Riassunto analitico
Nell’industria ceramica sanitaria il processo di finitura a cui vengono sottoposti i semilavorati, una volta essiccati e sformati dagli stampi in gesso, ha come scopo quello di ridurre la rugosità superficiale ed eliminare le difettosità generate durante la produzione. Attraverso l’impiego di utensili abrasivi, caratterizzati da moto rotativo o rotorbitale, si è in grado di asportare piccoli volumi di materiale da pezzi con diverso stato di essiccazione. I prodotti sanitari come vasi, lavandini e piatti doccia, sono caratterizzati da superfici free-form molto complesse. Pertanto, tradizionalmente, il processo di finitura viene eseguito a mano da operatori istruiti, in grado di gestire i parametri della lavorazione in base alla geometria e ai difetti dei semilavorati. Le condizioni di lavoro sono proibitive, l’elevato quantitativo di polvere nociva generata e la rumorosità degli utensili provocano danni alla salute degli operatori. Per questo motivo le case produttrici si stanno orientando verso soluzioni automatizzate, in grado di riprodurre i risultati desiderati mediante l’impiego di robot. Le lavorazioni vengono programmate da operatori esperti, con l’impiego di software di programmazione offline facendo riferimento ai modelli CAD dei pezzi in lavorazione. Il progetto di tesi ha come scopo quello di studiare il processo di finitura, generando un algoritmo in grado di caratterizzare la lavorazione e proporre i parametri tecnologici ideali, al fine di ottenere un risultato soddisfacente e ottimizzato. A seguito di una prima ricerca bibliografica e studio dello stato dell’arte, sono stati individuati i modelli necessari a descrivere il processo di finitura. Il contatto tra abrasivo e semilavorato è stato modellizzato secondo la teoria di Hertz, che ha permesso di stimare la superficie di contatto sulla quale ha effetto la lavorazione. Attraverso il modello definito Material Removal Profile è stato possibile integrare il modello Hertziano, definendo così un algoritmo in grado di prevedere il volume di materiale asportato e la profondità di abrasione. In particolare il modello è dipendente dalle proprietà meccaniche dei corpi a contatto (modulo di Young, coefficiente di Poisson e durezza), dalle caratteristiche geometriche delle superfici nel punto di contatto (raggi principali di curvatura) e dalle variabili di output del robot (velocità di avanzamento dell’utensile, velocità di rotazione dell’abrasivo e forza di contatto). L’algoritmo ottenuto è stato impiegato per analizzare un esempio di lavorazione, fornita dal gruppo di sviluppo della cella sperimentale. Al fine di ottenere una profondità di abrasione costante su tutta la traiettoria, il modello della lavorazione è stato invertito ed utilizzato per risolvere il problema di ottimizzazione associato al processo. Con lo strumento realizzato è possibile, note le costanti meccaniche dei materiali, la profondità di abrasione desiderata ed i vincoli del sistema, determinare parametri ottimali per la velocità di avanzamento utensile, la forza di contatto e la velocità di rotazione abrasivo in funzione della traiettoria robot. Il candidato ha individuato, attraverso la ricerca bibliografica, i metodi e i criteri per descrivere il processo di finitura, riconoscendo il modello Material Removal Profile come il più idoneo per l’applicazione. In seguito ha sviluppato l’algoritmo adattando il modello della lavorazione al caso specifico della finitura di un vaso in ceramica. Ha inoltre proposto la strategia di ottimizzazione con la quale sono stati individuati i parametri tecnologici ottimali.
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