Velocità superficiale e lineare

La velocità superficiale e lineare è la velocità con cui si muove la superficie di un materiale o il punto periferico di un organo rotante, espressa come lunghezza percorsa nell’unità di tempo. È una grandezza diversa dalla velocità di rotazione: due pulegge che girano agli stessi giri al minuto hanno velocità periferiche diverse se hanno diametri diversi. In moltissime lavorazioni ciò che conta è proprio la velocità della superficie, non il numero di giri: la velocità di taglio di un utensile, la velocità con cui un nastro abrasivo scorre, la velocità di avanzamento di un materiale su un rullo. Capire il legame tra giri, diametro e velocità periferica è la chiave per misurare e impostare correttamente questi processi.

Questa pagina spiega che cos’è la velocità periferica, il suo legame con giri e diametro, e come si misura la velocità superficiale in modo diretto. È una guida per il tecnico di lavorazioni meccaniche, linee continue e processi con organi rotanti.

Velocità periferica, giri e diametro

La velocità periferica di un organo rotante dipende da due fattori: quanti giri compie e quanto è grande. A parità di giri al minuto, un diametro maggiore dà una velocità periferica maggiore, perché il punto sulla superficie percorre una circonferenza più lunga a ogni giro. Questo spiega perché la sola velocità di rotazione non basta a descrivere molti processi: in una lavorazione a utensile o su una mola, ciò che determina il risultato è la velocità con cui la superficie tagliente incontra il pezzo, cioè la velocità periferica. Quando il diametro cambia, come su una bobina che si svolge, mantenere costante la velocità superficiale richiede di variare i giri: è il principio del controllo a velocità lineare costante.

Come si misura la velocità superficiale

La velocità superficiale si può ottenere in due modi. Il primo è indiretto: si misura la velocità di rotazione e si calcola la velocità periferica conoscendo il diametro, con il limite che se il diametro non è noto con precisione, o cambia, il risultato è impreciso. Il secondo è la misura diretta della velocità della superficie, con strumenti a contatto che appoggiano una ruotina sul materiale, oppure con sensori ottici senza contatto che rilevano la velocità direttamente sulla superficie in movimento. La misura diretta è più affidabile perché non dipende dalla conoscenza del diametro e coglie la velocità reale, comprensiva di eventuali slittamenti. È la scelta preferibile quando la velocità superficiale è il parametro critico.

Approccio	Come si ottiene
Indiretto	Da giri e diametro noto
Diretto a contatto	Ruotina sulla superficie
Diretto ottico	Senza contatto sulla superficie

Dove conta la velocità superficiale

La velocità superficiale è il parametro critico in molte lavorazioni. Nelle lavorazioni per asportazione la velocità di taglio, cioè la velocità periferica dell’utensile o del pezzo, determina la qualità della finitura, l’usura dell’utensile e la produttività. Nelle mole, nelle levigatrici e nei nastri abrasivi la velocità della superficie abrasiva governa l’asportazione e il rischio di surriscaldamento. Nelle linee continue la velocità di avanzamento del materiale determina la produttività e va mantenuta costante anche quando il diametro delle bobine cambia. In tutti questi casi impostare e verificare la velocità superficiale, e non solo i giri, è la condizione per un risultato corretto.

• Distinguere velocità periferica da velocità di rotazione.
• Ricordare che a pari giri il diametro cambia la velocità.
• Preferire la misura diretta quando il diametro varia.
• Impostare la velocità di taglio, non solo i giri.
• Mantenere costante la velocità lineare al variare del diametro.

Affidabilità della misura

Nella misura della velocità superficiale conta la coerenza tra il metodo scelto e il parametro che interessa. Se si procede in modo indiretto, l’errore sul diametro si trasferisce interamente sulla velocità periferica, quindi il diametro va conosciuto con precisione. Se si misura in modo diretto, valgono le stesse cautele degli strumenti di velocità: taratura contro riferimenti noti, controllo dello slittamento nei sistemi a contatto, corretto puntamento in quelli ottici. Verificare periodicamente la misura garantisce che la velocità superficiale impostata corrisponda a quella reale, condizione per una lavorazione di qualità costante e per un processo produttivo stabile.

Dalla misura allo strumento: cosa serve in pratica

Questo tema appartiene all’area Velocità, lunghezza e rotazione del ramo Misure e controlli, ed è collegato a velocità di materiali in movimento e alla velocità di rotazione. Per la strumentazione il riferimento è il Catalogo prodotti.

Nel catalogo la misura diretta e senza contatto della velocità superficiale fa capo ai sensori di processo, con i misuratori ottici che leggono il materiale in movimento senza toccarlo: è la strada da preferire quando il diametro non è noto con precisione o cambia durante la lavorazione. Quando invece si parte dai giri dell’organo rotante e il diametro è noto, la velocità periferica si ricava dal regime: si legge con i tachimetri portatili ottici e a contatto oppure con gli stroboscopi, nello stesso Catalogo prodotti. Se devi misurare la velocità superficiale o lineare di un materiale in movimento, il modulo di richiesta consente di ricevere un’indicazione mirata.