studio della accuratezza dimensionale del processo di formatura ...
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Università degli Stu<strong>di</strong> <strong>di</strong> Cassino<br />
Facoltà <strong>di</strong> Ingegneria<br />
Laurea in Ingegneria Meccanica<br />
STUDIO DELLA ACCURATEZZA DIMENSIONALE DEL PROCESSO DI<br />
FORMATURA INCREMENTALE TRAMITE MACCHINA DI MISURA A<br />
COORDINATE<br />
Relatore<br />
Prof.ssa Polini W.<br />
Correlatore<br />
Prof. Strano M.<br />
Can<strong>di</strong>dato<br />
Alberto Guadagnino<br />
Mat.: 0802369<br />
Anno Accademico 2003/2004
Incremental forming<br />
Esigenze mercato lamiere stampate:<br />
maggiore flessibilità strategica e operativa;<br />
ottimizzazione dei tempi e dei materiali;<br />
progettazione, realizzazione e configurazione <strong>di</strong> impianti<br />
che consentono elevata <strong>di</strong>fferenziazione <strong>del</strong> prodotto.<br />
In questo scenario industriale prende forma un<br />
nuovo <strong>processo</strong> <strong>di</strong> deformazione <strong><strong>del</strong>la</strong> lamiera, il cui<br />
meccanismo <strong>di</strong> base è ottenere il mo<strong>del</strong>lo desiderato<br />
attraverso l’azione progressiva <strong>di</strong> un utensile <strong>di</strong> forma<br />
semplice:<br />
l’incremental forming<br />
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Incremental forming<br />
In questa tecnologia è<br />
escluso l’impiego <strong>di</strong><br />
qualsiasi tipologia <strong>di</strong> stampo, riducendo l’attrezzatura<br />
necessaria:<br />
<br />
<br />
<br />
semplice sistema <strong>di</strong> bloccaggio;<br />
utilizzo <strong>di</strong> attrezzi e macchinari general-purpose;<br />
utensili poco costosi.<br />
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Incremental forming<br />
I principali parametri<br />
rappresentati in figura che<br />
caratterizzano il <strong>processo</strong> <strong>di</strong><br />
<strong>di</strong>eless incremental forming<br />
sono: f z , r, α.<br />
È<br />
possibile determinare lo<br />
spessore istantaneo <strong><strong>del</strong>la</strong><br />
lamiera t f<br />
<strong>del</strong> seno.<br />
tramite la legge<br />
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Incremental forming<br />
La precisione <strong><strong>di</strong>mensionale</strong> è<br />
influenzata da <strong>di</strong>versi<br />
fattori:<br />
<br />
la mancanza <strong>di</strong> uno stampo induce notevoli<br />
<strong>di</strong>fferenze tra la geometria descritta dagli utensili e<br />
quella effettivamente ottenuta;<br />
<br />
lo spessore <strong><strong>del</strong>la</strong> lamiera non è costante, ma<br />
segue approssimativamente la legge <strong>del</strong> seno.<br />
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Incremental forming<br />
Deformazioni<br />
controllate<br />
Deformazioni<br />
incontrollate<br />
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Incremental forming<br />
Esperimenti <strong>di</strong> <strong>formatura</strong><br />
incrementale tramite il robot<br />
KUKA KR45/2<br />
punzone<br />
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Incremental forming<br />
Caratteristiche comuni <strong>del</strong>le<br />
coppe in <strong>stu<strong>di</strong>o</strong>:<br />
f z costante per ogni coppa<br />
(0.8, 0.9, 1.1 e 1.2 mm);<br />
i valori <strong>di</strong> α variano da un<br />
massimo <strong>di</strong> 45° circa nella parte<br />
superiore e progressivamente<br />
decrescono fino a che il limite <strong>di</strong><br />
frattura <strong>del</strong> pezzo non sia stato<br />
raggiunto.<br />
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Operazioni <strong>di</strong> misura<br />
Realizzate le coppe tramite il<br />
KUKA ci si è posti il problema <strong>di</strong><br />
misurare questi prodotti per<br />
accertare la bontà <strong><strong>del</strong>la</strong> fattura.<br />
La Prismo 5 <strong><strong>del</strong>la</strong> ZEISS ® ha un<br />
sistema <strong>di</strong> movimentazione<br />
secondo 3 assi in un volume <strong>di</strong><br />
lavoro.<br />
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Operazioni <strong>di</strong> misura<br />
Per le misurazioni <strong>del</strong>le coppe si è<br />
usato un tastatore il cui raggio <strong><strong>del</strong>la</strong><br />
sfera è pari a 2,98 mm.<br />
Il sistema <strong>di</strong> riferimento pezzo, per la<br />
CMM, ha l’origine degli assi al<br />
centro <strong><strong>del</strong>la</strong> coppa, passante per il<br />
piano <strong><strong>del</strong>la</strong> lamiera.<br />
Configurazione <strong>del</strong> tastatore<br />
Sistema Riferimento<br />
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Operazioni <strong>di</strong> misura<br />
Sistema Riferimento<br />
Sistema Riferimento<br />
KUKA<br />
CMM<br />
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Operazioni <strong>di</strong> misura<br />
Operazioni <strong>di</strong> misura<br />
Area <strong>di</strong> misura<br />
Area <strong>di</strong> misura<br />
z<br />
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Profilo misurato<br />
z<br />
[mm]<br />
55<br />
50<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
progetto<br />
misurato<br />
20 25 30 35 40 45 50<br />
ρ<br />
[mm]<br />
f z =0.8 mm<br />
errore(z)=ρ progetto(z) - ρ misurato (z)<br />
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1.00<br />
0.50<br />
0.00<br />
-0.50<br />
-1.00<br />
-1.50<br />
e<br />
-2.00<br />
-2.50<br />
-3.00<br />
-3.50<br />
-4.00<br />
-4.50<br />
[mm]<br />
Grafico <strong>del</strong>l’errore<br />
errore<br />
0 10 20 30 40 50 60<br />
z_misurato<br />
[mm]<br />
errore<br />
f z =0.8mm<br />
errore max - errore min = range<br />
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Operazioni <strong>di</strong> misura<br />
Operazioni <strong>di</strong> misura<br />
Area <strong>di</strong> misura<br />
Area <strong>di</strong> misura<br />
15/19<br />
Area utile Area utile
Grafico <strong>del</strong> range nell’area utile<br />
50<br />
45<br />
40<br />
35<br />
30<br />
z<br />
[mm] 25<br />
20<br />
progetto<br />
misurato<br />
min<br />
max<br />
f z =0.8 mm<br />
15<br />
10<br />
5<br />
20 25 30 35 40 45<br />
ρ[mm]<br />
16/19
Andamento <strong>del</strong> range con f z<br />
2,5<br />
2<br />
range<br />
1,5<br />
[mm]<br />
1<br />
- 1 dato<br />
-2 dati<br />
0,5<br />
0<br />
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3<br />
fz<br />
[mm]<br />
17/19
Andamento <strong>del</strong>l’ errore max con f z<br />
2,5<br />
2,0<br />
errore max<br />
[mm]<br />
1,5<br />
1,0<br />
- 1 dato<br />
-2 dati<br />
0,5<br />
0,0<br />
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3<br />
fz<br />
[mm]<br />
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Conclusioni<br />
Il <strong>processo</strong> genera grossi errori <strong>di</strong>mensionali<br />
Elaborato una procedura per la misurazione <strong>di</strong> questi<br />
errori tramite CMM<br />
Esiste una zona utile tecnologica dove la precisione<br />
<strong><strong>di</strong>mensionale</strong> è migliore<br />
L’andamento <strong>del</strong>l’errore al variare <strong>di</strong> z è molto simile<br />
per i 4 casi considerati<br />
Errore max e range sembrano <strong>di</strong>pendere dal valore f z<br />
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