Potenza necessaria per rimuovere un centimetro cubo di materiale al minuto sulla base di una efficienza energetica del 60% alla punta del mandrino.
Work Material K (Constant)
Aluminum . . . . . . . . . . . . . . . 0.3
Magnesium . . . . . . . . . . . . . . 0.3
Copper . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.5
Brass . . . . . . . . . . . . . . . . . .0.4
Bronze . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.5
Cast Irons
Ferritic . . . . . . . . . . . . . . 0.7
Pearlitic . . . . . . . . . . . . . 1.0
Chilled . . . . . . . . . . . . . . 1.7
Malleable Iron . . . . . . . . . 1.0
High Temp. Alloys
Ferritic . . . . . . . . . . . . . . 1.7
Austenitic . . . . . . . . . . . . 2.0
Nickel Base . . . . . . . . . . . 2.5
Cobalt Base . . . . . . . . . . . 2.5
Steel
up to 150 Brinell . . . . . . . . 1.4
up to 300 Brinell . . . . . . . . 1.7
up to 400 Brinell . . . . . . . . 2.0
up to 500 Brinell . . . . . . . . 2.5
High Tensile Alloys
180,000 - 220,000 psi . . . . . . 2.0
220,000 - 260,000 psi . . . . . . 2.5
260,000 - 300,000 psi . . . . . . 3.3
Titanium
under 100,000 psi . . . . . . . . 1.3
100,000 - 135,000 psi . . . . . . 1.7
135,000 psi & over . . . . . . . 2.5
Stainless Steel
Free Machining . . . . . . . . . 1.0
Others . . . . . . . . . . . . . . 1.7
lunedì 17 dicembre 2012
Stima della vita di una fresa
Ottimizzazione dei parametri di lavorazione
L'ottimizzazione dei parametri di lavorazione e della geometria di solito è un lavoro difficile, in cui sono richiesti i seguenti aspetti come la conoscenza della lavorazione, equazioni empiriche riguardanti la vita dell'utensile, specificazione delle capacità di macchine utensili e la conoscenza delle tecniche di ottimizzazione matematica e numerica.Un pianificatore umano seleziona i parametri di lavorazione corretti utilizzando la propria esperienza o da manuali sulla geometria del pezzo, esigenza tecnologica, macchina utensile, un utensile da taglio e il materiale del pezzo.
Questi parametri non danno un risultato ottimale.
Ci sono diverse tecniche disponibili per determinare i valori ottimali di questi parametri, come ad esempio, nomogrammi, tecniche grafiche, inviluppo prestazioni, programmazione lineare, programmazione geometrica,etc.
Fine di vita utensile
Non esiste una definizione universalmente accettata di un'unica vita utensile. La vita deve essere specificato per le finalità di processo. Un modo comune di quantificare la fine di una vita utensile è quello di mettere un limite accettabile alla massima usura sul fianco , VB o VBmax.
L'American National Standard ANSI / ASME B94.55M (1985) ha delineato i seguenti criteri di durata utile per gli utensili.
Massima usura accettabile sul fianco
materiale Usura in mm
HSS, sgrossatura 1,5
HSS, finitura 0,75
utensili in metallo duro 0,7
strumenti in ceramica 0,6
Tutorial su frese
ottimo canale youtube per apprendere i rudimenti della fresatura
http://www.youtube.com/user/zerozero974?feature=watch
http://www.youtube.com/user/zerozero974?feature=watch
domenica 16 dicembre 2012
Storia della fresatrice
La storia delle frese è intimamente legata a quella di fresatrici.
Fresatura è evoluta da strumento a rotazione, per cui vi è un continuum di sviluppo tra i più antichi utensili di fresatura noti, come quello di Jacques de Vaucanson da circa il 1760 o 1770, attraverso le lame dei pionieri di fresatura del 1810 fino al1850 (Whitney, Nord, Johnson, Nasmyth, e altri), per le lame sviluppati da Joseph R. Brown di Brown & Sharpe nel 1860, che sono stati considerati come una rottura con il passato per il loro grande passo avanti nella grossolanità dente e la geometria che potrebbe assumere affilature successive senza perdere la forma del taglio.
De Vries (1910) ha riportato che "Questa rivoluzione nella scienza di frese ha avuto luogo negli Stati circa l'anno 1870, e divenne noto in Europa durante la mostra a Vienna nel 1873.
Per quanto strano possa sembrare, ora che questo tipo di taglio è stato universalmente adottato e la sua indiscutibile superiorità al vecchio tipo europeo non è più messa in dubbio, è stato considerato molto diffidente e gli esperti europei sono stati molto riservati nell'esprimere il loro giudizio.
Anche noi possiamo ricordare che dopo il taglio grossolano spiovente aveva stato introdotto, alcuni esperti molto intelligente e scaltro e ingegneri altrimenti considerato il nuovo strumento da taglio con molti scuotendo la testa. Quando tuttavia, la mostra Mondiale a Philadelphia nel 1876, esposto a esperti europei un'applicazione universale e molteplice della fresa grossa fresa acuto che ha superato anche le aspettative più ottimistiche, gli ingegneri più lungimiranti sono stati poi convinti dei vantaggi immensi che l'applicazione del nuovo tipo aperto per l'industria metalmeccanica, e da quel momento in poi il tipo americano avanzato , dapprima lentamente, ma in seguito a grandi passi rapidi .
Fresatura è evoluta da strumento a rotazione, per cui vi è un continuum di sviluppo tra i più antichi utensili di fresatura noti, come quello di Jacques de Vaucanson da circa il 1760 o 1770, attraverso le lame dei pionieri di fresatura del 1810 fino al1850 (Whitney, Nord, Johnson, Nasmyth, e altri), per le lame sviluppati da Joseph R. Brown di Brown & Sharpe nel 1860, che sono stati considerati come una rottura con il passato per il loro grande passo avanti nella grossolanità dente e la geometria che potrebbe assumere affilature successive senza perdere la forma del taglio.
De Vries (1910) ha riportato che "Questa rivoluzione nella scienza di frese ha avuto luogo negli Stati circa l'anno 1870, e divenne noto in Europa durante la mostra a Vienna nel 1873.
Per quanto strano possa sembrare, ora che questo tipo di taglio è stato universalmente adottato e la sua indiscutibile superiorità al vecchio tipo europeo non è più messa in dubbio, è stato considerato molto diffidente e gli esperti europei sono stati molto riservati nell'esprimere il loro giudizio.
Anche noi possiamo ricordare che dopo il taglio grossolano spiovente aveva stato introdotto, alcuni esperti molto intelligente e scaltro e ingegneri altrimenti considerato il nuovo strumento da taglio con molti scuotendo la testa. Quando tuttavia, la mostra Mondiale a Philadelphia nel 1876, esposto a esperti europei un'applicazione universale e molteplice della fresa grossa fresa acuto che ha superato anche le aspettative più ottimistiche, gli ingegneri più lungimiranti sono stati poi convinti dei vantaggi immensi che l'applicazione del nuovo tipo aperto per l'industria metalmeccanica, e da quel momento in poi il tipo americano avanzato , dapprima lentamente, ma in seguito a grandi passi rapidi .
domenica 2 dicembre 2012
Potenza fresatrice
Potenza
In generale, la potenza richiesta nella fresatura varia in relazione ai seguenti fattori:
Una macchina con coppia e potenza insufficienti produrrà trucioli di spessore variabile, che a loro volta determineranno prestazioni non uniformi.
La maggior parte dei centri di lavorazione moderni è dotata di mandrini a trasmissione diretta. L'aumento costante della velocità raggiungibile dal mandrino determina:
I metodi di lavorazione dovranno quindi essere adattati al contesto. Questo spiega la tendenza verso lavorazioni veloci e leggere, che utilizzano frese di diametro inferiore, piccole profondità di taglio, ap/ae, e alti avanzamenti per dente, mm fz.
Le macchine per componenti che richiedono alta potenza alle basse velocità (giri/min) possono essere equipaggiate in modo da ottenere prestazioni ottimali sia per la sgrossatura che per la finitura.
- quantità di metallo da asportare
- spessore medio del truciolo
- geometria della fresa
- velocità di taglio.
Una macchina con coppia e potenza insufficienti produrrà trucioli di spessore variabile, che a loro volta determineranno prestazioni non uniformi.
La maggior parte dei centri di lavorazione moderni è dotata di mandrini a trasmissione diretta. L'aumento costante della velocità raggiungibile dal mandrino determina:
- minore coppia a velocità superiori (giri/min)
- minore potenza a velocità inferiori (giri/min)
I metodi di lavorazione dovranno quindi essere adattati al contesto. Questo spiega la tendenza verso lavorazioni veloci e leggere, che utilizzano frese di diametro inferiore, piccole profondità di taglio, ap/ae, e alti avanzamenti per dente, mm fz.
Le macchine per componenti che richiedono alta potenza alle basse velocità (giri/min) possono essere equipaggiate in modo da ottenere prestazioni ottimali sia per la sgrossatura che per la finitura.
Codici materiali da taglio
Codici a due lettere per la designazione dei materiali da taglio
Metalli duri:
HW Metallo duro non rivestito contenente principalmente carburo di tungsteno (WC).
HT Metallo duro non rivestito, chiamato anche Cermet, contenente principalmente carburi di titanio (TIC), nitruri di titanio (TiN) o entrambi.
HC Metalli duri come sopra, ma rivestiti.
Ceramiche:
CA Ceramica contenente principalmente ossido di alluminio (Al2O3).
CM Ceramica mista contenente principalmente ossido di alluminio (Al2O3), ma anche componenti diversi dagli ossidi.
CM Ceramica mista contenente principalmente ossido di alluminio (Al2O3), ma anche componenti diversi dagli ossidi.
CN Ceramica contenente principalmente nitruro di silicio (Si3N4).
CC Ceramica come sopra, ma rivestita.
CC Ceramica come sopra, ma rivestita.
Diamante:
DP Diamante policristallino¹)
Nitruro di boro:BN Nitruro di boro cubico ¹)
1) Il diamante policristallino ed il nitruro di boro cubico sono anche detti materiali da taglio “superduri".
La fresa
La fresa
da sandwikAngolo di registrazione – kr (gradi)
L'angolo principale del tagliente (kr) della fresa è il fattore principale che influisce sulla direzione delle forze di taglio e lo spessore del truciolo.
Diametro fresa – Dc (mm)
Il diametro della fresa (Dc) si misura al di sopra del punto PK, dove il tagliente principale incontra il tratto piano parallelo.
Dc è il diametro che nella maggior parte dei casi figura nel codice di ordinazione, ad eccezione di CoroMill 300, per la quale si utilizza D3 .
Il diametro più importante da considerare è (Dcap) – Il diametro di taglio effettivo alla profondità di taglio effettiva (ap) – utilizzato per il calcolo della velocità di taglio reale (ve).
D3 è il diametro maggiore dell'inserto; per alcune frese è pari a Dc.
Dc è il diametro che nella maggior parte dei casi figura nel codice di ordinazione, ad eccezione di CoroMill 300, per la quale si utilizza D3 .
Il diametro più importante da considerare è (Dcap) – Il diametro di taglio effettivo alla profondità di taglio effettiva (ap) – utilizzato per il calcolo della velocità di taglio reale (ve).
D3 è il diametro maggiore dell'inserto; per alcune frese è pari a Dc.
Profondità di taglio – ap (mm)
La profondità di taglio (ap) è la differenza tra il raggio del diametro prima e dopo il taglio, ovvero è lo spessore di materiale da asportare. L' ap massima è principalmente limitata dalle dimensioni dell'inserto e dalla potenza della macchina.
Un altro fattore critico per le operazioni di sgrossatura è la coppia e, nelle operazioni di finitura, la vibrazione.
Fascia fresata – ae (mm)
Profondità radiale della fresa (ae) impegnata
nel taglio. Critica soprattutto per la larghezza di taglio nella
lavorazione a tuffo e per le vibrazioni nella fresatura in
corrispondenza di raccordi, in cui è particolarmente importante ottenere
l'ae massima.
Impegno radiale – ae / Dc
L'impegno radiale (ae / Dc) è la larghezza del taglio in rapporto al diametro della fresa.
Numero di denti effettivi sull'utensile – zc
Per determinare l'avanzamento tavola (vf) e la
produttività. Questo fattore spesso ha un'influenza fondamentale
sull'evacuazione del truciolo e sulla stabilità operativa.
Numero totale di denti effettivi dell'utensile – zn
Passo – u (mm)
Distanza tra i denti (taglienti) effettivi (u).
È possibile scegliere passi differenti per un diametro specifico di
una fresa Sandvik Coromant: largo (-L), normale (-M), stretto (- H). Se
il codice contiene una X, significa che la versione di fresa in
questione ha un passo leggermente più stretto della versione base.
Passo differenziato
Indica che i denti della fresa non sono distanziati in modo
uniforme. Questa soluzione è molto efficace per ridurre la tendenza alle
vibrazioni.
La produttività nella fresatura
La produttività nella fresatura, definita come volume di truciolo asportato, Q cm³/min.
Il processo di fresatura
da sandwik
Velocità di taglio – vc (m/min)
È la velocità superficiale sul diametro ed è un valore base per il calcolo dei dati di taglio.
Velocità di taglio effettiva o reale
È la velocità superficiale sul diametro effettivo (Dcap).
Questo valore è necessario per determinare i dati di taglio reali alla profondità di taglio effettiva (ap).
Questo valore, inoltre, è particolarmente importante quando si
utilizzano frese con inserti rotondi, frese a candela con testa sferica e
tutte le frese con raggi di punta grandi, nonché le frese con angolo di
registrazione inferiore a 90°.
Velocità di rotazione mandrino – n (giri/min)
Numero di giri che l'utensile di fresatura compie in un minuto sul
mandrino. È un valore che riguarda maggiormente la macchina, ed è
calcolato in base alla velocità di taglio consigliata per un'operazione.
Avanzamento per giro – fz (mm/dente)
Valore base per il calcolo dei dati di taglio, come l'avanzamento
tavola. Per il calcolo, si prendono in considerazione anche lo spessore
massimo del truciolo (hex) e l'angolo di registrazione.
Avanzamento per giro – fn (mm/giro)
Valore ausiliario che indica l'entità del movimento dell'utensile nel corso di una rotazione completa.
È utilizzato principalmente per i calcoli relativi all'avanzamento e
spesso anche per determinare la capacità di una fresa di eseguire
operazioni di finitura.
Avanzamento al minuto – vƒ (mm/min)
Avanzamento tavola, avanzamento macchina o velocità di avanzamento
in mm/min. Rappresenta il movimento dell'utensile in relazione al pezzo,
e dipende dall'avanzamento per dente (fz) e dal numero di denti della fresa (zn).
Spessore massimo del truciolo – hex (mm)
Questo valore è il risultato dell'impegno della fresa ed è correlato a (fz), (ae) e (kr).
Lo spessore del truciolo è un fattore importante da considerare
nella scelta dell'avanzamento per dente, per essere certi di utilizzare
l'avanzamento tavola più produttivo.
Spessore medio del truciolo – hm (mm)
Valore utile per determinare la forza di taglio specifica, utilizzato per il calcolo della potenza netta.
Volume di truciolo asportato – Q (cm³/min)
Volume di truciolo asportato in millimetri cubi all'ora. Viene
determinato utilizzando i valori di profondità di taglio, fascia da
fresare ed avanzamento.
Forza di taglio specifica – kct (N/mm²)
Fattore utilizzato per il calcolo della potenza. La forza di taglio
specifica è correlata alla resistenza del materiale asportato ad uno
specifico valore di spessore del truciolo.
Potenza Pc e rendimento ηmt
Valori riguardanti la macchina utensile, utili per calcolare la
potenza netta necessaria per assicurare che la macchina possa gestire la
fresa e la lavorazione.
Tempo di lavorazione – Tc (min)
Lunghezza di lavorazione (lm) divisa per l'avanzamento tavola (vf).
Calcolo velocita di taglio
da Wikipedia
I principali parametri di lavoro della fresatura sono la velocità di taglio, da cui si ricava la velocità di rotazione della fresa, e l'avanzamento del pezzo:
La velocità di taglio dipende dal materiale di cui è composta la fresa (o gli inserti che ne costituiscono i taglienti) e dalla durezza del materiale da lavorare. Per lavorare acciaio dolce (carico di rottura 490 N/mm2) le frese odierne fatte in Widia possono lavorare a velocità di taglio di 140 mt/min, o fino a 200 mt/min se dotate di ricoperture quali nitruro di titanio, la velocità va ridotta per lavorare materiali più duri. La velocità di rotazione (n) della fresa, in giri/min, si calcola dividendo la velocità di taglio (vc*) (moltiplicata 1000) per la circonferenza della fresa in mm (diametro Ø per 3,14):
.
L'avanzamento si calcola moltiplicando il numero di taglienti (z) per l'avanzamento per singolo tagliente (fz*), per velocità di rotazione della fresa (n):
.
L'avanzamento per singolo tagliente è di norma 2/10 mm, per taglienti a taglio perpendicolare al pezzo, può essere aumentato per taglienti con geometria di taglio inferiore ai 90°. Da ciò si capisce che l'avanzamento dipende dalla geometria dei taglienti e dalla loro densità, infatti frese con più taglienti ma di diametro maggiore devono girare più piano, quindi z aumenta ma n diminuisce.
Tuttavia la densità dei taglienti, cioè il loro numero a parità di circonferenza della fresa, dipende dal materiale da lavorare, in particolare dal tipo di truciolo che produce: se si lavora l'alluminio la densità sarà bassa per poter scaricare i trucioli che sono lunghi e tendono ad aggrovigliarsi; la densità sarà media per l'acciaio, mentre sarà maggiore per la ghisa che produce trucioli in forma di polvere.
I parametri di lavoro sono indicati secondo la simbologia ISO:
I principali parametri di lavoro della fresatura sono la velocità di taglio, da cui si ricava la velocità di rotazione della fresa, e l'avanzamento del pezzo:
La velocità di taglio dipende dal materiale di cui è composta la fresa (o gli inserti che ne costituiscono i taglienti) e dalla durezza del materiale da lavorare. Per lavorare acciaio dolce (carico di rottura 490 N/mm2) le frese odierne fatte in Widia possono lavorare a velocità di taglio di 140 mt/min, o fino a 200 mt/min se dotate di ricoperture quali nitruro di titanio, la velocità va ridotta per lavorare materiali più duri. La velocità di rotazione (n) della fresa, in giri/min, si calcola dividendo la velocità di taglio (vc*) (moltiplicata 1000) per la circonferenza della fresa in mm (diametro Ø per 3,14):
.L'avanzamento si calcola moltiplicando il numero di taglienti (z) per l'avanzamento per singolo tagliente (fz*), per velocità di rotazione della fresa (n):
.L'avanzamento per singolo tagliente è di norma 2/10 mm, per taglienti a taglio perpendicolare al pezzo, può essere aumentato per taglienti con geometria di taglio inferiore ai 90°. Da ciò si capisce che l'avanzamento dipende dalla geometria dei taglienti e dalla loro densità, infatti frese con più taglienti ma di diametro maggiore devono girare più piano, quindi z aumenta ma n diminuisce.
Tuttavia la densità dei taglienti, cioè il loro numero a parità di circonferenza della fresa, dipende dal materiale da lavorare, in particolare dal tipo di truciolo che produce: se si lavora l'alluminio la densità sarà bassa per poter scaricare i trucioli che sono lunghi e tendono ad aggrovigliarsi; la densità sarà media per l'acciaio, mentre sarà maggiore per la ghisa che produce trucioli in forma di polvere.
I parametri di lavoro sono indicati secondo la simbologia ISO:
- vc*(c* peduncolo) = velocità di taglio (m/min)
- z = numero dei denti
- n = velocità di rotazione (giri/min)
- fz* = avanzamento al dente (mm/dente)
- fn* = avanzamento al giro (fz* x z - mm/giro)
- vf* = avanzamento al minuto (fz* x z x n; Oppure fn* x n - mm/min)
Scelta del diametro della fresa
Scelta del diametro della fresa da kenmetal
Le dimensioni del pezzo determinano il diametro fresa più adatto da scegliere.
Il rapporto larghezza di taglio - fresa pezzo deve essere circa 3:2 o
1 1/2 volte la larghezza del pezzo.
Ad esempio, se la larghezza di taglio è di (100 mm) scegliere una fresa con diametro (160 mm).
Se la larghezza è molto ampia, selezionare un diametro di fresa che corrisponda alla capacità del mandrino ed eseguire più passate.
Ad esempio, se la larghezza del taglio è (610 mm) e la macchina è dotata di un mandrino conico standard #50, utilizzare una fresa con diametro (200 mm) ed eseguire cinque passate
leggermente inferiori a (125 mm) per passata o quattro passate da (150 mm), a seconda della potenza e rigidità.
Evitare la situazione indesiderabile dove il diametro della fresa è quasi uguale alla larghezza del taglio.
Il truciolo che si forma all'entrata e all'uscita del taglio sarà molto sottile.
Il truciolo sottile formato non sarà in grado di dissipare il calore con la stessa efficienza di un truciolo più spesso, pertanto il calore verrà trasferito nuovamente all'inserto causando una prematura usura
del tagliente.
È inoltre più probabile un indurimento della zona di lavoro in corrispondenza delle aree di entrata e di uscita.
Posizionare la fresa con circa 1/4 del corpo al di fuori del pezzo
ed eseguire due passate.
In questo modo si produce un angolo negativo di entrata
(consigliato).
Questo consentirà una maggiore durata dell'utensile.
Le dimensioni del pezzo determinano il diametro fresa più adatto da scegliere.
Il rapporto larghezza di taglio - fresa pezzo deve essere circa 3:2 o
1 1/2 volte la larghezza del pezzo.
Ad esempio, se la larghezza di taglio è di (100 mm) scegliere una fresa con diametro (160 mm).
Se la larghezza è molto ampia, selezionare un diametro di fresa che corrisponda alla capacità del mandrino ed eseguire più passate.
Ad esempio, se la larghezza del taglio è (610 mm) e la macchina è dotata di un mandrino conico standard #50, utilizzare una fresa con diametro (200 mm) ed eseguire cinque passate
leggermente inferiori a (125 mm) per passata o quattro passate da (150 mm), a seconda della potenza e rigidità.
Evitare la situazione indesiderabile dove il diametro della fresa è quasi uguale alla larghezza del taglio.
Il truciolo che si forma all'entrata e all'uscita del taglio sarà molto sottile.
Il truciolo sottile formato non sarà in grado di dissipare il calore con la stessa efficienza di un truciolo più spesso, pertanto il calore verrà trasferito nuovamente all'inserto causando una prematura usura
del tagliente.
È inoltre più probabile un indurimento della zona di lavoro in corrispondenza delle aree di entrata e di uscita.
Posizionare la fresa con circa 1/4 del corpo al di fuori del pezzo
ed eseguire due passate.
In questo modo si produce un angolo negativo di entrata
(consigliato).
Questo consentirà una maggiore durata dell'utensile.
sabato 1 dicembre 2012
Durezza di un materiale
durezza di un materiale = resistenza che esso offre alla penetrazione di un
altro corpo più duro
Valori indicativi di durezza Vickers di alcuni materiali
altro corpo più duro
Valori indicativi di durezza Vickers di alcuni materiali
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| Oro |
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| Argento |
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| Ferro |
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| Platino |
|
| Rame ricotto |
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| Ghisa malleabilizzata |
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| Ghisa sferoidale |
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| Acciaio comune |
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| Acciaio al carbonio |
|
| Acciaio inox |
|
| Acciaio per utensili |
|
| Acciaio nitrurato |
|
| Bronzo al berillio |
|
| Iridio |
|
| Osmio |
|
| Boro |
|
| Diamante |
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