studio della accuratezza dimensionale del processo di formatura ...

Università degli Studi di Cassino
Facoltà di Ingegneria
Laurea in Ingegneria Meccanica
STUDIO DELLA ACCURATEZZA DIMENSIONALE DEL PROCESSO DI
FORMATURA INCREMENTALE TRAMITE MACCHINA DI MISURA A
COORDINATE
Relatore
Prof.ssa Polini W.
Correlatore
Prof. Strano M.
Candidato
Alberto Guadagnino
Mat.: 0802369
Anno Accademico 2003/2004

Incremental forming
Esigenze mercato lamiere stampate:
maggiore flessibilità strategica e operativa;
ottimizzazione dei tempi e dei materiali;
progettazione, realizzazione e configurazione di impianti
che consentono elevata differenziazione del prodotto.
In questo scenario industriale prende forma un
nuovo processo di deformazione della lamiera, il cui
meccanismo di base è ottenere il modello desiderato
attraverso l’azione progressiva di un utensile di forma
semplice:
l’incremental forming
2/19

Incremental forming
In questa tecnologia è
escluso l’impiego di
qualsiasi tipologia di stampo, riducendo l’attrezzatura
necessaria:
semplice sistema di bloccaggio;
utilizzo di attrezzi e macchinari general-purpose;
utensili poco costosi.
3/19

Incremental forming
I principali parametri
rappresentati in figura che
caratterizzano il processo di
dieless incremental forming
sono: f z , r, α.
È
possibile determinare lo
spessore istantaneo della
lamiera t f
del seno.
tramite la legge
4/19

Incremental forming
La precisione dimensionale è
influenzata da diversi
fattori:
la mancanza di uno stampo induce notevoli
differenze tra la geometria descritta dagli utensili e
quella effettivamente ottenuta;
lo spessore della lamiera non è costante, ma
segue approssimativamente la legge del seno.
5/19

Incremental forming
Deformazioni
controllate
Deformazioni
incontrollate
6/19

Incremental forming
Esperimenti di formatura
incrementale tramite il robot
KUKA KR45/2
punzone
7/19

Incremental forming
Caratteristiche comuni delle
coppe in studio:
f z costante per ogni coppa
(0.8, 0.9, 1.1 e 1.2 mm);
i valori di α variano da un
massimo di 45° circa nella parte
superiore e progressivamente
decrescono fino a che il limite di
frattura del pezzo non sia stato
raggiunto.
8/19

Operazioni di misura
Realizzate le coppe tramite il
KUKA ci si è posti il problema di
misurare questi prodotti per
accertare la bontà della fattura.
La Prismo 5 della ZEISS ® ha un
sistema di movimentazione
secondo 3 assi in un volume di
lavoro.
9/19

Operazioni di misura
Per le misurazioni delle coppe si è
usato un tastatore il cui raggio della
sfera è pari a 2,98 mm.
Il sistema di riferimento pezzo, per la
CMM, ha l’origine degli assi al
centro della coppa, passante per il
piano della lamiera.
Configurazione del tastatore
Sistema Riferimento
10/19

Operazioni di misura
Sistema Riferimento
Sistema Riferimento
KUKA
CMM
11/19

Operazioni di misura
Operazioni di misura
Area di misura
Area di misura
z
12/19

Profilo misurato
z
[mm]
55
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
progetto
misurato
20 25 30 35 40 45 50
ρ
[mm]
f z =0.8 mm
errore(z)=ρ progetto(z) - ρ misurato (z)
13/19

1.00
0.50
0.00
-0.50
-1.00
-1.50
e
-2.00
-2.50
-3.00
-3.50
-4.00
-4.50
[mm]
Grafico dell’errore
errore
0 10 20 30 40 50 60
z_misurato
[mm]
errore
f z =0.8mm
errore max - errore min = range
14/19

Operazioni di misura
Operazioni di misura
Area di misura
Area di misura
15/19
Area utile Area utile

Grafico del range nell’area utile
50
45
40
35
30
z
[mm] 25
20
progetto
misurato
min
max
f z =0.8 mm
15
10
5
20 25 30 35 40 45
ρ[mm]
16/19

Andamento del range con f z
2,5
2
range
1,5
[mm]
1
- 1 dato
-2 dati
0,5
0
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3
fz
[mm]
17/19

Andamento dell’ errore max con f z
2,5
2,0
errore max
[mm]
1,5
1,0
- 1 dato
-2 dati
0,5
0,0
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1,1 1,2 1,3
fz
[mm]
18/19

Conclusioni
Il processo genera grossi errori dimensionali
Elaborato una procedura per la misurazione di questi
errori tramite CMM
Esiste una zona utile tecnologica dove la precisione
dimensionale è migliore
L’andamento dell’errore al variare di z è molto simile
per i 4 casi considerati
Errore max e range sembrano dipendere dal valore f z
19/19