Sviluppo di una configurazione di prova per il taglio ortogonale di metalli
Creators: name: Meryamka, Alber
Publisher: name: Scuola Universitaria della Svizzera Italiana (SUPSI)
Year: 2024
Subjects: orthogonal cutting
metal

description: Abstract italiano Questo progetto si concentra sulla progettazione di un sistema di prova per effettuare il taglio ortogonale con una flessione massima di 5 [μm], utilizzando la macchina di prova Zwick/Roell Z050. L'obiettivo principale è consentire la misurazione precisa della forza di taglio e della temperatura dell’utensile durante il processo di taglio ortogonale di materiali metallici, facilitando così l'ottimizzazione delle prestazioni degli utensili da taglio. Il progetto esplora inoltre l'integrazione della tecnologia Digital Image Correlation (DIC) per misurare accuratamente le deformazioni superficiali durante il processo di taglio. Il sistema include un porta utensile e un porta campione progettati con cura, che permettono la sostituzione semplice, agevole e precisa dell’utensile e del campione. Entrambi i componenti sono montati su una base robusta, progettata per garantire una flessione minima e mantenere l'ortogonalità durante il taglio. Diverse alternative di design sono state considerate e valutate, e un'analisi agli elementi finiti (FEM) è stata utilizzata per validare l'integrità strutturale, assicurando che le flessioni rimanessero entro la tolleranza richiesta di 5 [μm]. Oltre alla progettazione, è stata sviluppata una sequenza di montaggio dettagliata per garantire un'installazione precisa e sicura del sistema. Il progetto ha inoltre incluso una stima dettagliata dei costi, risultando in un costo complessivo di 10.795 CHF per il sistema di taglio ortogonale, escluso il sistema DIC. Il peso totale del sistema è stato calcolato in 13,5 [kg], rientrando nei limiti di sicurezza per il sollevamento manuale secondo le normative SUVA. Il sistema DIC, con un costo aggiuntivo di 1.087 CHF, è stato scelto per fornire una misurazione accurata delle deformazioni superficiali durante il processo di taglio. La combinazione di queste tecnologie avanzate offre una piattaforma versatile e affidabile per condurre esperimenti di taglio ortogonale, fornendo dati preziosi per migliorare le prestazioni degli utensili e comprendere meglio il comportamento dei materiali in condizioni operative diverse. ____ This project focuses on the design of a test system for performing orthogonal cutting with a maximum deflection of 5 [μm], using the Zwick/Roell Z050 testing machine. The main objective is to enable precise measurement of cutting force and tool temperature during the orthogonal cutting process of metallic materials, thereby facilitating the optimization of cutting tool performance. The project also explores the integration of Digital Image Correlation (DIC) technology to accurately measure surface deformations during the cutting process. The system includes a carefully designed tool holder and sample holder, which allow for easy, smooth, and precise replacement of the tool and sample. Both components are mounted on a sturdy base, designed to ensure minimal deflection and maintain orthogonality during cutting. Several design alternatives were considered and evaluated, and a finite element analysis (FEM) was used to validate the structural integrity, ensuring that deflections remained within the required tolerance of 5 [μm]. In addition to the design, a detailed assembly sequence was developed to ensure precise and safe installation of the system. The project also included a detailed cost estimate, resulting in a total cost of 10,795 CHF for the orthogonal cutting system, excluding the DIC system. The total weight of the system was calculated to be 13.5 [kg], falling within the safety limits for manual lifting according to SUVA regulations. The DIC system, with an additional cost of 1,087 CHF, was selected to provide accurate measurement of surface deformations during the cutting process. The combination of these advanced technologies offers a versatile and reliable platform for conducting orthogonal cutting experiments, providing valuable data to improve tool performance and better understand material behavior under different operating conditions.