1) VELOCITÁ DI TAGLIO
Secondo Taylor, la velocità di taglio dipende da:
- Durezza del materiale da lavorare:
- Materiali duri = Vt bassa.
- Materiali teneri = Vt alta.
- Tipo di materiale dell’utensile:
- Acciaio al carbonio = Vt bassa
- Inserti al carburo = Vt alta
- Sezione di truciolo:
- Sgrossatura = Vt bassa
- Finitura = Vt alta
- Uso o meno del refrigerante:
- Lavorazione a secco = Vt bassa
- Lavorazione con refrigerante = Vt alta
- Durata di affilatura in servizio continuativo:
- Impiegando a lungo l’utensile = Vt bassa
- Affilando spesso = Vt alta
Taylor ha trovato una relazione che lega la velocità di taglio alla durata di affilatura dell’utensile. Tale relazione é la seguente:
Dove Vt é la velocità di taglio in m/min, T é la durata dell’utensile (tra due affilature) in minuti e k é un coefficiente che dipende dal materiale (nel caso degli acciai vale 0,125).
In base alla relazione suddetta si deduce che aumentando la velocità di taglio diminuisce la durata dell’utensile e viceversa.
Secondo la scuola tedesca le durate di affilatura in lavoro continuativo per i diversi materiali degli utensili é la seguente:
- T = 60 minuti per gli utensili in acciaio rapido.
- T = 90 minuti per gli utensili in acciaio superrapido.
- T = 600 minuti per gli utensili con placchette in carburi saldati (brasati) nella testa dello stelo.
- T = 15 minuti per gli utensili con gli inserti fissati meccanicamente sulla testa dello stelo.
La formula di Taylor può essere utilizzata per determinare la velocità di taglio che mette fuori servizio un utensile in un tempo prestabilito, purché siano fisse tutte le altre condizioni, infatti:
VELOCITÀ DI TAGLIO PER TORNIRE
Il valore della velocità di taglio ha influenza sulla temperatura del tagliente. Quando la velocità é elevata l’utensile perde una delle sue caratteristiche principali, la durezza, e quindi non é più in grado di tagliare.
Il valore della velocità di taglio ha influenza sul grado di finitura superficiale (rugosità).
Nel caso della tornitura, il valore della velocità di taglio ha influenza sulla produzione, cioè sulla quantità di truciolo asportato.
Una volta scelta la velocità di taglio, si procede al calcolo del numero di giri mediante l’espressione:
Esempio: supponendo che la velocità di taglio scelta sia di 80 m/min ed il diametro da tornire sia di 40 mm, risulta essere:
Nel caso di lavorazione al tornio parallelo é difficile che tale numero di giri sia disponibile, per cui occorre sceglierne un altro tra quelli presenti.
Supponendo che i numeri di giri disponibili su un tornio parallelo siano:
37 – 59 – 95 – 152 – 244 – 390 – 625 – 1000
Si assume quello immediatamente inferiore (nel caso specifico 625) e si procede al ricalcolo della velocità di taglio:
Nel caso specifico:
Sarà questo il vero valore della velocità di taglio con cui sarà eseguita la lavorazione ed il valore che si dovrà assumere nel calcolo della potenza necessaria per eseguire la lavorazione.
La determinazione del numero di giri del mandrino può essere fatta rapidamente per mezzo di appositi grafici, come per esempio il diagramma cartesiano (o a ventaglio) e il diagramma logaritmo.
Esempio: si debba tornire un pezzo cilindrico avente un diametro D = 150 mm con una velocità di taglio Vt = 80 m / min. Per determinare rapidamente il numero di giri, occorre tracciare la verticale dal valore D = 150 fino ad incontrare l’orizzontale per Vt = 80. Poichè il punto intersezione é tra n4 = 152 e n5 = 244, si assume per sicurezza il numero di giri inferiore n = 152.
In maniera analoga si può determinare il numero di giri cui il mandrino deve ruotare utilizzando un diagramma logaritmico, così detto perché i valori sono posti in scala logaritmica.
2) PROFONDITÁ DI PASSATA
Dopo aver calcolato il sovrametallo da asportare mediante l’espressione h = (D – d) / 2, é necessario scegliere il valore della profondità di passata ed il numero di passate.
E’ necessario ricordare che:
A) Profondità di passata elevata = momento flettente = vibrazioni del tagliente
B) Profondità di passata piccola = gran numero di passate = incrudimento del pezzo = indurimento superficiale
Ciò significa:
a) Maggior sforzo di strappamento = maggior potenza assorbita
b) Maggior riscaldamento = usura del tagliente
3) AVANZAMENTO
L’avanzamento per giro é bene che non sia elevato, per contenere:
- La spinta laterale sull’utensile.
- La potenza assorbita dall’avanzamento.
- La rugosità del pezzo.
FATTORE DI FORMA
Secondo Taylor le condizioni migliori di tornitura si hanno quando il rapporto tra la profondità di passata e l’avanzamento per giro é pari a 5.
Egli ha chiamato “fattore di forma” tale rapporto, indicandolo con la lettera “G”:
Il fattore di forma può variare normalmente da 2 a 10.
Tale espressione può essere utilizzata per ricavarsi un parametro, noto o fissato l’altro. Per esempio, scelta una passata p = 2 mm, posti nella condizione di Taylor G = p / ag = 5, ci si può ricavare l’avanzamento per giro mediante l’espressione:
Nella scelta dell’avanzamento e della profondità di passata occorre sempre tenere conto se trattasi di lavorazione di sgrossatura o di finitura. Nel caso di lavorazione con avanzamenti automatici, il valore dell’avanzamento scelto deve essere tra quelli disponibili sul tornio.
Avanzamenti disponibili su un tornio possono essere per esempio i seguenti: 0,050 – 0,062 – 0,075 – 0,087 – 0,100 – 0,125 – 0,150 – 0,175 – 0,200 – 0,250 – 0,300 – 0,350 – 0,400 – 0,500 – 0,600 – 0,700.
La tabella seguente può essere di valido aiuto per una scelta iniziale di tali parametri:
Nel caso di lavorazione di finitura, l’avanzamento per giro può essere scelto tramite la seguente formula:
Dove r é il raggio di arrotondamento della punta dell’utensile (normalmente tra 0,5 e 2 mm) e Ra la rugosità teorica (da indicare in mm).
Così, per esempio, se il raggio di arrotondamento é r = 1 mm e la rugosità che si vuole ottenere é di 2 μ, l’avanzamento per giro può essere:
Si ricorda che nelle lavorazioni di tornitura la rugosità ottenibile non é inferiore a 0,8 μ.
NORME PER OTTENERE LA MASSIMA PRODUZIONE
- Adottare grandi sezioni di truciolo, compatibilmente con la potenza della macchina.
- Scegliere una grande profondità di passata per limitarne il numero ed evitare l’incrudimento del materiale.
- Impiegare un utensile il cui materiale permetta elevate velocità di taglio.
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