Assottigliamento del nocciolo della punta

Assottigliare il nocciolo della punta. Parte 1

Geometria e realizzazione

 

Le punte elicoidali sono in assoluto gli utensili più utilizzati. Prima dell’avvento delle placchette, non era raro l’utilizzo di punte elicoidali con diametri fino ad 80 mm e oltre; adesso invece utensili così grandi hanno applicazioni di nicchia e non sono più molto comuni. Oggi le punte più comuni hanno diametri che vanno da pochi decimi di millimetro fino a 45/50 mm e il loro utilizzo non è limitato alle macchine tradizionali ma sono indispensabili anche nei centri di lavoro e di tornitura.

Uno dei problemi che più spesso affliggono l’operatore, di sicuro quello che più influenza l’esecuzione del foro, è la forza di penetrazione necessaria per la foratura: maggiore è la forza necessaria per far avanzare l’utensile nel materiale, maggiore dovrà essere la potenza impegnata nel taglio; inoltre, a forze di avanzamento maggiori corrispondono precisioni inferiori e rugosità superiori.

Vediamo quali sono i parametri che influiscono sulla cinematica del taglio ovvero: come possiamo intervenire sulla geometria della punta per taglia meglio e con sforzo minimo?

 

Il nocciolo della punta e il tagliente centrale.

Con la dicitura nocciolo o nucleo della punta si intende la parte centrale della punta elicoidale e rappresenta la sezione resistente dell’utensile.

(Giusti Santochi, “Tecnologia Meccanica”, Ed. Edizione Ambrosiana)

 

Nella figura precedente, il nocciolo della punta è evidenziato con una circonferenza tratteggiata di diametro e di valore variabile fra 0,1 e 0,2 volte il diametro della punta. Il valore di e non è costante ma aumenta andando verso il codolo della punta.

Il segmento AC è detto impropriamente tagliente centrale. Questo spigolo in realtà non è un tagliente ma una semplice cuspide che, nella dinamica del taglio, deforma semplicemente il materiale e lo sposta verso la periferia del foro. Per questo motivo, gran parte dello sforzo di penetrazione della punta è dovuto al fenomeno di deformazione messo in atto dalla cuspide del nucleo (segmento AC in figura).

 

Quanta forza?

Per prima cosa dobbiamo determinare che cosa influisce negativamente sul taglio del materiale.

In una punta elicoidale, possiamo dividere l’azione di taglio in tre azioni distinte e concomitanti: il taglio del materiale dovuto ai taglienti principali, quello dovuto al tagliente laterale (l’elica per intenderci) e l’azione del tagliente centrale.

Per valutare singolarmente l’entità degli sforzi dovuti a queste azioni, gli scienziati hanno ideato un esperimento molto semplice da effettuarsi su un semplicissimo trapano a bandiera

Consideriamo il particolare cilindrico della figura e eseguiamo una misura della forza di penetrazione nel caso di una foratura con una punta elicoidale di diametro 20 mm.

Il particolare cilindrico ha una ripresa di diametro esterno come quello della punta e al centro ha un foro di diametro 4 mm profondo 20 mm.

Quando la punta taglia la ripresa l’azione di taglio è esercitata dai soli taglienti principali che generano lo sforzo di taglio necessario. Dopo 15 mm, iniziano a tagliare anche i taglienti laterali e lo sforzo di taglio è generato dalle due azioni concomitanti fino a quando, dopo 20 mm, inizia a tagliare anche il tagliente centrale, incrementando ulteriormente lo sforzo di taglio.

La forza assiale applicata alla punta è misurata con una cella di carico posta sotto al particolare da forare e collegata ad un PC su cui è installato un opportuno software.

I risultati ottenuti possono essere riportati su un grafico cartesiano per mostrare graficamente e numericamente i risultati. Il grafico ottenuto è riportato qui di seguito.

 

La forza assiale applicata alla punta aumenta gradualmente fino a che non è compiuto il cono della punta (circa 5 mm) poi la forza rimane pressoché costante fino a che non inizia a tagliare il tagliente centrale. Il contributo dei taglienti laterali è praticamente indistinguibile.

Parlando in cifre, il contributo dei taglienti principali è di circa 1000 N e il contributo dei taglienti laterali è di circa 60 N. Quando però inizia a tagliare la parte centrale, la forza applicata alla punta sale fino a 2500 N e il contributo derivato da questa azione è di 1500 N ovvero il 150% dell’azione dovuta ai taglienti.

 

Centraggio della punta

È esperienza comune che nell’esecuzione di un foro con una punta elicoidale, quando questa entra in contatto con la superficie da forare subisce una deviazione ad opera del tagliente centrale e quindi la posizione del foro può essere affetta da un errore di centraggio della punta. Inoltre, l’instabilità generata nel contatto influisce negativamente anche sull’accuratezza del foro nella parte iniziale che può risultare più grande anche di qualche decimo di millimetro.

 

Conclusioni e risoluzione del problema

Dalle evidenze sperimentali che abbiamo esposto, possiamo concludere che il tagliente centrale è il maggior responsabile dei problemi di taglio sia sulla precisione della posizione del foro sia sull’accuratezza del diametro. Anche la rugosità risente negativamente della sua azione e la superficie laterale del foro risulta ondulata.

Per ovviare ai problemi illustrati occorre utilizzare un’affilatrice mod. 1/BM per eseguire l’operazione che è comunemente detta di riduzione o assottigliamento del nocciolo. Le geometrie che analizzeremo nei prossimi articoli sono illustrate nelle figura sottostante.

Publisher: Bm snc