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26.Lavorazione di rettifica - Coggle Diagram
26.Lavorazione di rettifica
La Meccanica della lavorazione di rettifica
La rettifica è una lavorazione per asportazione di truciolo in cui utensile è singolo grano abrasivo.
Differenze tra azione singolo grano e utensile monotagliente, sono diverse:
grani hanno geometria irregolare e spaziatura casuale lungo perimetro
angolo spoglia grani ~ molto negativo (-60°) → angoli di scorrimento bassi
posizione dei grani variabile
velocità di taglio in rettifica elevata ~1500-3000 m/min
Caratteristiche della formazione del truciolo in rettifica:
angolo spoglia negativo
piccolo angolo di scorrimento
piccola dimensione trucioli
forma trucioli molto variabile
Nella rettifica i moti di taglio e avanzamento possono essere del pezzo o della mola a seconda dell’operazione
Classificazione delle operazioni di rettifica:
Rettifica in tondo:
o Rettifica cilindrica esterna
o Rettifica cilindrica interna
o Rettifica a tuffo
Rettifica di superfici piane
o Tangenziale
o Frontale
Rettifica di superfici speciali
Fasi nell’interazione grano abrasivo-materiale del pezzo
Grano inizia la sua fase di penetrazione → comprimendo il materiale e sottoponendolo ad una deformazione elastica
Proseguendo nella rotazione, il grano penetra maggiormente nel materiale iniziando a deformarlo plasticamente → il materiale scorre lateralmente
Segue l’azione di asportazione con formazione di truciolo
Meccanica della lavorazione
Stabilendo che:
D diametro mola
d profondità di passata mola
V velocità tangenziale grano
v velocità del pezzo
t spessore truciolo indeformato
l lunghezza truciolo indeformato
w larghezza del truciolo
se v<<V (pezzo più lento della mola)
𝑙≅√𝐷𝑑 rettifica in piano
FORMULA rettifica cilindrica esterna (𝐷𝑤 diam. pezzo)
se C’è numero di punti di taglio per unità di superficie della mola (0.1 e 10 punti/mm2)
se larghezza pezzo unitaria:
𝑛=𝑉𝐶 numero trucioli per unità di tempo
𝑉𝑜𝑙_𝑟𝑖𝑚𝑜𝑠𝑠𝑜=𝑣𝑑 volume materiale rimosso
𝑟=𝑤/𝑡 (10-20)
Lo spessore del truciolo può essere valutato:
Considerando la sezione del truciolo rettangolare con larghezza costante:
𝑉𝑜𝑙
𝑟𝑖𝑚𝑜𝑠𝑠𝑜=𝑣𝑑=n𝑉𝑜𝑙
𝑡𝑟𝑢𝑐𝑖𝑜𝑙𝑜=𝑉𝐶𝑟𝑡^2 𝑙/4
𝑉𝑜𝑙_𝑡𝑟𝑢𝑐𝑖𝑜𝑙𝑜=(𝑟𝑡^2 𝑙)/4
FORMULA
ESEMPIO
Forze e temperatura in rettifica
Forze in rettifica
Importante conoscere forze in rettifica per:
progettazione rettificatrici
sistemi fissaggio dei pezzi
calcolo inflessione del pezzo (accuratezza dimensionale)
Assumendo la forza su singolo grano:
𝐹 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 𝑠𝑢 𝑠𝑖𝑛𝑔𝑜𝑙𝑜 𝑔𝑟𝑎𝑛𝑜=𝐹_𝑟𝑒𝑙 ∝ 𝑣/𝑉𝐶 √(𝑑/𝐷)
ossia F proporzionale alla sezione trasversale del truciolo indeformato:
𝐹𝑜𝑟𝑧𝑎
𝑒𝑓𝑓𝑒𝑡𝑡𝑖𝑣𝑎=𝐹
𝑟𝑒𝑙⋅𝑅_(𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑧𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑚𝑒𝑡𝑎𝑙𝑙𝑜)
Energia specifica
Relativa all’asportazione di un truciolo:
𝑢=𝑢
𝑡𝑟𝑢𝑐𝑖𝑜𝑙𝑜+𝑢
𝑠𝑜𝑙𝑐𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎+𝑢_𝑠𝑡𝑟𝑖𝑠𝑐𝑖𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡o
Dove:
𝑢_𝑡𝑟𝑢𝑐𝑖𝑜𝑙𝑜: energia richiesta per deformazione plastica con rimozione truciolo
𝑢_𝑠𝑜𝑙𝑐𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎 energia richiesta per creare solco per deformazione plastica senza rimozione truciolo
𝑢_𝑠𝑡𝑟𝑖𝑠𝑐𝑖𝑎𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜energia richiesta alla formazione del piano di usura, risultato dello strisciamento del grano abrasivo (attrito)
Mediamente:
Energia per la rettifica > Energia utensili monotaglienti
Tale differenza è principalmente dovuta a:
effetto scala: dimensione trucioli sino a due volte inferiori, maggiore resistenza (aumento densità di dislocazioni)
piano di usura: richiede energia per lo strisciamento con attrito (dimensione piani di usura maggiore)
morfologia del truciolo: con angoli di spoglia dei grani molto negativi → deformazione dovuta al taglio molto elevata + energia dovuta alla solcatura
Temperatura
Aumento della temperatura in rettifica aspetto molto importante:
influenza negativamente proprietà superficie
tensioni residue sul pezzo
distorsioni dovute a dilatazioni e contrazioni termiche
L’aumento della temperatura superficiale (rettifica in piano), dipende da energia spesa e area superficie lavorata,
In generale:
Δ𝑇∝𝑢𝑑 con u energia totale richiesta
Le temperature massime raggiunte sino a 1650°C in fase di formazione del truciolo
Tempi molto rapidi microsecondo → non si ottiene fusione trucioli
Lavoro speso convertito in buona parte in calore:
o parte nei trucioli
o parte nel pezzo tende a dilatarlo (50%) > che con monotaglienti
calore generato da strisciamento e formazione solco vanno al pezzo
Caratteristiche della rettifica dei metalli sono le scintille
dovute al truciolo incandescente
reazione esotermica con ossigeno in atmosfera
colore, intensità e forma scintille dipende da metallo lavorato
se calore della reazione esotermica elevato può fondere i trucioli che solidificano in particelle sferiche lucide
Effetti della Temperatura
I più importanti sono:
rinvenimento: eccessivo innalzamento della T (rinvenire superfici acciaio trattate)
bruciatura: T elevata può provocare ossidazione superficiale locale, problematica in acciai ad alto C e leghe nichel
cricche a caldo: tensioni termiche superficiali che causano cricche
tensioni residue: sbalzi termici e gradienti di T, ma anche interazione fisica tra particelle e pezzo e strisciamento (deformazione plastica)
o si riducono riducendo velocità mola, aumentando quella del pezzo e usando mole tenere (low stress grinding)
Operazioni di rettifica e rettificatrici
Operazioni di rettifica condotte secondo diverse combinazioni pezzo-utensile
Dipendono da:
forma pezzo
dimensioni pezzo
attrezzatura
produttività richiesta
Operazioni più comuni:
in piano
cilindrica
interna
senza centri
Rettificatrici:
Le più comuni sono:
In piano (molto diffuse)
Rettifica in piano
Lavorazione che riguarda superfici piane:
Operazione tra le più comuni
Pezzo bloccato alla tavola portapezzo:
o tavola magnetica
o morse, sistemi di fissaggio
o nastri biadesivi
Mola cilindrica ruota intorno al suo asse:
o rettificatrice tangenziale:
trasversale
a tuffo
o rettificatrice a mandrino verticale
Da banco (solitamente con due mole)
Cilindriche
Rettifica cilindrica
Detta anche rettifica in tondo:
o Pezzo presenta superfici esterne cilindriche e spallamenti (già lavorati):
o montato tra due punte, o autocentrante
o posto in rotazione intorno al suo asse e traslato lungo stesso asse
o Mola ruota e ha moto rettilineo alternativo
o possono essere sagomate a seconda del pezzo da lavorare
Rettificatrici per rettifica cilindrica:
o per rulli
o universali: (parti coniche) assi mole e pezzo spostati e ruotabili (sincronizzazione moto pezzo e mola –filettature)
Affilatrici per utensili
Aspetti economici e competitività rispetto a processi di asportazione:
o vantaggiosa per asportazione specifiche di forma complessa (eliche, sedi chiavette ecc)
o non ha bisogno di operazioni preparatorie (fresatura o brocciatura)
Rettifica profonda creep-feed:
Nota come rettifica dal pieno:
o Rettifica con elevati volumi di asportazione di materiale
o Profondità di passata della mola può arrivare a 6mm con basse velocità del pezzo
o Mole con legante resinoide e alta porosità (basse T)
Macchine per rettifica profonda:
o potenze elevate (225kW)
o grande rigidezza
o grande capacità di smorzamento
o mandrino e tavola portapezzo a velocità regolabile
Rettifica per interni
Mola di piccole dimensioni per lavorazioni interne (boccole, cuscinetti).
Il pezzo fissato su mandrino rotante e la mola ruota molto velocemente (30000 giri/min).
Le mole possono essere sagomate e muoversi radialmente dentro il pezzo.
Rettifica senza centri
Processo ad alta produttività per rettifica in continuo di superfici cilindriche.
Il pezzo sostenuto da una lama di supporto e due mole (no morse o punte); sono lavorabili pezzi con diametri sino a 0.1 m
Mole:
o Mola operatrice: diametro maggiore e asporta materiale
o Mola di guida: regola movimenti assiali del pezzo, ruota con asse inclinato e con velocità 5% di quella dell’operatrice
Permette di lavorare pezzi con diametro variabile e con mole sagomate.
Le moderne rettificatrici sono CNC con
controllo dimensionale
ravvivatura e sagomatura mola
gestione del ciclo
equipaggiate di tastatori e sensori per determinare:
o posizione relativa pezzo-utensile
o eventuali rotture