A graphical method to map the performances of machines and milling tools

The selection of machine, tool and process parameters can be performed with different methods, such as metaheuristic, analytical, graphical and geometrical approaches, or through virtual simulations. These solutions imply a certain level of knowledge and high calculation power, not always available in industry, being often time- and money- consuming. The aim of this work is to provide a synthetic tool that allows the control of the features of milling tools and machines through a graphical representation. Similar to what is performed in measurement instruments field, a 2D and 3D graphs are introduced to map machine and tool capabilities, together with their obtainable manufacturing performances. These graphs systematize and reorganize data from different sources (catalogues, database, 3D models…). Mapping in the same graph different machines or milling tools enables to visualize and compare their capabilities. In addition, it is possible to recognize different design strategies carried out by tool and machine manufacturers. The presented method is exemplified with two different applicative cases. The first one uses this approach to check the performances of a pre-defined milling cycle for the realization of a pedal crank made of titanium. The second case is the mapping of two equivalent tool families realized by different firms for the same application. Even though the method presented, here is not an optimizing tool, it turned out to be an effective solution to represent the main features of machines and milling tools, as shown also by the examples. A future development is to extend the method to other chip removal processes (e.g., turning) and moreover to other material removal technologies. With the introduction of different technologies, it would also be helpful in defining the most suitable one or their best combination in a multi-technological application.

La selezione di macchine, utensili e parametri di processo può essere effettuata tramite diversi metodi, come approcci meta euristici, analitici, grafici e geometrici, oppure attraverso simulazioni virtuali. Queste soluzioni implicano un certo livello di conoscenza ed un'elevata potenza di calcolo, non sempre disponibile in campo industriale, comportando un eccessivo dispendio in termini di tempo e denaro. Lo scopo di questo lavoro è quello di fornire uno strumento sintetico che consenta il controllo delle caratteristiche di macchine e utensili per fresatura tramite una rappresentazione grafica. Analogamente a quanto fatto nel campo degli strumenti di misura, sono stati utilizzati grafici 2D e 3D per mappare le caratteristiche di macchine ed utensili e di conseguenza le performance ottenibili durante la produzione. Questi grafici sistematizzano e riorganizzano dati provenienti da diverse fonti (cataloghi, database, modelli 3D…). Mappando nello stesso grafico differenti macchine o utensili è possibile visualizzare e comparare le loro caratteristiche. In aggiunta, è possibile riconoscere le diverse strategie di produzione dei costruttori di utensili e macchine. Il metodo presentato è esemplificato con due casi applicativi differenti. Il primo utilizza questo approccio per verificare le performance di un ciclo tecnologico predefinito per la realizzazione di una pedivella in titanio. Il secondo mappa due famiglie di utensili equivalenti per la medesima applicazione realizzati da due diversi produttori. Pur non essendo uno strumento d’ottimizzazione, il metodo presentato, così come mostrato dagli esempi, si è rivelato un’efficace soluzione per la rappresentazione delle principali caratteristiche di utensili per fresatura e macchine ad utensile. Un possibile sviluppo futuro è quello di estendere il metodo ad altri processi di formazione di truciolo (ad esempio tornitura) ed inoltre ad altri processi di rimozione di materiale. Con l’introduzione di diverse tecnologie, l’approccio proposto sarebbe anche utile per la definizione del processo o della combinazione di processi più adatti in un’applicazione multi tecnologica.