Come gestire gli utensili nella pelatura

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Nell’articolo viene proposto un metodo che, utilizzando un approccio probabilistico, permette una corretta gestione degli utensili su una linea di pelatura di barre
La pelatura è una lavorazione per asportazione di truciolo, eseguita su barre a sezione circolare di diametro da 16 a 100 mm.

Le macchine preposte a tale lavorazione sono costituite da una testa pelatrice rotante (su cui sono disposti quattro utensili) e da una serie di rulli spintori che provvedono all’avanzamento della barra.

La pelatura, che solitamente è seguita da un’operazione di rullatura ed eventualmente rettifica, provvede a eliminare le difettosità superficiali dovute alla laminazione (cricche, porosità e sfoglie), nonché la decarburazione derivante sia dalla laminazione, sia dai trattamenti termici.

Prima di affrontare il problema della gestione utensili, vediamo quali possono essere le cause esterne che influenzano negativamente la durata degli utensili: conoscendo ed eliminando tali cause infatti non solo si assicura una maggiore durata degli utensili, ma si riducono gli scarti di lavorazione.

Le cause esterne

Punte storte: questo problema è particolarmente sentito su barre con diametri inferiori ai 25 mm, che vengono raddrizzate e tagliate su macchine raddrizzarotolo.

Infatti, l’estremità finale del rotolo non risulta quasi mai raddrizzata completamente.

Se tale barra non viene scartata, quando passa attraverso le guide d’ ingresso della testa subisce un recupero elastico, con conseguente urto contro le placchette della testa pelatrice.

Mancanza d’ intestatura: se, per qualche ragione, viene a mancare lo smusso sull’estremità iniziale della barra, il suo ingresso nella testa pelatrice risulta brusco, con conseguenti effetti negativi sugli utensili.

Barre cesoiate a caldo: questo tipo di taglio viene di solito effettuato su barre di diametro compreso tra 35 e 70 mm e, molto spesso, risultano più storte del normale e la raddrizzatura non risulta completa.

Barre tagliate con cannello: è un problema che si presenta quando viene asportato un provino con il cannello per essere inviato in laboratorio e il materiale in questione è un acciaio da bonifica.

La parte interessata al taglio risulta fortemente indurita a causa dello shock subìto e danneggia più velocemente gli utensili.

A titolo di esempio, in figura 2 si riporta l’andamento della durezza superficiale in funzione della distanza dal taglio nel caso di una barra in 42CrMo4.

Registrazione utensili: gli utensili della testa pelatrice devono essere registrati radialmente con la precisione del centesimo di millimetro.

Infatti, l’utensile che viene a “sporgere” maggiormente rispetto agli altri subisce un’usura maggiore.

A titolo di esempio, in figura 3 è riportata l’usura (in termini di labbro di usura VB sul fianco dell’inserto) in funzione del tempo di lavorazione: come si può notare il comportamento di un utensile mal registrato (curva a tratti) risulta peggiore rispetto agli altri.

Considerazioni economiche

Come è noto [1, 2], per studiare il comportamento di un utensile al fine di definire una politica per la sua sostituzione è necessario utilizzare un approccio probabilistico, in quanto non tutti gli utensili hanno la stessa durata e un loro cedimento prematuro comporta dei costi (penalità).

L’approccio probabilistico, infatti, non permette di eliminare tali cedimenti, ma di tenere sotto controllo il fenomeno e lavorare in condizioni di minimo costo.

Condizioni di compromesso fra i costi imputabili all’utensile (che aumentano all’aumentare del numero delle sostituzioni) e quelli imputabili ai cedimenti (che aumentano al diminuire del numero delle sostituzioni).

Nel corso di questa trattazione useremo termini impiegati nella statistica.

Per non appesantire l’analisi si rimanda, per il lettore digiuno su tali argomenti, all’appendice.

La durata produttiva hp di un utensile è data dalla seguente espressione:
hp = ha · Ra + hr · (1- Ra)

in cui il primo termine rappresenta il tempo produttivo degli utensili che raggiungono la durata programmata (attesa) ha, mentre il secondo il tempo produttivo di quelli restanti che, pur cedendo prematuramente e quindi non raggiungendo la durata programmata, concorrono alla realizzazione di alcuni pezzi con una durata media pari a hr.

Nell’espressione sopra riportata, Ra rappresenta l’affidabilità associata alla durata ha programmata.

Il cedimento anticipato di un utensile comporta sempre delle penalità di tempo (Pt) e di costo (Pc).

Infatti, quando ciò avviene, l’operatore è costretto a ridurre l’avanzamento in modo da permettere il completamento della lavorazione con i taglienti rimasti.

A differenza della tornitura, infatti, non è possibile interrompere la lavorazione allontanando gli utensili.

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