Quali sono i meccanismi della formazione del truciolo? Quanto influenza la Vc sul processo di asportazione del truciolo? Leggi l’approfondimento qui sotto
Il momento determinante di ogni processo di lavorazione meccanica per asportazione di truciolo è rappresentato dal punto in cui il tagliente dell’utensile entra in contatto con il pezzo in lavorazione.
In tale zona si manifestano fenomeni complessi che, se adeguatamente controllati, consentono di ottenere una lavorazione di elevata qualità.
Nel presente articolo analizzeremo i principali fattori che influenzano la corretta formazione del truciolo e le modalità attraverso cui è possibile gestirli in modo efficace.
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La meccanica di formazione del truciolo è determinata da una serie di fenomeni fisici, tra i quali rivestono particolare importanza la deformazione plastica del materiale e il successivo distacco dello strato superficiale.
Nel momento in cui l’utensile penetra nel pezzo, nella zona di taglio si generano condizioni di elevata pressione e temperatura. Tali condizioni inducono il materiale a subire una deformazione plastica significativa, preludio al distacco definitivo del truciolo dal corpo del pezzo.
Questo insieme di fenomeni è localizzato nella cosiddetta zona di deformazione primaria, caratterizzata dalla presenza di piani di scorrimento plastico lungo i quali il materiale fluisce. In tale regione, l’energia meccanica accumulata durante la deformazione viene in larga parte convertita in calore, principalmente a causa dell’attrito e delle elevate sollecitazioni presenti.
Un aspetto cruciale del processo di asportazione di materiale è il controllo dell’angolo di scorrimento plastico, parametro che determina la direzione lungo la quale si manifesta la deformazione del materiale e che incide in modo diretto sulla modalità di formazione del truciolo. Tale angolo risulta influenzato da numerosi fattori, tra cui la velocità di taglio, lo spessore del truciolo, la geometria dell’utensile e le forze che intervengono nel processo.
La gestione ottimale di questi parametri risulta fondamentale per garantire la qualità del processo di lavorazione e per prevenire fenomeni indesiderati, quali il surriscaldamento della zona di taglio e l’usura prematura dell’utensile.
La velocità di taglio esercita un’influenza diretta su l'angolo di scorrimento plastico e, di conseguenza, sul comportamento del truciolo durante il processo di lavorazione.
All’aumentare della velocità di taglio cresce l’energia trasferita al materiale, con conseguente incremento della temperatura nella zona di taglio e intensificazione dei fenomeni di deformazione plastica.
Tali condizioni devono essere opportunamente gestite al fine di garantire parametri ottimali, sia in relazione al materiale del pezzo sia al materiale costitutivo del tagliente.
Velocità di taglio eccessivamente elevate generano temperature molto alte, favorendo fenomeni di usura accelerata e riducendo la vita utile dell’utensile.
Al contrario, velocità di taglio troppo basse mantengono la temperatura al di sotto dei valori necessari per un corretto scorrimento del truciolo sul petto dell’utensile, favorendo la formazione di adesioni temporanee del materiale sul tagliente. Questo fenomeno, noto come tagliente di riporto, comporta un peggioramento della rugosità superficiale del pezzo lavorato, un aumento dell’usura e una conseguente riduzione della durata dell’utensile.
È inoltre opportuno ricordare che il metallo duro impiegato nella realizzazione degli utensili richiede condizioni termiche specifiche per garantire prestazioni ottimali ed evitare rischi di frattura.
La geometria dell’utensile costituisce un ulteriore elemento determinante nella formazione del truciolo. In particolare, l’angolo di spoglia superiore — ovvero l’angolo formato tra la superficie di taglio dell’utensile e la superficie del pezzo — riveste un ruolo fondamentale.
Un angolo di spoglia positivo riduce la resistenza al taglio, favorendo la generazione di trucioli continui e diminuendo lo sforzo necessario per la lavorazione. Tuttavia, valori eccessivamente elevati di tale angolo possono compromettere la robustezza dell’utensile, soprattutto in presenza di materiali particolarmente duri.
Al contrario, un angolo di spoglia negativo incrementa la resistenza meccanica del tagliente, rendendolo più idoneo alla lavorazione di materiali duri o fragili, ma aumenta contemporaneamente la compressione del materiale durante il taglio. Questa condizione favorisce la frammentazione del truciolo e la formazione di trucioli discontinui. Sebbene ciò possa risultare vantaggioso sotto il profilo del raffreddamento e della riduzione dell’usura, può al contempo compromettere la qualità della finitura superficiale.
Anche l’angolo di registrazione γ — definito come l’angolo tra l’asse longitudinale dell’utensile e la superficie del pezzo — incide significativamente sul comportamento del truciolo.
Valori maggiori (intorno ai 10°) favoriscono la formazione di trucioli più sottili, mentre valori più ridotti tendono a generare trucioli più spessi e a incrementare le forze radiali, con il rischio di indurre vibrazioni durante la lavorazione.
Semplificando l’analisi del fenomeno, le forze di taglio interagiscono con il materiale in lavorazione determinando l’angolo di scorrimento plastico.
Se la velocità di taglio costituisce il principale fattore responsabile dell’incremento termico, lo spessore del truciolo — regolato tramite i parametri di avanzamento — e l’angolo di spoglia superiore dell’utensile controllano le pressioni che influiscono direttamente sull’angolo di scorrimento plastico.
L’incremento di tale angolo determina un aumento delle pressioni e, di conseguenza, un innalzamento della temperatura nella zona di taglio.
Nella lavorazione di materiali particolarmente duri, è necessario impiegare angoli di spoglia molto ridotti, o addirittura negativi, al fine di garantire la robustezza dell’utensile e la sua capacità di sopportare le sollecitazioni della lavorazione.
In tali condizioni, è opportuno ridurre sia la velocità di taglio sia l’avanzamento, in modo da mantenere l’inclinazione e la temperatura dello scorrimento plastico entro valori ottimali.
Anche gli attriti generati sul petto e sul fianco dell’utensile contribuiscono in modo significativo all’incremento della temperatura.
L’utilizzo di lubrorefrigerante, quando possibile, rappresenta un valido strumento per ridurre l’attrito e controllare efficacemente le condizioni termiche nella zona di taglio.
La formazione del truciolo risulta fortemente influenzata da una combinazione di fattori, tra cui la velocità di taglio, la geometria dell’utensile, lo spessore del truciolo e le forze operative durante il processo.
Il controllo accurato dell’angolo di scorrimento plastico e dello spessore del truciolo risulta fondamentale per governare il comportamento del materiale durante la lavorazione.
L’ottimizzazione di tali parametri consente non soltanto di migliorare la qualità della superficie lavorata, ma anche di prolungare la vita utile dell’utensile, prevenendo fenomeni indesiderati quali l’usura eccessiva o la formazione di trucioli irregolari.
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