Il flusso di lavoro di lavorazione è stato progettato per isolare l'effetto della forma dell'utensile e del controllo del movimento sulla variazione dimensionale. A ogni variabile è stato assegnato un intervallo fisso e l'elaborazione dei campioni ha seguito una sequenza identica per garantire la riproducibilità. Tutti gli utensili da taglio sono stati ispezionati prima e dopo ogni lotto per eliminare l'interferenza dovuta all'usura dei bordi.

I set di dati grezzi sono stati prodotti attraverso prove di lavorazione controllate. Le letture delle misurazioni sono state ottenute utilizzando una macchina di misura a coordinate (CMM) calibrata, un profilometro di superficie e accelerometri ad alta velocità posizionati vicino al porta-utensili. I set di dati di tolleranza precedentemente pubblicati sono stati utilizzati come riferimenti comparativi per valutare le prestazioni.

• Attrezzatura di Lavorazione: Centro di tornitura CNC a 5 assi con mandrino motorizzato

• Utensili da Taglio: Inserti in metallo duro (raggio di punta 0,4 / 0,8 mm)

• Strumenti di Misurazione: CMM (±1 μm), profilometro (Risoluzione 0,01 μm), sensori di vibrazione a due assi

• Modelli Statistici: Regressione multivariata per la deviazione della tolleranza; analisi spettrale per i modelli di vibrazione
  Tutti i parametri, le formule e le sequenze sono stati documentati per consentire la completa replicazione procedurale.

Le deviazioni dimensionali misurate sono diminuite quando il raggio dell'inserto è aumentato da 0,4 mm a 0,8 mm. Il raggio migliorato ha ridotto la deflessione dell'utensile, portando a una riduzione media della deviazione da 12 μm a 7 μm. Ciò concorda con i dati di riferimento che mostrano riduzioni simili nelle leghe a media resistenza.

Tabella 1 riassume la deviazione media tra i materiali.

La rugosità superficiale Ra è migliorata costantemente quando la velocità del mandrino è stata stabilizzata entro ±15 rpm. Il profilometro ha registrato un miglioramento del 27% nei campioni di alluminio e un miglioramento del 18% nell'acciaio dolce. Questo modello si allinea con i picchi di vibrazione spettrale che si sono spostati verso il basso quando la risonanza utensile-pezzo è diminuita.

Rispetto agli studi esistenti, i risultati dei test mostrano una distribuzione più ristretta degli errori di tolleranza quando la deriva termica è stata compensata ogni 20 minuti. I lavori pubblicati riportano tipicamente una varianza maggiore per i cicli di lavorazione non compensati, evidenziando l'importanza del controllo della temperatura nella tornitura di piccoli lotti.

La riduzione della deviazione dimensionale è principalmente legata alla minore vibrazione laterale dell'utensile. L'aumento del raggio dell'inserto ha generato un percorso di contatto più stabile, con conseguente flusso di trucioli più fluido e riduzione dello stress termico. La velocità costante del mandrino ha ulteriormente minimizzato i cambiamenti dinamici nella forza di taglio, supportando livelli di rugosità stabili.

Lo studio si è concentrato su due materiali e una singola classe di inserti in metallo duro. I fluidi di taglio, i livelli di rigidità della macchina e le strategie di utensili ibridi non sono stati valutati. Questi fattori potrebbero influenzare i risultati in diverse configurazioni industriali.

Il processo riproducibile dimostra un percorso pratico per le fabbriche che mirano a migliorare la precisione di tornitura, in particolare negli ordini di materiali misti o nei lavori di prototipazione di alta precisione. Le fabbriche possono integrare il monitoraggio delle vibrazioni e la calibrazione termica nei flussi di lavoro esistenti con costi moderati.

I test di lavorazione mostrano che l'equilibrio tra la geometria dell'inserto e la velocità controllata del mandrino fornisce guadagni misurabili nella stabilità dimensionale e nella qualità della superficie. La compensazione termica costante rafforza la ripetibilità della tolleranza nella tornitura di alluminio e acciaio dolce. Il flusso di lavoro convalidato offre un riferimento tecnico scalabile per i produttori di precisione e suggerisce un ulteriore esame dei rivestimenti degli utensili, delle strategie di raffreddamento e dell'ottimizzazione multi-materiale.