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Tesi etd-01252008-112059


Thesis type
Tesi di laurea specialistica
Author
PALLESI, SIMONE
URN
etd-01252008-112059
Title
Indagine sulla foratura di plastiche rinforzate con fibra di carbonio finalizzata al monitoraggio del processo
Struttura
INGEGNERIA
Corso di studi
INGEGNERIA MECCANICA
Supervisors
Relatore Ing. Romoli, Luca
Relatore Prof. Dini, Gino
Parole chiave
  • Foratura
  • HSS
  • fibra di carbonio
  • materiali compositi
  • CFRP
Data inizio appello
27/02/2008;
Consultabilità
Completa
Riassunto analitico
__________SOMMARIO____________
Questo lavoro ha come oggetto l’analisi del processo di foratura di materiali compositi rinforzati con fibra di
carbonio (CFRP) mediante la tecnica TCM (Tool Condition Monitoring). Questa permette di quantificare
l’usura dell’utensile con il progredire della lavorazione sia direttamente tramite misure ottiche che
indirettamente misurando l’andamento delle forze coinvolte nel processo e controllando nel contempo la
qualità del foro realizzato. Nella prima fase il laboratorio TCM è stato validato con successo tramite
numerose prove. È stato quindi realizzato un apparato di misura flessibile, basato su uno stereomicroscopio
dotato di fotocamera digitale e software per l’analisi dell’immagine, in grado di effettuare misure di usura
utensile e danneggiamento del laminato. Il sistema sviluppato garantisce alta precisione ed elevata ripetibilità
delle misure ed è inoltre facilmente integrabile nella linea produttiva. Il suddetto sistema è stato validato con
prove di ripetibilità. Nella seconda fase è stata eseguita un’analisi approfondita del processo grazie ad una
ampia campagna di prove di foratura con utensile in HSS e diverse combinazioni di parametri di taglio. Le
prove hanno evidenziato, per questa particolare combinazione utensile pezzo, una rilevante influenza della
velocità di taglio sulla forza di penetrazione. Nell’ultima fase è stata proposta una procedura di controllo per
il processo di foratura basata su logica fuzzy: questa, senza la necessità di un preciso modello matematico,
fornisce una stima della delaminazione e su questa effettua la regolazione dell’avanzamento per
massimizzare la produttività e la qualità del foro minimizzando i costi (tempi passivi, scarti, rotture utensile).
____________ABSTRACT____________
The aim of this work was an analysis of the carbon fiber reinforced plastics drilling process by an application
of TCM (Tool Condition Monitoring) technique. This method allows the quantification of the tool wear as a
function of the process time with an optical microscope and by measuring the variation of the forces applied
during the process and the quality of the obtained hole.
The first step of this work consisted in several tests to validate the multi-sensor system for TCM application.
Then a system which allows a quick and repeatable measurement of tool wear in addition to the delamination
of composite material around the hole has bee developed. The proposed system was based on a stereo
microscope equiped with a digital camera and an image analysis software. Since this apparatus could
represent a flexible means of measurement easily integrable into manufacturing lines. The procedure was
validated by means of many repeatability tests.
In the second step of this work drilling experiments have been carried out with several combinations of
different cutting parameters using HSS twist drills. Results obtained pointed out the remarkable influence of
the cutting speed on the thrust force for this particular combination of piece/tool.
In the last step a control system for the drilling process has been purposed, based on fuzzy logic since the
behaviour of the drilling process cannot be predicted by a mathematical model. This system allowed a
prediction of the extension of surface damage and execute the regoulation of the feed parameter. The fuzzy
control system maximizes the produttivity and the quality of the obtained hole reducing costs.