(Corso integrato)
Anno: 3 Periodo: I Lezioni, esercitazioni, laboratori: 6+4+4 (ore settimanali) Docenti: Raffaello Levi, Antonio Zompì (collab.: D. Romano, L. Settineri)
L'insegnamento, collocato tra il corso propedeutico di Disegno tecnico industrialeed il corso di Tecnologia meccanica del quarto anno, ha lo scopo di integrare organicamente le nozioni del disegno tecnico applicate al rilievo ed alla rappresentazione di complessivi e particolari meccanici con quelle relative a componenti e montaggi tipici delle macchine ed ai processi di lavorazione e collaudo per pezzi singoli utilizzati nella produzione meccanica.
PROGRAMMA
- Contenuti e finalità ed organizzazione del corso.
- I fondamenti del comportamento meccanico dei materiali metallici.
- I materiali metallici, loro designazione unificata e proprietà meccaniche in relazione ai processi di lavorazione.
- Prova di trazione e relativa normativa unificata. Curve tensioni nominali - deformazioni nominali e curve tensioni vere - deformazioni vere. Caratteristiche elastiche e plastiche dei materiali metallici. Formulazione analitica della curva di flusso plastico.
- Durezza e prove di durezza. Prove di durezza Brinell, Rockwell, Vickers, Knoop. Scale di durezza. Correlazione fra durezza e resistenza di un materiale metallico.
- Instabilità in trazione. Prova di compressione. Influenza della velocità di deformazione e della temperatura sulla resistenza alla deformazione. Influenza della tensione idrostatica.
- Richiami sulle tolleranze, dimensionali e geometriche, in relazione con i processi di lavorazione. Criteri di scelta e condizioni funzionali, metodi di misura. Finitura superficiale e rugosità: designazione in relazione alle lavorazioni meccaniche. Rugosità teorica in torni tura.
Organi di macchine.
- Trasmissioni mediante flessibili (cinghie piane, cinghie trapezoidali e cinghie dentate;
catene); profilo di una ruota dentata per catene a rulli.
- Giunti ed innesti.
- Ruote di frizione e ruote dentate. Geometria e costruzione del profilo dei denti ad evolvente di cerchio. Nomenclatura ed elementi caratteristici di una ruota dentata. Dentatura normale e con spostamento. Dentiera di riferimento. Schemi di ingranaggi ad assi paralleli a denti diritti ed elicoidali. Trasmissioni con ingranaggi. Forze scambiate fra ingranaggi a denti diritti e a denti elicoidali: determinazione delle reazioni sui supporti. Ruote dentate coniche:
nomenclatura ed elementi geometrici caratteristici. Forze scambiate nell'ingranamento di una coppia di ruote coniche a denti diritti e a denti elicoidali. Coppia vite senza fine - ruota elicoidale: forze scambiate e reazioni sui supporti.
Quotatura delle ruote dentate e scelta della finitura superficiale, delle tolleranze dimensionali e di forma.
- Cuscinetti radenti e voI venti. Cenni sui cuscinetti a sostentamento idrodinamico.
Classificazione e unificazione dei cuscinetti voI venti. Criteri di scelta e di montaggio dei cuscinetti in relazione ai carichi da sopportare: cuscinetti radiali, assiali e obliqui; cuscinetti rigidi e oscillanti. Scelta delle tolleranze dimensionali nel montaggio dei cuscinetti. Calcolo
a durata dei cuscinetti, anche in relazione alle condizioni di lubrificazione. Guarnizioni e dispositivi di tenuta.
_ Schemi di ingranaggi impiegati nella trasmissione del moto con applicazioni tipiche alle Macchine Utensili. Cambi discontinui di velocità ad ingranaggi. Diagrammi di Germar. Serie di numeri normali e loro impiego nella progettazione dei cambi di velocità. Cambi di velocità di avanzamento per macchine Utensili. Cambi ad innesti e a treni scorrevoli; cambi misti.
Illustrazione di alcuni schemi costruttivi di cambi. Esempio di progetto di massima di un cambio di velocità ad ingranaggi.
- Processi di lavorazione per asportazione di truciolo per la produzione di pezzi finiti.
- Schemi delle principali operazioni di torni tura e relativi metodi di afferraggio del pezzo.
- Schemi dei principali tipi di tornio: parallelo, frontale, verticale. Organi di trasmissione del moto in un tornio parallelo.
- Lavorazione dei fori: centratura, foratura, allargatura, alesatura, svasatura, lamatura, masc/liatura. Elementi geometrici aratteristici degli utensili impiegati. Schemi funzionali e costruttivi di un trapano a colonna e di un trapano a montante. Trapano a mandrini multipli.
- Operazioni di fresatura: fresatura frontale e periferica. Schemi delle principali operazioni di fresatura. Caratteristiche costruttive e schemi funzionali di una fresatrice orizzontale e di una fresatrice verticale.
- Alesatrice orizzontale e cenni ai centri di lavorazione a CN.
- Taglio delle ruote dentate cilindriche con fresatrice. Schemi delle operazioni di dentatura con utensili Fellows e dentiera Maag. Il taglio delle ruote dentate con creatore: schema della lavorazione e caratteristiche degli utensili. Cenni sulla finitura superficiale degli ingranaggi:
sbarbatura, retti fica.
- Cenni sulle macchine con moto di taglio rettilineo alternativo: limatrici, piallatrici, stozzatrici. Caratteristiche delle macchine e schemi costruttivi.
- Operazioni di brocciatura: schema della lavorazione, caratteristiche degli utensili e delle macchine.
- Operazioni di rettificatura: rettificatura cilindrica di superfici interne ed esterne, rettificatura di superfici piane e rettificatura di forma. Schemi funzionali e costruttivi delle macchine.
- Metrologia d'officina. Collaudo dimensionale di pezzi meccanici. Strumenti di misura:
calibro a corsoio, micrometro, comparatore, goniometro. Proiettore di profili. Blocchetti di riscontro.
- Cicli di lavorazione di pezzi meccanici: fasi, sottofasi e operazioni elementari. Semilavorati di partenza e loro scelta in funzione del lotto di produzione. Superfici di riferimento e di bloccaggio. Scelta degli utensili, delle macchine utensili e dell relative attrezzature. Sequenza delle operazioni. Determinazione dei parametri di taglio per le varie operazioni.
- Esempi e commento di alcuni cicli di lavorazione.
- Basi fisiche del processo di taglio dei metalli. La formazione del truciolo: modelli di studioa zona di deformazione ea piano di scorrimento. Modello di Piispanen. Il fattore di ricaJcamento e la deformazione del truciolo. Condizioni di taglio ortogonale.
- L'attrito tra superfici metalliche nelle lavorazioni meccaniche: leggi di Amonton e modello di attrito coulombiano. Teoria dell'adesione.
- Velocità di taglio, velocità di flusso e velocità di scorrimento. Velocità di deformazione.
Analisi delle forze di taglio nel sistema utensile-truciolo-pezzo. Teorie sul taglio dei metalli:
Teoria di Merchant e di Lee& Shaffer. Cenni sulla formazione del truciolo in condizioni di taglio tridimensionale: equazione di Stabler.
- Pressione di taglio e pressione specifica di taglio. Determinazione delle forze di taglio mediante il metodo della pressione specifica di taglio. Dipendenza della pressione di taglio
dai parametri geometici e tecnologici della lavorazione.
- Cause di decadimento di un tagliente: rottura catastrofica ed usura. Influenza della velocità di taglio e delle sollecitazioni meccaniche e termiche sull'usura di un tagliente. Usura sul fianco e per craterizzazione. Curve di usura. Cause di usura: abrasione, adesione, diffusione, ossidazione.
- Criteri per la determinazione della durata di un tagliente. Equazione di Taylor e sua generalizzazione. Cenni sulla durata di un tagliente come fenomeno probabilistico.
- Materiali per utensili: caratteristiche meccaniche e tecnologiche. Acciai al carbonio, rapidi e superrapidi. Leghe dure non ferrose. Carburi di tungsteno e loro unificazione ISO. Inserti sinterizzati a base di
wc.
Carburi metallici rivestiti. Materiali ceramici e cermets. Sistemi di bloccaggio degli inserti taglienti. Sialon, CBC e diamante policristallino. Confronto fra i vari materiali per utensili e loro campi di impiego. Scelta dei parametri di taglio in funzione del materiale dell'utensile e del tipo di operazione.-Operazioni di foratura: geometria degli utensili e relativi parametri di taglio. Calcolo della coppia, della resistenza alla penetrazione e della potenza di taglio in foratura.
- Operazioni di fresatura. Geometria degli utensili ed angoli di taglio caratteristici. Spessore del truciolo nella fresatura frontale e periferica; calcolo delle forze e delle potenze di taglio.
Criteri di l'i affilatura delle frese di forma e delle frese a denti acuti.
- Tempi di lavorazione in torni tura, foratura, alesatura, fresatura, rettificatura.
ESERCITAZIONI
Disegni di particolari meccanici e di complessivi tipici, con riferimento alla costruzione delle macchine utensili.
Cicli di lavorazione di particolari meccanici.
LABORATORIO
Rilievo delle caratteristiche meccaniche di materiali metallici: prova di trazione su materiali metallici.
Prove di durezza Brinell, Rockwell. Elaborazione statistica di dati sperimentali.
Osservazione dei principali processi di lavorazione meccanica e misura delle forze di taglio in tornitura e foratura.
Proiezione di filmati su lavorazioni meccaniche e formazione del truciolo.
Uso dei principali strumenti di misura d'officina: calibro a corsoio, micrometro, goniometro, comparatore, calibri "passa" e "non-passa", proiettore di profili, rugosi metro.
BIBLIOGRAFIA
I) - G. Manfrè, R. Pozza, S. Scarato, "Disegno Meccanico", VoI. 2 e 3, Principato, Milano, 1992.
2) - S. Kalpakjian,"Manufacturing Processes for Engineering Materials", Addison Wesley Reading, 2a
Ed., 1991.
3) - ME/DI SVILUPPO, "Tecnologia Meccanica e Laboratorio Tecnologico", Giunti, Torino, 1995.