Forze di taglio e tagliente di riporto nelle lavorazioni meccaniche

FORZE DI TAGLIO

FORZE DI TAGLIO

• valore di P, è pari a 2-4 volte il valore
  delle componenti agenti su x e su y,

• dal punto di vista dell'assorbimento
  della potenza per calcolare il termine di
  potenza associata alla componente P
  Z
  occorre moltiplicare tale forza per V,
  mentre per calcolare la potenza
  assorbita dalla componente P., diretta
  secondo la direzione dell'avanzamento,
  la
  stessa
  componente
  andrà
  moltiplicata per il valore Va e V> Va di
  un
  paio di ordini di grandezza,
  (potenza assorbita dalla componente P
  y
  risulta teoricamente pari a zero, in
  quanto non vi è alcun movimento in
  quella direzione)

FORZE DI TAGLIO

A = a . p = 1 . s
G = - :
1
S
a . cos- W
p
a
11
P
1
S1
-
-
Px
1
P
7
Pz
P = P_ (V, a, p, y, y, A, G)

Pressione specifica di taglio

Dipendenza da a e p

P = K. · A
S
Z
P = K .. . A
(1-z)
z costante del
materiale da tagliare
(0,13 per acciai)
P = C2 · a4 . p22
Z
Z1<Z2
Nel caso di tornitura di pezzi in acciaio con medio tenore di carbonio, z2 assume valori prossimi
all'unità.
Profondità di passata gioca un ruolo più rilevante rispetto all'avanzamento per giro.
La costante Cz e gli esponenti z1 e z2 sono ottenuti mediante tecniche statistiche di regressione,
basate sulla elaborazione dei dati ottenuti su di un piano degli esperimenti costruito in modo
opportuno

FORZE DI TAGLIO

Dipendenza dalla velocità di taglio

Pz
4
V [m/min]
~50
(a e p costanti)
Se la velocità di taglio tendesse a
zero, la forza necessaria per
realizzare
il
processo
teoricamente tenderebbe
ad
infinito: l'azione dell'utensile
sarebbe infatti un'azione di
deformazione e strappamento
del materiale con conseguente
innalzamento delle forze in
gioco.
Il diagramma presenta
un
massimo
locale
in
corrispondenza di una velocità
di taglio di circa 50 m/min: si
tratta
di
un
fenomeno
largamente
studiato
in
letteratura ed individuato con il
termine di "tagliente di riporto"

Tagliente di riporto

0.5 mm
Accumulo di materiale
già
tagliato
proprio
in
corrispondenza dello spigolo
tagliente: la presenza di questa
zona morta di materiale che si
deposita proprio al contatto
utensile-pezzo determina una
drastica
riduzione
della
capacità di taglio dello spigolo
tagliente e di conseguenza da
luogo
ad
un
notevole
incremento delle forze di taglio
necessarie perché il processo
avvenga
Tool
Tagliente di riporto altera il processo da un punto di vista geometrico: con il deposito di materiale sullo
spigolo si viene infatti a modificare l'angolo y di spoglia superiore dell'utensile, il quale può assumere
valori negativi ai quali corrisponde una maggiore distorsione del truciolo e quindi, in definitiva, un
innalzamento delle forze in gioco.
Il fenomeno scompare per velocità superiori ai 50 m/min: il materiale depositato è infatti portato via
dal truciolo che scorre sul petto dell'utensile. In realtà anche a velocità superiori permane un
sottilissimo film di materiale "spalmato" sul petto dell'utensile, che non determina alcun effetto
negativo sulle forze di taglio anzi favorisce lo scorrimento in quanto riduce le resistenze di attrito

Andamento della forza di taglio con la velocità

Pz
V [m/min]
~50
Al crescere della velocità di taglio la
componente principale della forza di
taglio continua a decrescere: si assiste
ad una progressiva crescita della
temperatura del pezzo in lavorazione e
quindi alla riduzione delle sue
caratteristiche meccaniche, il materiale
diventa
progressivamente
meno
resistente al taglio e quindi le forze
necessarie per l'asportazione del
truciolo
hanno un
andamento
monotonamente decrescente
In linea del tutto generale è possibile ammettere che nel range di velocità industrialmente
più utilizzate (da 100 a 300 m/min), la dipendenza della componente principale della forza
di taglio è di tipo esponenziale con esponente negativo, pari a 0.1-0.2.
Al crescere della velocità la potenza assorbita ha una crescita non proporzionale:
evidentemente la potenza assorbita va calcolata moltiplicando la componente principale
della forza di taglio per la velocità di taglio, ma, dal momento che al crescere della velocità
la forza di taglio diminuisce, nel complesso la potenza assorbita cresce in modo non lineare
con esponente minore dell'unità.

Dipendenza da y

al crescere di y le forze di taglio diminuiscono: al crescere di y diminuisce la distorsione che
il truciolo subisce nell'attraversare il piano di scorrimento

Dipendenza da

al variare di w la snellezza del truciolo subisce una notevole variazione ed in particolare la
snellezza G cresce al crescere di ų
s = a . cos y
1 = p/ cosų
a
a
11
12
P
4/2
60°
3.0°
P = C2 . 54 . 122
S1
*
S2
P = c_a~1 cos y2
z1
p
z2
sw=2
.z2
= C.
z
cos W
p
z1
z2
Z2>z1: al crescere dell'angolo w (e
z2-z1
di G) la componente principale
della forza di taglio cresce

Dipendenza da A e da G

P2 = C2 . S41 . 122
A=s.1
G=1/s
1= VA . G
S = A/G
1
-z1
1
-- z1
2
1
-z2
P2 = C,A2 G
A2
G2
1
-z2
= C.A2
1
-(z1+z2)
G2
1
-(z2-z1)
Z
sia al crescere della sezione di truciolo tagliato che della snellezza
della sezione medesima, si ha una crescita delle forze di taglio, ma
l'influenza dell'area della sezione di truciolo è certamente la più
rilevante