UTENSILI (torna all’indice)

Un utensile può essere paragonato a un cuneo che si addentra nel materiale comprimendolo con una faccia e sollevandone i trucioli con l’altra. L’avanzamento dell’ utensile nel pezzo provoca la formazione di un incrinatura che precede l’utensile; il vano della frattura viene pero’ spesso riempito da un piccolo ammasso di materiale incrudito aderente allo spigolo. La faccia superiore provoca il sollevamento del truciolo che si incurva e si spezza oppure si avvolge a elica.

Per quanto un utensile possa essere complesso può essere sempre ricondotto ad utensile elementare (fig.1 ) costituito da un cuneo che si addentra nel materiale. Nell’utensile elementare si distingue il petto o faccia che solleva il truciolo, il fianco che e’ la superficie che sta dalla parte del materiale lavorato, gli angoli a , b , g

 

 

 

 

NOMENCLATURA DEGLI UTENSILI (torna all’indice)

In un utensile si distingue il corpo, il codolo, la parte attiva o testa, la superficie d’appoggio e il cuneo. Negli utensili dotati di moto rotazionale si ha anche l’asse; per quelli montati su mandrino il foro.

Il corpo è la parte che porta i taglienti costituiti da inserti fissati meccanicamente (piastrine a gettare) o placchette saldate. In certi casi (es punta elicoidale)il tagliente è ricavato direttamente sul corpo.

Il codolo è la parte dell’utensile con cui esso è fissato esternamente.

La parte attiva ( testa negli utensili a punta singola ) è la parte funzionale dell’utensile che interviene direttamente nelle operazioni di taglio; in essa si distingue la faccia di taglio (petto), i fianchi, il tagliente principale e quello secondario (Fig 2).

La superficie di appoggio è la superficie piana del codolo necessaria per fissare e orientare l'utensile durante la sua fabbricazione e la sua affilatura.

Il cuneo è la parte più importante dell'utensile ed è la porzione della testa (o della parte attiva) compresa fra la faccia di taglio ed il fianco. Esso viene associato ai taglienti (principali e secondario). Un utensile con più taglienti (ad esempio una fresa) ha, ovviamente, tanti cunei quanti sono i taglienti principali.

Il foro è la parte degli utensili dotati di moto rotatorio per mezzo della quale essi sono fissati su un mandrino.

L'asse di rotazione, coassiale con il foro e con il codolo, è per lo più perpendicolare alla superficie di appoggio.

Nella parte attiva dell'utensile si distinguono la faccia di taglio, i fianchi, i taglienti, il profilo e la punta (Fig 2 e 3).

La faccia di taglio è la superficie del cuneo su cui scorre e si forma il truciolo. I fianchi sono la superfici attive adiacenti alla faccia; di essi quello rivolto alla superficie di lavoro è detto fianco principale e l’altro fianco secondario.

Qualche utensile non ha il fianco secondario e allora il fianco principale viene detto semplicemente fianco. I fianchi (principali o secondari etc.) possono essere più di uno e si parlerà di primo fianco principale, secondo fianco principale etc.

Il tagliente è lo spigolo tra la faccia di taglio e i fianchi; si può avere un tagliente unico, designato con (S), oppure un tagliente principale formato dalla faccia col fianco principale e designato ancora con (S) ed un tagliente secondario formato dalla faccia col fianco secondario e designato con (S’).

Il punto di intersezione fra i due taglienti, quando non vi sia raccordo, si dice punta dell'utensile.

Il profilo del tagliente è la curva formata dalla proiezione ortogonale dei tagliente su un piano di rappresentazione.

 

FIG 2

 

 

 

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FIG 3 - Nomenclatura di un utensile a punta singola con due fianchi principali e due fianchi secondari (UM 8475). 1: punta; 2: tagliente principale (S); 3: tagliente secondario (S'); 4: prima faccia di taglio,; 5: seconda faccia di taglio; 6: primo fianco principale A,,; 7: secondo fianco principale; 8: primo fianco secondario 9: secondo fianco secondario '; l0 testa (parte attiva); 11: codolo; 12: superficie di appoggio.

 

 

 

La faccia di taglio dell'utensile presenta delle modificazioni costituite da una scanalatura o da un rialzo, con lo scopo di modificare o rompere il decorso del truciolo; tali modificazioni prendono il nome di rompitruciolo. La funzione del rompitruciolo è quella di spezzettare i trucioli che altrimenti si aggroviglierebbero attorno all'utensile obbligando l'operatore ad interrompere il lavoro per asportarli. Quando la scanalatura serve a favorire la formazione dei truciolo è anche detta formatruciolo.

Il filo tagliente può essere smussato o arrotondato e presentare quindi una onatura . L'onatura, detta anche "addolcimento dei taglienti", ha lo scopo di irrobustire i taglienti limitando i danni prodotti dagli urti (soprattutto nel caso di taglio intermittente quale si può avere nella tornitura di una superficie grezza e irregolare o nella fresatura). L'addolcimento non pregiudica taglio, perché, come si vede nella Figura 1 il truciolo preme contro il petto dell'utensile a una certa distanza dallo spigolo di taglio. L'onatura o addolcimento deve essere eseguita soprattutto sugli inserti in carburo duro, che sono fragili; lo spigolo tagliente deve essere tanto più addolcito quanto maggiore è l'avanzamento per giro o corsa dell'utensile e quanto più frequenti sono le intermittenze dei taglio. L'onatura non si esegue quando si devono lavorare materiali a truciolo corto (ghisa, rame) o molto duri (acciaio temprato).

 

 

 

 

 

 

Utensile diritto, destro, sinistro. Negli utensili a punta singola la testa può essere per diritto rispetto alla rimanente parte dei corpo o deviata: nel primo caso si parla di utensile diritto; se la testa è piegata, si parla di utensile piegato a destra o a sinistra guardando dalla punta verso il codolo (fig. 4 ).

Fig.4 a: utensile piegato a destra; b: utensile piegato a sinistra; c: utensile frontale; d: utensile simmetrico.

Placchette e inserti. Quando il codolo, la testa e i cunei sono ricavati da un unico massello, si dice che l'utensile è costruito di pezzo. Tale è il caso di una punta elicoidale o di un utensile da tornio ricavato da una barretta fucinata. La maggior parte degli utensili moderni sono però provvisti di taglienti intercambiabili. Questi possono esser saldati mediante brasatura al corpo dell'utensile (utensili a Placchetta riportata) oppure, più frequentemente, sono costituiti da "piastrine a gettare" o inserti di metallo duro, fissati meccanicamente (utensili a inserti o utensile con placchetta fissata meccanicamente) - Fig 10 .

Gli inserti possono essere di forma triangolare, quadrangolare, circolare. Quando un tagliente è consumato, si toglie l'inserto dalla sua sede e lo si fa ruotare in modo da presentare al pezzo in lavoro un nuovo lato; esauriti tutti i lati di una faccia, si ribalta l'inserto e si usano quelli della faccia opposta. Un inserto triangolare ha quindi 3 + 3 = 6 taglienti utili; uno quadrangolare, 4 + 4 = 8 taglienti utili.

 

Lavorazione al tornio con portautensile munito di inserto triangolare intercambiabile (torna all’indice)

 

 

 

MATERIALI PER UTENSILI (torna all’indice)

 

a)Acciai non legati.

Le caratteristiche principali di un acciaio per utensili sono la durezza, la tenacità e la resistenza alle temperature elevate.

Per utensili che debbano resistere essenzialmente all'usura (bulini, matrici e trafile, lime, etc.) si impiegheranno acciai con 1,3 -. 1,5% di carbonio. Durezza Rockwell : da 50 a 65 HRC.

Per utensili per i quali sia richiesta una discreta resistenza all'usura con una buona tenacità (come maschi, utensili per filettare, creatori, stampi per formare) si impiegheranno acciai con tenori di carbonio da 0,9 a 1,25%.

Quando invece sia richiesta poca resistenza all'usura ma buona tenacità (stampi per chiodi, scalpelli a mano, martelli e cunei) si impiegheranno acciai con 0,7 - 0,9 di C.

L'aggiunta di vanadio negli acciai al carbonio conferisce al materiale, oltre che un aumento della resistenza all'usura una buona tenacità, particolarmente preziosa nel caso di piccoli utensili.

Nel caso di piccoli stampi soggetti a pressioni rilevanti, si impiegano acciai al carbonio con l'aggiunta di piccole percentuali di cromo il quale migliora le proprietà di resistenza all'usura.

UTENSILI CROMATI: Si è cercato di aumentare la durata dell'utensile con un deposito di cromo duro

b)Acciai speciali.

Contengono generalmente una elevata percentuale di carbonio (superiore all'1 %) e altri elementi speciali, come il cromo, il tungsteno, il vanadio. Tali sono ad esempio il tipo C.L.T.M. Cogne (acciaio Diamante) durissimo (C = 1,4%, Cr = 1 %, W = 5%) ma fragile, il tipo C.T. Cogne (acciaio Argento) adatto per profili delicati, punte, maschi, frese, etc.

c)Acciai autotempranti.

Hanno la proprietà di temprarsi in aria, data la loro bassa velocità critica di tempra. Consentono di aumentare la velocità di taglio, perché non perdono la tempra con il riscaldamento fino a 300°C. Queste proprietà sono essenzialmente conferite dal contenuto di tungsteno (variabile dal 5% al 12%). Questi acciai contengono inoltre una elevata percentuale di carbonio (1 - 2%), più manganese, silicio e cromo.

d)Acciai rapidi.

Differiscono dagli autotempranti per una più bassa percentuale di carbonio (0,5 - 1,3%) e una più elevata percentuale di tungsteno (14---26%). E’ pure elevata la percentuale di cromo (3---7%) e spesso sono aggiunti molibdeno, vanadio e cobalto. Consentono elevate velocità di taglio perché anche al color rosso non si stemprano. Sopportano temperature fino a 600°C. Durezza Rockewell 65 HRC.

 

e)Stelliti.

Questi materiali consentono elevatissime velocità di taglio perché possono essere tollerare temperature maggiori di 600°C senza che diminuisca al durezza. Sono costosi e fragili.

f) Utesili in placchette di carburi.

Le placchette in carburi "duri" sono ottenute per sinterizzazione.

I metalli duri sono generalmente costituiti da due componenti: gli elementi duri e i leganti metallici.

Gli elementi duri sono carburo di tungsteno o di niobio o di tantalio e quello di cromo.

I leganti metallici sono costituiti da cobalto o nichel o ferro.

Una delle proprietà più importanti delle placchette in carburo duro è quella di conservare la loro durezza anche a temperature elevate.

I materiali sinterizzati di questo tipo hanno notevole fragilità e scarsa resistenza alla flessione. (torna all’indice)

 

 

 

 

 

FORMAZIONE DEL TRUCIOLO (torna all’indice)

La formazione dei truciolo ad opera di un utensile e’ essenzialmente un fenomeno di deformazione plastica che comprende, nel caso più generale, le seguenti fasi:

a) compressione dell'elemento aderente al pezzo: durante questa fase l'utensile ricalca il materiale agendo con la faccia principale o petto;

b) deformazione plastica del materiale: durante questa fase si ha uno scorrimento dei truciolo in

formazione, rispetto al pezzo, che provoca la rottura della coesione e quindi il distacco del truciolo, che può essere accompagnato da fenomeni di arrotolamento.

I trucioli che si formano durante il taglio dei metalli possono essere di vario tipo. Tagliando un materiale duro e fragile, con forte profondità di passata e piccola velocità di taglio, si ottiene un truciolo discontinuo di tipo spaccato che dà luogo ad una finitura superficiale scadente;

agendo su materiali più tenaci e sempre con bassa velocità di taglio, si ottiene ancora un truciolo

discontinuo, ma di tipo reciso, che può dar luogo ad una discreta finitura superficiale a condizione che i frammenti siano sufficientemente piccoli.

Infine, con velocità di taglio elevata e piccola profondità della passata la profondità delle spaccature diminuisce e si ottiene un truciolo continuo (o"fluente"); si tratta dei tipo di truciolo ideale dal punto di vista della buona finitura superficiale, della scarsa temperatura sviluppata e della minima potenza richiesta per il taglio, anche se talvolta un truciolo dei genere può creare degli inconvenienti (soprattutto alle macchine automatiche) per via dei grovigli che si possono verificare attorno all'utensile. Fig 5

In molti casi la formazione dei truciolo è accompagnata dalla formazione dei pretruciolo e cioè si può verificare il deposito di piccole particelle di materiale in corrispondenza dei tagliente.

Tale deposito protegge il tagliente dell'utensile da una rapida usura; si ha però l'inconveniente. non trascurabile di ottenere una cattiva finitura superficiale.

Il pretruciolo non si forma a bassa velocità perché l'attrito è scarso e l'incrudimento dei materiale è trascurabile. D’altra parte una bassa vel di taglio è sconsigliabile perché da trucioli di tipo spaccato. Aumentando la vel di taglio cresce la resistenza al taglio e all’attrito e c’è formazione di materiale aderente. Aumentando ancora la velocità di taglio il calore sviluppato riscalda il pezzo fino alla temperatura di ricristallizazione. In pratica si evita la formazione di pretruciolo con vel di taglio superiori a 70 m/min.

 

 

 

Fig 5

  1. truciolo discontinuo spaccato
  2. truciolo discontinuo reciso
  3. truciolo continuo

Fig 6 : formazione del truciolo

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