Ottimizzazione parametri di taglio in processo di tornitura svolto su componenti Aerospace = Optimization of cutting parameters in turning process performed on Aerospace components

Il presente lavoro di tesi, realizzato durante una attività di tirocinio in azienda, ha riguardato lo studio di un processo di taglio e la relativa ottimizzazione ed è stato svolto su dei cuscinetti per il settore aerospaziale. In particolare, si è concentrata l’attenzione sul processo di tornitura. In primis, è stata scelta una tipologia di componente ad alto volume di produzione, tra i differenti prodotti, considerando ai fini dello studio solo l’anello interno. Di tale tipologia ne sono presenti due varianti, molto simili geometricamente, quindi, le considerazioni svolte su di uno è stato possibile estenderle anche sull’altro. Preliminarmente, è stata presa visione: della parte teorica, considerandone le variabili caratteristiche, di: processo di tornitura (includendo le considerazioni sulla geometria dell’utensile, i differenti materiali degli utensili ed i parametri di taglio caratteristici), centro di lavorazione, stesura e struttura di un part program per una macchina CNC, usura degli utensili da taglio (includendone i vari meccanismi), analisi di regressione lineare multipla, controllo statistico di processo e carte di controllo; degli strumenti e dispositivi impiegati, considerandone le variabili caratteristiche, (centro di lavoro, microscopio digitale e macchina CMM 3D) e delle caratteristiche della lavorazione (geometria e materiale del componente, fase del ciclo di lavoro di cui effettuare lo studio e geometria e materiale dell’inserto). In seguito, è stata effettuata la pianificazione degli esperimenti, all’interno della quale sono stati variati i parametri di taglio (velocità di taglio ed avanzamento), sempre rispettando i limiti dei materiali (di pezzo ed inserto) in gioco, e del centro di lavoro utilizzato, tenendo anche conto della tipologia di serraggio del componente in macchina per l’esecuzione della lavorazione, e l’esecuzione delle prove incluse in tale piano. Dopo ciò, siccome durante la prova è stata tenuta traccia dell’inserto utilizzato e del pezzo lavorato, è stato effettuato il rilevamento dell’usura sugli inserti mediante un microscopio digitale, sono stati analizzati tali valori, dei diversi meccanismi osservati, con una analisi di regressione lineare multipla per ricercarne il valore minimo, ed è stata effettuata una analisi dimensionale, utilizzando lo strumento delle carte di controllo, sulle dimensioni del componente influenzate rilevate tramite una macchina CMM 3D, per valutare le alterazioni dimensionali indotte dalla variazione dei parametri imposta. Infine, dopo aver rilevato che ciascuna prova svolta non ha comportato variazioni significative nella geometria lavorata, è stato deciso di estendere la coppia dei parametri, che consente il valore minore dell’usura dell’inserto nella lavorazione ed anche la minor durata, ad un numero superiore di campioni (un intero lotto di componenti) per poterne collaudare la ripetibilità, effettuando delle analisi statistiche come quelle descritte precedentemente per realizzare il confronto con lo storico dati. Si è giunti al risultato che la variazione di parametri imposta che garantisce il valor minimo dell’usura dell’inserto e comportante una riduzione in termini temporali della durata della singola lavorazione all’interno dell’intero processo di tornitura, pari a circa il 41% rispetto al valore precedente, è divenuta il corrente standard per la lavorazione considerata del componente esaminato.