,26
0,42
0,53
0,66
1,32
Calcolo della sezione del truciolo
La sezione del truciolo è data da:
q = p×a
dove
p = profondità di passata
a = avanzamento per giro
La profondità di passata è generalmente un dato noto ma varia comunque in funzione del tipo e delle
dimensioni dell’inserto. I cataloghi specializzati riportano i valori consigliati e la gamma di valori utilizzabili.
a
p
Scelta della velocità di taglio
Nelle tabelle 5-T (tratte dai cataloghi Sandvik-Coromant) sono riportati i valori di velocità di taglio che
consentono una vita utile dell’utensile di 15 minuti per lavorazioni di materiali di prestabilita durezza. Sono
anche riportati i coefficienti moltiplicativi, per adeguare i valori di riferimento a quelli in uso.
ACCIAIO DEBOLMENTE LEGATO HB 180
tabelle 5-T
SGROSSATURA
P
Ru
p
a
[mm]
[mm]
[mm/giro]
0,4
355
P25
P35
[m/min]
Vt
290
175
0,35
375
310
185
0,3
395
330
200
0,55
305
250
155
0,50
320
265
160
0,40
355
290
175
0,5÷5
Sgrossatura
media
1,6
1,2
0,8
0,7÷7
Sgrossatura
pesante
1,6
1,2
0,8
P15
FINITURA
p
a
[mm]
[mm/giro]
Finitura
1,2
0,8
0,4
0,3÷0,5
Ru
[mm]
P15
P25
Vt [m/min]
0,25
425
350
0,20
455
375
0,15
490
405
Se si vuole un tempo di vita utensile diverso dai 15 minuti, si può utilizzare la tabella seguente, ricavata
dalla legge di Taylor, che fornisce un fattore di correzione moltiplicativo della velocità di taglio in funzione
della durata del tagliente.
DURATA DEL TAGLIENTE
Durata del tagliente (min)
Fattore di correzione
10
1,1
15
1,0
20
0,93
25
0,88
30
0,84
45
0,75
60
0,70
Se il valore della durezza differisce dal valore indicato, moltiplicare la velocità di taglio consigliata per il
fattore indicato in tabella.
VARIAZIONE DI DUREZZA
Durezza ridotta
-60
1,44
-40
1,25
Durezza aumentata
-20
1,11
0
1,0
+20
0,91
+40
0,84
+60
0,77
+80
0,72
+100
0,67
ACCIAIO INOX AUSTENITICO HB 180
SGROSSATURA
M
Ru
p
a
[mm]
[mm]
[mm/giro]
0,5÷5,7
Sgrossatura
media
1,6
1,2
0,8
2÷7,6
Sgrossatura
pesante
1,6
1,2
0,8
M15
M25
M35
0,37
215
Vt [m/min]
170
155
0,30
230
190
165
0,25
240
200
175
0,40
205
165
150
0,35
215
175
160
0,30
230
190
165
p
a
[mm]
[mm]
[mm/giro]
0,8
0,4
1,5
Ru
0,1÷
Finitura
FINITURA
M15
M25
Vt [m/min]
0,20
235
255
0,10
310
280
Se si vuole un tempo di vita utensile diverso dai 15 minuti, si può utilizzare la tabella seguente, ricavata
dalla legge di Taylor, che fornisce un fattore di correzione moltiplicativo della velocità di taglio in funzione
della durata del tagliente.
DURATA DEL TAGLIENTE
Durata del tagliente (min)
Fattore di correzione
10
1,1
15
1,0
20
0,93
25
0,88
30
0,84
45
0,75
60
0,70
Se il valore della durezza differisce dal valore indicato, moltiplicare la velocità di taglio consigliata per il
fattore indicato in tabella.
VARIAZIONE DI DUREZZA
Durezza ridotta
-60
1,42
-40
1,24
Durezza aumentata
-20
1,11
0
1,0
+20
0,91
+40
0,84
+60
0,78
+80
0,73
+100
0,68
GHISA GRIGIA HB 260
SGROSSATURA
K
Ru
p
a
[mm]
[mm]
[mm/giro]
0,3÷6,0
Sgrossatura
media
1,6
1,2
0,8
0,3÷8
Sgrossatura
pesante
1,6
1,2
0,8
K10
K15
K25
0,45
450
Vt [m/min]
200
115
0,40
475
210
120
0,35
505
220
130
0,55
405
180
100
0,45
450
200
115
0,35
505
220
130
FINITURA
Ru
p
a
[mm]
[mm]
[mm/giro]
0,4
0,2÷2
Finitura
0,8
K10
K25
Vt [m/min]
0,20
250
160
0,15
260
175
Se si vuole un tempo di vita utensile diverso dai 15 minuti, si può utilizzare la tabella seguente, ricavata dalla
legge di Taylor, che fornisce un fattore di correzione moltiplicativo della velocità di taglio in funzione della
durata del tagliente
DURATA DEL TAGLIENTE
Durata del tagliente (min)
Fattore di correzione
10
1,1
15
1,0
20
0,93
25
0,88
30
0,84
45
0,75
60
0,70
Se il valore della durezza differisce dal valore indicato, moltiplicare la velocità di taglio consigliata per il
fattore indicato in tabella.
VARIAZIONE DI DUREZZA
Durezza ridotta
-60
1,21
-40
1,13
-20
1,06
Durezza aumentata
0
1,0
+20
0,95
+40
0,90
+60
0,86
+80
0,82
+100
0,79
LEGHE LEGGERE
SGROSSATURA E FINITURA
Ru
p
a
[mm]
[mm]
[mm/giro]
0,8
0,4
0,2
0,1÷5,0
Sgrossatura
media
N
K10
K15
K25
0,3
2000
Vt [m/min]
2000
2000
0,20
2000
2000
2000
0,12
2000
2000
2000
Se si vuole un tempo di vita utensile diverso dai 15 minuti, si può utilizzare la tabella seguente, ricavata
dalla legge di Taylor, che fornisce un fattore di correzione moltiplicativo della velocità di taglio in funzione
della durata del tagliente
DURATA DEL TAGLIENTE
Durata del tagliente [min]
Fattore di correzione
10
1,1
15
1,0
20
0,93
25
0,88
30
0,84
45
0,75
60
0,70
Determinazione della velocità effettiva di taglio
Nelle macchine a moto di taglio rettilineo, la velocità di taglio dipende, come si è detto, dal materiale in
lavorazione, dall’utensile, dalla sezione del truciolo e dal tempo di affilatura dell’utensile. Nelle macchine in
cui il moto di taglio è rotatorio, la velocità di taglio dipende, oltre che dai parametri sopra detti, anche dal
diametro dell’elemento rotante (pezzo o utensile).
Scelta la velocità di taglio opportuna dalle tabelle, il numero di giri che realizza tale velocità è dato dalla
seguente relazione:
n=
1000 × Vt
π×D
Vt = velocità di taglio [m/min]
D = diametro dell’elemento rotante [mm]
n = numero di giri [giri/min]
Se la macchina non dispone di un variatore continuo del numero di giri, sarà necessario adottare il numero
di giri più prossimo a quello calcolato, quindi determinare la velocità di taglio che effettivamente si
realizza con la formula inversa. Indicando con ne tale numero di giri, la velocità di taglio reale sarà:
Vte =
π × D × ne
1000
6
Verifica della potenza di taglio
La verifica della potenza di taglio è necessaria nelle operazioni di sgrossatura, specie per condizioni di
lavoro gravose e per macchine di piccola potenza. Questa verifica può essere fatta mediante la formula
matematica:
Nt =
K s × q × Vt
60.000
dove
Ks = sforzo specifico di taglio (rilevabile dalla tabella 6-T)
q = sezione del truciolo (q = profondità di passata × avanzamento)
Vt = velocità di taglio effettiva
Nt = potenza necessaria per il taglio
Resistenza al taglio Ks
tabella 6-T
Materiale in
lavorazione
Resistenza al taglio Ks (N/mm2)
Rm
2
[N/mm ]
(Durezza)
0,1(mm/giro)
0,2(mm/giro)
0,3(mm/giro)
0,4(mm/giro)
0,6(mm/giro)
Acciaio dolce
520
3610
3100
2720
2500
2280
Acciaio al carbonio
620
3080
2700
2570
2450
2300
Acciaio bonificato
720
4050
3600
3250
2950
2640
Acciaio da utensile
670
3040
2800
2630
2500
2400
Acciaio da utensile
770
3150
2850
2620
2450
2340
Acciaio al Cr, Mo
770
3830
3250
2900
2650
2400
Acciaio al Cr, Mn
630
4510
3900
3240
2900
2630
Acciaio al Cr, Mo
730
4500
3900
3400
3150
2850
Acciaio al Cr, Mo
600
3610
3200
2880
2700
2500
Acciaio al Ni, Cr, Mo
900
3070
2650
2350
2200
1980
HRC46
3190
2800
2600
2450
2270
360
2300
1930
1730
1600
1450
HB200
2110
1800
1600
1400
1330
Ghisa dura
Ghisa Meehanite
Ghisa grigia
Naturalmente la potenza di taglio Nt deve essere minore della potenza disponibile, deve essere cioè:
Nt ≤ Nd = η Nm
dove
Nd = potenza disponibile sul mandrino
Nm = potenza del motore
η = rendimento dei cinematismi interposti tra motore e mandrino (macchina in buone condizioni η = 0,85)
Se la potenza di taglio risulta superiore alla potenza disponibile, diminuire la velocità di taglio o la
profondità di passata.
FINITURA
Per la finitura i passi da compiere sono:
-
individuare il materiale da lavorare e le sue principali caratteristiche (in particolare la durezza);
-
definire il tipo di operazione da eseguire;
-
scegliere il tipo di utensile idoneo per la lavorazione (forma, dimensione e raggio utensile);
-
selezionare la qualità della placchetta più adatta;
-
scegliere l’avanzamento compatibile con la finitura superficiale che si vuole ottenere;
-
scegliere la profondità di passata (generalmente 0,3÷1 mm);
-
scegliere la velocità di taglio più appropriata all’avanzamento prescelto.
Il metodo è del tutto analogo al caso della sgrossatura, con l’avvertimento che in questo caso il fattore più
importante è la finitura superficiale. Scegliere quindi l’avanzamento e il raggio utensile corretti per ottenere il
risultato voluto.
Non serve verificare la potenza necessaria per la lavorazione perché questa risulta sempre molto bassa (la
sezione del truciolo è molto ridotta).