Bazele-prelucrarilor-mecanice

Adriana FOTA

BAZELE PRELUCRĂRILOR

MECANICE

2010

REPROGRAFIA UNIVERTSITĂŢII TRANSILVANIA DIN BRAŞOV

user

Rectangle

1

Bazele prelucrărilor mecanice

Cuprins Introducere……………………………………………………………………………………..2 M1. Fenomene care însoţesc procesul de aşchiere………………………………………….5 M1.U1. Geometria sculelor aşchietoare………………………………………………………..6 M1.U2. Formarea aşchiilor şi tasarea…………………………….………………………......15 M1.U3. Forţele de aşchiere…………………………………………………….……………..26 M1.U4. Fenomene termice la aşchiere………………………………………………………..40 M1.U5. Uzura şi durabilitatea sculelor aşchietoare…………………………………………..44 M2. Procedee de prelucrare prin aşchiere………………………………………………....56 M2.U1. Rabotarea şi mortezarea………………..………………………………………….....58 M2.U2. Broşarea……………………………………………………………………………...66 M2.U3. Strunjirea…………………………………………….................................................80 M2.U4. Frezarea………………………………………………………………………….......98 M2.U5. Burghierea, adâncirea, alezarea………………………………………………….....110 M2.U6. Rectificarea………………………………………………………………………....118 M2.U7. Prelucrarea filetelor………………………………………………………………...133 Temă de control……………………………………………………………………………..147 Rezumat……………………………………………………………………………………..147 Bibliografie………………………………………………………………………………….148

2

Introducere

Tehnica modernă acordă astăzi, o tot mai mare atenţie prelucrării metalelor prin aşchiere, ca metodă generală, care permite să se obţină piese de mare complexitate, cu precizie şi calitate a suprafeţei ridicate. Importanţa acestui domeniu, al prelucrărilor mecanice, derivă şi din faptul că, în firmele constructoare de maşini şi aparate, aceste prelucrări reprezintă 60 – 75 % din totalul manoperei pe produs.

În prezent, se pune un accent deosebit pe aspectele legate de bazele teoretice ale prelucrărilor prin aşchiere, având în vedere necesitatea optimizării proceselor de aşchiere, în condiţiile îngreunării permanente a condiţiilor de lucru, prin intensificarea regimurilor de aşchiere şi introducerii pe sacră largă a materialelor înalt aliate, greu prelucrabile, precum şi obţinerea calităţii şi preciziei cerute.

Aşchierea metalelor, constând în îndepărtarea unor straturi de material dintr-un semifabricat, straturi transformate în aşchii, se realizează pe maşini-unelte, folosindu-se scule dispozitive şi lichide de răcire. Sculele folosite la aşchiere au geometrii definite prin mai mulţi parametri, ce pot lua valori între anumite limite. Dispozitivele utilizate pot influenţa precizia, productivitatea şi costul prelucrării, în funcţie de schema cinematică adoptată, de precizia pieselor componente, etc. Maşina-unealtă influenţează procesul de aşchiere prin gama de turaţii şi avansuri, prin momentele şi forţele admisibile, prin rigiditatea diferitelor ansambluri, prin precizia mişcărilor, etc. Lichidul de aşchiere are influenţă directă asupra frecării din zona de aşchiere, asupra evaluării căldurii, asupra depunerilor de tăiş, etc. Dimensiunile, forma, toleranţele, uniformitatea structurii şi alte date ale semifabricatului influenţează, de asemenea, procesul de aşchiere.

Prelucrările prin aşchiere pot fi realizate prin diferite metode şi procedee, deosebite prin tipul sculei şi al maşinii utilizate, prin felul mişcărilor relative dintre sculă şi piesă, prin schema de aşchiere şi regimul de lucru utilizat. Fără o bună cunoaştere a acestora, a legilor de bază ale aşcherii nu se pot desfăşura activităţile de proiectare a proceselor tehnologice, de prelucrare pe maşinile-unelte.

Obiectivele cursului Cursul intitulat “Bazele Prelucrărilor Mecanice” are ca scop prezentarea diferitelor procedee şi metode de prelucrări prin aşchiere, precum şi a proceselor de aşchiere - a fenomenelor prin care se produce detaşarea aşchieie şi formarea

3

suprafeţelor prelucrate. Obiectivul principal constă în formarea unei concepţii sistemice asupra proceselor şi procedeelor de prelucrare mecanică. La sfârşitul acestui curs, studenţii vor fi capabili să:

descrie şi explice principiile de prelucrare caracteristice diverselor procedee de aşchiere.

cunoască domeniul de utilizare şi a performanţele prelucrării prin diverse procedee de prelucrare.

prezinte particularităţilor geometrice ale sculelor frecvent utilizate la fiecare procedeu de prelucrare.

dezvolte abilităţi privind calculul regimului de aşchiere, a forţelor şi puterii necesare pentru principalele procedee de aşchiere

dezvolte abilităţi în stabilirea normei tehnice de timp pentru principalele procedee de prelucrare.

dezvolte capacităţi de proiectare, realizare şi evaluare a proceselor de prelucrări mecanice

cunoască metodele moderne de plrelucrare mecanică şi aplicarea acestora în producţie.

Cerinţe preliminare Sunt necesare cunoştinţe dobândite în domeniile fundamentale: mecanică, rezistenţa materialelor, mecanisme, organe de maşini, toleranţe şi control dimensional, desen tehnic, etc.

Mijloace de lucru Aplicaţiile practice dezvoltate pe parcursul unităţilor de învăţare aferente celor două module se vor efectua în Laboratorul de Maşini – Unelte existent.

Structura cursului Cursul intitulat “Bazele Prelucrărilor Mecanice” este structurat în două module, astfel: primul modul cuprinde cinci unităţi de învăţare - fiind destinat studierii fenomenelor ce însoţesc procesele de aşchiere, iar al doilea modul cuprinde şapte unităţi de învăţare şi este destinat prezentării principalelor procedee de prelucrare mecanică utilizate în construcţia de maşini. Materialul de curs conţine atât secţiuni teoretice, cât şi numeroase aspecte practice – exemple şi exerciţii rezolvate – care pot ajuta studenţii în activitatea profesională. La rândul său, fiecare unitate de învăţare cuprinde: obiective, aspecte teoretice privind tematica unităţii de învăţare respective, exemple, aplicaţii practice, teste de autoevaluare precum şi probleme propuse spre discuţie şi rezolvare. De asemenea, la sfârşitul fiecărei unităţi de

4

învăţare se regăseşte un rezumat, care prezintă cele mai importante aspecte analizate în cadrul acesteia. La sfârşitul cursului este indicată o temă de control, rezolvarea acesteia fiind obligatorie.

Durata medie de studiu individual Parcurgerea de către studenţi a unităţilor de învăţare ale cursului de “Bazele Prelucrărilor Mecanice”, atât aspectele teoretice cât şi rezolvarea testelor de autoevaluare, rezolvarea problemelor propuse se pot face în 2-3 ore pentru fiecare unitate.

Evaluarea La sfârşitul semestrului, fiecare student va primi o notă, care va cuprinde: un test de evaluare, ce va conţine întrebări teoretice din materia prezentată în cadrul acestui material, test ce va deţine o pondere de 60% în nota finală şi notele aferente aplicaţiilor practice şi temei de control, realizate pe parcursul semestrului, care vor deţine o pondere de 20% fiecare.

5

Modulul 1. Fenomene care însoţesc procesul de aşchiere

Cuprins Introducere……………………………………………………………………………...5 Obiectivele modului…………………………………………………………………….5 U1. Geometria sculelor așchietoare…………………………………………………….6 U2. Formarea așchiilor și tasarea……………………………………………………...15 U3. Forța de așchiere………………………………………………………………….25 U4. Fenomene termice la așchiere…………………………………………………….39 U5. Uzura și durabilitatea sculelor așchietoare……………………………………….43

Introducere Prelucrările prin aşchiere sunt cele însoţite de fenomenul îmdepărtării de

aşchii. Ansamblul fenomenelor prin care se produce detaşarea aşchiei şi formarea suprafeţelor prelucrate se numeşte proces de aşchiere.

Prezentul modul tratează problemele privind bazele fizice ale aşchierii, fenomenele ce însoţesc procesul de aşchiere: trecerea stratului aşchiat în aşchie, schimbarea formei şi dimensiunilor aşchiei în timpul aşchierii, geometria sculelor aşchietoare, fenomenele termice care apar la aşchiere prin transformarea lucrului mecanic de aşchiere în căldură, cunoaşterea forţei de aşchiere necesare detaşării aşchiilor, variaţia în timp a uzurii sculelor – factorii care influenţază intensitatea uzurii şi durabilitatea efectivă, etc.

Obiectivele modulului Prezentarea particularităţilor geometrice ale sculelor, prin exemplificarea pe

diferite cuţite de strung şi alte scule; Identificarea tipului de aşchii, descrierea caracteristicilor acestora, a condiţiilor

obţinerii lor, a materialelor din care provin; Explicarea fenomenului de tasare a aşchiei, determinarea coeficienţilor de

tasare şi explicarea modul de variaţie a acestora în funcţie de variaţia parametrilor regimului de aşchier;

Calculul şi măsurarea forţei de aşchiere, descrierea modului de variaţie a acesteia în funcţie de parametrii regimului de aşchiere;

Descrierea fenomenelor termice ce apar la aşchiere şi măsurarea temperaturii în zona de aşchiere;

Explicarea fenomenului deuzură, descrierea tipurilor de uzură, măsurarea uzurii şi durabilităţii sculelor aşchietoare

6

Unitatea de învăţare M1.U1. Geometria sculelor așchietoare

Cuprins M1.U1.1. Introducere…………………………………………………………………..6 M1.U1.2. Obiectivele unităţii de învăţare……………………………………………...6 M1.U1.3. Noțiuni teoretice. Parametrii sculelor așchietoare……………………..........7 M1.U1.4. Rezumat…………………………………………………………………….13 M1.U1.5. Test de evaluare a cunoştinţelor……………………………………………14 M1. U1.6 Bibliografie…………………………………………………………………14

M1.U1.1. Introducere Procesul de aşchiere al metalelor constă în detaşarea unor straturi de metal sub formă de aşchii, cu ajutorul unei scule, a cărui parte activă are o duritate superioară durităţii materialului prelucrat. Deoarece procedeele de prelucrare prin aşchiere sunt foarte variate, vor rezulta pentru acestea şi scule cu construcţii diferite, ale căror tăişuri au însă o geometrie bazată pe elemente comune. Având în vedere că în partea aşchietoare a oricărei scule aşchietoare se pot recunoaşte elementele caracteristice ale cuţitului de strung, în prezenta unitate de învăţare se vor defini şi exemplifica parametrii acestor scule.

M1.U1.2. Obiectivele unităţii de învăţare Definirea parametrilor părţii aşchietoare a unei scule în sistemele de referinţă

constructiv, de poziţie şi funcţional. În lucrare se urmăreşte particularizarea acestor parametrii pentru diverse

tipuri de scule, precum şi evidenţierea diferenţei între unghiurile constructive şi cinematice în anumite cazuri practice de prelucrare.

Durata medie de parcurgere a primei unităţi de învăţare este de 2 ore.

7

M1.U1.3. Noţiuni teoretice. Parametrii sculelor așchietoare Partea activă a oricărei scule aşchietoare este aceea care participă în mod direct la

detaşarea aşchiei, la formarea suprafeţei prelucrate, la degajarea, dirijarea şi evacuarea aşchiei şi, în unele cazuri, la ghidarea sculei în procesul de lucru. Ea este formată din unul sau mai multe tăişuri şi suprafeţe, precum şi dintr-o serie de elemente care servesc la degajarea aşchiei (praguri, canale, etc.) şi la ghidarea sculei (de exemplu, faţetele de ghidare ale burghielor, adîncitoarelor, etc.).

Având în vedere că în partea aşchietoare a oricărei scule aşchietoare se pot recunoaşte elementele caracteristice ale cuţitului de strung, în prezenta unitate de învăţare se vor defini şi exemplifica parametrii acestor scule.

Tăişul este elementul principal al părţii active, cu rol de detaşare a aşchiei şi de generare a suprafeţei prelucrate (fig. M1.1.1). În funcţie de rolul pe care îl au în procesul de aşchiere se deosebesc: tăişul principal – are rolul de a desprinde stratul de aşchie şi se găseşte în partea în

care se produce avansul de generare; tăişul secundar – are rolul de a fdesprinde aşchia pe latura ei dinspre suprafaţa

prelucrată şi de a netezi asperităţile pe acesată suprafaţă. faţa de degajare este suprafaţa pe care se exercită apăsarea de aşchiere şi pe care se

degajă aşchiile rezultate în urma acţiunii tăişului asupra materialului prelucrat; faţa de aşezare este suprafaţa orientată către piesa prelucrată. linia de intersecţie a celor două feţe componente ale tăişului se numeşte muchia

tăişului şi poate fi o dreaptă sau o curbă plană sau în spaţiu. vârful sculei este punctul rezultat din intersecţia muchiei tăişului principal cu muchia

tăişului secundar. pe feţele sculei se pot practica şi faţete (fig, M1.1.2)

Exemplu. Elementele active ale muchiei așchietoare

Fig. M1.1.1

8

Exemplu. Fațete pe fețele sculei

Fig. M1.1.2

Forma şi orientarea în spaţiu a muchiei şi a celor două feţe active ale tîişului, pot fi definite prin unghiurile pe care aceste elemente le formează cu anumite direcţii sau planuri ale unui sistem de referinţă oarecare.

1. Unghiurile constructive ale sculei Pentru definirea unghiurilor constructive este necesar să se ataşeze sculei un sistem de

referinţă rectangular XYZ la care, pentru o poziţionare normală a sculei în raport cu piesa, axa Z coincide cu direcţia vitezei mişcării principale de aşchiere. Axa X este dirijată de obicei după direcţia mişcării de avans, iar axa Y este astfel orientată încât să formeze cu primele două un sistem triortogonal drept, orientat pozitiv.

În acest sistem se definesc, conform exmplului din figura M1.1.3: planul de bază constructiv PB, care este perpendicular pe viteza mişcării principale de

aşchiere şi deci conţine axele X şi Y ale sistemului de referinţă constructiv; planul muchiei aşchietoare principale PMP, care este tangent la muchia principală şi

conţine viteza principală de aşchiere; planul de măsurare PM, care conţine viteza principală de aşchiere şi este perpendicular

pe proiecţia muchiei aşchietoare în planul de bază constructiv; planul normal PN, care este perpendicular pe muchia principală de aşchiere.

Exemplu

Fig. M1.1.3

9

Cu ajutorul acestor plane unghiurile constructive ale sculei se definesc după cum urmează, conform exemplului din fig. M1.1.4:

• unghiul de degajare γ este diedrul cuprins între faţa de degajare (sau planul tangent la aceasta) şi planul de bază constructiv;

• unghiul de aşezare α este diedrul cuprins între faţa de aşezare (sau planul tangent la aceasta) şi planul muchiei principale;

• unghiul de ascuţire β este diedrul dintre planul tangent la faţa de degajare şi planul tangent la faţa de aşezare;

Exemplu. Unghiurile constructive ale sculei

Fig. M1.1.4

10

Aceste unghiuri se determină în planul de măsurare PM. Măsurile lor mai pot fi exprimate şi în planul normal PN (αn, γ n, βn) sau în planele secante principale PX (αX, γ X, βX) şi PY (αY, γY, βY). Între aceste unghiuri există relaţia:

.90

90etcnnn °=++

°=++γβα

γβα (1.1.1)

În afară de acestea se mai definesc:

• unghiul de atac secundar χ1, format între axa X şi proiecţia muchiei principale pe planul de bază constructiv;

• unghiul de vârf ε , format între proiecţiile muchiilor principală şi secundară pe planul de bază constructiv;

• unghiul de înclinare a muchiei principale λ, format între muchia tăişului principal şi planul de bază constructiv. Convenţia de semn pentru unghiul λ este prezentată în figura M.1.1.5, şi anume: λ este

zero când muchia principală este cuprinsă în planul de bază constructiv, pozitiv când vârful sculei este punctul cel mai înalt al muchiei şi negativ când vârful este punctul cel mai coborât al muchiei.

Exemplu. Semnul unghiului de înclinare (λ)

Fig. M1.1.5 Între unghiurile de atac şi cel de vârf există relaţia: χ + χ1 + ε = 180° (1.1.2)

Pentru cazurile λ = 0 rezultă: nnn ββγγαα === ;; . (1.1.3)

11

Exemplu. Elementele constructive ale unui burghiu

Fig. M1.1.6

2. Unghiurile de poziţie Unghiurile de poziţie sunt cele pe care le primeşte scula montată în dispozitivul port-

sculă din structura sistemului tehnologic pe care se face prelucrarea. Aceste unghiuri se măsoară în raport cu un sistem de referinţă ataşat maşinii-unelte ale cărui axe coincid cu direcţiile mişcărilor de aşchiere.

În cazul în care scula aşchietoare se fixează în maşina-unealtă astfel încât axele sistemului de referinţă constructiv sunt paralele şi de acelaşi sens cu axele sistemului de referinţă al maşinii-unelte (sau coincid cu acestea) unghiurile de poziţie sunt egale cu cele constructive.

Dacă însă din raţiuni de ordin tehnologic fixarea sculei se face astfel încât cele două sisteme de referinţă să nu coincidă, atunci unghiurile de poziţie vor diferi de cel constructive.

Un astfel de caz este prezentat în figura M1.1.7, unde rezultă legătura dintre cele două serii de unghiuri:

ηγγ

ηαα

±=

±=

p

p (1.1.4)

unde: .arcsin Rh=η

Poziţia diferită a axei sculei în raport cu perpendiculara la axa piesei modifică

unghiurile de atac, de poziţie faţă de cele constructive:

ηχχ

ηχχ

±=

±=

11 p

p (1.1.5)

12

Exemplu. Unghiurile de poziţie

Fig. M1.1.7

3. Unghiurile funcţionale (cinematice) Unghiurile funcţionale ale sculei sunt acelea cu care scula lucrează efectiv în procesul

de aşchiere. Ele se definesc în raport cu sistemul de referinţă cinematic, la care axa Zcin se află pe direcţia vitezei efective de aşchiere.

În acest sistem de referinţă se definesc: planul de aşchiere Pasch., care este tangent la muchia principală şi conţine viteza

efectivă de aşchiere; planul de bază cinematic PB cin, care este perpemdicular pe planul de aşchiere şi pe

viteza efectivă; planul de măsurare cinematic PM cin, care este perpendicular pe planul de bază

funcţional şi pe planul muchiei aşchietoare. Unghiurile cinematice ale sculei (fig. M1.1.8) se definesc astfel:

• unghiul de degajare cinematic γcin (funcţional) este format între planul de bază cinematic şi faţa de degajare (sau planul tangent la acesta);

• unghiul de aşezare cinematic αcin este format între planul de aşchiere şi faţa de aşezare;

• unghiul de înclinare λcin este format între planul de bază cinematic şi muchia principală de aşchiere;

• unghiul de atac χcin şi χ1 cin se măsoară între direcţia de avans şi proiecţia muchiilor tăişului principal şi respectiv secundar pe planul de bază cinematic. În exemplul din figura M1.1.8, este prezentată situaţia unei strunjiri cu avans radial:

Mcin

Mcin

θγγθαα

+=−=

(1.1.6)

în care: M

M Dsarctg⋅

=π

θ ,

unde: s este avansul, în mm / rot; DM – diametrul punctului considerat de pe piesă, în mm.

13

Exemplu. Unghiurile cinematice

Fig. M1.1.8

Desfăşurarea lucrării Se vor identifica şi măsura unghiurile constructive definite mai sus pentru

un exemplar de cuţit de strung. De asemenea, se vor identifica unghiurile constructive pentru o broşă, o

freză, un burghiu, etc. Pentru cazul unei retezări prin strunjire a unui semifabricat cu Φ 100,

realizată cu un cuţit având α = 10° şi γ = 15°, folosind sr = 0,12 mm / rot, să se determine unghiurile cinematice la începutul prelucrării şi în momentul ajungerii la Φ 5.

Observaţii şi concluzii: • Se va observa cum evoluează unghiurile cinematice la strunjirea cu avans

longitudinal, transversal, la frezare, etc. • De asemenea se va evidenţia măsura în care diferă unghiurile cinematice

de cele constructive în diferite situaţii concrete de aşchiere. • Se vor trage concluzii privind importanţa cunoaşterii unghiurilor de

poziţie şi cinematice.

Să ne reamintim...

Pentru definirea unghiurilor constructive este necesar să se ataşeze sculei un sistem de referinţă rectangular XYZ la care, pentru o poziţionare normală a sculei în raport cu piesa, axa Z coincide cu direcţia vitezei mişcării principale de aşchiere. Axa X este dirijată de obicei după direcţia mişcării de avans, iar axa Y este astfel orientată încât să formeze cu primele două un sistem triortogonal drept, orientat pozitiv.

Unghiurile de poziţie sunt cele pe care le primeşte scula montată în dispozitivul port-sculă din structura sistemului tehnologic pe care se face

14

prelucrarea. Aceste unghiuri se măsoară în raport cu un sistem de referinţă ataşat maşinii-unelte ale cărui axe coincid cu direcţiile mişcărilor de aşchiere.

Unghiurile funcţionale ale sculei sunt acelea cu care scula lucrează efectiv în procesul de aşchiere. Ele se definesc în raport cu sistemul de referinţă cinematic, la care axa Zcin se află pe direcţia vitezei efective de aşchiere.

M1.U1.6. Rezumat Tăişul este elementul principal al părţii active, cu rol de detaşare a aşchiei şi

de generare a suprafeţei prelucrate. În funcţie de rolul pe care îl au în procesul de aşchiere se deosebesc: tăişul principal , tăişul secundar, faţa de degajare, faţa de aşezare, muchia tăişului şi vârful sculei.

Forma şi orientarea în spaţiu a muchiei şi a celor două feţe active ale tîişului, pot fi definite prin unghiurile pe care aceste elemente le formează cu anumite direcţii sau planuri ale unui sistem de referinţă oarecare.

În sistemul de referinţă constructiv se definesc: planul de bază constructiv, planul muchiei aşchietoare principale, planul de măsurare şi planul normal.

După sistemul de referinţă în raport cu care sunt definite se pot deosebi: unghiuri, constructive (geometrice), unghiuri de poziţie, unghiuri cinematice (funcţionale).

M1.U1.7. Test de evaluare a cunoştinţelor 1. Prezentaţi elementele active ale muchiei aşchietoare. 2. Definiți sistemul de referință constructiv. 3. Definiți şi exemplificaţi unghiurile constructive ale sculei. 4. Definiți și exemplificați unghiurile de poziție. 5. Definiți și exemplificați unghiurile de cinematice.

M2.U1.8. Bibliografie 1. Ciocîrdia, C., Ungureanu, I., Bazele cercetării experimentale în tehnologia

construcţiilor de maşini, Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică, 1979. 2. Deliu, M., Fota, A., Chivu, C., Bazele prelucrărilor mecanice, Editura

Universităţii Transilvania din Braşov, 2002. 3. Deliu, M., Fiabilitatea sculelor aşchietoare, Braşov, Editura Universităţii

Transilvania, 2002. 4. Picoş, C-tin, Calculul adaosurilor de prelucrare şi al regimurilor de

aşchiere, Bucureşti, Editura Tehnică, 1974. 5. Vlase, A., ş.a., Regimuri de aşchiere, adaosuri de prelucrare şi norme

tehnice de timp, Bucureşti, Editura Tehnică, 1983.

15

Unitatea de învăţare M1.U2. Formarea aşchiilor şi tasarea

Cuprins

M1.U2.1. Introducere…………………………………………………………………15

M1.U2.2. Obiectivele unităţii de învăţare…………………………………………….15

M1.U2.3. Formarea aşchiei – process de deformare plastică…………………………16

M1.U2.4. Tasarea aşchiei……………………………………………………………..20

M1.U2.5 Rezumat……………………………………………………………………..24

M1.U2.6. Test de evaluare a cunoştinţelor……………………………………………25

M1.U2.7. Bibliografie…………………………………………………………………25

M1.U2.1. Introducere

Procesul fizic care are loc în timpul detaşării stratului de aşchiere şi al

transformării lui în aşchie, este un proces complex, datorat acţiunii simultane a

forţelor exterioare şi tensiunilor interne, a forţelor de frecare exterioară şi

interioară, a câmpului termic, ş.a. Pentru înţelegerea procesului de formare a

aşchiilor se recurge la cazul simplificat al aşchierii ortogonale.

Astfel în lucrare, în prima parte, se prezintă unele concluzii ale cercetărilor

experimentale privind formarea aşchiei, metodele utilizate în scopul studierii

acestui proces, precum şi caracteristicile tipurilor de aşchii rezultate la prelucrarea

metalelor.

În partea a doua, se pune în evidenţă fenomenul tasării şi se urmăreşte

modul de variaţie a coeficienţilor de tasare în funcţie de viteza de aşchiere şi de

avans.

M1.U2.2. Obiectivele unităţii de învăţare

Explicarea fenomenelor care apar în procesul de formarea a aşchiilor;

Identificarea anumitor tipuri de aşchii, a caracteristicilor acestora şi a

condiţiilor de lucru în care au fost obţinute, în urma cercetării

experimentale;

Explicarea fenomenului tasării aşchiei şi determinarea coeficienţiloe de

tasare, în funcţie de parametrii regimului de aşchiere.

Durata medie de parcurgere a acestei unităţi de învăţare este de 2 ore.

16

M1.U2.3. Formarea aşchiei – proces de deformare plastică

Procesul fizic care are loc în timpul detaşării stratului de aşchiere şi al transformării lui

în aşchie, este un proces complex, datorat acţiunii simultane a forţelor exterioare şi tensiunilor

interne, a forţelor de frecare exterioară şi interioară, a câmpului termic, ş.a.

Pentru înţelegerea procesului de formare a aşchiilor se recurge la cazul simplificat al

aşchierii ortogonale.

Exemplu.

În practică, procesul de aşchiere ortogonală poate fi întâlnit la rabotare, la

strunjirea unui disc cu cuţit lat, la strunjirea frontală a unei ţevi (fig.M1.2.1,a,b,c).

Fig. M1.2.1

Cercetările efectuate, au permis formularea anumitor ipoteze privind formarea aşchiei.

Sub acţiunea forţei de aşchiere, faţa de degajare a sculei vine în contact cu stratul de

material, în care apar tensiuni interne, la început de valoare mică, provocând doar deformaţii

elastice, apoi tot mai mari, ducând la apariţia deformaţiilor remanente. Întrucât cercetările

experimentale au dovedit că lăţimea aşchiei şi lăţimea stratului de aşchiere din care provine

sunt practic egale, se consideră că în zona de aşchiere există o stare plană de tensiuni.

Prima schemă, mult simplificată, a procesului de îndepărtare a aşchiilor, a fost

realizată de către Time (fig. M1.2.2 ).

Conform acestei scheme trecerea stratului de metal în aşchie se datorează alunecărilor

care se produc după planul de forfecare OA înclinat faţă de planul de aşchiere cu ungiul .

Cercetările ulterioare ale rădăcinii aşchiei efectuate cu microscopul metalografic şi

prin măsurarea microdurităţii, au pus în evidenţă existenţa, în zona de aşchiere a unei familii

de linii de alunecare, care sunt de fapt liniile care unesc punctele de tensiuni tangenţiale

maxime (fig. M1.2.3).

17

Exemplu.

Fig. M1.2.2

Exemplu.

Fig. M1.2.3

Unirea punctelor cu aceeaşi duritate, din rădăcina aşchiei, a permis materializarea

acestor linii de alunecare (fig.M1.2.4 ).

Exemplu.

Fig. M1.2.4

Zona OLM numită zona deformaţiilor iniţiale are dimensiuni comparabile cu grosimea

stratului de aşchiere numai în anumite condiţii de lucru. În majoritatea situaţiilor practice

limitele OL şi OM sunt foarte apropiate astfel încât zona deformaţiilor iniţiale se reduce la un

strat de grosime infinit mică. Acesta, pentru simplificarea mecanismului formării aşchiilor se

poate înlocui cu un plan unic înclinat cu unghiul (fig. M1.2.5), în lungul căruia are loc

alunecarea elementelor stratului de aşchiere.

Deci, transformarea stratului de aşchiere în aşchie se realizează prin alunecarea

succesivă a elementelor stratului de aşchiere de-a lungul planului înclinat cu unghiul faţă de

18

direcţia vitezei de aşchiere, atunci când efortul unitar depăşeşte limita de curgere a

materialului prelucrat. Se formează în acest fel , o aşchie continuă sub formă de bandă care se

deplasează pe faţa de degajare a sculei.

Exemplu.

Fig. M1.2.5

Tipuri de aşchii

În funcţie de condiţiile de aşchiere, de natura materialului prelucrat, de mărimea

unghiului de degajare, de valorile parametrilor regimului de aşchiere utilizat, etc., se obţin

mari diversităţi de aşchii, care pot fi integrate într-unul din următoarele tipuri caracteristice:

a. Aşchii de curgere (fig. M1.2.6, a ) - obţinute la prelucrarea materialelor tenace, cu

structură uniformă şi capacitate mare de deformare. Aceste aşchii se produc după mecanismul

descris mai sus şi pentru obţinerea lor este necesar ca grosimea de aşchiere să fie mică sau

mijlocie, iar viteza de aşchiere şi unghiul de degajare să aibă valori mari.

b. Aşchii lamelare (fig.M1.2.6, b) - formate la aşchierea materialelor semitenace, sau a

celor tenace cu structură neuniformă şi lucrând cu grosimi de aşchiere mai mari decât în cazul

aşchiilor de curgere. După epuizarea capacităţii de deformare prin alunecări în lungul planului

înclinat cu unghiul 1 are loc o forfecare incipientă, dar elementul de aşchiere nu se desprinde

total de următorul, ci rămâne legat de acesta, însă deplasat cu o treaptă.

c. Aşchii de forfecare (fig.M1.2.6, c) - sunt formate din elemente despărţite complet în

planul de forfecare, dar sudate din nou, datorită comprimării puternice din zona de aşchiere.

Forfecarea are loc după ce capacitatea de deformare plastică a fost epuizată prin alunecare.

Astfel de aşchii se obţin la materiale casante, în cazul în care deformarea provoacă ecruisări în

structura deformată. Se pot obţine şi la materialele tenace, dacă se lucrează cu viteze de

aşchiere reduse şi grosimi mari de aşchiere.

d. Aşchii de rupere (fig.M1.2.6, d) - se formează la prelucrarea materialelor casante

(fontă, alamă, etc.), care au structura neuniformă sau au incluziuni, precum şi la prelucrarea

materialelor tenace dacă se lucrează cu unghiuri de degajare şi viteze de aşchiere mici. În

acest caz nu au loc alunecări, aşchiile despicându-se iniţial într-o direcţie oarecare aproape

paralelă cu mişcarea de aşchiere, apoi fragmentele desprizându-se complet, printr-o rupere

fragilă pe o direcţie brusc deviată spre exterior.

19

În diferite cazuri de aşchiere, în funcţie de condiţiile de prelucrare, pot apare pe lângă

aceste tipuri caracteristice de aşchii şi altele, intermediare.

Exemplu.

a. b.

c. d.

Fig. M1.2.6

Desfăşurarea lucrării:

Pentru a evidenţia deformările plastice care au loc în zona de aşchiere se

pot utiliza următoarele procedee:

studiul rădăcinii aşchiei la microscop;

observarea laterală.

Studiul microstructurii în zona de aşchiere, se realizează pe o epruvetă

recoltată prin strunjire cu ajutorul cuţitului căzător (fig.M1.2.7) sau prin rabotare

cu ajutorul unui dispozitiv-menghină.

Fig. M1.2.7

Procesul de aşchiere se opreşte instantaneu, astfel ca aşchia să rămână

prinsă pe piesă, putându-se studia împreună cu rădăcina ei.

În timpul strunjirii se îndepărtează opritorul 1 pe care se sprijină cuţitul 2

şi astfel, sub acţiunea forţei Fz acesta se deplasează în jos, rotindu-se în jurul

articulaţiei 3.

20

Proba recoltată se fixează pentru cercetare într-un tub metalic cu sulf

topit, apoi se şlefuieşte fin cu pâslă se atacă cu nital, se şterge cu alcool şi se

studiază la microscop.

Se vor prelucra pe strung câteva tipuri de materiale: tenace, semitenace,

casante, utilizând câteva regimuri de aşchiere şi se va studia aspectul aşchiilor

obţinute.

Să ne reamintim...

Transformarea stratului de aşchiere în aşchie se realizează prin alunecarea

succesivă a elementelor stratului de aşchiere de-a lungul planului înclinat

cu unghiul faţă de direcţia vitezei de aşchiere, atunci când efortul unitar

depăşeşte limita de curgere a materialului prelucrat. Se formează în acest

fel o aşchie continuă sub formă de bandă care se deplasează pe faţa de

degajare a sculei.

În funcţie de condiţiile de aşchiere, de natura materialului prelucrat, de

mărimea unghiului de degajare, de valorile parametrilor regimului de

aşchiere utilizat, etc., se obţin mari diversităţi de aşchii, care pot fi

integrate într-unul din următoarele tipuri caracteristice: aşchii de curgere,

aşchii lamelare, aşchii de forfecare, aşchii de rupere.

M1.U2.4. Tasarea aşchiei

Tasarea este un fenomen care însoţeşte formarea aşchiilor şi se manifestă prin

modificarea dimensiunilor stratului de aşchiere la trecerea sa în aşchie.

Stratul de aşchiere şi aşchia detaşată se caracterizează prin lungime, lăţime şi grosime.

Dimensiunile aşchiei şi ale stratului de aşchiere sunt prezentate în figura M1.2.8, în

care: l, b, a sunt dimensiunile iniţiale ale stratului de aşchiere, iar l1, b1, a1 - dimensiunile

aşchiei detaşate.

În practică, pentru lăţimea şi grosimea stratului de aşchiere, se folosesc noţiunile de

adâncime de aşchiere şi avans (t, s).

Exemplu.

Fig. M1.2.8

21

Între parametrii geometrici (b, a) şi cei parametrii tehnologici (t, s) existând relaţii

bine determinate:

b =sin

t ; a = s sin (pentru 0)

b = cossin

t ; a =

cos

sina (pentru 0) (1.2.1)

Dacă se măsoară lungimea l1, grosimea a1 şi lăţimea b1 ale aşchiei detaşate şi se

compară cu dimensiunile stratului de aşchiere, se constată că după aşchiere lungimea s-a

micşorat, deci aşchia s-a contractat, iar grosimea şi lăţimea s-au mărit în următoarele

proporţii:

1l

l lk = 1,5 6 ;

a

a1 = ak = 1,5 6 ;

b

b1 = bk = 1,0 1,2. (1.2.2)

Deci, în funcţie de dimensiunile raportate se definesc:

coeficientul de contracţie longitudinală kl , care este dat de raportul dintre

lungimea drumului parcurs de sculă pentru formarea aşchiei şi lungimea reală a aşchiei;

coeficientul de îngroşare a aşchiei ka , dat de raportul dintre grosimea reală a

aşchiei şi grosimea stratului din care a rezultat;

coeficientul de lăţire a aşchiei kb , dat de raportul dintre lăţimea reală a aşchiei

şi lăţimea stratului de aşchiere.

Valorile acestor coeficienţi sunt, în general, supraunitare şi în funcţie de materialul

prelucrat şi de condiţiile de aşchiere, variază în limite foarte largi.

Datorită faptului că în procesul de aşchiere are loc o deformare fără schimbarea

volumului, se poate scrie:

V = l1 a1 b1 = l a b sau ba

ba 11 = 1l

l = lk (1.2.3)

În ipoteza confirmată practic: b b1 , se obţine:

a

a1 = 1l

l sau ak = lk (1.2.4)

Importanţa practică a cunoaşterii mărimii coeficientului de tasare, constă în aceea că el

dă indicaţii asupra gradului de deformare care s-a produs în timpul aşchierii.

Influenţa parametrilor regimului de aşchier, a geometriei sculei este exemplificată în

figurile: M1.2.9, M1.2.10, M1.2.11, M1.2.12.

22

Exemplu. Legătura între coeficientul de tasare kl şi deformarea specifică la

diferite unghiuri .

Fig. M1.2.9

Exemplu. Influenţa vitezei de aşchiere asupra coeficientului de tasare

Fig. M1.2.10

Exemplu. Influenţa vitezei şi a unghiului de dagajare asupra coeficientului de kl

Fig. M1.2.11

23

Exemplu. Influenţa grosimii de aşchiere asupra coeficientului de tasare kl

Fig. M1.2.12

Desfăşurarea lucrării

Studiul coeficientului de tasare se face recoltând aşchiile rezultate în

urma prelucrării prin strunjire a unei bare din oţel.

Bara se prinde în universal şi se începe aşchierea pentru a se recolta

aşchiile, lucrându-se în două etape:

se utilizează câteva viteze de aşchiere diferite (de exemplu, folosind 5 - 6

turaţii cuprinse în intervalul n = 24 360 rot/min), restul parametrilor

regimului de aşchiere (t, s) fiind constanţi.

se utilizează apoi câteva avansuri diferite (de exemplu, s = 0,1 0,6

mm/rot), restul parametrilor (t, n) menţinându-se constanţi.

Aşchiile recoltate la fiecare regim de aşchiere se strâng separat. Din

fiecare probă de aşchii recoltate se aleg 2 - 3 bucăţi, la care se măsoară grosimea

aşchiei detaşate (a1) utilizând un micrometru. Valorile măsurate (a1) se compară

cu valorile grosimii stratului de aşchiere (a), calculate cu relaţia: a = s sin .

Prelucrarea rezultatelor

Pentru fiecare probă de aşchii măsurată se calculează coeficientul de

îngroşare a aşchiei ka, cu relaţia cunoscută: ka = a

a1 .

Pentru cele două serii de măsurători, rezultatele se centralizează într-un

tabel, de tipul tabelul M1.2.1 şi se trasează curbele de variaţie a coeficientului de

tasare în funcţie de viteza de aşchiere şi de avans: ka = f (v) şi ka = f (s).

24

Tab. M1.2.1

I. ka = f (v) II. ka = f (s)

t = ct [mm]

s = ct [mm/rot]

v

[m/min]

a

a1 ka=

a

a1 t = ct [mm]

n= ct [rot/min]

a a1 ka=

a

a1

n1=…[rot/min] s1=…[mm/rot]

n2 s2

n3 s3

n4 s4

n5 s5

Să ne reamintim...

Tasarea este un fenomen care însoţeşte formarea aşchiilor şi se manifestă

prin modificarea dimensiunilor stratului de aşchiere la trecerea sa în aşchie.

Stratul de aşchiere şi aşchia detaşată se caracterizează prin lungime, lăţime şi

grosime.

M1.U2.5. Rezumat

În lucrare s-a realizat studiul fenomenului de formare a aşchiilor şi a

fenomenului de tasare, fenomene ce însoţesc procesul de prelucrare prin

aşchiere.

Determinările experimentale ce se vor efectua permit sesizarea zonei de

deformaţie de la rădăcina aşchiei, a liniilor de alunecare şi a planului de

forfecare. De asemenea, se pot formula observaţii privind caracteristiciel

diverselor tipuri de aşchii obţinute şi a condiţiilor de lucru.

Rezultatele experimentale obţinute permit efectuarea unor observaţii privind

influenţa vitezei de aşchiere asupra coeficientului de tasare. Dacă aşchiile se

recoltează cu scule având unghiuri de degajare diferite, se poate evidenţia şi

influenţa acestora asupra coeficientului de tasare.

M1.U2.6. Test de evaluare a cunoştinţelor

1. Descrieţi procesul de formare a aşchiilor.

2. Exemplificaţi şi prezentaţi caracteristicile tipurilor de aşchii.

3. Descrieţi fenomenul de tasare a aşchiilor.

4. Definiţi coeficienţii de tasare.

25

M2.U2.7. Bibliografie

1. Ciocîrdia, C., Ungureanu, I., Bazele cercetării experimentale în tehnologia

construcţiilor de maşini, Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică, 1979.

2. Deliu, M., Fota, A., Chivu, C., Bazele prelucrărilor mecanice, Editura

Universităţii Transilvania din Braşov, 2002.

3. Deliu, M., Fiabilitatea sculelor aşchietoare, Braşov, Editura Universităţii

Transilvania, 2002.

4. Secară, Gh., Stroe, M, Roşca, D. M., Bazele aşchierii metalelor. Îndrumar

de laborator, Universitatea din Braşov, 1974.

5. Picoş, C-tin, Calculul adaosurilor de prelucrare şi al regimurilor de

aşchiere, Bucureşti, Editura Tehnică, 1974.

6. Vlase, A., ş.a., Regimuri de aşchiere, adaosuri de prelucrare şi norme


26

Unitatea de învăţare M1.U3. Forţele de aşchiere

Cuprins

M1.U3.1. Introducere…………………………………………………………………26


M1.U3.3. Componentele forţei de aşchiere……………………...................................27

M1.U3.4. Măsurarea forţelor de aşchiere……………………………………………..30

M1.U3.5. Rezumat…………………………………………………………………….33


M1.U3.7. Bibliografie…………………………………………………………………34


Cunoaşterea forţei care ia naştere în procesul de aşchiere este importantă

pentru dimensionarea elementelor sistemului tehnologic pe care se realizează

prelucrarea şi pentru stabilirea puterii necesare. În acest scop se folosesc relaţii

exponenţiale de determinare a componentelor forţei de aşchiere în funcţie de

parametrii regimului de lucru.

În lucrare se urmăreşte modul de variaţie a componentei principale a forţei

de aşchiere funcţie de parametrii de regim şi se prezintă o metodă de determinare a

constantei şi exponenţilor din relaţia de calcul a acestei componente.


identificarea componentelor forţei de aşchiere şi înţelegerea importanţei

acesteia, în dimensionarea sistemului tehnologic maşină-unealtă-piesă-

dispozitiv – sculă.

descrierea modului de variaţie a componentei principale de aşchiere în

funcţie de adâncimea de aşchiere şi de avans;

enumerarea factorilor care influenţează mărimea forţei de aşchiere la

strunjire şi descrierea modului de influenţă a acestor factori;

descrierea procedeelor şi a dispozitivului de măsurare a componentei

principale a forţei de aşchiere


27

M1.U3.3. Componentele forţei de aşchiere

Forţa de aşchiere care solicită scula în timpul prelucrării are o mărime şi o direcţie

oarecare. Pentru dimensionarea elementelor sistemului tehnologic nu acestea sunt importante,

ci componentele forţei de aşchiere în sistemul de referinţă ataşat maşinii-unelte (exemplu,

figura M1.3.1).

Aceste componente sunt:

Fz – componenta principală (sau tangenţială), pe direcţia vitezei principale de aşchiere;

în funcţie de aceasta se dimensionează puterea necesară desfăşurării aşchierii şi

elementele lanţului cinematic principal;

Fx – componenta axială, pe direcţia avansului longitudinal;

Fy – componenta radială, perpendiculară pe planul format de Fz şi Fx.

Evident, între forţa de aşchiere şi componentele acesteia se pot scrie relaţiile:

F = xF + yF + zF (1.3.1)

F = 222

zyx FFF (1.3.2)

Exemplu. Componentele forţei de aşchiere

Fig. M1.3.1

În cazul general, componentele forţei de aşchiere nu sunt egale între ele, cel mai

adesea Fz având modulul cel mai mare.

Aceste componente se calculează cu ajutorul unor relaţii stabilite experimental, de

forma:

28

Fz = CzF t zFx

s zFy

Fx = CxF t xFx

s xFy (1.3.3)

Fy = CyF t yFx

s yFy

în care: CzF , C

xF , CyF sunt coeficienţi care ţin cont de caracteristicile materialului prelucrat; t

- adâncimea de aşchiere; s - avansul; xzF , y

zF , xxF , y

xF , xyF , x

yF - exponenţi care depind de

materialul prelucrat.

Factorii care influenţează mărimea componentelor forţei de aşchiere

1. Influenţa regimului de aşchiere

Aşa cum se observă din relaţiile 3.3.3, la creşterea avansului şi adâncimii de aşchiere

componentele forţei de aşchiere cresc. S-a constatat că influenţa adâncimii de aşchiere este

mai mare decât cea a avansului, astfel că, în general, xzF y

zF .

Ca urmare, la aceeaşi secţiune a stratului de aşchiere t s , dar la rapoarte t / s diferite,

se vor obţine forţe diferite. De aceea, pentru a micşora componenta principală a forţei de

aşchiere, păstrând constantă secţiunea stratului de aşchiere (deci productivitatea), este util să

se micşoreze adâncimea de aşchiere şi să se mărească avansul.

Influenţa vitezei de aşchiere asupra componentei forţei de aşchiere este mult mai puţin

intensă decât a celorlalţi factori de regim (motiv pentru care viteza nici nu apare în relaţiile

3.3.3).

La creşterea vitezei de aşchiere componentele forţei de aşchiere scad uşor, ca urmare a

măririi temperaturii în zona de aşchiere şi deci a micşorării rezistenţei opusă la deformare de

materialul prelucrat, fig. M1.3.2

Exemplu.

Fig. M1.3.2

29

2. Influenţa parametrilor geometrici ai sculei

Dintre parametrii geometrici ai sculei cea mai importantă influenţă asupra

componentelor forţei de aşchiere o are unghiul de degajare. La creşterea acestuia

componentele forţei de aşchiere scad, dar nu în aceeaşi măsură. Viteza de variaţie cea mai

mare o are componenta Fx, iar cea mai mică Fz (fig. M1.3.3).

Exemplu. Variaţia componentei principale a forţei de aşchiere în funcţie de

unghiul de atac ala sculei.

Fig. M1.3.3

Unghiul de atac principal influenţează puternic raportul între componentele Fx şi Fy,

deoarece după cum se vede în figura M1.3.3:

Fx = FN sin (1.3.4)

Fy = FN cos

în care: FN este forţa normală pe Fz şi pe proiecţia muchiei principale pe planul de bază

constructiv.

Exemplu. Influenţa unghiului de înclinare asupra forţelor de aşchiere

Fig. M1.3.4

30

3. Influenţa materialului prelucrat şi a materialului sculei

La creşterea rezistenţei la rupere şi a durităţii materialului prelucrat componentele

forţei de aşchiere cresc, evident datorită faptului că materialul opune o rezistenţă mai mare la

deformare.

Materialul părţii active a sculei influenţează puţin asupra forţelor de aşchiere întrucât,

la aceeaşi netezime a suprafeţelor active ale tăişului, coeficienţii de frecare la sculele din oţel

rapid şi carburi metalice sunt aproximativ egali.

4. Influenţa lichidelor de răcire-ungere

Aşchierea în prezenţa lichidelor de răcire-ungere se realizează cu forţe mai mici decât

aşchierea uscată, ca urmare a micşorării coeficientului de frecare pe faţa de degajare şi de

aşezare, dar şi a coeficientului de frecare interioară (între elementele stratului de aşchiere).

Să ne reamintim...

Componente forţei de aşchiere sunt: Fz – componenta principală (sau

tangenţială), pe direcţia vitezei principale de aşchiere - în funcţie de

aceasta se dimensionează puterea necesară desfăşurării aşchierii şi

elementele lanţului cinematic principal; Fx – componenta axială, pe

direcţia avansului longitudinal; Fy – componenta radială, perpendiculară

pe planul format de Fz şi Fx.

Factorii care influenţează mărimea componentelor forţei de aşchiere

sunt: regimul de aşchiere, parametrii geometrici ai sculei, materialul

piesei prelucrate, materialul sculei, lichidele de răcire-ungere

M1.U3.4. Măsurarea forţelor de aşchiere

Pentru a urmări variaţia componentei principale a forţei de aşchiere - Fz, în funcţie de

adâncimea de aşchiere şi de avans, precum şi pentru a determina exponenţii şi constanta din

relaţia de calcul a acestei componente, se fac două serii de măsurători, folosind dinamometrul

mecanic prezentat în figura M1.3.5.

31

Exemplu.

Fig. M1.3.5

Cuţitul este fixat pe elementul elastic 1 (bară din oţel) încastrat în suportul 2. Sub

acţiunea componentei principale a forţei de aşchiere preluată de la cuţit, bara suferă

deformaţii proporţionale cu forţa, aceste deformaţii amplificate prin pârghia 3 fiind transmise

palpatorului comparatorului 4. Suportul 2 al dinamometrului se fixează pe sania port-cuţit a

strungului în locul turelei.

Dinamometrul este însoţit de o diagramă de etalonare care prezintă corespondenţa

dintre deformaţia înregistrată la comparator şi forţa care a provocat-o.

Pornind de la relaţia (1.3.3), pentru cele două serii de măsurări (prima cu s = const. şi t

const. şi a doua cu t = const. şi s const.) se obţin funcţiile:

Fz = f ( t ) = C1 t zFx

Fz = f ( s ) = C2 s zFy (1.3.5)

care prin logaritmare devin:

lg Fz = lg C1 + xzF lg t (1.3.6)

lg Fz = lg C2 + yzF lg s

Este evident că, reprezentate în coordonate logaritmice expresiile (1.3.6) sunt nişte

drepte, ai căror coeficienţi unghiulari sunt chiar exponenţii căutaţi (fig. M1.3.5 şi fig. M1.3.6).

32

Exemplu.

M1.3.6 M1.3.7

Cele două serii de determinări experimentale furnizează perechi de valori ( lg t, lg Fz )

şi (lg s, lg Fz) care reprezintă coordonatele punctelor din diagramele reprezentate în fig.

M1.3.6 şi respectiv fig. M1.3.7.

Pentru a trasa dreptele obţinute cu relaţia (1.3.6), pornind de la datele experimentale,

se foloseşte metoda celor mai mici pătrate, pe baza căreia se obţin (1.3.7):

xzF =

n

i

n

i

ii

n

i

n

i

n

i

zizi

ttn

FtFtnii

1

2

1

2

1 1 1

lglg

lglglglg

lg C1 = n

txFn

i

n

i

iFz zi

1 1

lglg

(1.3.7)

yzF =

n

i

n

i

ii

n

i

n

i

n

i

zizi

ssn

FsFsnii

1

2

1

2

1 1 1

lglg

lglglglg

lg C2 = n

syFn

i

n

i

iFz zi

1 1

lglg

în care, n este volumul eşantionului, adică numărul perechilor ( lg t, lg Fz ) şi respectiv ( lg s,

lg Fz ) determinate în cele două serii de măsurări.

33

Constanta CzF din relaţia (1.3.3) se poate determina pe baza valorii comune F

0z a celor

două şiruri de date experimentale şi anume:

CzF =

zFzF yx

z

st

F0 , (1.3.8)

în care, t0 şi s0 sunt parametrii de regim identici pentru cele două serii de măsurări, iar xzF şi

yzF exponenţii determinaţi anterior.

Prelucrarea rezultatelor

Datele experimentale necesare trasării diagramelor lg Fz = f (lg t) şi lg Fz = f (lg

s), precum şi determinării exponenţilor xzF , y

zF şi constantei CzF se completează

în tabelul de mai jos:

Tab. M1. 3.1

s=s0=ct

[mm/rot]

n=n0=ct

[mm/rot]

ti ct

lg

ti

Săgeata

mm

Fiz

[daN]

lg

Fiz

t = t0 =ct

[mm]

n=n0=ct

[rot/min]

si ct

lg

si

Săgeata

mm

Fiz

[daN]

lg

Fiz

t1 = s1 =

t2 = s2 =

tn = sn =

Să ne reamintim...

Pentru a urmări variaţia componentei principale a forţei de aşchiere - Fz, în

funcţie de adâncimea de aşchiere şi de avans, precum şi pentru a determina

exponenţii şi constanta din relaţia de calcul a acestei componente, se fac două

serii de măsurători, folosind dinamometrul.

Pentru a trasa diagramele exponenţiale, pornind de la datele experimentale,

se foloseşte metoda celor mai mici pătrate

M1.U3.5. Rezumat

Pornind de la relaţiile uzuale de calcul ale componentelor forţei de aşchiere

în cazul strunjirii, în lucrarea de faţă se prezintă o metodă de determinare

exăperimentală a exponenţilor şi constantelor cuprinse în aceste relaţii. De

asemenea, se urmăreşte modul de variaţie a forţei principale de aşchiere în

funcţie de parametrii regimului de aşchiere.

Determinarea experimentală a forţelor de aşchiere se poate realiza cu ajutorul

34

donamometrelor. Acestea pot fi construite pentru măsurarea uneia, a două sau

a celor trei componente ale forţei de aşchiere, pentru măsurarea momentului de

torsiune sau a energiei consumate la detaşarea unui anumit volum de aşchie.

Se pot întâlni construcţii de dinamometre cu pârghii, cu elemente elastice,

hidraulice sau electrice.


1. Precizaţi componentele forţei de aşchiere la strunjire.

2. Enumeraţi factori care influenţează mărimea forţei de aşchiere şi explicaţi

aceste influenţe.

3. Descrieţi principiul de lucru al aparatului pentru măsurarea forţelor de

aşchiere.







Transilvania, 2002.







35

Unitatea de învăţare M1.U4. Fenomene termice la aşchiere

Cuprins

M1.U4.1. Introducere…………………………………………………………………35


M1.U4.3. Bilanţul termic la aşchierea metalelor……….……………………..............36

M1.U4.4. Metode de măsurare a temperaturii tăişului……………………………..…40


M1.U4.6. Rezumat……………………………………………………………………43

M1.U4.7. Bibliografie…………………………………………………………………43


Lucrul mecanic de aşchiere se transformă aproape integral în căldură, o

foarte mică parte înmagazinându-se în reţeaua cristalină a materialului de prelucrat

sub formă de tensiuni interne.

Lucrarea prezintă aspectele principale ale acestui proces, insistându-se

asupra modalităţilor de măsurare a temperaturilor la aşchiere şi asupra variaţiei

temperaturii tăişului la schimbarea regimului de aşchiere.


Explicarea fenomenelor termice care apar la aşchiere.

Evidenţierea influenţei factorilor de regim de aşchiere asupra temperaturii

medii a tăişului.

Descrierea metodelor de măsurarea temperaturii tăişului, prin aplicarea

practică a acestora.


36

M1.U4.3. Bilanţul termic la aşchierea metalelor

Cercetările experimentale au stabilit că la aşchierea metalelor aproximativ 99,5% din

lucrul mecanic consumat se transformă în căldură. Cantitatea de căldură degajată în procesul

de aşchiere se poate determina cu relaţia:

Q = k427

vFz [kcal / min] (1.4.1)

în care: k este un coeficient care indică partea din lucrul mecanic care se transformă în

căldură ( 0,99); Fz - componenta principală a forţei de aşchiere; v - viteza de aşchiere.

Această cantitate de căldură provine din mai multe surse (a căror plasare este

prezentată în fig. M1.4.1) şi anume:

Q = Qd + Q F (1.4.2)

în care: Qd - cantitatea de căldură provenită din transformarea lucrului mecanic de

deformare a stratului de aşchiere; Q F - cantitatea de căldură provenită din transformarea

lucrului mecanic de frecare pe faţa de degajare; Q F - cantitatea de căldură provenită din

transformarea lucrului mecanic de frecare pe faţa de aşezare.

Căldura degajată se propagă de la surse către zonele reci, distribuindu-se între aşchie,

piesă, sculă şi mediu:

Q = Qa + Qp + Qs + Qm (1.4.3)

Exemplu. Sursele de căldură la aşchiere

Fig. M1.4.1

Repartizarea căldurii de aşchiere între aşchii, piesă şi sculă este influenţată de

caracteristicile termice ale materialului piesei şi sculei, precum şi de viteza de aşchiere.

37

S-a stabilit că cea mai mare parte a căldurii trece în aşchie, reprezentând la prelucrarea

oţelului 60 80 % din căldura de aşchiere.

Cu creşterea vitezei de aşchiere partea din căldura preluată de aşchie creşte, iar

temperatura medie a acesteia se măreşte.

În fig. M1.4.2 se prezintă influenţa vitezei de aşchiere asupra repartizării căldurii între

aşchie, piesă şi sculă.

Exemplu. Repartizarea căldurii la aşchiere

Fig. M1.4.2

Cantitatea de căldură care trece în sculă este mult mai mică decât cea preluată de

aşchie sau piesă, datorită conductibilităţii termice mai scăzute a materialului sculei decât a

celui prelucrat.

Pe baza determinărilor analitice, verificate de măsurători experimentale, s-a stabilit că,

într-o secţiune perpendiculară pe mijlocul muchiei active a unui cuţit, câmpul de temperatură

în aşchie, piesă şi sculă are alura din fig. M1.4.3. Se vede că temperatura maximă în aşchie şi

în sculă se află în straturile din vecinătatea locului de contact, pe faţa de degajare.

Exemplu. Câmpul termic în sculă, aşchie şi piesă

Fig. M1.4.3

38

Influenţa condiţiilor de aşchiere asupra temperaturii tăişului

Creşterea parametrilor regimului de aşchiere produce mărirea temperaturii tăişului

sculei, deoarece se consumă o cantitate mai mare de energie la aşchiere, deci se dezvoltă o

cantitate mai mare de căldură şi implicit, creşte cantitatea de căldură preluată de sculă.

Global, influenţa regimului de aşchiere asupra temperaturii medii a tăişului se poate

exprima printr-o relaţie de forma:

θ = C vz s

y t

x (1.4.4)

în care constanta C şi exponenţii x, y şi z depind de natura materialului prelucrat,

condiţiile de răcire şi de geometria sculei. La diverse procedee de prelucrare exponenţii x, y şi

z sunt diferiţi, între ei existând inegalitatea z > y > x. Aceasta arată că temperatura tăişului

este mai puternic influenţată de variaţia vitezei de aşchiere, mai puţin de avans şi cel mai

puţin de adâncimea de aşchiere.

Dintre parametrii geometrici ai tăişului o influenţă puternică asupra tăişului acestuia o

are unghiul de degajare. La mărirea lui , datorită scăderii forţei FZ se înregistrează o scădere

a temperaturii tăişului, dar totodată se produce şi o micşorare a volumului cuţitului, deci a

capacităţii sale termice, ceea ce dă temperaturii o tendinţă de creştere. Ca urmare, la creşterea

unghiului de degajare până la o anumită valoare se va înregistra scăderea temperaturii tăişului

(fig. M1.4.4), apoi, la valori mai mari ale lui , când efectul de micşorare a volumului este

predominant, se va înregistra creşterea temperaturii. În mod asemănător se manifestă influenţa

unghiului de aşezare.

Exemplu. Variaţia temperaturii tăişuşui în funcţie de unghiul de degajare

Fig. M1.4.4

39

Exemplu. Variaţia temperaturii tăişuşui în funcţie de unghiul de atac

Fig. M1.4.5

Intensificarea regimului de aşchiere, respectiv creşterea parametrilor regimului de

aşchiere (viteza de aşchiere, avansul de lucru, adîncimea de aşchiere) are efect mărirea

temperaturii tăişului sculei aşchietoare.

Exemplu. Variaţia temperaturii tăişuşui în funcţie de viteza de aşchiere

Fig. M1.4.6

Mărirea vitezei de aşchiere produce mărirea cantităţii de căldură Q, deci şi

a temperaturii tăişului [0C].

În acelaşi timp creşterea vitezei are şi un efect de micşorare a temperaturii,

deoarece la creşterea vitezei scade forţa principală de aşchiere, deci lucrul

mecanic de aşchiere şi odată cu el temperatura.

De aemenea, mărind viteza de aşchiere, durata contactului dintre aşchie şi

cuţit este mică, deci aşchia va transporta o cantitate mai mare de căldură, ceea ce

are un efect de micşorare a temperaturii tăişului.

Cu toate acestea, efectul predominant al măririi vitezei de aşchiere este

cel de mărire a temperaturii tăişului.

40

Exemplu. Variaţia temperaturii tăişuşui în funcţie de grosimea aşchiei

Fig. M1.4.7

Să ne reamintim...

Cercetările experimentale au stabilit că la aşchierea metalelor aproximativ

99,5% din lucrul mecanic consumat se transformă în căldură.

Căldura degajată se propagă de la surse către zonele reci, distribuindu-se

între aşchie, piesă, sculă şi mediu.

Repartizarea căldurii de aşchiere între aşchii, piesă şi sculă este influenţată de

caracteristicile termice ale materialului piesei şi sculei, precum şi de viteza de

aşchiere.

S-a stabilit că cea mai mare parte a căldurii trece în aşchie, reprezentând la

prelucrarea oţelului 60 80 % din căldura de aşchiere.

Creşterea parametrilor regimului de aşchiere produce mărirea temperaturii

tăişului sculei, deoarece se consumă o cantitate mai mare de energie la

aşchiere, deci se dezvoltă o cantitate mai mare de căldură şi implicit, creşte

cantitatea de căldură preluată de sculă.

Analizaţi şi explicaţi variaţia temperaturii tăişului în funcţie de factorii de influenţă

prezentaţi mai sus

M1.U4.4. Metode de măsurare a temperaturii tăişului

Alături de încercările de descriere analitică a câmpului termic din aşchie, sculă şi piesă,

metodele experimentale de măsurare a căldurii şi temperaturii se constituie ca adevărate

instrumente pentru studiul fenomenelor termice la aşchiere. Obiectivele principale ale

utilizării acestor metode sunt determinarea cantităţii de căldură degajată la aşchiere şi a

modului cum aceasta se răspândeşte în aşchie, piesă şi sculă, determinarea temperaturii la

suprafeţele de contact ale sculei şi stabilirea câmpului termic în zona rădăcinii aşchiei şi în

tăişul sculei.

41

Pentru determinarea experimentală a temperaturii tăişului sculelor aşchietoare se pot

folosi diverse procedee (acoperire cu vopsele termocolore, metode optice, măsurarea durităţii,

metoda termocuplului etc.). Dintre acestea cea mai mare utilizare o au procedeele bazate pe

folosirea termoelementelor.

Exemplu.

Pentru a măsura temperatura într-un punct oarecare al unui cuţit în timpul

aşchierii se plasează în acel punct un termocuplu, practicând în acest scop un

orificiu în sculă (fig. M1.4.8, a). Temperatura din punctul sondat de termocuplu

se măsoară prin intermediul curentului termoelectric sesizat de galvanometrul

inclus în circuit (care poate fi etalonat în C).

Fig. M1.4.8

Se pot folosi şi montaje la care unul dintre elementele termocuplului îl constituie

materialul cuţitului, cel de-al doilea fiind un fir de constantan sudat în punctul

unde se urmăreşte măsurarea temperaturii sculei (fig. M1.4.8, b).

Pentru determinarea valorii medii a temperaturii tăişului se pot utiliza montaje în care

rolurile celor doi conductori ai termocuplului sunt jucate de materialul sculei şi al piesei (fig.

M1.4.9), respectiv de materialele diferite din care sunt confecţionate

două cuţite identice (fig. M1.4.10).

Exemplu.

Fig. M1.4.9

42

Exemplu.

Fig. M1.4.10


În scopul urmăririi influenţei regimului de aşchiere asupra temperaturii

medii a tăişului se fac trei serii de determinări experimentale, folosind un

termocuplu (ca cel din fig. M1.4.8, b).

În fiecare etapă a măsurătorilor se menţin constanţi doi parametri ai

regimului de aşchiere, cel de-al treilea fiind variabil. În felul acesta, se pot trasa

graficele de variaţie a temperaturii în punctul sondat din sculă în funcţie de viteza

de aşchiere, avans şi adâncime de aşchiere.

Să ne reamintim...

Cercetările experimentale au stabilit că la aşchierea metalelor aproximativ

99,5% din lucrul mecanic consumat se transformă în căldură.

Căldura degajată se propagă de la surse către zonele reci, distribuindu-se

între aşchie, piesă, sculă şi mediu

Intensificarea regimului de aşchiere, respectiv creşterea parametrilor

regimului de aşchiere (viteza de aşchiere, avansul de lucru, adîncimea de

aşchiere) are efect predominant mărirea temperaturii tăişului sculei

aşchietoare.

Pentru a măsura temperatura în anumite puncte ale sculei sau pentru a urmări

evoluţia acesteia în timp, se pot folosi termoelementele, care permit

determinarea temperaturii prin măsurarea curentului termoelectric.

M1.U4.5. Rezumat

Lucrul mecanic de aşchiere se transformă aproape integral în caldură, o foarte mică

parte înmagazinîndu-se în reşeaua cristalină a materialului prelucrat, sub formă de

tensiuni interne. Aspectele principale ale acestui proces caloric sunt prezentate în

lucrare, insistându-se asupra modalităţilor de măsurare a temperaturii la aşchiere.

După prezentarea factorilor care influenţează asupra temperaturii tăişului sculei, se

studiază, prin determinări experimentale, influenţa parametrilor regimului de

aşchiere asupra temperaturii tăişului sculei.

43


1. Enumeraţi sursele de transmitere a căldurii în procesul aşchierii şi explicaţi

modalitatea de transmitere a acestora.

2. Prezentaţi influenţa condiţiilor de aşchiere asupra temperaturii tăişului

sculei.

3. Descrieţi metodele de determinare experimentală a temperaturii tăişului.







Transilvania, 2002.







44

Unitatea de învăţare M1.U5. Uzura şi durabilitatea sculelor

aşchietoare

Cuprins

M1.U5.1. Introducere…………………………………………………………………44


M1.U5.3. Formele uzurii sculelor aşchietoare……….……………………………….45

M1.U5.4. Durabilitatea sculelor aşchietoare………………………………………….48

M1.U5.5. Rezumat……………………………………………………………………54


M1.U5.7 Bibliografie………………………………………………………………….55


Uzura sculelor aşchietoare constă în îndepărtarea treptată de material de pe

feţele active, datorită solicitărilor mecanice şi termice la care sunt supuse pe timpul

aşchierii. Fenomenul de apariţie a uzurii sculelor conduce la modificări ale formei

lor geometrice şi ale proprietăţilor fizico-chimice şi provoacă pierderea capacităţii

de aşchiere ale acestora. Astfel, cauzele scoaterii din funcţiune a sculelor

aşchietoare sunt fie uzura tăişurilor aşchietoare, fie deteriorări sau distrugeri

accidentale ale părţii active. În lucrare se urmăreşte variaţia în timp a uzurii pe faţa

de aşezare a cuţitelor de strung, precum şi influenţa vitezei de aşchiere asupra

intensităţii uzurii. De asemenea, după definirea noţiunii de durabilitate, pe baza

determinărilor experimentale, se stabileşte exponentul “ z “ din relaţia lui Taylor,

pentru materialul şi condiţiile de aşchiere folosite.


înţelegerea şi descrierea fenomenelor complexe şi a interacţiunilor care se

manifestă în zona de aşchiere, fenomene care conduc la uzura sculelor

aşchietoare;

identificarea formelor de uzură în timp şi explicarea cauzelor uzurii

sculelor utilizate în diverse condiţii de lucru;

descrierea factorilor care influenţează intensitatea uzurii şi durabilitatea

sculelor aşchietoare;

dezvoltarea abilităţilor privind aplicarea metodelor de măsurare a uzurii

sculelor.

45


M1.U5.3. Formele uzurii sculelor aşchietoare

În procesul de aşchiere, ca rezultat al solicitărilor mecanice, al frecării între sculă şi

aşchie, precum şi între sculă şi piesă, ca şi datorită temperaturii atinse de tăiş prin preluarea

unei părţi a căldurii degajată la aşchiere, apare uzura sculei, adică modificarea geometriei

acesteia şi schimbarea structurii stratului superficial, deci a capacităţii ei de aşchiere.

Referindu-ne la un cuţit de strung, după un anumit timp de aşchiere, apare în

apropierea vârfului sau pe faţa de aşezare o teşitură, iar pe faţa de degajare o scobitură

paralelă cu muchia tăişului principal (fig. M1.5.1, fig. M1.5.2).

Mărimea uzurii se indică prin înălţimea h a teşiturii pe faţa de aşezare şi respectiv,

prin adâncimea h a scobiturii pe faţa de degajare sau prin lăţimea B a acesteia.

Forma uzurii obţinute depinde de natura materialului prelucrat şi de regimul de

aşchiere folosit.

Exemplu. Formele uzurii cuţitelor de strung

Fig. M1.5.1

Exemplu. Forme de manifestare a uzurii

Fig. M1.5.2

46

Astfel, la prelucrarea materialelor tenace uzura pe faţa de aşezare şi de degajare apar

simultan, în timp ce la prelucrarea materialelor casante se înregistrează doar uzura pe faţa de

aşezare. La aşchierea materialelor tenace cu grosimi de aşchiere mici este predominantă uzura

pe faţa de aşezare, în schimb la prelucrarea cu grosimi de aşchiere mari este mai însemnată

scobitura pe faţa de degajare.

La lucrul cu viteze mici şi mijlocii (folosind scule din oţel rapid) între muchia tăişului

principal şi scobitura pe faţa de degajare există o distanţă f, care se micşorează pe măsura

creşterii uzurii (fig. M1.5.1, b). La lucrul cu viteze mari de aşchiere uzura pe faţa de aşezare şi

scobitura pe faţa de degajare se pot uni (fig. M1.5.1, c).

În timpul aşchierii uzura tăişului produce o serie de fenomene care limitează

posibilitatea folosirii sculei respective şi fac necesară reascuţirea.

Astfel, creşterea teşiturii h este însoţită de următoarele neajunsuri:

anularea unghiului de aşezare, deci creşterea forţei de frecare pe faţa de aşezare şi

implicit a forţei de aşchiere;

înrăutăţirea rugozităţii suprafeţei prelucrate;

micşorarea preciziei de prelucrare.

Adâncimea scobiturii pe faţa de degajare este însoţită de micşorarea rezistenţei tăişului

şi a capacităţii sale termice şi de posibilitatea apariţiei vibraţiilor în procesul de aşchiere.

Evoluţia uzurii în timp

Mărimile h şi h sunt crescătoare în timp, iar curba care reprezintă variaţia uzurii în

funcţie de timp (sau drum de aşchiere) se numeşte caracteristica uzurii (fig. 5.3).

Dacă scula se uzează în aceeaşi măsură pe ambele feţe, curba uzurii pe faţa de aşezare

are alura din figura M1.5.3.

Exemplu. Diagramele caraceristice de uzură pe faşa de aşezare

a. b. c.

Fig. M1.5.3

47

Coeficientul unghiular al tangentei la curbă într-un punct oarecare reprezintă viteza de

progresare a uzurii la un moment dat, viteză care este, în general, variabilă de la un punct la

altul al caracteristicii. Ea se defineşte:

I = 0

limh

= d

dh = tg ( 1.5.1 )

În fig. M1.5.3. a, se disting pe curba caracteristică trei porţiuni pe care panta (respectiv

viteza de progresare a uzurii) este diferită:

porţiunea OA, pe care uzura creşte cu o viteză relativ mare (perioada de amorsare a

uzurii);

porţiunea AB, cu creştere lentă a uzurii (perioada uzurii normale);

porţiunea BC, în care uzura creşte aproape instantaneu (numită perioada uzurii

catastrofale).

Aşchierea cu scula uzată trebuie oprită înainte de atingerea uzurii catastrofale, pentru a

nu se periclita integritatea tăişului datorită uzurii exagerate şi pentru a nu se mări neraţional

timpul necesar efectuării reascuţirii, precum şi cantitatea de material îndepărtată de pe sculă la

reascuţire.

La valori medii ale vitezei de aşchiere, perioada uzurii normale reprezintă 85 – 90 %

din durabilitatea sculei. Pe măsura măririi vitezei de aşchiere, perioada uzurii normale scade,

iar la viteze foarte mari ea devine atât de mică încât, după perioada amorsării uzurii începe

aproape imediat uzura catastrofală. Parametrii geometrici ai sculei trebuie aleşi în aşa fel încât

să favorizeze o durată cât mai mare a uzurii de regim.

Atunci când uzura este predominantă pe faţa de aşezare, curba caracteristică are alura

din fig.M1.5.3 b, iar când scula se uzează numai pe faţa de aşezare caracteristica va fi cea din

fig. M1.5.3 c.

O altă consecinţă a progresării uzurii pe faţa de aşezare o constituie înrăutăţirea

calităţii suprafeţei prelucrate, datorită faptului că prin uzură, aspectul iniţial al muchiilor ş i

suprafeţelor de aşezare se modifică, acestea căpătând forme neregulate care se transpun pe

suprafaţa aşchiată a piesei. Astfel, uzura pe faţa de aşezare poate duce şi la modificarea cotei

prelucrate, ca in exemplul prelucrării prin strunjire a unei piese (figura M1.5.4).

Exemplu. Uzura radială

Fig. M1.5.4

48

Să ne reamintim...

Fenomenul de apariţie a uzurii sculelor conduce la modificări ale formei lor

geometrice şi ale proprietăţilor fizico-chimice şi provoacă pierderea

capacităţii de aşchiere ale acestora.

Forma uzurii obţinute depinde de natura materialului prelucrat şi de regimul

de aşchiere folosit.

La prelucrarea materialelor tenace uzura pe faţa de aşezare şi de degajare

apar simultan, în timp ce la prelucrarea materialelor casante se înregistrează

doar uzura pe faţa de aşezare. La aşchierea materialelor tenace cu grosimi de

aşchiere mici este predominantă uzura pe faţa de aşezare, în schimb la

prelucrarea cu grosimi de aşchiere mari este mai însemnată scobitura pe

faţa de degajare.

Curba caracteristică de uzură prezintă trei porţiuni: perioada de amorsare a

uzurii, perioada uzurii normale, perioada uzurii catastrofale.

M1.U5.4. Durabilitatea sculelor aşchietoare

S-a arătat mai sus că uzura tăişului produce o serie de fenomene care limitează

posibilitatea folosirii sculei respective şi fac necesară reascuţirea.

În funcţie de natura operaţiilor se stabileşte, pe baza anumitelor criterii, limita uzurii

până la care se poate aşchia cu scula respectivă, adică se stabileşte uzura admisibilă. La

atingerea acesteia scula trebuie reascuţită.

Intervalul de timp de aşchiere efectivă cu scula, între două reascuţiri succesive, se

numeşte durabilitate (notată cu T).

De asemenea, durabilitatea poate fi definită ca interval de timp de aşchiere până la

atingerea uzurii admisibile.

Mărimea acesteia este influenţată de materialul sculei şi cel prelucrat, de geometria

sculei, regimul de aşchiere folosit şi de condiţiile de răcire şi ungere.

Astfel, creşterea rezistenţei şi durităţii materialului prelucrat produce micşorarea

durabilităţii sculei, datorită măririi forţelor de aşchiere şi temperaturii tăişului care duc la

intensificarea uzurii.

În ceea ce priveşte materialul sculei, cu cât durabilitatea şi termostabilitatea lui sunt mai

mari şi cu cât suprafeţele de degajare şi aşezare sunt mai netede, durabilitatea sculei va fi mai

mare.

Dintre parametrii geometrici influenţa cea mai puternică asupra durabilităţii o au

unghiurile şi (fig. M1.5.5).

49

Exemplu. Influenţa unghiului de degajare asupra durabilităţii

Fig. M1.5.5

La creşterea acestora forţele de aşchiere şi temperatura sculei descresc,

ceea ce însemnează scăderea intensităţii uzurii, deci creşterea

durabilităţii sculei. După depăşirea unor valori optime opt. şi opt. se

înregistrează creşterea temperaturii sculei, ca urmare a micşorării

capacităţii sale termice, ceea ce face ca intensitatea uzurii să crească,

deci durabilitatea să scadă.

Exemplu. Dependenţa durabilităţii de unghiul de aşezare

Fig. M1.5.6

La creşterea vitezei, adâncimii de aşchiere şi avansului intensitatea uzurii creşte, deci

durabilitatea sculei scade. Dependenţa durabilităţii de factorii regimului de aşchiere se poate

descrie cu suficientă precizie prin relaţii de forma:

T = z

1

v

C; T =

y

2

s

C; T =

x

3

t

C; (1.5.2)

în care constantele C1, C2, C3 şi exponenţii x, y, z sunt determinaţi experimental pentru

diverse perechi de materiale ale sculei şi semifabricatului.

50

Pentru a demonstra legătura între durabilitate şi viteza de aşchiere se fac încercări de

prelucrări cu viteze variabile, păstrând restul condiţiilor de lucru neschimbate. Pentru fiecare

viteză utilizată se urmăreşte variaţia uzurii în timp şi se trasează diagrama caracteristică de

uzură (figura M1.5.7).

Exemplu. Caracteristicile de uzură la diferite viteze de aşchiere

Stabilind, pe baza unui anumit criteriu valoarea uzurii maxime admisibile, din

curbele caracteristice de uzură se găsesc valorile durabilităţii (T1, … Tn)

corespunzătoare fiecărei viteze folsite.

Fig. M1.5.7

Dependenţa durabilităţii de viteză poate fi exprimată printr-o funcţie monotonă – o

curbă permanent descrescătoare, apropiată de o hiperbolă (curba 1) sau nemonotonă (curba 2),

din exemplul de mai jos (fig. M1.5.8).

Exemplu. Dependenţa durabilităţii de viteză

Fig. M1.5.8

Din mulţimea de valori pe care le poate lua durabilitatea unei scule se pot deosebi

unele ca valori optime în raport cu anumite criterii. Aceste criterii se adoptă în funcţie de

scopul şi cerinţele concrete ale prelucrării şi pot fi criterii de productivitate, de cost al

51

prelucrării, criterii energetice, ş.a. De obicei, se utilizează criteriul produ tivităţii maxime (fig.

M1.5.9) şi criteriul costului minim al prelucrării.

Exemplu. Durabilitatea care asigură productivitate maximă

Fig. M1.5.9

Se observă infşuenţa durabilităţii asupra timpului de bază (τb) şi auxiliar (τa).

Mărirea durabilităţii duce la schimbarea mai rară a sculelor, deci timpul auxiliar

sacde. Pentru ca durabilitatea să crească este necesar să se lucreze cu o viteză de

aşchiere mai mică, ceea ce conduce la creşterea timpului de bază pentru

îndepărtarea unui anumit adaos de prelucrare.

Curba rezultată prin însumarea celor doi timpi - de bază şi auxiliar, admite un minim

în dreptul valorii durabilităţii, figura M1.5.10. Durabilitatea care asigură costul minim al

prelucrării se numeşte durabilitate economică, iar viteza corepunzătoare ei – viteză de

aşchiere economică.

Exemplu. Durabilitatea care asigură cost minim

Fig. M1.5.10

52

Se observă, că la creşterea durabilităţii sacd cheltuielile cu schimbarea sculelor,

dar cresc cheltuielile corespunzătoare timpului de bază, ca urmare a micşorării

vitezei de aşchiere.


Pentru evidenţierea evoluţiei uzurii în timp se urmăreşte valoarea uzurii

radiale, prin efectul pe care aceasta îl are asupra preciziei de prelucrare. Astfel,

semidiferenţa diametrelor de la capetele unei piese cilindrice prelucrate prin

strunjire longitudinală reprezintă uzura radială a sculei în timpul prelucrării

respective, dacă a fost anulat efectul alungirii termice.

În scopul ridicării curbei caracteristice a uzurii se fac determinări utilizând

o epruvetă ca cea din fig. M1.5.11. Pe un arbore din oţel sunt practicate canale

circulare care determină tronsoane de lungimi diferite, ceea ce permite măsurarea

uzurii după diverse intervale de timp de aşchiere. Pentru ca rezultatele

măsurătorilor să nu fie afectate de erorile introduse de cedarea elastică a

sistemului tehnologic, erorile de mers în gol etc., acestea vor fi puse în evidenţă

prin prelucrarea în primul rând a tronsoanelor A. Acestea având lăţimi foarte

mici, în timpul prelucrării lor uzura şi alungirea termică a sculei sunt neglijabile,

deci diferenţele dintre diametrele tronsoanelor A1 ... An care se vor evidenţia prin

măsurare se datorează celorlalte cauze evidenţiate mai sus.

Fig. M1.5.11

În continuare se reglează scula pentru diametrul B, la aceeaşi adâncime de

aşchiere ca şi în faza anterioară, şi se prelucrează cu avans longitudinal porţiunea

B1C1. În dreptul canalului E1 avansul este decuplat şi se răceşte cuţitul, fără a se

modifica adâncimea de aşchiere reglată, urmând apoi să se prelucreze cu aceeaşi

adâncime tronsonul D1. Răcirea cuţitului în dreptul canalului E permite ca

diametrul tronsonului D să nu fie afectat de alungirea termică a cuţitului în timpul

prelucrării porţiunii BC, ci doar de uzura lui.

Etapele descrise mai sus se repetă pe fiecare din tronsoanele L1, L2, ... Ln

din ce în ce mai lungi ale piesei, iar prin măsurarea diametrelor B1, C1, D1, B2, C2

... se pot obţine:

53

uzura:

hr= 2

dd BD (1.5.3)

alungirea termică:

l = 2

dd CD (1.5.4)

Timpul de lucru necesar aşchierii fiecărui tronson se determină cu relaţia:

sn

L [min] (1.5.5)

în care: L - lungimea fiecărui tronson, în mm; n - turaţia folosită, în rot /

min; s - avansul, în mm / rot;

Aceste măsurători se fac lucrându-se cu adâncimea de aşchiere şi avansul

constante şi cu patru viteze de aşchiere (după prelucrarea cu fiecare viteză cuţitul

ascuţindu-se).

Datele necesare trasării curbelor caracteristice de uzură se pot obţine, cu

precizie mai mare decât cea oferită de metoda descrisă mai sus, prin măsurarea

parametrului de uzură urmărit (h sau h ) cu ajutorul unui microscop. În acest

scop, se opreşte procesul de aşchiere la diverse intervale de timp, se scoate cuţitul

din suport şi se fixează la microscop într-un dispozitiv care să permită amplasarea

feţei de aşezare într-un plan paralel cu obiectivul microscopului (pentru

măsurarea lui h ). Dacă se urmăreşte evoluţia uzurii radiale (hr), pe faţa de

degajare a cuţitului se trasează un reper în raport cu care se poate determina, în

orice moment, poziţia vârfului sculei.

Prelucrarea rezultatelor.

Măsurătorile efectuate după fiecare strunjire longitudinală cu vitezele v1

v4 permit trasarea a patru curbe caracteristice de uzură (fig. M1.5.7). Dacă pentru

prelucrarea respectivă se stabileşte o anumită valoare a uzurii admisibile hmax, din

diagramele trasate se pot determina perechile de valori viteză - durabilitate

Aceste valori respectă legea exprimată prin relaţia (1.5.2), care logaritmată

reprezintă o dreaptă (fig. M1.5.12).

Deci, reprezentând în coordonate dublu logaritmice perechile de valori v –

T găsite în caracteristicile de uzură, se poate trasa dreapta de durabilitate, care

permite determinarea exponentului z (coeficientul unghiular al dreptei):

z = tg = 12

21

vlogvlog

TlogTlog (1.5.6)

54

Fig. M1.5.12

Să ne reamintim...

Intervalul de timp de aşchiere efectivă cu scula, între două reascuţiri

succesive, se numeşte durabilitate (notată cu T).

Durabilitatea poate fi definită ca interval de timp de aşchiere până la

atingerea uzurii admisibile.

Din mulţimea de valori pe care le poate lua durabilitatea unei scule se pot

deosebi unele ca valori optime în raport cu criteriul de productivitate şi

criteriul de cost al prelucrării.

M1.U5.5. Rezumat

Pentru evidenţierea evoluţiei uzurii în timp se urmăreşte valoarea uzurii

radiale, prin efectul pe care aceasta îl are asupra preciziei de prelucrare.

Astfel, semidiferenţa diametrelor de la capetele unei piese cilindrice

prelucrate prin strunjire longitudinală reprezintă uzura radială a sculei în

timpul prelucrării respective, dacă a fost anulat efectul alungirii termice.

Determinările experimentale permit formularea unor observaţii privind:

- variaţia în timp a vitezei de progresare a uzurii;

- influenţa uzurii radiale asupra preciziei de prelucrare;

- influenţa vitezei de aşchiere aspra durabilităţii şi gradul de concordanţă

cu legea teoretică exprimată în relaţia (1.5.2).


1. Descrieţi fenomenul de apariţie a uzurii şi caracterizaţi tipurile de uzură.

2. Prezentaţi evoluţia uzurii în timp.

3. Definiţi durabilitatea.

4. Prezentaţi parametrii geometrici cu influenţa cea mai puternică asupra

durabilităţii.

55

5. Descrieţi metodologia trasării curbelor caracteristice de uzură a sculelor

aşchietoare şi de trasare a dreptei de durabilitate.







Transilvania, 2002.







56

Modulul 2. Procedee de prelucrare prin aşchiere

Cuprins

Introducere…………………………………………………………………………….56

Obiectivele modului…………………………………………………………………...56

U1. Rabotarea şi mortezarea…………………………………………………………..58

U2. Broşarea…………………………………………………………………………..66

U3. Strunjirea………………………………………………………………………….80

U4. Frezarea…………………………………………………………………………...98

U5. Burghierea, adâncirea, alezarea…………………………………………………110

U6. Rectificarea……………………………………………………………………...118

U7. Prelucrarea filetelor……………………………………………………………...133

Introducere

În prezent, se pune un accent deosebit pe aspectele legate de bazele teoretice ale

prelucrărilor prin aşchiere, având în vedere necesitatea optimizării proceselor de

aşchiere, în condiţiile îngreunării permanente a condiţiilor de lucru, prin

intensificarea regimurilor de aşchiere şi introducerii pe sacră largă a materialelor

înalt aliate, greu prelucrabile, precum şi obţinerea calităţii şi preciziei cerute.

În acest modul se va efectua o analiză a modului de realizare a prelucrării

suprafeţelor prin procedeele de prelucrare prin aşchiere principale (rabotare,

mortezare, broşare, strunjire, frezare, prelucrarea găurilor, rectificare, prelucrarea

filetelor), dar şi de a scoate în evidenţă posibilităţile tehnologice de care se dispune

pentru realizarea acestora.

Obiectivele modulului

Cunoaşterea principiilor de prelucrare caracteristice diverselor procedee de

aşchiere.

Cunoaşterea domeniului de utilizare şi a performanţelor prelucrării prin diverse

procedee de prelucrare.

Prezentarea particularităţilor geometrice ale sculelor frecvent utilizate la fiecare

procedeu de prelucrare.

57

Însuşirea modalităţii de calcul a regimului de aşchiere pentru principalele

procedee de aşchiere.

Însuşirea modalităţii de calcul a forţelor şi puterii necesare pentru fiecare

procedeu de prelucrare prin aşchiere.

Stabilirea normei tehnice de timp pentru principalele procedee de prelucrare.

58

Unitatea de învăţare M2.U1. Rabotarea şi mortezarea

Cuprins

M2.U1.1. Introducere………………………………………………………………...58


M2.U1.3. Definiţie. Principiul de lucru. Domeniul de utilizare…………………........59

M2.U1.4. Elementele secţiunii de aşchiere şi regimul de aşchiere…………………...61

M2.U1.5. Prelucrări executate prin rabotare şi mortezare…………………………….63

M2.U1.6. Rezumat………………………………………………………………….....65


M2.U1.8 Bibliografie………………………………………………………………….65


Rabotarea ocupă în ansamblul procedeelor de prelucrare cunoscute, un loc bine

definit, fiind una din cele mai vechi metode de prelucrare a metalelor prin aschiere.

Prin rabotare, în general, pot fi prelucrate suprafeţe diferite, atât ca formă cât si

pozitie reciprocă. Productivitatea obţinută la rabotare este apreciabilă, încă de la

apariţie această metodă de aşchiere găsindu-şi aplicabilitate în multe ramuri ale

industriei constructoare de maşini. Mortezarea, ca metodă deprelucrare prin

aşchiere, se caracterizează prin faptul că, permite prelucrarea suprafeţelor plane şi

profilate în plan vertical. Faţă de rabotare, la mortezare apar unele particularităţi şi

noi posibilităţi cinematice, fapt ce o difernţiază substanţial de aceasta.


Prezenta unitate de învăţare, îşi propune studiul cinematicii proceselor de rabotare,

respectiv mortezare, al sculelor şi maşinilor-unelte utilizate, regimurilor de

aşchiere şi posibilităţile tehnologice pe care le oferă aceste prelucrări prin aşchiere.

Cunoaşterea principiilor de prelucrare caracteristice procedeelor de rabotare şi

mortezare.

Cunoaşterea domeniului de utilizare şi a performanţelor prelucrării prin cele

două procedee.

Prezentarea particularităţilor geometrice ale sculelor frecvent utilizate atât la

rabotare, cât şi la mortezere;

Însuşirea metodologieie de calcul a regimului de aşchiere, a forţelor şi puterii

necesare la rabotare şi mortezare; stabilirea normei tehnice de timp.

59


M2.U1.3. Definiţie. Principiul de lucru. Domeniul de utilizare

Rabotarea este procedeul de prelucrare prin aşchiere la care mişcarea principală este

rectilinie-alternativă executată în plan orizontal de sculă sau semifabricat, iar avansul

intermitent este realizat pe o traiectorie rectilinie, în plan perpendicular pe direcţia mişcării

principale (fig. M1.1.1).

Exemplu. Principiul de lucru la rabotare

O astfel de prelucrare se poate desfăşura pe:

- şepinguri (fig. M2.1.1, a) sau raboteze cu cap mobil, mişcarea principală este

executată de sculă, iar avansul de semifabricat;

- raboteze cu masă mobilă (fig. M2.1.1., b), mişcarea principală este executată

de semifabricat, iar avansul de sculă;

- rabotezele pentru prelucrarea tablelor, care se folosesc în ateliere de

cazangerie pentru realizarea unor suprafeţe înguste şi de lungimi mari; în

acest caz atât mişcarea principală cât şi cea de avans sunt executate de sculă

(fig. M2.1.1, c).

Fig. M2.1.1

În toate situaţiile prezentate mai sus, mişcarea principală are o cursă activă, în care are

loc desprinderea aşchiilor (caracterizată de viteza va) şi o cursă de gol (cu viteza vg > va) în

care nu are loc aşchiere.

Portcuţitul este astfel construit încât la cursa de gol se ridică, pentru a proteja vârful

cuţitului, pentru a micşora uzura tăişului şi pentru a proteja calitatea suprafeţelor prelucrate.

La sfârşitul cursei de gol se realizează mişcarea de avans care aduce în faţa tăişului un nou

strat de aşchiere.

Rabotarea este un proces de aşchiere intermitentă, caracterizat de solicitări cu şoc ale

sistemului tehnologic de prelucrare.

60

Mortezarea este procedeul de prelucare prin aşchiere la care mişcarea principală –

rectilinie alternativă, este executată în plan vertical de către sculă, iar mişcarea de avans de

către semifabricatul – fixat pe masa maşinii, figura M2.1.2

Exemplu. Principiul de lucru la mortezare

Fig. M2.1.2

Exemplificaţi ce fel de suprafeţe se pot prelucra prin rabotare şi mortezare.

Atât pentru procedeul de rabotare, cât şi pentru cel de mortezare, la capătul cursei de

gol se realizează avansul intermitent de generare iar după o traiectorie completă, nouă

adâncime de aşchiere se va obţine prin indexarea avansului vertical exectat de către sculă.

Particularităţi ale geometriei cuţitelor de rabotat şi mortezat

Cuţitele de rabotat sunt asemănătoare cuţitelor de strunjit, cu deosebirea că sunt mai

robuste decât acestea, pentru a rezista solicitărilor cu şoc, caracteristice prelucrărilor prin

rabotare. Din acest motiv, ele sunt executate din materiale cu tenacitate ridicată.

Parametrii geometrici sunt aceiaşi ca în cazul cuţitelor de strung principala

particularitate constituind-o faptul că la majoritatea cuţitelor de rabotat se foloseşte unghi de

înclinare a muchiei principale negativ, pentru ca primul contact al acestora cu stratul de

aşchiere să nu se facă la vârf, care s-ar putea sparge la preluarea şocului (fig. M2.1.3, M2.1.4).

Exemple. Cuţite de rabotat

Fig. M2.1.3

61

Exemple. Cuţite de mortezat

Fig. M2.1.4

M2.U1.4 Elementele secţiunii de aşchiere şi regimul de aşchiere

Elementele secţiunii stratului de aşchiere (fig. M2.1.5) sunt definite la fel ca în cazul

strunjirii.

Adâncimea de aşchiere t este distanţa dintre suprafaţa iniţială şi cea prelucrată,

măsurată pe direcţie perpendiculară pe acestea şi exprimată în milimetri. Ea se stabileşte în

funcţie de destinaţia prelucrării. Astfel, la rabotarea de degroşare adâncimea de aşchiere se

adoptă astfel încât să fie, pe cât posibil, egală cu adaosul de prelucrare şi poate avea valori de

până la 12 mm.

La rabotarea de finisare se folosesc cuţite late pentru a obţine o rugozitate mai mică a

suprafeţei prelucrate, iar adâncimea de aşchiere se alege între 0,2 1 mm.

Avansul s este distanţa între două suprafeţe de aşchiere succesive, măsurată pe direcţia

deplasării de avans şi se exprimă în milimetri pe cursă dublă. Mărimea avansului se stabileşte

în funcţie de destinaţia prelucrării, natura materialului prelucrat şi cel al sculei.

Viteza de aşchiere la rabotare se calculează cu relaţia:

vyxm

v

a kstT

Cv

vv

[m/min] (2.1.1)

în care: T este durabilitatea cuţitului, în minute, kv – coeficient de corecţie a vitezei, Cv, m, xv

şi yv – constante şi exponenţi determinaţi experimental pentru care valorile se dau în tabele.

62

Exemplu

Fig. M2.1.5

Forţele de aşchiere la rabotare

Componenta principală a forţei de aşchiere la rabotare este:

z

zFzF

z F

yx

Fz kstCF (2.1.2)

în care constanta zFC şi exponenţii

zFx şi zFy depind de natura materialului prelucrat şi al

sculei, de tipul operaţiei de rabotare şi au valorile date în tabele; coeficientul de corecţie zFk

este un produs de coeficienţi de corecţie ce ia în consideraţie condiţiile concrete de prelucrare

şi se adoptă din tabele.

Componentele forţei de aşchiere la rabotare sunt prezentate în exemplul din fig.

M2.1.6.

Exemplu.

Fig. M2.1.6

Calculaţi elementele regimului de aşchiere pentru un exemplu dat, utilizând

formulele de mai sus.

63

M2.U1. 5 Prelucrări executate prin rabotare şi mortezare

În vederea prelucrării, semifabricatele sunt fixate pe masa maşinii de rabotat direct cu

bride şi şuruburi (masa fiind prevăzută cu canale în acest scop) sau în dispozitive universale

(menghine, prisme etc.) sau speciale. Principalele tipuri de prelucrări care se pot efectua prin

rabotare şi mortezare sunt prezentate în figurile M2.1.7 şi M2.1.9. Prin rabotare se pot realiza:

a. Prelucrarea suprafeţelor plane orizontale (fig. M2.1.1), realizată cu ajutorul

cuţitelor drepte sau cotite; în cazul unor suprafeţe de dimensiuni mari se pot folosi mai multe

cuţite simultan, pentru mărirea productivităţii.

b. Prelucrarea suprafeţelor plane verticale realizată cu cuţite drepte sau cotite;

avansul de prelucrare vertical sg este efectuat de portcuţit şi poate fi acţionat mecanic sau

manual.

c. Prelucrarea suprafeţelor plane înclinate se realizează prin rotirea saniei portcuţit,

astfel încât direcţia de avans să fie paralelă cu suprafaţa prelucrată sau prin aşezarea înclinată

a pieselor în dispozitivul de prindere pe masa maşinii.

d. Prelucrarea suprafeţelor profilate se poate realiza prin copiere după un port-

program, folosind cuţite profilate.

e. Prelucrarea canalelor de pană exterioare deschise se realizează cu ajutorul

cuţitelor cu cap îngustat, la care lungimea tăişului este egală cu lăţimea canalului.

f. Prelucrarea canalelor în formă de T se realizează în mai multe faze, folosind mai

multe cuţite, care execută, pe rând, degroşarea canalului central, degajările laterale stânga şi

dreapta, finisarea canalului central şi teşirea pe ambele laturi.

g. Prelucrarea arborilor canelaţi se realizează folosind un dispozitiv de prindere a

semifabricatului care permite divizarea; este şi cazul prelucrării roţilor dinţate, cuţitul având

profilul golului dintre dinţi.

h. Prelucrarea danturii cremalierelor realizată cu cuţite profilate.

g. Prelucrarea canalelor de pană interioare.

Exemple. Prelucrări prin rabotare

Fig. M2.1.7

64

Exemplu. Maşina de rabotat

Fig. M2.1.8

Exemple. Prelucrări prin mortezare

Fig. M2.1.9

Să ne reamintim...

Rabotarea este procedeul de prelucrare prin aşchiere la care mişcarea

principală este rectilinie-alternativă executată în plan orizontal de sculă sau

semifabricat, iar avansul intermitent este realizat pe o traiectorie rectilinie, în

plan perpendicular pe direcţia mişcării principale.

Mortezarea este procedeul de prelucare prin aşchiere la care mişcarea

principală – rectilinie alternativă, este executată în plan vertical de către

sculă, iar mişcarea de avans de către semifabricatul – fixat pe masa maşinii.

Rabotarea şi mortezarea sunt procese de aşchiere intermitentă, caracterizate

de solicitări cu şoc ale sistemului tehnologic de prelucrare.

Productivitatea obţinută prin aceste procedee este apreciabilă.

65

Să se stabilească regimul de aşchiere, în cazul prelucrării unei piese date, pentru

suprafeţele prelucrate prin rabotare şi mortezare.

M1.U1.6. Rezumat

Pentru fiecare prodedeu de prelucrare - rabotare, respectiv mortezare - au fost

prezentate principiile de lucru, s-au indicat natura operaţiei, tipul suprafeţelor

prelucrate, sculele folosite, metodologia de calcul a regimului de aşchiere, ş. a., cu

exemple reprezentative.


1. Definiţi rabotarea şi mortezarea şi precizaţi domeniul de utilizare.

2. Prezentaţi principiul de lucru şi diferenţierea acestuia la cele două procedee,

precum şi domeniul de utilizare al rabotării şi mortezării.

3. Care sunt etapele de stabilire a regimului de aşchiere la rabotare /

mortezere?

4. Cum se determină forţa de aşchiere la rabotare?

5. Prezentaţi particularităţile constructive şi geometrice ale cuţitelor de rabotat

şi mortezat şi diferenţele dintre acestea.

6. Care sunt prelucrările executate prin rabotare, respectiv mortezare?







Transilvania, 2002.





66

Unitatea de învăţare M2.U2. Broşarea

Cuprins

M2.U2.1. Introducere…………………………………………………………………66


M2.U2.3.Definiţie. Principiu de lucru. Domeniul de utilizare………………………..67

M2.U2.4. Generarea suprafeţelor prin broşare………………………………………..70

M2.U2.5.Regimul de aşchiere la broşare……………………………………………...73

M2.U2.6. Rezumat…………………………………………………………………….78


M2.U2.8. Bibliografie…………………………………………………………………80


Procedeul de prelucrare prin broşare este eficient în producţia de serie, unde costul

relativ mare al sculei se amortizează. Caracteristica procedeului de broşare o

constituie înlocuirea mişcării de avans necesară îndepărtării întregului adaos de

prelucrare, cu secţiunea succesivă a unor tăişuri supraînălţate - cu o supraînălţare -

în sensul adâncimii stratului de aşchiere. Particularitatea procedeului de

broşare de a se realiza fără mişcări de avans, face ca prelucrarea prin broşare a unei

suprafeţe să se realizeze dintr-o singură trecere, într-o perioadă de timp foarte mică

(timpul de maşină sau de bază), ceea ce corespunde unei productivităţi foarte

ridicate a operaţiei.


Prezenta unitate de învăţare, îşi propune ca obiective principale:

analiza cinematicii proceselor de rabotare, respectiv mortezare;

studiulal sculelor şi maşinilor-unelte utilizate;

stabilirea regimurilor de aşchiere şi a normelor tehnice de timp;

posibilităţile tehnologice pe care le oferă aceste prelucrări prin aşchiere.

67


M2.U2.3. Definiţie. Principiul de lucru. Domeniul de utilizare. Scule.

Broşarea este procedeul de prelucrare la care aşchierea este executată de o sculă

prevăzută cu un număr mare de dinţi, care detaşează metalul prin atac succesiv, în cursul unei

singure mişcări relative faţă de semifabricat. Îndepărtarea adaosului de prelucrare se

realizează în mod obişnuit la o singură trecere a sculei în raport cu piesa, rezultând forma şi

dimensiunile finale ale suprafeţei prelucrate. Mişcarea principală de aşchiere poate fi rectilinie

sau elicoidală, executată de sculă sau semifabricat.

Caracteristica procedeului de broşare o constituie înlocuirea mişcării de avans,

necesară îndepărtării întregului adaos de prelucrare, cu secţiunea succesivă a unor tăişuri

supraînălţate - cu supraînălţarea a, în sensul adâncimii stratului de aşchiere (fig. M2.2.1).

Astfel, avansul se fixează în construcţia broşei şi nu poate fi modificat pentru o broşă dată.

Broşa se construieşte în funcţie de caracteristicile suprafeţei de prelucrat (formă, dimensiuni,

netezire, natura materialului piesei) şi nu poate fi întrebuinţată decât pentru prelucrarea

respectivă.

Exemplu

Fig.M2.2.1

Procedeul de prelucrare prin broşare este eficient în producţia de serie, unde costul

relativ mare al sculei se amortizează.

Acest domeniu de utilizare este recomandat şi de productivitatea ridicată a

procedeului, precum şi de durabilitatea mare a tăişurilor sculei care, de obicei, asigură

prelucrarea unui număr mare de piese în limite strânse de toleranţă. Datorită productivităţii

sale ridicate şi ca urmare a asigurării unei precizii dimensionale de formă şi de poziţie

superioară altor procedee de prelucrare asemănătoare, broşarea are o dezvoltare tot mai mare.

Particularitatea procedeului de broşare de a se realiza fără mişcări de avans, face ca

prelucrarea prin broşare a unei suprafeţe să se realizeze dintr-o singură trecere, într-o perioadă

68

de timp foarte mică (timpul de maşină sau de bază), ceea ce corespunde unei productivităţi

foarte ridicate a operaţiei.

Deoarece precizia şi calitatea suprafeţei prelucrate depind de precizia de prelucrare a

broşei, calitatea piesei obţinute nu este influenţată de calificarea operatorului şi, deci, la

operaţiile de broşare poate fi utilizată forţa de muncă cu o calificare mai scăzută.

Un alt avantaj al procedeului îl constituie faptul că specificul constructiv al broşelor –

existenţa supraînălţării dinţilor – elimină mişcarea de avans, ceea ce simplifică construcţia

maşinii de broşat, aceasta rezumându-se la lanţul cinematic necesar realizării mişcării

principale de aşchiere.

Operaţiile de broşare se împart în două mari categorii, în funcţie de poziţia suprafeţei

prelucrate:

1. broşări interioare,

2. broşări exterioare.

În condiţii de lucru obişnuite, prin operaţiile de broşare interioară se pot obţine

suprafeţe care se încadrează în clasa a 7-a de precizie ISO, în schimb la broşarea exterioară nu

se atinge decât precizia aparţinând claselor 8 – 9 ISO, deoarece mai intervin precizia de

montare a sculelor în port-broşe.

În ceea ce priveşte calitatea suprafeţei, în condiţii normale, rugozitatea (parametrul Ra)

este cuprinsă între 0,8 şi 3,2 m.

Aceste performanţe fac ca, în prezent, în producţia de serie, broşarea să înlocuiască,

tot mai frecvent, prelucrările prin rabotare, mortezare, frezare, strunjire, alezare şi chiar

rectificare.

Sculele utilizate la brosare

Elementul cel mai important din cadrul unui sistem tehnologic de prelucrare prin

broşare este scula aşchietoare (broşa), care determină direct precizia de prelucrare, aceasta

fiind de regulă o sculă profilată, fabricată din oţel rapid.

Broşele sunt scule prevăzute cu un anumit număr de dinţi de degroşare şi finisare care,

datorită supraînălţării, îndepărtează adaosul de prelucrare, precum şi cu câţiva dinţi pentru

calibrare, realizaţi fără supraînălţare, care asigură dimensiunea finală şi netezimea suprafeţei

conform cerinţelor din desenul de execuţie. Unghiul de aşezare se alege diferit în funcţie de

destinaţia dinţilor, deoarece cerinţele privind păstrarea dimensiunilor sunt mult mai

importante pentru dinţii de calibrare. Sculele utilizate la broşare, fiind în mod obişnuit scule

profilate, prezintă o mare varietate constructivă, mai ales în ceea ce priveşte forma secţiunii

transversale.

Deoarece cele mai des folosite tipuri de broşe sunt cele pentru broşarea liberă a

suprafeţelor interioare şi care lucrează prin tragere, în figura M2.2.2 este reprezentată o astfel

de broşă, din care rezultă şi părţile ei componente.

69

Se disting următoarele părţi: l1 – se numeşte coada broşei şi are rolul de a face legătura

între sculă şi maşina – unealtă; l2 – partea de ghidare din faţă (anterioară), cu rolul de a ghida

broşa pe suprafaţa iniţială (de prelucrat) a piesei; l3 – reprezintă partea activă a broşei pe care

se găsesc dinţii aşchietori, de finisare, de calibrare şi de netezire (uneori) ai broşei, prin

urmare reprezintă partea utilă a sculei; l4 – partea de ghidare din spate (posterioară), cu rol de

protecţie şi ghidare a broşei; l5 – coada din spate a broşei existentă numai în cazul maşinilor

de broşat semiautomate sau automate.

Exemplu

Fig. M2.2.2

Se constată că, prin construcţia ei broşa este o sculă foarte lungă, zveltă, motive pentru

care execuţia, tratamentul termic şi întreţinerea ei ridică probleme deosebite, care se traduc

printr-un cost ridicat al ei.

Elementele geometrice care caracterizează dinţii broşelor (fig. M2.2.3) sunt

următoarele:

Fig. M2.2.3

a. Unghiul de aşezare - şi unghiul de degajare - , a căror mărime se adoptă ţinând

cont de natura materialului prelucrat, de condiţiile de calitate a suprafeţei şi de precizia

dimensională impuse prin desenul de execuţie al piesei. Pentru obţinerea unor suprafeţe

interioare în clasa a 7-a de precizie ISO, se recomandă următoarele valori ale unghiului de

aşezare: = 20 … 3

0 – pentru dinţii de degroşare; = 1

030

’ – pentru dinţii de finisare; =

0030

’ – pentru dinţii de calibrare. În cazul broşelor pentru prelucrări exterioare, fiind posibilă

reglarea poziţiei sculei la cota dorită, unghiul de aşezare poate fi: (50 … 10

0), în condiţii

normale de aşchiere. Unghiul de degajare se alege în funcţie de felul materialului supus

70

operaţiei de broşare şi având în vedere că valorile mari ale acestuia conduc la o reducere

însemnată a forţelor de aşchiere şi, în consecinţă, la creşterea durabilităţii broşelor. Astfel, în

mod obişnuit: = 150 … 20

0 – pentru broşarea oţelului; = 4

0 … 10

0 – pentru fontă; = 0

0 …

50

– pentru bronz; = 100

… 150 – pentru cupru şi aluminiu.

b. Faţeta – f se realizează pe faţa de aşezare a dinţilor broşei, în scopul obţinerii unei

suprafeţe cât mai netede şi pentru a uşura ascuţirea, fiind prevăzută cu un unghi de aşezare

nul. Lăţimea faţetei este limitată pentru dinţii de degroşare şi finisare la f = 0,05 mm,

deoarece, în caz contrar, frecarea intensă introdusă de lipsa unghiului de aşezare ar mări

exagerat forţa de aşchiere. În schimb, la dinţii de calibrare, unde rolul faţetei în obţinerea

preciziei dimensionale şi netezimii suprafeţei este foarte important, lăţimea acesteia se adoptă

crescătoare de la primul spre ultimul dinte, cu valori cuprinse în intervalul: f = 0,2 – 1 mm.

Valoarea optimă a dimensiunii faţetei f pentru dinţii de calibrare se stabileşte, de obicei prin

încercări şi depinde în mare măsură de felul materialului broşat. Astfel, s-a constatat că la

prelucrarea materialelor moi, suprafaţa obţinută prin broşare prezintă o netezime foarte bună

atunci când faţeta dinţilor de calibrare este mai lată.

c. Pasul – p al dinţilor broşei este, de asemenea, un parametru important al părţii

aşchietoare, deoarece mărimea lui condiţionează volumul spaţiului dintre dinţi, care preia

întregul volum de aşchii detaşate de dintele din faţă, precum şi lichidul de răcire captat. În

mod obişnuit, broşele se execută cu pas constant dar, în unele cazuri, pentru a evita apariţia

vibraţiilor însoţită de o serie de consecinţe nedorite, se poate folosi şi pasul variabil, pentru

grupe de 3 – 6 dinţi, diferenţele nu pot depăşi 0,5 mm.

M2.U2.4. Generarea suprafeţelor prin broşare

Prin broşare se pot prelucra suprafeţe foarte diverse: suprafeţe exterioare plane sau

profilate, suprafeţe de revoluţie profilate, roţi dinţate, alezaje, canale de pană interioare,

caneluri interioare, etc. Indiferent de forma suprafeţei prelucrate şi de metoda de broşare

folosită, curba generatoare este materializată pe tăişul sculei, ultimii dinţi ai broşei având

întotdeauna forma suprafeţei de realizat.

La prelucrarea suprafeţelor plane sau profilate (exterioare sau interioare), directoarea

rectilinie poate fi considerată de asemenea materializată, fiind conţinută în construcţia

broşei, pe lungimea ei. Planul generatoarei este întotdeauna perpendicular pe planul

directoarei. Generarea suprafeţelor este exemplificată în figura M2.2.4, pentru prelucrarea

prin broşare circulară interioară.

71

Fig. M2.2.4

La broşarea suprafeţelor de revoluţie generatoarea este de asemenea, materializată, dar

directoarea circulară este realizată cinematic prin mişcarea de rotaţie a semifabricatului.

După cum s-a arătat, se pot prelucra prin broşare o varietate foarte mare de suprafeţe

interioare sau exterioare, plane sau profilate, cu directoare rectilinie, circulară sau elicoidală.

În figura M2. 2.5 sunt arătate câteva din marea varietate de profile ale unor suprafeţe

ce pot fi prelucrate prin broşare şi care sunt identice cu muchia aşchietoare a broşei

(materializate pe muchia sculei). Se remarcă printre acestea, suprafeţe plane, profilate,

interioare sau exterioare.

Fig. M2.2.5

Metode de broşare

În funcţie de poziţia suprafeţei de broşat în raport cu alte suprafeţe ale piesei, precum

şi de felul mişcării executate de sculă sau semifabricat, se disting trei metode de broşare:

A. Broşarea liberă – atunci când suprafaţa de prelucrat prin broşare nu este legată

prin cote de alte suprafeţe ale semifabricatului. În acest caz, nu este necesară o ghidare

suplimentară a broşei, ea se autoghidează pe suprafeţele momentane generate de dinţii aflaţi

în aşchiere (exemplul din fig. M2.2.6).

72

Fig. M2.2.6

În cazul prelucrării unor suprafeţe închise şi simetrice (fig. 2.5 a, b, c), datorită

echilibrării forţelor pe conturul suprafeţei, broşarea se execută fără o ghidare a sculei de vreun

organ al maşinii, motiv pentru care se numeşte liberă, piesa orientându-se în raport cu scula.

În fig. 2.6 este prezentată o astfel de situaţie, la broşarea unui alezaj. Semifabricatul 1 este

aşezat pe piesa de reazem 2, montată pe corpul 3 al maşinii de broşat, iar broşa 4 execută

mişcarea principală cu viteza – v, prin tragere.

B. Broşarea coordonată – se aplică atunci când suprafaţa de prelucrat prin broşare este

legată prin cote de alte suprafeţe ale semifabricatului, fiind deci necesare dispozitive

care să poziţioneze broşa faţă de alte suprafeţe. În cazul unor suprafeţe deschise şi

nesimetrice (fig. 2.5 e, g), forţele de pe conturul suprafeţei dau o rezultantă care tinde

să scoată scula din aşchiere, menţinerea acesteia făcându-se prin elemente

suplimentare de ghidare, broşarea numindu-se ghidată sau coordonată. În fig. M2.2.7

este exemplificat un astfel de caz, broşarea unui canal de pană. Broşa 1 este ghidată pe

piesa 2, montată în alezajul semifabricatului 3 şi al platoului 4 al maşinii de broşat.

Exemple

Fig. M2.2.7

C. Broşarea corpurilor de revoluţie – se foloseşte la prelucrarea suprafeţelor cilindrice

sau profilate, exterioare sau interioare, folosind broşe plane sau spirale.

73

Analizaţi principiul de lucru la broşare, metodele de brosare, sculele utilizate,

suprafeţele prelucrate pentru cazul unei prelucrări.

Să ne reamintim...

Broşarea este procedeul de prelucrare la care aşchierea este executată de o

sculă prevăzută cu un număr mare de dinţi, care detaşează metalul prin atac

succesiv, în cursul unei singure mişcări relative faţă de semifabricat.

Îndepărtarea adaosului de prelucrare se realizează în mod obişnuit la o singură

trecere a sculei în raport cu piesa, rezultând forma şi dimensiunile finale ale

suprafeţei prelucrate.

Mişcarea principală de aşchiere poate fi rectilinie sau elicoidală, executată de

sculă sau semifabricat.

În funcţie de poziţia suprafeţei de broşat în raport cu alte suprafeţe ale piesei,

precum şi de felul mişcării executate de sculă sau semifabricat, se disting trei

metode de broşare: liberă, coordonată, broşarea corpurilor de revoluţie.

M2.U2.5. Regimul de aşchiere la broşare

Regimul de aşchiere în cazul broşării este ales ţinând seama de câteva considerente

dintre care cele mai importante sunt: calitatea suprafeţei prelucrate, durabilitatea sculei şi

mărimea forţelor de aşchiere.

Având în vedere particularităţile procesului de aşchiere la broşare, parametrii

regimului de aşchiere sunt supraînălţarea şi viteza de aşchiere.

a. Supraînălţarea are rolul grosimii de aşchiere (respectiv al avansului pe dinte), iar

lăţimea de aşchiere este, de obicei, impusă de configuraţia suprafeţei care se broşează.

Supraînălţarea pe dinţi az şi lăţimea b a aşchiei se aleg în funcţie de schema de broşare,

de natura materialului prelucrat şi de profilul suprafeţei prelucrate. Astfel, alegerea

supraînălţării se efectuează ţinând cont de următoarele aspecte:

cu cât grosimea de aşchiere este mai mică, cu atât forţa de aşchiere specifică

este mai mare, deci forţa de aşchiere rezultă mai mare decât în cazul broşării

unei secţiuni egale, dar de grosime mai mare;

la grosimi de aşchiere mici, pericolul ştirbirii dintelui şi al strivirii stratului de

aşchiat creşte, imediat ce dintele nu mai are tăişul bine ascuţit;

supraînălţările mici conduc la obţinerea unor broşe cu lungimi mari, deoarece

pentru a îndepărta întregul adaos de prelucrare sunt necesari mai mulţi dinţi, iar

acest lucru introduce dificultăţi tehnologice la execuţia acestor scule

(deformaţii datorită forţei de aşchiere în timpul prelucrărilor, deformaţii la

tratamentul termic, etc.);

74

netezimea suprafeţei prelucrate creşte pe măsura scăderii supraînălţării, mai

ales la broşarea unor materiale moi şi tenace;

pentru o anumită lăţime de broşat, forţa de tragere a broşei este cu atât mai

mare cu cât supraînălţarea este mai mare;

Ţinând cont de aspectele contradictorii semnalate mai sus, supraînălţarea se adoptă cu

valori de compromis, verificate de practică. Prin calcul, supraînălţarea se poate determina în

funcţie de caracteristicile mecanice ale materialului prelucrat, cu relaţiile:

pentru oţel:

ax

r

ad

Csa , (2.2.1)

pentru fontă:

ax

ad

HB

Csa (2.2.2)

în care: r este rezistenţa la rupere a materialului broşat; HB – duritatea în unităţi

Brinell a materialului broşat; Ca, xa – coeficient şi exponent care se adoptă în funcţie de felul

materialului prelucrat şi tipul broşei.

Exemple

Orientativ, precizăm că valorile recomandate pentru supraînălţarea dinţilor de

degroşare variază între 0,02 – 0,16 mm, iar pentru cei de finisare între 0,01 – 0,04

mm. Se recomandă ca ultimilor 3 – 4 dinţi de finisare să li se repartizeze grosimi

de aşchiere din ce în ce mai mici, iar dinţii de calibrare, aşa cum s-a mai precizat,

să se execute fără supraînălţare.

b. Viteza de aşchiere la broşare, se determină din condiţia realizării durabilităţii

optime, cu relaţia:

my

d

m

v ksT

Cv [m/min], (2.2.3)

în care: T este durabilitatea broşei exprimată în minute (durabilitatea optimă se alege: T =

(90… 480) minute); sd – avansul pe dinte; km – coeficient de corecţie, în funcţie de materialul

din care este confecţionată broşa: pentru broşe din oţel aliat de scule km = 1; pentru broşe din

oţel rapid Rp4, km = = 1,2; pentru broşe din Rp3, km= 1,4; Cv, m, y – coeficient şi exponenţi

care depind de natura materialului prelucrat şi de tipul broşei şi pot fi adoptaţi din tabele [10].

75

Exemple

Deoarece broşele sunt scule relativ complexe, având un preţ de cost ridicat pentru

construcţie şi reascuţire, se recomandă ca durabilitatea lor să fie cât mai mare (în

general, de peste 240 min). Literatura de specialitate recomandă pentru

durabilitatea economică la broşare următoarele valori: T = 30…60 min. pentru

broşe din oţel aliat de scule; T = 120…240 min. pentru broşe din Rp4; T =

180…360 min. pentru broşe din Rp3.

Forţele de aşchiere la broşare

O caracteristică a operaţiei de broşare o reprezintă necesitatea învingerii unor

rezistenţe la aşchiere mari, ca urmare a detaşării simultane a mai multor straturi de material de

grosime redusă şi de lăţime, în general, mare.

Componentele forţei de aşchiere la broşare sunt cele prezentate în figura M2.2.8, şi

anume:

componenta principală Fz, îndreptată după direcţia mişcării principale de aşchiere;

componenta radială Fy;

componenta Fx perpendiculară pe planul format de forţele Fz şi Fy.

În cazul broşării libere (alezaje închise, simetrice, ş.a.) forţa pe direcţia Fy se anulează

reciproc, iar în cazul broşării ghidate (suprafeţe nesimetrice şi deschise) forţa Fy este preluată

de ghidajele maşinii de broşat. Forţa Fx apare numai în cazul aşchierii cu broşe cu dinţi

înclinaţi şi sunt preluate tot de ghidajele maşinii-unelte (este cazul broşelor cu 0).

Forţa principală de aşchiere Fz este preluată de dispozitivul de acţionare principală.

Dintre cele trei componente, cea mai mare importanţă şi cu care se dimensionează lanţul

principal, scula şi dispozitivul de prindere al ei este forţa Fz asupra căreia se va insista în

continuare.

În calculul forţei totale de aşchiere, se admite aproximarea componentei Fy la o

valoare medie conform relaţiei:

Fy = 0,32 (2.2.4)

Din figura M2.2.8, rezultă componenta Fx pe dinte:

Fx = Fz tg (2.2.5)

unde reprezintă unghiul de înclinare a dinţilor broşei faţă de perpendiculara pe direcţia

mişcării principale de aşchiere.

76

Exemplu.

Fig. M2.2.8

Ţinând cont de relaţiile (2.2.4) şi (2.2.5) şi de dispunerea celor trei componente Fx, Fy, Fz,

forţa de aşchiere pe dinte este dată de relaţia:

(2.2.6)

Deoarece în timpul aşchierii se află în contact cu piesa simultan z0 dinţi, forţa totală

de aşchiere la broşare este:

Ft = F z0 (2.2.7)

Variaţia forţei de aşchiere depinde de numărul de dinţi aflaţi simultan în aşchie.

Pentru asigurarea unei bune desfăşurări a procesului de aşchiere, în vederea menţinerii cât mai

constante a vitezei de lucru, se recomandă să se găsească simultan în aşchie minim 3 … 4

dinţi.

Componenta principală a forţei de aşchiere pe dinte Fz , se determină cu relaţia:

Fz = ks1,1 a1-z

b cos (2.2.8)

în care: ks1,1 este forţa specifică de aşchiere pentru grosimea a = 1mm şi lăţimea b = 1mm; a –

grosimea stratului de aşchiere (supraînălţarea); b – lăţimea stratului de aşchiere; z – exponent

care depinde de natura materialului prelucrat. Valorile exponentului z şi ale forţei specifice

de aşchiere ks1,1 se adoptă din tabele, în funcţie de natura materialului piesei.

Componenta Fz totală reală se calculează ţinând cont de condiţiile concrete ale

prelucrării prin broşare şi de faptul că în timpul aşchierii se află z0 dinţi în contact simultan cu

piesa, prin utilizarea unor coeficienţi de corecţie şi anume:

Fz real = Fz k0 kf ku k kr-u (2.2.9)

2

z

2

z

2

y

2

z tg1,1FFFFF

77

în care: kf – coeficientul de corecţie care ţine seama de existenţa fragmentatorilor de aşchii pe

dinţii broşei (kp = 1,1); ku – coeficientul de corecţie care ţine cont de mărirea forţelor de

aşchiere din cauza uzurii sculei (ku = 1,2 1,3); k - coeficientul de corecţie în funcţie de

unghiul de degajare, care se adoptă din tabele; kr-u – coeficientul de corecţie în funcţie de

lichidul de răcire – ungere (kr-u = 1 1,3).

Componentele Fx şi Fy totale, reale, se calculează luând în considerare aceleaşi

elemente, coeficienţii de corecţie având aceeaşi semnificaţie şi valori ca şi în cazul

componentei Fz real:

Fx real = Fx k0 kf ku k kr-u (2.2.10)

Fy real = Fy k0 kf ku k kr-u (2.2.11)

În general, forţa totală reală de aşchiere la broşare se calculează cu relaţia:

real t x2

real t y2

real t z2

real t FFFF (2.2.12)

sau ţinând cont de (2.2.9) şi (2.2.6) , forţa totală reală de aşchiere se calculează cu

relaţia:

Ft real = Fz real 2tg1,1 (2.2.13)

Pentru calculele de verificare a broşei din punct de vedere al rezistenţei la solicitările

din timpul aşchierii, este necesară determinarea forţei de tragere, care se stabileşte în funcţie

de tipul constructiv al broşei.

Particularizând expresia forţei totale de aşchiere pentru diferite tipuri de broşe, se

obţin următoarele relaţii:

pentru broşe cilindrice, canelate, poligonale şi profilate, cu canale drepte, folosite la

prelucrarea găurilor, având în vedere că componentele Fy se anulează pe tăişurile

diametral opuse, forţa de tragere (sau împingere) este:

Exemplu.

la broşele cu dinţi drepţi, pentru canale de pană (fig. M2.2.9), ca şi la

broşele cu dinţi drepţi pentru prelucrări exterioare este necesar să se ţină

cont şi de forţa de frecare produsă de componenta Fy

78

Fig. M2.2.9

Ftragere = Ft real = Fzt real (2.2.14)

Astfel :

Ftragere = Fzt real + Fyt real (2.2.15)

unde este coeficientul de frecare, adoptat în funcţie de natura materialelor sculei şi

dispozitivului, precum şi de mărimea vitezei de aşchiere.

Dacă dinţii broşei pentru canale de pană sau pentru prelucrări exterioare sunt înclinaţi

cu unghiul , în calculul forţei de tragere se ţine cont şi de forţa de frecare produsă de

componenta Fx, deci:

Ftragere = Fzt real + Fyt real + Fzt real tg (2.2.16)

Forţa de tragere dezvoltată de maşina-unealtă pe care se execută prelucrarea trebuie

să fie superioară forţei calculate cu relaţiile de mai sus.

Vibraţiile ce apar în timpul broşării îmbracă două aspecte: vibraţii forţate şi auto-vibraţii.

Puterea de aşchiere la broşare

Indiferent de felul suprafeţei prelucrate, puterea de aşchiere la broşare se determină

cu relaţia:

6120

vF N

tragere [kw] (2.2.17)

în care: Ftragere reprezintă forţa de tragere la broşare exprimată în daN, iar v– viteza de broşare

în m/min.

Puterea motorului maşinii de broşat va trebui să fie superioară puterii de aşchiere, şi

anume:

. [kw] 0,90,8

N Nmaş (2.2.18)

Din punct de vedere al puterii, prelucrarea se va face deci pe o maşină de broşat

dispunând de o putere instalată.

79

Să ne reamintim...

Prin broşare se pot prelucra suprafeţe foarte diverse: suprafeţe exterioare

plane sau profilate, suprafeţe de revoluţie profilate, roţi dinţate, alezaje,

canale de pană interioare, caneluri interioare, etc.

Indiferent de forma suprafeţei prelucrate şi de metoda de broşare folosită,

curba generatoare este materializată pe tăişul sculei, ultimii dinţi ai broşei

având întotdeauna forma suprafeţei de realizat.

Regimul de aşchiere în cazul broşării este ales ţinând seama de câteva

considerente dintre care cele mai importante sunt: calitatea suprafeţei

prelucrate, durabilitatea sculei şi mărimea forţelor de aşchiere.

Având în vedere particularităţile procesului de aşchiere la broşare, parametrii

regimului de aşchiere sunt supraînălţarea şi viteza de aşchiere.

Stabiliţi elementele regimului de aşchiere pentru prelucrarea unei piese date,

utilizând formulele de mai sus.

M2.U2.6. Rezumat

În lucrare sunt prezentate aspectele legate de: principiul de lucru, domeniul

de utilizare, sculele folosite, metodele de prelucrare la broşare, elemnte ale

regimului de aşchiere, ş.a., punându-se accent pe posibilităţile tehnologice

ale acestui procedeu.

Particularitatea procedeului de broşare de a se realiza fără mişcări de avans,

face ca prelucrarea prin broşare a unei suprafeţe să se realizeze dintr-o

singură trecere, într-o perioadă de timp foarte mică (timpul de maşină sau de

bază), ceea ce corespunde unei productivităţi foarte ridicate a operaţiei.

Acest procedeu prezintă avantaj, şi anume: având în vedre că precizia şi

calitatea suprafeţei prelucrate depind de precizia de prelucrare a broşei,

calitatea piesei obţinute nu este influenţată de calificarea operatorului şi,

deci, la operaţiile de broşare poate fi utilizată forţa de muncă cu o calificare

mai scăzută.

Un alt avantaj al procedeului îl constituie faptul că specificul constructiv al

broşelor – existenţa supraînălţării dinţilor – elimină mişcarea de avans, ceea

ce simplifică construcţia maşinii de broşat, aceasta rezumându-se la lanţul

cinematic necesar realizării mişcării principale de aşchiere.

80


1. Definiţi broşarea şi precizaţi domeniul de utilizare.

2. Descrieţi princioiul de lucru la broşare.

3. Prezentaţi particularităţile constructive şi geometrice ale broşelor.

4. Stabiliţi parametrii regimului de aşchiere la broşare.

5. Cum se determină forţa de aşchiere la broşare şi puterea necesară la broşare?







Transilvania, 2002.





80

Unitatea de învăţare M2.U3. Strunjirea

Cuprins

M2.U3.1. Introducere…………………………………………………………………80


M2.U3.3.Definitie. Principiu de lucru. Domeniul de utilizare………………………..81

M2.U3.4. Generarea suprafeţelor prin strunjire……………………………………….84

M2.U3.5. Regimul de aşchiere la strunjire……………………………………………87

M2.U3.6. Rezumat…………………………………………………………………….95


M2.U3.8. Bibliografie…………………………………………………………………96


Având în vedere, ca piesele de revoluţie în construcţia de maşini ocupă o pondere

însemnată, procedeul de prelucrare prin strunjire pote fi considerat cel mai

răspândit. În această operaţie interesează în egală măsură atât modul de desfăşurare

a aşchierii, cât şi posibilităţile tehnologice de care se dispune pentru realizarea

suprafeţelor.


În lucrare se studiază teoretic şi experimental modul de obţinere prin strunjire a

diverselor forme de suprafeţe, sculele aşchietoare şi echipamentul tehnologic

necesar, precum şi maşina-unealtă pe care se execută. Astfel, după parcurgerea

acestei unităţi de învăţare, studenţii vor fi capabili să:

explice principiul de lucru caracteristic la strunjire;

descrie domeniului de utilizare şi performanţele prelucrării;

prezinte particularităţilor geometrice ale sculelor frecvent utilizate;

calculeze regimul de aşchiere, forţelor şi puterea necesare la strunjire,

să stabilească norma tehnică de timp.

81


M2.U3.3. Definiț ie. Principiu de lucru. Domeniul de utilizare

Strunjirea reprezintă procedeul de prelucrare prin aşchiere cu cea mai frecventă

utilizare, fiind metoda de bază pentru obţinerea corpurilor de revoluţie. În construcţia de

maşini, piesele care conţin suprafeţe de revoluţie au o pondere însemnată, cele mai

caracteristice fiind arborii şi bucşele, fapt care justifică răspândirea pe care o au în prezent

prelucrările prin strunjire.

Strunjirea se realizează prin combinarea mişcării principale de rotaţie executată, de

obicei de piesă, cu mişcarea de avans a cuţitului. Avansul este în general rectiliniu în direcţie

longitudinală, transversală sau după o direcţie înclinată faţă de axa mişcării principale.

Prin operaţii de strunjire se pot prelucra suprafeţe cilindrice şi conice (exterioare şi

interioare), frontale, filete etc., ca urmare a combinării mişcării principale a semifabricatului

cu mişcările de avans longitudinal sau transversal ale cuţitului. Utilizarea unor dispozitive

speciale permite şi strunjirea altor forme de suprafeţe de revoluţie. Astfel, este posibilă

prelucrarea suprafeţelor sferice, dacă mişcarea de avans a sculei se realizează pe o traiectorie

circulară, sau a suprafeţelor profilate, prin deplasarea simultană a cuţitului pe direcţie

longitudinală şi transversală, rezultând o traiectorie corespunzătoare profilului piesei.

De asemenea, pe strung se mai pot prelucra şi corpuri care nu sunt de rotaţie, dacă se

imprimă sculei cu ajutorul unor dispozitive speciale, pe lângă mişcarea de avans longitudinal

şi o mişcare radială efectuată după o anumită lege, obţinându-se astfel piese cu secţiune ovală

pătrată sau de altă formă. Prin strunjire se poate executa de asemenea detalonarea unor scule

aşchietoare.

Pe lângă aceasta, procedeul de prelucrare prin strunjire este concretizat printr-o mare

productivitate, ceea ce a făcut ca procedeul să capete o largă răspândire. În plus, precizia de

prelucrare este suficient de ridicată, astfel încât pentru multe situaţii, strunjirea poate constitui

operaţia finală de prelucrare.

Maşinile – unelte pe care se pot realiza aceste prelucrări sunt strungurile, construite

într-o mare varietate de tipo-dimensiuni şi anume:

- strunguri normale, caracterizate prin poziţia orizontală a axului principal şi prin

universalitatea prelucrărilor care se pot executa pe ele;

- strunguri frontale, destinate prelucrării pieselor cu diametre mari (1000 - 4000 mm)

şi lungimi mici (ca de exemplu: volanţi, roţi de curea etc.);

- strunguri carusel, caracterizate prin poziţia verticală a arborelui principal şi destinate

de asemenea prelucrării pieselor cu diametre mari şi lungimi mici;

- strunguri revolver, dotate cu un cap revolver având 6 – 8 poziţii pentru prinderea

unui număr egal de port-scule necesare prelucrării pieselor dintr-o singură prindere; ele sunt

82

destinate prelucrării pieselor din bară, precum şi semifabricatelor turnate sau forjate de

dimensiuni mici;

- strunguri cu mai multe cuţite, destinate prelucrării pieselor în producţia de serie şi

caracterizate de posibilitatea prelucrării simultane a mai multor suprafeţe;

- strunguri automate (monoaxe sau multiaxe) la care după reglare, prelucrarea pieselor

se face complet fără intervenţia muncitorului;

- strunguri semiautomate, la care prelucrarea se realizează automatizat, cu excepţia

prinderii semifabricatului şi desprinderii piesei prelucrate, care sunt făcute de muncitor;

- strunguri specializate, din grupa cărora fac parte strungurile de detalonare,

strungurile pentru prelucrarea arborilor cotiţi, pentru prelucrarea arborilor cu came, pentru

decojirea barelor etc.;

- strunguri cu comandă numerică, prevăzute cu un echipament CNC, la care

prelucrarea se execută după un program realizat manual sau automat.

Sculele utilizate la strunjire

Operaţia de strunjire se desfăşoară, ca şi rabotarea şi mortezarea, cu scule cu o singură

muchie aşchietoare principală, procesul de aşchiere desfăşurându-se continuu. Sculele de

strunjit (cuţitele de strunjit) sunt, în general, scule simple, cu o geometrie uşor de realizat şi,

în consecinţă, uşor de exploatat. Adoptarea valorilor parametrilor geometrici ai cuţitelor se

face pornind de la destinaţia acestora şi cunoscând influenţa pe care aceşti parametri o au

asupra desfăşurării procesului de aşchiere. Astfel:

Exemplu

Mărimea posibilă a unghiului de degajare este limitată, atât la valori pozitive,

cât şi la valori negative. Astfel, când este mai mare decât unghiul de frecare

pe faţa de degajare, scula poate fi trasă spre piesă. Din acest motiv, la

finisarea oţelului, unghiul are valoarea limită = 250. Acesta scade pe

măsura intensificării regimului de aşchiere, în special la creşterea grosimii de

aşchiere, până ajunge la = 100 la aşchierile grele ale oţelului.

Valorile uzuale ale unghiului de aşezare sunt = 10 – 150 pentru prelucrări

cu avansuri mici şi = 6 – 120 pentru prelucrări cu avansuri mari. La cuţitele

de retezat (înguste) se impune micşorarea , care pentru tăişul secundar se

recomandă a fi de = 2 – 30.

Mărimea optimă a unghiului de atac principal este situată, în condiţii normale

de lucru, la valori de = 30 – 600. La strunjiri de finisare acest unghi este

recomandabil să aibă valori mai mici ( = 5 – 300). Unghiul de atac secundar

1 se adoptă, în condiţii obişnuite la valori de 1 = 3 – 150, iar la strunjiri de

finisare se recomandă 1 = 2 – 50.

Cuţitele folosite la prelucrări de finisare se prevăd, de obicei cu unghiuri de

83

înclinare pozitive, de până la circa 100, iar în restul cazurilor se lucrează cu

negativ.

Cuţitele profilate (disc, prismatice sau radiale – fig. M2.3.1) se folosesc în producţia

de serie mare şi masă, unde dau rezultate foarte bune datorită următoarelor avantaje:

- productivitate şi precizie dimensională ridicată;

- o durată de exploatare ridicată întrucât permit un număr mare de reascuţiri;

- nu necesită muncitori calificaţi, deoarece precizia piesei depinde în principal de

precizia de execuţie a cuţitului.

Cuţitele disc profilate se întrebuinţează atât la prelucrări exterioare (fig. M2.3.1, a) cât

şi interioare (fig. M2.3.1, b); mişcarea principală este executată de piesă , iar cuţitul realizează

avansul radial.

Cuţitele profilate prismatice se folosesc numai la prelucrarea profilelor exterioare; ele

pot lucra cu avans radial (fig. M2.3.1, c) sau tangenţial (fig. M2.3.1, d), acest din urmă caz

fiind mai puţin întrebuinţat.

Cuţitele profilate radiale (fig. M2.3.1, e) lucrează cu avans radial şi se pot folosi la

prelucrarea profilelor exterioare sau interioare. Utilizarea cuţitelor profilate este limitată la

lungimi mici ale generatoarei deoarece lungimi mari ale acesteia duc la creşterea exagerată a

forţei de aşchiere , deci a consumului de energie la aşchiere, însoţită de pericolul apariţiei

vibraţiilor şi micşorarea preciziei de prelucrare.

De asemenea, profilele lungi şi de complexitate ridicată introduc dificultăţi în execuţia

acestor scule, mărindu-le preţul.

Exemplu

Fig. M2.3.1

84

Analizaţi câteva tipuri de cuţite de strung şi exemplificaţi parametrii geometrici

ai cuţitelor (unghiurile sculei), prin desenarea acestora.

Să ne reamintim...

Strunjirea reprezintă procedeul de prelucrare prin aşchiere cu cea mai frecventă

utilizare, fiind metoda de bază pentru obţinerea corpurilor de revoluţie. În

construcţia de maşini, piesele care conţin suprafeţe de revoluţie au o pondere

însemnată, cele mai caracteristice fiind arborii şi bucşele, fapt care justifică

răspândirea pe care o au în prezent prelucrările prin strunjire.

Maşinile – unelte pe care se pot realiza aceste prelucrări sunt strungurile,

construite într-o mare varietate de tipo-dimensiuni.

Operaţia de strunjire se desfăşoară, ca şi rabotarea şi mortezarea, cu scule cu o

singură muchie aşchietoare principală, procesul de aşchiere desfăşurându-se

continuu. Sculele de strunjit (cuţitele de strunjit) sunt, în general, scule simple,

cu o geometrie uşor de realizat şi, în consecinţă, uşor de exploatat.

M2.U2.4. Generarea suprafeţelor prin strunjire. Operaţii de strunjire

Generarea prin strunjire a suprafeţelor cilindrice, exterioare şi interioare, se realizează

conform schemei din figura M2.3.2 cu directoare circulară şi generatoare rectilinie, normală

pe planul directoarei. Directoarea este realizată cinematic, ca traiectorie a unui punct M al

generatoarei (prin mişcarea de rotaţie executată de piesă), iar generatoarea poate fi

materializată pe tăişul cuţitului în cazul strunjirii cu cuţite late sau realizată cinematic, ca

traiectorie a unui punct al tăişului (prin mişcarea de avans longitudinal), în cazul suprafeţelor

cilindrice de lungime mai mare.

Exemplu

Fig. M2.3.2

Cele mai frecvente operaţii de prelucrare prin strunjire a suprafeţelor cilindrice

interioare şi exterioare sunt prezentate în figura M2.3.3 şi M2.3.4.

85

Exemplu

Fig. M2.3.3

Exemplu

Fig. M2.3.4

La strunjirea suprafeţelor conice directoarea este, de asemenea, circulară, cinematică,

iar generatoarea rectilinie este înclinată cu un unghi faţă de planul directoarei (fig. M2.3.5).

Această generatoare poate fi materializată pe tăişul cuţitelor, atunci când se prelucrează

suprafeţe conice scurte sau poate fi realizată cinematic, în cazul pieselor de lungime mare.

Schema de generare prezentată în figura 3.4 se poate realiza prin mai multe metode, în

funcţie de lungimea piesei, mărimea conicităţii şi suprafaţa pe care se execută aceasta

(exterioară sau interioară).

Exemplu

Fig. M2.3.5

86

Metodele de strunjit, realizate practic sunt:

prin rotirea saniei port-cuţit;

prin deplasarea transversală a vârfului păpuşii mobile;

cu ajutorul unui cuţit lat;

cu ajutorul dispozitivului de strunjit conic.

Suprafeţele conice exterioare şi interioare, la care lungimea generatoarei nu depăşeşte

posibilitatea de deplasare a saniei port-cuţit, se pot prelucra prin rotirea acesteia cu unghiul de

înclinare al generatoarei conului de prelucrat (fig. M2.3.6, a).

Suprafeţele conice exterioare cu conicitate mică se pot prelucra prin deplasarea

transversală a vârfului păpuşii mobile (fig. M2.3.6, b). La folosirea acestei metode păpuşa

mobilă se deplasează pe ghidajele plăcii inferioare, care sunt perpendiculare pe direcţia

vârfurilor strungului, în aşa fel încât direcţia avansului longitudinal al cuţitului să fie paralelă

cu generatoarea conului de prelucrat.

Suprafeţele conice interioare şi exterioare, la care lungimea generatoarei conului nu

depăşeşte 20 - 25 mm, pot fi prelucrate cu ajutorul unor cuţite late (fig. M2.3.6, c). Această

limită este impusă de creşterea exagerată a forţei de aşchiere la tăişuri foarte late şi de

pericolul apariţiei vibraţiilor în timpul aşchierii.

Exemplu

Fig. M2.3.6

87

Suprafeţele plane se prelucrează prin strunjire pe baza schemei de generare pe care o

vom regăsi şi la executarea unor astfel de suprafeţe prin operaţii de lamare şi planare.

Generatoarea rectilinie G se află în planul al directoarei circulare, obţinută cinematic

(prin mişcarea principală). Generatoarea materializată (în cazul prelucrării suprafeţelor plane

circulare de diametru mic, folosind cuţite late) sau realizată cinematic (prin mişcarea de avans

transversal a cuţitului), se roteşte în planul său în jurul axei ce trece prin centrul directoarei.

Generarea prin strunjire a suprafeţelor profilate presupune utilizarea unei directoare

circulare realizată cinematic şi a unei generatoare de o formă oarecare, corespunzătoare

profilului piesei.

Exemplu

Această generatoare poate fi materializată pe tăişul cuţitelor profilate, în

cazul în care lungimea ei nu depăşeşte 25 mm, sau poate fi realizată prin

programare (profilele de lungimi mai mari).

În urma prelucrărilor efectuate în laborator, specificaţi: randamentul

prelucrării, calitatea suprafeţelor obţinute, precizia diemnsională, sculele

utilizate, sistemele de fixare, rigiditate, etc.

Să ne reamintim...

1. Generarea prin strunjire a suprafeţelor cilindrice, exterioare şi interioare, se

realizează cu directoare circulară şi generatoare rectilinie, normală pe planul

directoarei.

2. Metodele de strunjit, realizate practic sunt:

prin rotirea saniei port-cuţit;

prin deplasarea transversală a vârfului păpuşii mobile;

cu ajutorul unui cuţit lat;

cu ajutorul dispozitivului de strunjit conic.

M2.U2.5. Regimul de aşchiere şi forţele de aşchiere la strunjire

Elementele regimului de aşchiere la strunjire sunt: adâncimea de aşchiere „t”,

avansul „s” şi viteza de aşchiere „v”.

Pentru calculul componentelor forţelor de aşchiere se pot utiliza relaţii care ţin cont de

forţa specifică de aşchiere sau relaţii exponenţiale, ale căror constante şi exponenţi se găsesc

în tabele.

În majoritatea cazurilor, atât la strunjirile de degroşare cât şi la finisare, adaosul de

prelucrare se îndepărtează într-o singură trecere, deoarece în construcţia de maşini

88

actualmente se lucrează cu adaosuri relativ mici. Pentru adaosuri de prelucrare simetrice

adâncimea de aşchiere la strunjire se determină cu relaţia:

mm2

A2t c (2.3.1)

unde 2Ac este adaosul de prelucrare pe diametru, pentru prelucrarea respectivă.

Pentru adaosuri asimetrice adâncimea de aşchiere t este egală cu mărimea adaosului

Ac pentru operaţia respectivă.

În cazul prelucrărilor prin strunjire valoarea avansului depinde de:

rezistenţa copului cuţitului;

rezistenţa plăcuţei din carburi metalice;

eforturile admise de mecanismele de avans ale strungului;

momentul de torsiune admis de mecanismul mişcării principale ale maşinii-unelte;

rigiditatea piesei de prelucrat, a strungului şi a dispozitivelor;

precizia prescrisă piesei;

calitatea prescrisă suprafeţei prelucrate.

Primii patru factori se iau în consideraţie la alegerea avansului în special la strunjirile

de degroşare, iar ultimii doi la prelucrările de semifinisare şi finisare. Rigiditatea sistemului

tehnologic influenţează alegerea avansului atât în cazul strunjirii de degroşare cât şi la cea de

finisare.

În mod obişnuit, avansul pentru strunjiri se adoptă din normative, în funcţie de

condiţiile concrete ale prelucrării. Alegerea avansului se face în funcţie de materialul şi

dimensiunea piesei, materialul părţii aşchietoare a sculei şi mărimea adâncimii de aşchiere.

Avansul ales va trebui verificat în funcţie de factorii enumeraţi mai sus.

1. În cadrul verificării din punct de vedere al rezistenţei corpului cuţitului, se neglijează

acţiunea componentelor Fx şi Fy şi se ia în calcul numai solicitarea dată de forţa principală de

aşchiere Fz.

Considerând solicitarea corpului cuţitului ca în figura M2.3.7, din condiţia de

rezistenţă la încovoiere se obţine, pentru cuţite cu secţiune dreptunghiulară, forţa Fz

admisibilă:

Exemplu

Fig. M2.3.7

89

L6

bhF aî

2

z (2.3.2)

în care, aî este efortul unitar admisibil la încovoiere al materialului din care este confecţionat

corpul cuţitului, în daN/mm2; b, h – lungimea şi înălţimea secţiunii cuţitului, în mm; L –

lungimea în consolă a cuţitului, în mm.

Pentru cuţite cu corp de secţiune circulară, din aceleaşi condiţii forţa Fz admisibilă

este:

L32

dF aî

3

z (2.3.3)

în care d este diametrul secţiunii circulare a corpului cuţitului.

Componenta principală a forţei de aşchiere se determină cu relaţia:

111 nyx

4z HBstCF (2.3.4)

în care: C4, x1, y1, n1 sunt coeficienţi care ţin cont de natura materialului prelucrat şi a

materialului sculei; t, s – adâncimea avansul de aşchiere; HB – duritatea materialului

prelucrat.

Egalând expresiile forţei principale de aşchiere se obţin pentru avansul admisibil:

la cuţite cu corp de secţiune dreptunghiulară,

1

11

y

xn

4

aî

tHBC6

L

hhb

s (2.3.5)

la cuţite cu corp de secţiune circulară,

1

11

ynx

4

aî

3

HBtLC

d1,0s (2.3.6)

Valorile avansului adoptat din normative vor trebui să fie mai mici decât cele rezultate

din relaţiile (2.3.5) şi (2.3.6).

2. La strunjirea cu cuţite având tăişul din carburi metalice este necesară verificarea

avansului din punct de vedere al rezistenţei plăcuţei din aliaj dur. În cazul strunjirii

oţelurilor necălite, cu cuţite având unghiul de atac principal =45 , această verificare

se face cu relaţiile:

90

2

r

r

3,0

8,1

mm/daN60pentrut

G3,8s (2.3.7)

2

r5,0

r

3,0

8,1

mm/daN60pentrut

Gs (2.3.8)

în care: G este grosimea plăcuţei din carburi metalice, în mm; r – rezistenţa la rupere la

tracţiune a materialului de prelucrat, în daN/mm2; t – adâncimea de aşchiere, în mm.

Pentru alte valori ale unghiului de atac, ca şi pentru prelucrarea fontei, avansurile

calculate cu relaţiile (2.3.7) şi (2.3.8) se corectează, valorile coeficienţilor de corecţie fiind

date în normative. Valoarea avansului adoptat pentru o anumită operaţie, trebuie să fie mai

mică decât cea rezultată din relaţia (2.3.7) sau (2.3.8), pentru operaţia respectivă.

3. Verificarea avansului din punct de vedere al forţei admise de rezistenţa

mecanismului de avans se face comparând această forţă, trecută de obicei în cartea maşinii-

unelte, cu componenta axială a forţei de aşchiere, calculată în baza avansului adoptat (aceasta

din urmă trebuind să fie mai mică). În cazul în care mărimea forţei admise de mecanismul de

avans nu e trecută în cartea maşinii, ea se determină din condiţia de rezistenţă la încovoiere a

dintelui pinionului care primeşte mişcarea de avans(dacă căruciorul primeşte mişcarea de

avans prin cuplul cinematic pinion-cremalieră) sau din calculul şurubului conducător la

torsiune şi tracţiune a piuliţei la presiune specifică (dacă căruciorul primeşte mişcarea de la

cuplul cinematic şurub conducător- piuliţă).

4. Verificarea avansului din punct de vedere al rigidităţii piesei se face numai pentru

piese lungi (L/D 7). În calcule se ţine seama de săgeata la încovoiere a piesei sub acţiunea

componentei radiale Fz şi a celei tangenţiale Fz a forţei de aşchiere.

Componenta radială se determină cu expresia:

222 nyx

5y HBstCF (2.3.9)

în care constanta C5 şi exponenţii x2, y2 şi n2 se găsesc, de asemenea, în tabele.

Această verificare este necesară deoarece încovoierea piesei în direcţia rezultantei

componentelor tangenţiale şi radiale ale forţei de aşchiere poate duce la vibraţii inadmisibile,

iar încovoierea piesei în direcţia componentei radiale duce la abateri de la forma geometrică a

piesei.

În cazul strunjirii, săgeata maximă de încovoiere a piesei se determină cu relaţiile:

pentru prinderea între vârfuri:

IE70

LFf

3

(2.3.10)

pentru prinderea în universal şi vârful păpuşii mobile:

91

IE140

LFf

3

(2.3.11)

pentru prinderea în universal:

IE3

LFf

3

(2.3.12)

în care: f este săgeata la încovoiere, în mm; L – lungimea piesei care se prelucrează, în mm; E

– modulul de elasticitate, în daN/mm2; I – momentul de inerţie al secţiunii piesei, în mm

4; F –

forţa rezultantă, obţinută prin compunerea forţelor Fz şi Fy la strunjirea de degroşare sau

numai forţa radială la strunjirea de finisare (calculate pe baza avansului adoptat).

Deci:

2

y

2

z FFF (2.3.13)

Avansul ales trebuie să respecte următoarele condiţii:

săgeata de încovoiere a piesei în direcţia componentei radiale a forţei de aşchiere nu

trebuie să depăşească 0,25 din câmpul de toleranţă pentru prelucrarea piesei, la

strunjire de finisare;

săgeata de încovoiere a piesei în direcţia rezultantei componentelor Fz şi Fy trebuie să

fie, în funcţie de stabilitatea la vibraţii a sistemului tehnologic şi de condiţiile tehnice

pentru prelucrarea piesei, în limitele 0,2- 0,4 mm, în cazul strunjirii de degroşare şi de

semifinisare.

5. În cazul utilizării unor secţiuni mari de aşchiere se verifică avansul ales şi din punct

de vedere al momentului de torsiune admis de mecanismul mişcării principale a maşinii-

unelte, care trebuie să fie mai mare decât momentul de torsiune produs de componenta

principală a forţei de aşchiere stabilită pe baza avansului adoptat.

Momentul de torsiune produs de forţa Fz se determină cu expresia:

, m][N 10002

DFM z

t (2.3.14)

în care D este diametrul la care se aşchiază, în mm.

Momentul de torsiune, care poate fi realizat la maşina - unealtă respectivă, se

determină cu relaţia:

n

N9750M m

tm (2.3.15)

92

unde: Nm este puterea motorului maşinii unelte, în kw; n – turaţia axului principal, în rot/min;

- randamentul maşinii unelte (0,8 - 0,9).

Această verificare se face după stabilirea vitezei de aşchiere şi adoptarea turaţiei axului

principal.

La strunjirile de finisare, calitatea prescrisă suprafeţei prelucrate este factorul principal

care determină mărimea avansului.

6. Valoarea avansului în funcţie de calitatea suprafeţei se determină cu relaţia:

]rot/mm[t

rRCs

z

1

zx

uY

Zs (2.3.16)

unde: Cs, x, y, z, u – constantă şi exponenţi ale căror valori se găsesc în tabele; , 1 –

unghiurile de atac ale cuţitului; Rz – rugozitatea impusă suprafeţei; t – adâncimea de aşchiere;

r – raza de racordare a vârfului. Din cartea maşinii-unelte, se va alege avansul imediat inferior

celui calculat cu relaţia (2.3.16).

În cazul strunjirii longitudinale viteza de aşchiere se poate determina cu expresia:

vn

yxm

v k

200

HBstT

Cv

vv

(2.3.17)

în care: Cv este un coeficient care depinde de caracteristicile materialului care se prelucrează

şi ale materialului sculei aşchietoare;T – durabilitatea cuţitului, în minute; m – exponentul

durabilităţii; t, s – adâncimea de aşchiere şi avansul; HB – duritatea materialului de prelucrat

în unităţi Brinell; xv, yv, n – exponenţii adâncimii de aşchiere, avansului şi durităţii;

g21v k....kkk - coeficient de corecţie obţinut ca produs a mai multor coeficienţi care ţin

cont de influenţa condiţiilor concrete de prelucrare asupra vitezei de aşchiere, (v. tabele).

Turaţia arborelui principal se calculează cu relaţia:

D

v1000n [rot / min] (2.3.18)

şi se adoptă turaţia imediat inferioară realizabilă pe maşina-unealtă.

La strunjire, ca şi la alte procedee de prelucrare prin aşchiere, suprafaţa obţinută nu

este niciodată perfect netedă, ci prezintă o serie de neregularităţi, uneori vizibile cu ochiul

liber, alteori numai cu lupa sau cu microscopul.

93

Neregularităţile suprafeţelor la strunjire se împart în două grupe:

I. Neregularităţi care iau naştere ca urme ale vârfului tăişului sculei în timpul şi din

cauza mişcării de avans. Acestea se produc în general la distanţe constante egale cu avansul

de generare şi determină forma de bază a microgeometriei suprafeţei prelucrate în secţiuni

paralele cu mişcarea de avans;

II. Asperităţile cauzate de fenomene care însoţesc procesul formării şi depunerii

aşchiei, astfel încât se formează microgeometria suprafeţei în secţiuni paralele cu direcţia

mişcării de aşchiere; repartiţia lor pe suprafaţa prelucrată este, în general, neregulată, dar

unele apar şi cu o anumită periodicitate. Neregularităţile din grupa a doua se prezintă sub

următoarele forme:

- sub formă de ondulaţii ale suprafeţei prelucrate în raport cu forma geometrică

nominală, cauzate de oscilaţiile tăişului în jurul poziţiei sale de reglare, fie în urma unor

vibraţii ale sistemului tehnologic în momentul când tăişul întâlneşte puncte sau mici zone mai

dure din material;

- sub formă de crater sau porozităţi dispuse regulat, rămase în urma smulgerii de

mici particule dure din suprafaţa aşchiată, atunci când legătura lor cu materialul de bază

permite aceasta (de exemplu, smulgerea particulelor de grafit nodular la prelucrarea fontelor);

- sub formă de fisuri neregulate vizibile şi cu ochiul liber, care sunt urme ale

fisurilor iniţiale de la rădăcina aşchiei la desprinderea ei prin rupere; ele se produc mai ales la

prelucrarea materialelor fragile sau la aşchierea cu unghiuri de degajare negative;

- sub formă de particule neregulate de material, foarte dure, ca nişte solzi lucioşi

lipiţi prin strivire pe suprafaţa prelucrată, care nu sunt altceva decât sfărâmături ale tăişurilor

de depunere antrenate de suprafaţa de aşchiere şi laminate între aceasta şi faţa de aşezare a

sculei.

Exemplu

În fig. M2.3.9 sunt prezentate câteva poziţii necesare A0, A1, … ale vârfului

cuţitului în mişcarea sa de avans, la strunjirea longitudinală şi neregularităţile din

prima grupă, sub forma zimţilor triunghiulari A0C0A1, A1C1A2, … etc., de

înălţime h = C1D1.

Fig. M2.3.9

Din figură, se vede că avansul s la o rotaţie se poate scrie conform relaţiei:

94

s = A1D1 + A2D1 = h ctg + h ctg 1 (2.3.19)

rezultă:

1 ctg ctg

sh (2.3.20)

adică, înălţimea teoretică a neregularităţilor este proporţională cu avansul.

Din relaţia (2.3.20), rezultă, de asemenea, că la variaţia crescătoare a unghiurilor de atac

rugozitatea creşte, ca urmare a micşorării ctg şi ctg 1 de la numitor, şi invers. Dacă unghiul

de atac secundar ia valoarea zero ( 1 = 0), se observă că numitorul devine infinit (ctg + ctg

1 ), deci înălţimea h a neregularităţilor se reduce teoretic la zero (h 0). Aplicaţia

acestui fapt se regăseşte în construcţia cuţitelor late de finisare, reprezentate în exemplul din

figura M2.3.10.

Exemplu

Cuţitul lat din fig. M2.3.10, a se utilizează numai la treceri de finisare cu adaosuri

de prelucrare foarte mici, în timp ce cuţitul din fig. M2.3.10, b poate executa şi

treceri de degroşare. Pentru ca la finisare să se realizeze o netezire perfectă, fără

urme de sculă, este necesar ca lungimea b a tăişului secundar să fie mai mare

decât avansul cu care se lucrează (b s + 0,5 mm). Dar, lungimea mare a tăişului

secundar provoacă o creştere apreciabilă a componentei radiale a forţei de

aşchiere, şi în funcţie de rigiditatea sistemului tehnologic, poate duce la apariţia

vibraţiilor.

Fig. M2.3.10

Exemplu.

Un alt factor care influenţează rugozitatea suprafeţei obţinute prin strunjire este

viteza de aşchiere, care modifică neregularităţile din grupa a II -a prin

intermediul fenomenelor plastice. Astfel, la creşterea vitezei gradul de deformare

plastică se reduce şi concomitent se reduc şi asperităţile de origine plastică.

Rugozitatea este maximă în zona formării depunerilor pe tăiş (fig. M2.3.12), ceea

ce confirmă că principala cauză a neregularităţilor din grupa a II –a este prezenţa

acestor depuneri.

95

Fig. M2.3.12

Să ne reamintim...

Elementele regimului de aşchiere la strunjire sunt: adâncimea de aşchiere

„t”, avansul „s” şi viteza de aşchiere „v”.

În cazul prelucrărilor prin strunjire valoarea avansului depinde de:

rezistenţa copului cuţitului;

rezistenţa plăcuţei din carburi metalice;

eforturile admise de mecanismele de avans ale strungului;

momentul de torsiune admis de mecanismul mişcării principale ale

maşinii-unelte;

rigiditatea piesei de prelucrat, a strungului şi a dispozitivelor;

precizia prescrisă piesei;

calitatea prescrisă suprafeţei prelucrate.

Să se stabilească regimul de aşchiere pentru prelucrarea prin strunjire a diferitelor

tipuri de suprafeţe şi norma tehnică de timp.

M2.U3.6. Rezumat

Procedeul de prelucrare prin strunjire este concretizat printr-o mare

productivitate, ceea ce a făcut ca procedeul să capete o largă răspândire. În plus,

precizia de prelucrare este suficient de ridicată, astfel încât pentru multe situaţii,

strunjirea poate constitui operaţia finală de prelucrare.

Strunjirea se realizează prin combinarea mişcării principale de rotaţie

executată, de obicei de piesă, cu mişcarea de avans a cuţitului. Avansul este în

general rectiliniu în direcţie longitudinală, transversală sau după o direcţie înclinată

faţă de axa mişcării principale.

Prin operaţii de strunjire se pot prelucra suprafeţe cilindrice şi conice

(exterioare şi interioare), frontale, filete etc., ca urmare a combinării mişcării

principale a semifabricatului cu mişcările de avans longitudinal sau transversal ale

cuţitului. Utilizarea unor dispozitive speciale permite şi strunjirea altor forme de

96

suprafeţe de revoluţie. Astfel, este posibilă prelucrarea suprafeţelor sferice, dacă

mişcarea de avans a sculei se realizează pe o traiectorie circulară, sau a suprafeţelor

profilate, prin deplasarea simultană a cuţitului pe direcţie longitudinală şi

transversală, rezultând o traiectorie corespunzătoare profilului piesei.

De asemenea, pe strung se mai pot prelucra şi corpuri care nu sunt de rotaţie,

dacă se imprimă sculei cu ajutorul unor dispozitive speciale, pe lângă mişcarea de

avans longitudinal şi o mişcare radială efectuată după o anumită lege, obţinându-se

astfel piese cu secţiune ovală pătrată sau de altă formă. Prin strunjire se poate

executa de asemenea detalonarea unor scule aşchietoare.


1. Descrieţi principiul de lucru şi domeniul de utilizare al procedeului de

prelucrare prin strunjire.

2. Cum pot fi prelucrate suprafeţele cilindrice prin strunjire? Dar suprafeţele

conice?

3. Care sunt tipurile de scule utilizate la strunjire?

4. Enunţaţi câteva operaţii de prelucrare prin strunjire.

5. Prezentaţi metodologia de stabilire a parametrilor regimului de aşchiere la

strunjire.

6. Enumeraţi criteriile de verificare a avansului la strunjire.

7. Precizaţi câteva metode de obţinere a unei rugozităţii superioare a

suprafeţelor prelucrate prin strunjire.







Transilvania, 2002.

4. Fota, A., Proiectarea sistemelor de maşini, Editura Universităţii Transilvania

din Braşov, 2004.

5. Picoş, C-tin, Calculul adaosurilor de prelucrare şi al regimurilor de aşchiere,

Bucureşti, Editura Tehnică, 1974.



98

Unitatea de învăţare M2.U4. Frezarea

Cuprins

M2.U4.1. Introducere…………………………………………………………………98


M2.U4.3.Definitie. Principiu frezării. Domeniul de utilizare…………………………99

M2.U4.4. Operaţii executate prin frezare……………………………………………102

M2.U4.5. Regimul de aşchiere la frezare……………………………………………104

M2.U4.6. Rezumat…………………………………………………………………...108

M2.U4.7. Test de evaluare a cunoştinţelor…………………………………………..109

M2.U4.8. Bibliografie………………………………………………………………..109


În cadrul procedeelor de prelucrare prin aşchiere, frezarea ocupă un loc însemnat,

deoarece prin frezare se pot prelucra suprafeţe de diverse profile, cu un randament

mult superior, atât procedeului de prelucrare prin rabotare, cât şi prin mortezare.

De asemenea, în cazul frezării scula lucrează în condiţii cu mult mai avantajoase,

chiar şi comparativ cu strunjirea. Ca urmare, durabilitatea sculelor la frezare, în

condiţiile unor regimuri de aşchiere egale este mai mare de cât la alte procedee de

rabotare, mortezare, strunjire, ş.a.


Unitatea de învăţare prezentă, îşi propune să analizeze cinematica aşchierii la

frezare, condiţiile concrete de desfăşurare a prelucrării, posibilităţile tehnologice,

sculele şi maşinile-unelte folosite la frezare, regimurile de aşchier şi altele. Astfel,

după parcurgerea acestei unităţi de învîţare, studenţii vor fi capabili să:

explice principiul de lucru;

descrie domeniului de utilizare şi performanţele prelucrării;

prezinte particularităţilor geometrice ale sculelor frecvent utilizate;

calculeze regimul de aşchiere, forţele, momentele şi puterea necesară şi să

stabilească norma tehnică de timp.

99


M2.U4.3. Definiț ie. Principiu frezării. Domeniul de utilizare

Frezarea este procedeul de prelucrare prin aşchiere a metalelor, realizat cu ajutorul

unei scule rotative, prevăzută cu mai mulţi dinţi, plasaţi pe periferie sau pe partea frontală,

numită freză.

În ansamblul procedeelor de prelucrare prin aşchiere, frezarea ocupă un loc însemnat.

Prin frezare se pot obţine suprafeţe de diverse profile, cu un randament al prelucrării mult

superior celorlalte procedee (rabotarea, mortezarea).

Procesul de aşchiere la frezare, figura M2.4.1, se caracterizează prin mişcarea

principală de rotaţie n, executată de freză şi mişcarea de avans s, executată în general de

semifabricat.

Din acţiunea celor două mişcări, la prelucrarea suprafeţelor plane, rezultă o traiectorie

de lucru de formă cicloidală (fig. M2.4.2).

Fig. M2.4. 1

100

Metode de frezare

În funcţie de sensul mişcării de avans faţă de mişcarea principală în punctul de contact,

se disting două metode de frezare (fig. M2.4.3):

Exemplu

a. frezarea în contra avansului, atunci când sensul de rotaţie al frezei în

punctul de contact este opus sensului avansului (fig. M2.4.3, a);

b. frezarea în sensul avansului, atunci când sensul de rotaţie al frezei în

punctul de contact coincide cu sensul avansului (fig. M2.4.3, b).

a. b.

Fig. M2.4. 3

Suprafeţele prelucrate prin frezare pot fi:

plane

cilindrice

profilate (inclusiv danturi, filete, etc.).

Sculele utilizate la frezare

Freza este o sculă rotativă cu mai mulţi dinţi identici, fiecare având, în general, un tăiş

principal şi unul sau două tăişuri secundare. Forma şi orientarea fiecărui tăiş, de pe fiecare

dinte, sunt caracterizate prin unghiurile constructive considerate în diferite plane secante.

Fig. M2.4.2

101

Elementele frezei. La orice freză se deosebesc: dinţii frezei, corpul frezei (care poartă

dinţii) şi alezajul sau coada (pentru fixarea frezei pe maşina-unealtă). În exemplul din figura

M2.4.4 sunt prezentate elementele geometrice ale unei freze cilindro-frontale.

Exemplu

Fig. M2.4.4

Analizaţi câteva tipuri de freze şi exemplificaţi parametrii geometrici ai acestora

(unghiurile sculei), prin desenarea acestora.

Să ne reamintim...

Frezarea este procedeul de prelucrare prin aşchiere a metalelor, realizat cu

ajutorul unei scule rotative, prevăzută cu mai mulţi dinţi, plasaţi pe periferie

sau pe partea frontală, numită freză.

În ansamblul procedeelor de prelucrare prin aşchiere, frezarea ocupă un loc

însemnat. Prin frezare se pot obţine suprafeţe de diverse profile, cu un

randament al prelucrării mult superior celorlalte procedee (rabotarea,

mortezarea).

Suprafeţele prelucrate prin frezare pot fi: plane, cilindrice, profilate (inclusiv

danturi, filete, etc.).

În funcţie de sensul mişcării de avans faţă de mişcarea principală în punctul

de contact, se disting două metode de frezare: în sensul avansului şi în sens

contrar avansului.

102

M2.U4.4. Operaţii executate prin frezare

Pe maşinile de frezat orizontale (fig. M2.U4. sau verticale se pot realiza un număr

important de operaţii, cum ar fi: prelucrarea suprafeţelor plane (orizontale, verticale sau

înclinate), în trepte sau profilate, prelucrarea canelurilor şi a canalelor de pană, retezarea etc.

Precizia de prelucrare depinde de tipul maşinii, de felul sculei, de rigiditatea sistemului

maşină- unealtă- dispozitiv- piesă- sculă. Precizia de frezare se încadrează în calităţile 8-9

ISO, iar rugozitatea este Ra = 50…12,5 μm, la degroşare şi Ra = 6,3…1,6 μm, la finisare.

În figurile M2.4.5, M2.4.6 sunt reprezentate schemele de principiu la diferite operaţii

executate pe maşini de frezat, iar în M2.4.7 schema unei maşini de frezat.

a. Frezarea suprafeţelor plane orizontale se poate efectua pe maşini de frezat orizontale,

cu ajutorul frezelor cilindrice (fig. M2.4.5, a) sau pe maşini de frezat verticale, cu freze

frontale (fig. M2.4.5, b).

b. Frezarea suprafeţelor plane verticale se execută de obicei pe maşina de frezat

orizontală pe care se montează o freză frontală (fig. M2.4.5, c) sau pe maşina de frezat

verticală pe care ar putea fi montată o freză cilindro-frontală lucrând cu partea cilindrică

(fig. 4.5, d). În cazul lucrului pe maşini de frezat orizontale cu doi montanţi se pot

prelucra ambele suprafeţe dintr-o singură trecere (fig. M2.4.5, e).

c. Frezarea suprafeţelor plane înclinate se realizează pe maşini de frezat orizontale cu

ajutorul frezelor unghiulare (fig. M2.4.5 f, g, h ) sau pe maşini de frezat verticale folosind

freze frontale şi înclinând fie semifabricatul, fie capul maşinii de frezat.

d. Frezarea suprafeţelor complexe se execută pe maşini de frezat orizontale cu freze

profilate dintr-o bucată sau cu freze combinate (fig. M2.4.6, i). Aceasta în cazul

semifabricatelor de gabarit mic. În cazul semifabricatelor mari, se execută pe maşini de

frezat longitudinale, cu mai multe capete de frezat, înclinându-se fiecare cu unghiul

necesar prelucrării suprafeţei respective.

e. Frezarea canalelor cu secţiune triunghiulară, dreptunghiulară, în T, în coadă de

rândunică (fig. M2.4.6 j, k, l, m, n, o ), se poate executa cu frezele corespunzătoare pe

maşini de frezat orizontale sau verticale.

f. Frezarea suprafeţelor profilate (inclusiv frezarea danturilor şi a filetelor) se realizează

cu freze profilate cu dinţi detalonaţi, respectiv cu freze profilate oarecare, freze de tip

modul, freze profilate cu dinţi detalonaţi cu coadă, având forma unei freze deget

(fig.M2.4.6 p, q, r, s).

103

Exemplu

Fig. M2.4.5

Exemplu

Fig. M2.4.6

104

Exemplu. Masina de frezat orizontală

Fig. M2.4.7

Urmăriţi prelucrarea unei piese prin frezare, în cadrul laboratorului şi

identificaţi părţile componente ale maşinii-unelte pe care se execută

prelucrarea, metoda de frezare, principiul de lucru şi sculele utilizate. Se vor

nota dimensiunile iniţiale şi finale ale pieselor prelucrate şi se vor face

aprecieri asupra preciziei de prelucrare şi a calităţii suprafeţelor obţinute. Se

vor analiza cinematic schemele de aşchiere şi sculele utilizate.

Să ne reamintim...

Pe maşinile de frezat orizontale (sau verticale) se pot realiza un număr

important de operaţii, cum ar fi: prelucrarea suprafeţelor plane (orizontale,

verticale sau înclinate), în trepte sau profilate, prelucrarea canelurilor şi a

canalelor de pană, retezarea etc.

Precizia de prelucrare depinde de tipul maşinii, de felul sculei, de rigiditatea

sistemului maşină- unealtă- dispozitiv- piesă- sculă. Precizia de frezare se

încadrează în calităţile 8-9 ISO, iar rugozitatea este Ra = 50…12,5 μm, la

degroşare şi Ra = 6,3…1,6 μm, la finisare.

M2.U4.5. Elementele secţiunii stratului de aşchiere şi regimul de aşchiere la

frezare

Ca şi în cazul altor procedee de prelucrare prin aşchiere, la frezare secţiunea

transversală a aşchiei se caracterizează prin parametrii geometrici - grosime şi lăţime - şi prin

parametrii tehnologici - avansul s şi adâncimea de aşchiere t, prezentaţi în figura M2.4 .1.

La stabilirea mărimii valorilor parametrilor regimului de aşchiere t, s, v, trebuie avute

în vedere: prelucrabilitatea materialului supus prelucrării, precizia şi calitatea suprafeţei

prelucrate, materialul şi tipul frezei, rigiditatea sistemului maşină-unealtă- dispozitiv- sculă-

105

piesă. Dacă condiţiile de precizie şi calitate a suprafeţei sunt ridicate, adaosul de prelucrare se

îndepărtează în două faze: frezarea de degroşare şi frezarea de finisare.

Frezarea cu freze cilindrice elicoidale

Adâncimea de aşchiere este stabilită în funcţie de mărimea adaosului de prelucrare şi

numărul de treceri adoptat. Pentru a se asigura o productivitate ridicată este preferabil să se

lucreze cu avansuri cât mai mari. În tabele, se dau orientativ valorile indicate pentru avansul

pe dinte la frezarea cu freze cilindrice elicoidale din oţel rapid.

Verificarea avansului. Avansul ales se verifică în funcţie de:

a. Rezistenţa mecanismului de avans al maşinii de frezat.

Pentru asigurarea unei funcţionări normale este necesar ca:

FH ≤ Fmaş (2.4.1)

unde: FH este componenta orizontală a forţei de aşchiere; Fmaş- forţa admisă de

rezistenţa mecanismului de avans, mărimea ei fiind dată în cartea maşinii de frezat. FH

se determină cu următoarele relaţii:

pentru frezarea cilindrică contra avansului: FH = (1… 1,1) FT

pentru frezarea în sensul avansului: FH = (0,8 … 0,9) FT

în care, FT este componenta tangenţială a forţei de aşchiere, determinată cu relaţia:

FT =CFFFFF quy

d

x

l Dztst (2.4.2)

în care: tl- lugimea de contact, în mm; sd- avansul pe dinte, în mm; t-adâncimea de aşchiere; z-

numărul de dinţi ai frezei; D- diametrul frezei; CF, xF, yF, uF, qF – coeficient şi exponenţi, daţi

în tabel. Valorile coeficientului CF din tabel sunt valabile la frezarea cu freze având unghiul

= 10 . Pentru alte valori ale unghiului de degajare, forţa tangenţială se corectează cu

coeficientul de corecţie K din tabel. Dacă relaţia (M2.4.1) nu este satisfăcută, se va calcula

avansul pe dinte sd , cu formula:

sd = F

FF

F

yux

lF

q

mas

zttCk

DF mm dinte (2.4.3)

k = 1…1,1 - la frezarea cilindrică contra avansului şi k = 0.8…0,9 - la frezarea în sensul

avansului.

a. Rigiditatea dornului port - freză

106

Se consideră dornul încastrat la un capăt şi rezemat la celălalt. El este solicitat la

încovoiere de rezultanta R a forţei tangenţiale şi radiale:

R = 22

RT FF (2.4.4)

Forţa Fadm care produce săgeata admisibilă fadm a dornului este:

Fadm =

4

3

4

l

dfE adm (2.4.5)

în care: E este modulul de elasticitate al materialului dornului; l- distanţa dintre lagărele de

reazem ale dornului; d- diametrul dornului; fadm- săgeata admisibilă a dornului: fadm = 0,2 mm,

la degroşare şi fadm = 0,1 mm, la finisare. Pentru ca sub acţiunea forţei de aşchiere să nu se

producă o încovoiere inadmisibilă a dornului, trebuie respectată condiţia :

R Fadm (2.4.6)

Dacă relaţia (M2.4.6) nu este satisfăcută, se determină avansul pe dinte cu relaţia:

sd = F

FF

F

y

ux

lF

q

adm

zttC

DF

21 (2.4.7)

în care: 21 = 1,16…1,28.

Viteza de aşchiere se determină cu relaţia:

v = vpuy

d

x

l

m

q

v KztstT

DC m/min (2.4.8)

în care: T- durabilitatea economică a frezei, în min, se alege din tabel; m- exponentul

durabilităţii; Cv, q, x, y, u, p- constantă şi exponenţi care ţin cont de condiţiile de lucru şi de

materialul prelucrat; D- diametrul frezei, în mm; tl- lungimea de contact a frezei cu materialul

în mm; sd- avansul pe dinte, în mm/dinte; t- adâncimea de aşchiere, în mm; z- numărul de

dinţi ai frezei; Kv- produs de coeficienţi de corecţie (tabele).

La frezarea suprafeţelor plane cu freze cilindrice elicoidale din oţel rapid, viteza de

aşchiere se va calcula cu relaţiile date în tabele din literatura de specialitate.

Pentru a se ţine seama de condiţiile modificate de lucru, se va corecta viteza de

aşchiere cu coeficientul de corecţie Kvp:

Kvp = kmv ks1 ks2 kop

107

în care: kmv este coeficient de corecţie în funcţie de materialul prelucrat; ks1 – coeficientul de

corecţie în funcţie de starea suprafeţei prelucrate (din tabele); ks2 – coeficient de corecţie

aplicat la semifabricate laminate şi trase (din tabele); kop - coeficient de corecţie în funcţie de

felul operaţiei: kop=1 la degroşare şi kop=0,8 la finisare. Coeficientul kmv se calculează cu

formulele:

pentru oţeluri şi aliaje de aluminiu kmv = Cm

vn

r

75;

pentru fontă cenuşie kmv = vn

HB

190,

în care: Cm - coeficient de prelucrabilitate (din tabele.), iar exponentul nv are

următoarele valori: nv= -0,9 pentru oţel carbon cu r < 50; nv=2 pentru oţel carbon cu

r > 90; nv= 0,9 pentru oţel carbon cu r =50…90; nv=1,3 pentru oţel aliat cu r 90;

nv=0,95 pentru fonta cenuşie; nv=0 pentru aliaje de aluminiu.

Pentru aliaje de aluminiu viteza se determină cu relaţia dată pentru oţel şi se corectează

cu coeficientul kmv corespunzător.

Turaţia arborelui principal se calculează cu relaţia:

n = D

v1000 rot min (2.4.9)

Avansul pe minut (viteza de avans) se determină din relaţia:

sd = z

s =

zn

w mm rot (2.4.10)

w = sd z n mm rot (2.4.11)

Valorile astfel stabilite se compară cu turaţiile şi vitezele de avans existente la maşina-

unealtă pe care se va executa prelucrarea şi se aleg valorile cele mai apropiate de cele

calculate.

Exemple

La frezarea frontală avansul se va alege pentru operaţiile de degroşare,

respectiv, finisare din tabel. Verificarea avansului în funcţie de rezistenţa

mecanismului de avans al maşinii de frezat se efectuează cu relaţia :

(0,6…0,9) FT Fmaş (2.4.12)

Componenta tangenţială FT se calculează cu relaţia:

108

FT = CF FFFF qu

l

y

d

xDztst (2.4.13)

Valorile coeficienţilor din formula forţei de aşchiere sunt date în tabele.

Pentru frezarea aliajelor de aluminiu FT se calculează cu coeficienţii de la oţel,

însă valorile se înmulţesc cu coeficientul de corecţie km = 0,25.

Viteza de aşchiere se va calcula cu relaţiile date în tabelele din literatura

de specialitate.

Pentru a se ţine seama de condiţii modificate de lucru se va corecta viteza

cu coeficientul de corecţie: Kvp = kmv ks1 ks2 kop k ; coeficienţii kmv, ks1, ks2 ,

kop sunt daţi în tabel; k este dat în tabel.

Exemple

La frezarea cu freze-disc din oţel rapid avansul se alege din tabele.

La frezarea cu freze-disc a aliajelor de aluminiu avansul sd = 0,10 … 0,15 mm

/ dinte. Viteza de aşchiere se va calcula cu relaţiile din tabele. Ca şi în

cazurile precedente viteza se va corecta cu acelaşi coeficient de corecţie kvp,

din tabele.

Să ne reamintim...

La stabilirea mărimii valorilor parametrilor regimului de aşchiere t, s, v,

trebuie avute în vedere: prelucrabilitatea materialului supus prelucrării,

precizia şi calitatea suprafeţei prelucrate, materialul şi tipul frezei, rigiditatea

sistemului maşină-unealtă- dispozitiv- sculă- piesă.

Ca şi în cazul altor procedee de prelucrare prin aşchiere, la frezare secţiunea

transversală a aşchiei se caracterizează prin parametrii geometrici - grosime

şi lăţime - şi prin parametrii tehnologici - avansul şi adâncimea de aşchiere.

Pentru o piesă dată - pentru suprafeţele prelucrate prin frezare - să se calculeze

parametrii regimului de aşchiere la frezare, forţele şi momentele de aşchiere, puterea

de aşchiere şi să se stabilească norma tehnică de timp.

M2.U4.6. Rezumat

În ansamblul procedeelor de prelucrare prin aşchiere, frezarea ocupă un loc

însemnat. Prin frezare se pot obţine suprafeţe de diverse profile, cu un

randament al prelucrării mult superior celorlalte procedee (rabotarea,

mortezarea).

Suprafeţele prelucrate prin frezare pot fi: plane, cilindrice, profilate (inclusiv

danturi, filete, etc.).

109

În funcţie de sensul mişcării de avans faţă de mişcarea principală în punctul

de contact, se disting două metode de frezare: în sensul avansului şi în sens

contrar avansului.

Precizia de prelucrare depinde de tipul maşinii, de felul sculei, de rigiditatea

sistemului maşină- unealtă- dispozitiv- piesă- sculă. Precizia de frezare se

încadrează în calităţile 8-9 ISO, iar rugozitatea este Ra = 50…12,5 μm, la

degroşare şi Ra = 6,3…1,6 μm, la finisare.


1. Prezentaţi definiţia şi domeniul de utilizare a procedeului de prelucrare prin

frezare.

2. Explicaţi principiul de lucru la frezarea prin cele două metode de frezare, în

sensul avansului şi în sens contrar avansului.

3. Cum se defineşte şi calculează adâncimea de aşchiere la frezare şi avansul

pe dinte?

4. Prezentaţi etapele de stabilire a regimului de aşchiere la frezare.

5. Precizaţi criteriile de verificare a avansului la frezare.







Transilvania, 2002.

4. Fota, A., Proiectarea sistemelor de maşini, Editura Universităţii Transilvania

din Braşov, 2004.

5. Picoş, C-tin, Calculul adaosurilor de prelucrare şi al regimurilor de aşchiere,

Bucureşti, Editura Tehnică, 1974.



110

Unitatea de învăţare M2.U3. Burghierea, adâncirea, alezarea

Cuprins M2.U5.1. Introducere………………………………………………………………..110 M2.U5.2. Obiectivele unităţii de învăţare…………………………………………...110 M2.U5.3.Definiție. Principiu de lucru. Domeniul de utilizare………………………111 M2.U5.4 Stabilirea regimului de aşchiere la prelucrarea găurilor…………………...113 M2.U5.5. Rezumat…………………………………………………………………...117 M2.U5.6. Test de evaluare a cunoştinţelor…………………………………………..117 M2.U5.7. Bibliografie………………………………………………………………..117

M2.U5.1. Introducere Prelucrarea prin aşchiere a găurilor este un procedeu des întâlnit, printr-o varietate de operaţii: burghiere, adâncire, alezare, etc. Aceasta se datorează prelucrării prin acest procedeu a unei diversităţii geometrice şi dimensionale de piese, cu respectarea criteriilor de precizie şi calitate a suprafeţelor, în concordanţă cu cerinţele impuse la ora actuală de fabricaţia modernă.

M2.U5.2. Obiectivele unităţii de învăţare Având în vedere importanţa prelucrării prin aşchiere a găurilor, obiecivele prezentei unităţi de învăţare sunt centrate pe dezvoltarea unor abilităţi ale studenţilor privind:

• studiul şi analiza parmetrilor procesului de aşchiere, ai sculelor aşchietore şi maşinilor-unelte utilizate;

• analiza posibilităţilor tehnologice referitoare la burghiere, adncire, alezare, lărgire;

• stabilirea metodologiei de calcul a regimurilor de aşchiere, ş.a.


111

M2.U5.3. Definiție. Principiu de lucru. Domeniul de utilizare Prelucrarea găurilor prin aşchiere este în general o operaţie simplă şi poate fi întâlnită

în orice atelier mecanic, sub unul din multiplele ei aspecte: burghiere, adâncire, alezare, etc. Varietatea acestor operaţii cât şi a sculelor necesare sunt rezultatul diversităţii geometrice, dimensionale, de precizie şi de calitate a suprafeţelor alezajelor utilizate în industrie.

Pe maşinile de găurit se pot executa operaţii de găurire, adâncire, lamare, alezare, strunjire interioară de finisare şi filetare cu tarodul.

Suprafeţele obţinute în urma acestor operaţii sunt în general, suprafeţe de revoluţie, de formă cilindrică sau conică, suprafeţe elicoidale şi chiar suprafeţe plane (planarea).

Stabilirea modului de prelucrare a unui alezaj, precizat prin desenul de execuţie al unei piese, se face ţinând cont de macro şi microgeometria suprafeţei ce trebuie să rezulte în final (forma şi rugozitatea suprafeţei finale).

Burghierea este operaţia prin care se execută găuri din plin, utilizând scule numite burghie.

Adâncirea este operaţia de prelucrare prin aşchiere a găurilor realizate prin burghiere, turnare sau forjare. Sculele utilizate pentru această operaţie pot avea diferite forme şi ca urmare suprafeţele rezultate vor fi diverse.

Alezarea este operaţia de prelucrare prin aşchiere a găurilor (alezajelor) cilindrice sau conice, în scopul măririi preciziei dimensionale şi a îmbunătăţirii rugozităţii suprafeţei.

Fig. M2.5.1

112

Prin burghiere se pot obţine găuri nestrăpunse (fig. M2.5.1, a), sau găuri străpunse, care să se încadreze în intervalul de clase de precizie IT 9 ÷ 12, rugozitatea suprafeţei obţinute fiind Ra = 6,3... ... 25 µm.

Cu ajutorul lărgitoarelor, adâncitoarelor (fig. M2.5.1, b), teşitoarelor (fig. M2.5.1, c), a sculelor pentru lamare (fig. M2.5.1, d) şi pentru planare (fig. M2.5.1, e) se pot realiza prelucrări cu precizie IT 8 ÷ 12 şi rugozitatea Ra = 3,2 ... 12,5 µm.

Pentru realizarea unor ajustaje cilindrice sau conice mai precise şi cu o calitate superioară a suprafeţelor în contact, alezajele respective sunt supuse unei prelucrări de alezare prin care se obţin dimensiuni în limitele claselor IT 5 ÷ 8 şi rugozităţi Ra = 0,4 ... 6,3 µm, (fig. M2.5.1, f). Aceste prelucrări se realizează cu scule simple, standardizate sau tipizate. În producţia de serie mare şi masă este posibilă concentrarea operaţiilor prin construcţia de scule combinate pentru degroşarea şi finisarea alezajelor de forme foarte diverse.

Particularităţi ale geometriei sculelor pentru prelucrarea găurilor

Putem considera spre exemplificare, că un burghiu elicoidal (prezentat în exemplul din fig. M2.5.2) este format din două cuţite de strung având muchiile tăişurilor principale 1 în plane paralele şi dispuse la o distanţă egală cu diametrul la vârf d0 al miezului de rezistenţă al burghiului. Cele două muchii principale nu sunt concurente cu axa sculei. Pe porţiunea miezului dintre aceste tăişuri se află muchia tăişului transversal 3. Pentru ghidarea burghiului în gaură acesta este prevăzut cu două faţete cilindrice pe feţele de aşezare ale tăişurilor secundare 2. Canalele 5 pot fi interpretate ca prelungiri ale feţelor de degajare ale celor două cuţite de strung imaginare şi folosesc la evacuarea aşchiilor. Suprafeţele frontale ale sculei 4 au rolul feţelor de aşezare.

Exemplu.

Fig. M2.5.2

113

În fig. M2.5.2 sunt prezentate şi unghiurile constructive care se pot pune în evidenţă la

un burghiu elicoidal.

Analizaţi câteva tipuri burghie, alezoare, adâncitoare şi identificaţi parametrii geometrici ai acestora, apoi realizaţi desenul lor.

Să ne reamintim...

• Prelucrarea găurilor prin aşchiere este în general o operaţie simplă şi poate fi întâlnită în orice atelier mecanic, sub unul din multiplele ei aspecte: burghiere, adâncire, alezare, etc.

• Pe maşinile de găurit se pot executa operaţii de găurire, adâncire, lamare, alezare, dar şi strunjire interioară de finisare, filetare cu tarodul.

M2.U5.4. Elementele secţiunii stratului de aşchiere la prelucrarea găurilor În cazul prelucrării găurilor prin burghiere, parametrii secţiunii transversale a stratului de aşchiere (grosimea ″a″ şi lăţimea ″b″) şi parametrii tehnologici (adâncimea de aşchiere ″t″ şi avansul pe dinte ″sd″) sunt prezentaţi în figura M2.5.3, a. Parametrii tehnologici ai secţiunii stratului de aşchiere au particularitatea că pot fi exeprimaţi în funcţie de diametrul burghiului D [mm], respectiv avansul s [mm/rot], astfel:

t = D / 2 [mm], sd = s / 2 [mm/ dinte] (2.5.1)

Se observă că fiecare din cele două tăişuri principale lucrează cu o adâncime de aşchiere t1,iar diferenţa t2 = t – t1 revine tăişului transversal. Grosimea şi lăţimea stratului de aşchiere se studiază distinct pe tăişul principal: a1 şi b1 sau pe tăişul transversal: a2 şi b2. Rezultă că a2 > a1, deoarece a1 = sd ⋅ sin χ, iar a2 = sd. Lăţimea stratului de aşchiere se determină cu relaţia: b = t / sin χ. Ştiind că: t = D / 2 rezultă:

b = D / 2 ⋅ sin χ (2.5.2)

Exemplu În figurile M2.5.3, b şi M2.5.3, c sunt prezentaţi parametrii secţiunii transversale a stratului de aşchiere pentru operaţiile de adâncire, respectiv alezare.

114

Fig. M2.5.3

În aceste cazuri, adâncimea de aşchiere depinde de mărimea adaosului de prelucrare rămas la operaţia precedentă şi se calculează cu relaţia:

t = (D – D0) / 2 (2.5.3)

în care: D este diametrul adâncitorului sau alezorului; D0 - diametrul găurii existente în semifabricat. Mărimea avansului pe dinte sd depinde de numărul de dinţi ai sculei z şi de avansul în timpul unei rotaţii complete a sculei s: sd = s / z. Elementele stratului de aşchiere se calculează cu relaţiile generale:

b = t / sin χ = (D – D0) / sin χ

a = sd ⋅ sin χ = (s / z) ⋅ sin χ (2.5.4)

din care se pot desprinde aceleaşi dependenţe ale lăţimii şi grosimii stratului de aşchiere faţă de parametrii constructivi ai sculei şi parametrii regimului de aşchiere ca şi la burghiul elicoidal. Deoarece prin alezare se urmăreşte mărirea preciziei dimensionale şi îmbunătăţirea rugozităţii suprafeţei prelucrate, adaosul de prelucrare pentru alezare este de maximum 0,3 mm, valoarea lui depinzând de mărimea alezajului şi de natura materialului prelucrat. În cazul prelucrării găurilor cu burghie, avansul se poate determina cu relaţia:

s = C1 ⋅ Cs ⋅ D0,6 [mm / rot] (2.5.5)

115

În cazul lărgirii şi adâncirii avansul va fi:

s = Cs ⋅ D0,6 [mm / rot], (2.5.6)

iar în cazul alezării:

s = Cs ⋅ D0,7 [mm / rot], (2.5.7)

în care: D este diametrul burghiului, adâncitorului sau alezorului, în mm; C1 – coeficient de corecţiece depinde de raportul 1/3 D şi este dat în tabel; CS - constantă depinzând de calitatea materialului de prelucrat şi condiţiile de precizie la execuţia alezajului, dată în tabel. Viteza de aşchiere la prelucrarea găurilor este viteza în mişcarea principală a punctelor de pe periferia sculei. Pentru burghiere aceasta se determină cu relaţia:

vym

zv k

sTDC

vv

v

⋅⋅⋅

= [m/min] (2.5.8)

pentru adâncire, lărgire şi alezare cu expresia:

vyxm

zv k

stTDC

vvv

v

⋅⋅⋅

⋅= [m/min] (2.5.9)

în care: D este diametrul sculei, în mm; t- adâncimea de aşchiere, în mm; s- avansul de lucru, în mm/rot; T-durabilitatea sculei, în min, se alege din tabel pentru burghie sau se calculează cu relaţia:

T = K ⋅ D [min] (2.5.10)

în care: K- coeficient ce depinde de materialul sculei şi de materialul prelucrat şi este dat în tabel, pentru adâncire şi alezare; constanta Cv şi exponenţii m, xv, yv, zv depind de materialul prelucrat şi de materialul sculei, valorile acestora fiind date în tabel; kv este coeficient de corecţie a vitezei, pentru diferite condiţii de lucru şi se calculează ca un produs de coeficienţi: kv = k1⋅k2⋅k3⋅k4⋅k5, care depind de rezistenţa materialului prelucrat, durabilitatea adoptată, starea suprafeţei care se prelucrează, condiţiile de răcire, lungimea găurii prelucrate, valorile acestora fiind adoptate din tabele. Elementele regimului de aşchiere calculate trebuie adaptate la posibilităţile tehnologice ale maşinii-unelte pe care se face prelucrarea. Pentru aceasta se calculează turaţia n a mişcării principale cu relaţia:

116

D

v1000n⋅π⋅

= [m/min] (2.5.11)

şi se adoptă turaţia imediat inferioară realizabilă pe maşina-unealtă. Cunoscând turaţia şi avansul de lucru se poate calcula viteza de avans cu relaţia:

w = n ⋅ s [mm/min] (2.5.12)

Forţa axială şi momentul de torsiune la burghiere se calculează cu relaţii de forma:

mm] [daN M

[daN]

t ⋅⋅⋅⋅=

⋅⋅⋅=MMM

FFF

nyxM

nyxFA

)HB(sDC

)HB(sDCF (2.5.13)

în care constantele CF şi CM şi exponenţii xF, yF sunt daţi în tabel. Puterea necesară realizării prelucrării se calculează cu relaţia:

[kW] 71620036,1/nMP t ⋅⋅= (2.5.14)

în care, Mt se introduce în daN ⋅ mm, iar n în rot / min.

Să ne reamintim... • În cazul prelucrării găurilor prin burghiere, parametrii secţiunii transversale

a stratului de aşchiere (grosimea ″a″ şi lăţimea ″b″) şi parametrii tehnologici (adâncimea de aşchiere ″t″ şi avansul pe dinte ″sd″) .

În urma efectuării unor prelucrări prin aşchiere a găurilor pe maşinile din laborator, indicaţi pentru fiecare operaţie efectuată: natura operaţiei executate, regimul de aşchiere, sculele şi dispozitivele de fixare, etc.

• Măsuraţi cu şublerele şi micrometrele pentru interior alezajele obţinute şi determinaţi rugozitatea suprafeţei cu aparatele din dotare.

• Analizaţi schemele de aşchiere şi geometria sculelor aşchietoare, ş.a.

Pentru prelucrarea prin burghiere, adâncire, alezare a unor găuri, într-o piesă dată stabiliţi regimul de aşchiere, forţa axială şi momentul de torsiune, precum şi puterea necesară realizării prelucrării.

117

M2.U5.5. Rezumat În prezenta lucrare s-au prezentat şi analizat următoarele aspecte privind domeniul prelucrării găurilor prin aşchiere, şi anume:

• Posibilităţile tehnologice ale prelucrării, ale maşinilor-unelte utilizate; • Regimurile de aşchiere adoptate sau calculate; • Sculele şi dispozitivele utilizate; • Precizia dimensională şi calitatea suprafeţei prelucrate.

M2.U5.6. Test de evaluare a cunoştinţelor 1. Definiţi şi precizaţi domeniul de utilizare al prelucrărilor de aşchiere prin

burghiere, adâncire, alezare. 2. Definiţie elementele stratului de aşchiere la prelucrările de burghiere,

adâncire, alezare. 3. Prezentaţi etapele de stabilire a regimului de aşchiere la burghiere.




Transilvania, 2002. 4. Picoş, C-tin, Calculul adaosurilor de prelucrare şi al regimurilor de aşchiere,

Bucureşti, Editura Tehnică, 1974. 5. Vlase, A., ş.a., Regimuri de aşchiere, adaosuri de prelucrare şi norme


118

Unitatea de învăţare M2.U6. Rectificarea

Cuprins M2.U6.1. Introducere………………………………………………………………..118 M2.U6.2. Obiectivele unităţii de învăţare…………………………………………...118 M2.U6.3. Definiție. Principiu de lucru. Domeniul de utilizare……………………...119 M2.U6.4. Operaţii de prelucrare prin rectificare…………………………………….123 M2.U6.5. Regimul de aşchiere şi forţele de aşchiere la rectificare………………….128 M2.U6.6. Rezumat…………………………………………………………………...132 M2.U6.7. Test de evaluare a cunoştinţelor…………………………………………..133 M2.U6.8. Bibliografie………………………………………………………………..133

M2.U6.1. Introducere Ca procedeu de prelucrare prin aşchiere, rectificarea a avut o răspândire din ce în ce mai largă, industria modernă fiind mereu preocupată de realizarea unor produse de înaltă calitate şi precizie dimensională ridicată. Comparativ cu celelalte procedee de prelucrare prin aşchiere, rectificarea prezintă avantajul că se poate aplica la prelucrarea metalelor cu duritate mare sau chiar a materialelor utilizate în fabricaţia sculelor aşchietoare.

M2.U6.2. Obiectivele unităţii de învăţare În lucrare se studiază teoretic şi experimental modul de obţinere prin rectificare a diverselor forme de suprafeţe, sculele aşchietoare şi echipamentul tehnologic necesar, precum şi maşinile-unealte pe care se execută prelucrările. Astfel, după parcurgerea acestei unităţi de învăţare, studenţii vor fi capabili să: explice procesul de rectificare rectificare; descrie domeniului de utilizare şi performanţele prelucrării; prezinte particularităţilor geometrice ale sculelor frecvent utilizate; calculeze regimul de aşchiere, forţelor şi puterea necesare la strunjire, să stabilească norma tehnică de timp.

119


M2.U6.3. Definiție. Principiu de lucru. Domeniul de utilizare Prelucrările prin abraziune sunt caracterizate de faptul că, detaşarea aşchiei este

realizată de către tăişuri foarte mici ale unor granule abrazive libere sau încorporate într-o sculă abrazivă sau în lichide sau paste abrazive. Prin abraziune se obţin suprafeţe foarte netede cu o precizie dimensională şi de formă ridicată.

Rectificarea este procedeul de aşchiere la care prelucrarea suprafeţelor se realizează cu ajutorul pietrelor abrazive urmărindu-se obţinerea unei calităţi superioare a suprafeţei şi unei mari precizii dimensionale şi de formă.

Ca principiu de lucru, rectificarea este asemănătoare cu frezarea, scula utilizată fiind un corp de rotaţie ca şi freza, dar care, în locul dinţilor în număr limitat al acesteia, posedă un număr foarte mare de tăişuri mici, formate din granule abrazive înglobate în corpul abraziv.

Tăişul format de granula abrazivă poate fi reprezentat schematic printr-un vârf piramidal ale cărui feţe, îndreptate în sensul mişcării principale, constituie faţa de degajare cu unghiuri γ negative (fig. M2.6.1). Muchiile piramidei constituie muchii de tăiş, de obicei uşor bontite cu o rază de 4 - 14µm, bontire care se accentuează după un timp de lucru foarte mic.

Elementele geometrice ale secţiunii de aşchiere detaşate de o granulă sunt teoretic analoage cu cele de la frezare, adică lungimea de aşchiere este egală cu lungimea arcului de contact, lăţimea b este egală cu lăţimea granulei, iar grosimea ϕ⋅= sinsa dd este variabilă.

Întrucât avansul pe o granulă 2ss n

d = este foarte mic, datorită numărului mare de granule de

Fig. M2.6.1

120

pe periferia discului (eDz π

= unde e este distanţa dintre granule), rezultă că grosimea aşchiei

este foarte mică. În condiţiile detaşării unei aşchii de grosime mică şi variabilă, tăişul granulei, care

după un timp relativ scurt de aşchiere ajunge la o rază de bontire mµ÷=ρ 3020 , în prima fază a contactului cu materialul (când 0=ϕ sau foarte mic) alunecă pe suprafaţa de aşchiere

cu presiunea radială şi forţa de frecare treptat crescătoare, producând o strivire a stratului superficial (fig. M2.6.2). Apoi, în faza următoare, produce numai o zgârietură însoţită de o uşoară refulare a materialului în faţă şi lateral şi abia mai târziu detaşează aşchia. Strivirea şi zgârierea din primele faze, sunt cu atât mai intense cu cât grosimea aşchiei este mai mică şi raza de bontire ρ este mai mare.

Fig. M2.6.2

Exemplu Rectificarea este caracterizată de temperaturi mari în zona de aşchiere (900÷1200°C), deoarece granulele abrazive trec prin adaosul de prelucrare cu viteze foarte mari (15÷100 m/s) şi cu forţe de frecare mari. Din acest motiv aşchiile detaşate se obţin sub formă de scântei sau de picături incandescente în care, la microscop se pot observa linii de alunecare, ceea ce dovedeşte că aşchierea s-a produs cu deformaţii plastice prealabile.

Temperatura ridicată şi presiunea mare pe suprafaţa de aşchiere, care caracterizează prelucrările prin rectificare, fac ca în stratul superficial al piesei aşchiate să se producă transformări structurale şi fizice.

Exemplu • Astfel, la rectificarea oţelurilor călite, martensita se descompune în austenită,

care din cauza vitezei mari de răcire, nu se transformă din nou în martensită decât parţial, ceea ce are ca rezultat decălirea acestui strat (pe o adâncime de 0,03 – 0,08mm).

121

• La rectificarea oţelurilor necălite, din cauza duratei mici de încălzire a stratului superficial, nu se produce o călire a acestuia, ci se obţine o structură de difuziune intermediară.

Atunci când rectificarea se realizează cu regim de aşchiere intens (adâncimea de aşchiere şi avans prea mare), când granulele abrazive sunt tocite şi când discul abraziv este îmbâcsit cu particule de metal până la nivelul vârfurilor granulelor, forţele de aşchiere cresc considerabil, discul freacă fără a scoate aşchii, iar suprafaţa prelucrată rezultă cu o culoare schimbată, cu aspect de arsură. În timpul rectificării, pe măsura tocirii tăişurilor granulelor abrazive, forţele de aşchiere cresc şi tind să smulgă granulele din liant.

Dacă corpul abraziv are o duritate redusă, granulele tocite sunt smulse cu uşurinţă şi, permanent, ies la suprafaţă granule cu tăişuri ascuţite care continuă procesul de abraziune, realizându-se în acest fel autoascuţirea sculei abrazive. În acest caz discul poate lucra continuu, până când autoascuţirea afectează cota sa de reglaj faţă de piesă şi alterează forma sa geometrică.

Dacă corpul abraziv are duritate mare, granulele tocite sunt reţinute un timp mai îndelungat, astfel că procesul de aşchiere se înrăutăţeşte, discul se îmbâcseşte, iar suprafaţa prelucrată rezultă rugoasă şi cu arsuri. În acest caz este necesară reascuţirea periodică a discului pentru îndepărtarea granulelor tocite cu o rolă de metal sau cu o piatră abrazivă mai dură. Pentru refacerea periodică a formei geometrice, discurile abrazive se rectifică cu ajutorul unui vârf de diamant.

Prelucrarea prin rectificare se utilizează în general când se impun cerinţe deosebite, ca: precizie înaltă (dimensională, de formă şi de poziţie); calitate deosebită a suprefeţei (rugozitate, structură superficială); comportare funcţională specială (anduranţă, rezistenţă la coroziune, precizie de mişcare, interschimbabilitate a organelor de maşină) şi suprafaţe optic estetice. Deşi rectificarea se foloseşte şi în alte industrii (a rocilor, sticlei, hârtiei, pielii şi maselor plastice), în continuare se va lua în considerare numai aplicarea ei în prelucrarea metalelor.

Exemplu În comparaţie cu celelalte metode de prelucrare prin aşchiere, rectificarea prezintă avantajul că se poate aplica la prelucrarea metalelor cu duritate mare sau a materialelor dure utilizate la fabricarea sculelor aşchietoare. Perspectivele rectificării sunt din ce în ce mai mari, fără ca vreodată să depăşească 50 % din totalul prelucrărilor finale. Tendinţa contemporană este de a se realiza noi corpuri abrazive, omogene şi cu proprietăţi constante (geometrie definită a granulelor şi pori uniformi), precum şi aceea de creştere a puterii de aşchiere (sarcinii), în primul rând prin creşterea vitezei periferice a corpului abraziv. Această creştere, însoţită de creşterea concomitentă a vitezei piesei sau a adâncimii de aşchiere permite o creştere considerabilă a productivităţii.

122

Sculele utilizate la rectificare Sculele abrazive folosite la rectificare pot fi caracterizate în funcţie de proprietăţile

elementelor componente (granule abrazive şi liant) cât şi din punct de vedere al structurii, durităţii şi formei geometrice. Scula aşchietoare se numeşte piatră de rectificat. Materialele abrazive sunt materiale dure cristaline sub formă de granule care prin muchiile şi vârfurile lor ascuţite au proprietăţi aşchietoare. În principiu, se deosebesc materialele naturale (gresie, piatră ponce, cuarţ şi corindon) şi cele sintetice (electrocorindonul, carbura de siliciu, carbura de bor, nitrura de bor, nitrura de bor cubic cristalină şi diamantul, cel mai dur material abraziv). Granulaţia constituie o măsură pentru mărimea granulelor şi se indică printr-un număr căruia îi corespunde o dimensiune medie de granulă. Ea influenţează rugozitatea suprafeţei prelucrate şi mărimea forţelor de aşchiere (granulele mici conduc la rugozităţi mici şi la forţe mari).Granulaţiile materialelor abrazive se împart în trei grupe: granule, pulberi şi micropulberi.

În exemplul următor (tabelul M2.6.1) se indică unele din cele mai reprezentative tipuri de corpuri abrazive standardizate.

Exemplu. Tipuri reprezentative de corpuri abrazive standardizate

Tabelul M2.6.1

Pentru ca rectificarea să aibă loc în cele mai bune condiţii, la alegerea sculelor

abrazive se vor avea în vedere: natura granulelor abrazive şi a liantului; granulaţia şi duritatea

corpurilor abrazive, acestea stabilindu-se potrivit cerinţelor concrete ale prelucrării.

123

Analizaţi cinematica procesului de aşchiere la rectificare, precum şi tipurile reprezentative de scule (pietre abrazive), în cadrul unor prelucrări prin rectificare, în laborator.

Să ne reamintim...

Prelucrarea prin rectificare se utilizează în general când se impun cerinţe deosebite, ca: precizie înaltă (dimensională, de formă şi de poziţie); calitate deosebită a suprefeţei (rugozitate, structură superficială); comportare funcţională specială (anduranţă, rezistenţă la coroziune, precizie de mişcare, interschimbabilitate a organelor de maşină) şi suprafaţe optic estetice.

Prelucrările prin abraziune sunt caracterizate de faptul că, detaşarea aşchiei este realizată de către tăişuri foarte mici ale unor granule abrazive libere sau încorporate într-o sculă abrazivă sau în lichide sau paste abrazive. Prin abraziune se obţin suprafeţe foarte netede cu o precizie dimensională şi de formă ridicată

M2.U2.4. Operaţii de prelucrare prin rectificare Principalele operaţii de rectificare sunt următoarele: rectificarea suprafeţelor plane;

rectificarea rotundă exterioară; rectificarea rotundă interioară; rectificarea suprafeţelor profilate. Rectificarea mai este aplicată în cazul filetelor şi a danturii roţilor dinţate.

Rectificarea plană se foloseşte la prelucrarea suprafeţelor degroşate anterior prin rabotare sau frezare, precum şi la prelucrarea pieselor din materiale dure sau cu adaos mic. Rectificarea plană poate fi executată cu partea cilindrică a pietrei (rectificare periferică) sau cu partea frontală a acesteia (rectificare frontală).

Exemplu Rectificarea plană periferică se poate realiza pe maşini cu ax orizontal şi masă dreptunghiulară (fig. M2.6.3, a) sau circulară (fig. M2.6.3, b).

Fig. M2.6.3

124

În ambele cazuri piatra abrazivă 2 execută mişcarea principală de rotaţie I, avansul transversal III şi avansul de pătrundere IV. Piesa 1 execută mişcarea de avans II, longitudinal sau circular.

Exemplu Rectificarea plană frontală se realizează pe maşini cu ax vertical, cu masa dreptunghiulară (fig. M2.6.4, a) sau circulară (fig. M2.6.5, b). Piatra abrazivă 2 execută mişcarea principală I şi avansul de pătrundere III, iar piesa 1, avansul II, longitudinal sau circular.

Fig. M2.6.4

Rectificarea rotundă exterioară se foloseşte la prelucrarea suprafeţelor cilindrice, pe maşini de rectificat rotund între vârfuri sau fără centre, precum şi la prelucrarea suprafeţelor conice pe maşini de rectificat universale.

Rectificarea între vârfuri a suprafeţelor cilindrice se realizează pe maşini la care piatra abrazivă 2 execută mişcarea principală de rotaţie I, iar piesa 1 execută mişcarea de avans circular II (fig. M2.6.5).

Exemplu Rectificarea între vârfuri se poate realiza în mai multe moduri: • cu avans longitudinal în mai multe treceri (fig. M2.6.5, a), folosită la piese

lungi şi subţiri (avansul longitudinal alternativ III este realizat, de obicei, de piesă, iar avansul de pătrundere IV, de piatră la fiecare cursă a avansului longitudinal);

• cu avans longitudinal într-o singură trecere, folosită la piese rigide, cu piatră conico-cilindrică (fig. M2.6.5, b) sau cilindrică în trepte (fig. M2.6.5, c); metoda este productivă, deoarece îndepărtează tot adaosul de prelucrare într-o singură trecere;

• cu avans de pătrundere (fig. M2.6.5, d), utilizată la piese scurte şi rigide, în producţia de serie mare, folosind pietre de rectificat late; această metodă se întrebuinţează de asemenea la rectificarea unor suprafeţe profilate;

• cu avans înclinat (fig. M2.6.5, e), care este o variantă a prelucrării cu avans de pătrundere.

125

Fig. M2.6.5

Rectificarea fără vârfuri a pieselor cilindrice se poate realiza cu avans longitudinal

sau de pătrundere.

Exemplu Rectificarea fără vârfuri cu avans longitudinal (fig. M2.6.6, a) se foloseşte la prelucrarea pieselor cilindrice lungi şi netede. Piesa 2 este aşezată între discul abraziv aşchietor I şi discul abraziv conducător 3, având centrul deasupra liniei centrelor acestora şi este susţinută de rigla de conducere 4. Piatra 1 are diametrul mai mare şi execută mişcarea principală de aşchiere I .Piatra 3, prin mişcarea de rotaţie III, antrenează piesa în mişcarea de avans circular II. Pentru obţinerea deplasării de avans longitudinal IV, axa pietrei de antrenare se înclină cu un unghi α = 1÷6°, obţinându-se o componentă a vitezei după axa piesei.

Fig. M2.6.6

Rectificarea fără vârfuri cu avans transversal (de pătrundere), se aplică la prelucrarea pieselor cilindrice, conice sau profilate scurte (fig. M2.6.6, b).

Rectificarea suprafeţelor conice (fig. M2.6.7) se poate realiza pe maşini de rectificat universale, prin următoarele metode:

126

înclinarea mesei port-piesă 3, în cazul pieselor lungi şi cu conicitate mică , prinse între vârfuri (fig.M2.6.7, a); prelucrarea se execută cu avans longitudinal în mai multe treceri;

înclinarea păpuşii port-piesă 2, în cazul pieselor scurte şi de conicitate mare, prinse în universal; prelucrarea se poate realiza cu avans longitudinal (fig. M2.6.7, b) sau de pătrundere (fig. M2.6.7, c);

înclinarea păpuşii port-piatră pentru piese de lungime medie şi conicitate mare, prinse între vârfuri; prelucrarea se poate executa cu avans longitudinal (fig. M2.6.7, d) sau de pătrundere(fig. M2.6.7, e);

cu piese conice, pentru piese scurte şi de conicitate mare (fig. M2.6.7, f).

Exemplu

Fig. M2.6.7

Prin rectificarea rotundă interioară se prelucrează alezaje cilindrice, conice sau

profilate, pe maşini de rectificat interior sau universale. Prelucrarea se poate executa cu avans longitudinal în mai multe treceri, pentru alezaje lungi sau cu avans de pătrundere, pentru alezaje scurte.

Rectificarea interioară se poate executa: pe maşini cu piesa în mişcare de rotaţie (fig. M2.6.8, a), la care piesa 2 prinsă în

universalul 3 execută mişcarea de avans circular II; piatra 1 realizează mişcarea principală I, avansul longitudinal III şi avansul de pătrundere IV ( dacă lungimea alezajului este mică prelucrarea se face numai cu avans de pătrundere);

pe maşini cu piesa fixă (rectificare planetară), la care piatra de rectificat execută mişcarea principală de rotaţie I în jurul axei proprii, mişcarea de avans circular II în jurul axei alezajului, avansul longitudinal III şi avansul de pătrundere IV (fig. M2.6.8, b).

127

Exemplu

Fig. M2.6.8

Rectificarea suprafeţelor profilate se poate executa:

cu pietre profilate (fig. M2.6.9); cu pietre obişnuite, obţinând profilul prin copierea de pe un port-program, cu ajutorul

unui dispozitiv de urmărire. Rectificarea suprafeţelor profilate se poate realiza pe maşini obişnuite sau speciale (pentru filete, roţi dinţate, etc.).

Exemplu

Fig. M2.6.9

În urma prezentării noţiunilor teoretice privind procesul de rectificare să se prelucreze câteva piese din oţel călit şi fontă, având diametre diferite. Să se analizeze tipurile suprafeţelor prelucrate, operaţiile de rectificare, precum şi cinematica prelucrării, pe o maşină de rectificat rotund şi pe maşina de rectificat fără centre.

Să ne reamintim...

• Principalele operaţii de rectificare sunt următoarele: rectificarea suprafeţelor plane; rectificarea rotundă exterioară; rectificarea rotundă interioară; rectificarea suprafeţelor profilate. Rectificarea mai este aplicată în cazul filetelor şi a danturii roţilor dinţate.

128

M2.U6.5. Regimul de aşchiere şi forţele de aşchiere la rectificare Regimul de lucru la rectificare se determină pe baza normativelor, în funcţie de

materialul şi dimensiunile piesei, de felul rectificării (degroşare, finisare) şi de tratamentul termic aplicat piesei.

În funcţie de metoda de rectificare folosită, avansul poate fi: • avans transversal (de pătrundere), st, în direcţie normală la suprafaţa prelucrată,

considerat la o rotaţie a piesei (mm/rot) în cazul rectificării prin metoda pătrunderii, sau la o cursă simplă sau dublă a piesei (mm/cursă, mm/c.d) în cazul rectificării cu avans longitudinal; de asemenea, se mai poate exprima şi ca viteză de avans în mm/min;

• avans longitudinal (de trecere), sl, în direcţie paralelă cu axa de rotaţie a discului, considerat pe o rotaţie (mm/rot) sau pe o cursă simplă sau dublă a masei sau a discului (mm/cursă, mm/c.d). Avansul longitudinal, reprezintă deplasarea pietrei de rectificat (sau a piesei) la o

rotaţie a piesei şi este funcţie de lăţimea discului abraziv: Bsl ⋅β= (2.6.1)

în care: B este lăţimea discului abraziv în mm; β - coeficient ce depinde de felul prelucrării, materialul prelucrat, dimensiunile şi caracteristicile pietrei ş.a.

Exemplu Pentru β se recomandă:

• la rectificarea de degroşare pentru diametrul piesei: dp ≤ 20 mm; β = 0,5; dp > 20 mm; β = 0,63…0,8;

• la rectificarea de finisare pentru rugozitatea suprafeţei: Ra = 2,5…1,25 µm; β = 0,5…0,75; Ra = 0,63 µm; β = 0,25…0,50.

Exemplu 1. Avansul de pătrundere variază între 0,005 – 0,015 mm/cursă pentru

rectificarea de degroşare şi 0,003 – 0,007 mm/cursă pentru rectificarea de finisare cu avans longitudinal.

2. Dacă rectificarea rotundă se face prin metoda pătrunderii, pentru avansul transversal se recomandă: • la rectificarea de degroşare 0,0025 – 0,075 mm/rot; • la rectificarea de finisare 0,001 – 0,005 mm/rot.

129

La rectificare, indiferent de forma suprafeţei care se prelucrează, mişcarea principală este mişcarea de rotaţie a discului abraziv, viteza periferică a acestuia reprezentând viteza principală de aşchiere.

Viteza de aşchiere (viteza periferică a sculei abrazive) v[ m/ sec], este indicată de firma producătoare a discului de rectificare, în funcţie de caracteristicile acestuia, precum şi de materialul prelucrat, de natura liantului.

Exemplu De exemplu, pentru discuri abrazive cu liant ceramic, vitezele periferice utilizabile sunt cele din tabelul M2.6.2.

Viteze periferice ale discului abraziv Tabelul M2.6.2

Materialul prelucrat

Liant Viteza periferică v [m/sec]

Oţel Fontă, bronz Metale uşoare

Ceramic

25- 35 20- 25 15

În cazul rectificării rotunde, avansul în direcţia de aşchiere este definit de mişcarea de

rotaţie a piesei, viteza liniară a acestei mişcări fiind viteza periferică a piesei vp [m/min]. Viteza periferică a piesei vp [m/min] la rectificarea cu periferia discului abraziv, se

calculează cu relaţiile de forma:

min]/m[sT

DCv yx

tm

qpv

p β⋅⋅

⋅= (2.6.2)

în care: Cv este coeficientul vitezei care ţine cont de natura materialului prelucrat; Dp – diametrul suprafeţei de rectificat, în mm; T – durabilitatea discului abraziv, în min.; st – avansul de pătrundere, în mm/c.d.; β - avansul de trecere, în fracţiuni din lăţimea discului; q, m, x, y – exponenţi.

Valorile coeficientului Cv şi ale exponenţilor q, m, x, y şi valorile durabilităţii medii a discurilor abrazive se găsesc în tabelele din normative.

Exemplu Pentru viteza periferică a piesei la rectificarea rotundă exterioară între vârfuri se recomandă valorile din tabelul M2.6.3.

130

Valori recomandate pentru viteza periferică a piesei Tabelul M2.6.3

Felul rectificării

Materialul prelucrat

Oţel Fontă

Alamă

Aluminiu necălit călit

Degroşare

Finisare

12- 15 6- 8

14- 16 6- 10

12- 15 6- 10

18- 20 14-16

50- 70 30- 40

Forţele de aşchiere la rectificare

Datorită razei de bontire - ρ a granulelor abrazive de acelaşi ordin de mărime cu grosimea aşchiei, forţele de aşchiere la rectificare se reduc aproape numai la forţa de respingere Fy, normală la suprafaţa prelucrată (fig. M2.6.10). Forţa tangenţială Fz este produsă aproape integral de frecarea datorită forţei Fy.

Componenta principală a forţei de aşchiere Fz se determină cu relaţia exponenţială (2.12.3), similar cu relaţiile întâlnite şi la alte procedee de prelucrare prin aşchiere. Astfel, în cazul rectificării rotunde exterioare

ssvCF q

tn

lm

pFz ⋅⋅⋅= [daN] (2.6.3)

în care: CF este un coeficient care ţine seama de natura materialului prelucrat, CF = 2,2 – oţel; CF = 2,0 – fontă; vp – viteza periferică a piesei, în m/min; sl – avansul longitudinal al piesei; st – avansul de pătrundere; m, n, q – exponenţi ale căror valori se găsesc în normative.

Componenta radială a forţei de aşchiere Fy se exprimă prin relaţia: zy mFF = (2.6.4)

în care, m este factorul de proporţionalitate şi are valoare supraunitară, care creşte cu tocirea granulelor, deci, cu creşterea în sens negativ a unghiului de degajare γ al acestora (fig. M2.6.11).

Fig. M2.6.10

131

Exemplu

Fig. M2.6.11

Se observă, că m = Fy / Fz creşte cu creşterea coeficientului de frecare exterioară tangenţială (între piesă şi disc):µ = 0.3 – 0,6

. Componenta radială Fy trebuie să învingă rezistenţa stratului de aşchiere la

compresiune şi va fi cu atât mai mare cu cât granulele au vârfurile mai bontite. Puterea de aşchiere la rectificare Puterea efectivă de acţionare a discului abraziv se determină cu următoarea relaţie:

Ne = 102

vF36,175vF zz ⋅

=⋅⋅ [kW] (2.6.5)

Puterea pentru acţionarea piesei rotative sau a mecanismului de tracţiune a mesei

port-piesă se determină cu relaţia:

Np = 6120

vF36,16075

vF pzpz ⋅=

⋅⋅

⋅ [kW] (2.6.6)

în care: Fz este forţa principală de aşchiere, în daN; v- viteza periferică a discului

abraziv, în m/sec; vp- viteza periferică a piesei, în m/min. De asemenea, puterea necesară acţionării discului abraziv se poate calcula cu relaţii

exponenţiale, specifice fiecărei operaţii de rectificare, prezentate în tabel. Pentru rectificarea rotundă exterioară cu avans longitudinal:

Ne = 0,208⋅ v 21

25,025,07,07,0l

7,0p kkBdts ⋅⋅⋅⋅⋅⋅ [kW] (2.6.7)

132

în care: vp este viteza periferică a piesei, în m/min; sl- avansul longitudinal, în mm/rot; t- adâncimea de aşchiere sau avansul de pătrundere; d- diametrul piesei, în mm; B-lăţimea discului abraziv, în mm; k1- coeficient care ţine seama de duritatea discului abraziv: k1=0,9…1,58; k2- coeficient care ţine seama de natura materialului prelucrat: k2 = 0,9…1,2.

Să ne reamintim...

• Regimul de lucru la rectificare se determină pe baza normativelor, în funcţie

de materialul şi dimensiunile piesei, de felul rectificării (degroşare, finisare)

şi de tratamentul termic aplicat piesei .

• În funcţie de metoda de rectificare folosită, avansul poate fi: avans

transversal (de pătrundere) şi avans longitudinal (de trecere).

• Datorită razei de bontire - ρ a granulelor abrazive de acelaşi ordin de mărime

cu grosimea aşchiei, forţele de aşchiere la rectificare se reduc aproape numai

la forţa de respingere Fy, normală la suprafaţa prelucrată. Forţa tangenţială Fz

este produsă aproape integral de frecarea datorită forţei Fy.

Să se calculeze elementele regimului de aşchiere, secţiunea aşchiei, forţele de aşchiere , puterea necesară rotirii sculei abrazive şi puterea necesară rotirii piesei, în cazul rectificării rotunde exterioare a unei piese cilindrice. Să se noteze dimensiunile iniţiale şi cele finale şi să se analizeze precizia dimensională şi calitatea suprafeţei obţiunute în urma prelucrării prin rectificare.

M2.U6.6. Rezumat În urma studiului noţiunilor teoretice şi a efectuării unor prelucrări prin rectificare, cât şi a calculelor indicate, fiecrare student va efectua: Studiul şi analiza cinematicii procesului de aşchiere; Identificarea schemelor de aşchiere pe care le oferă maşinile de rectificat

universale; Compararea elmentelor regimului de aşchiere calculate cu cu cele rezultate

din normative; Analiza calităţii suprafeţelor obţinute la prelucrarea unor piese prelucrate din

materiale diferite, dar şi compararea cu alte procedee de prelucrare prin aşchiere.

133

M2.U6.7. Test de evaluare a cunoştinţelor 1. Prezentaţi principiul de lucru şi domeniul de utilizare al rectificării. 2. Prezentaţi structura corpurilor abrazive şi caracteristicile acestora. 3. Precizaţi şi descrieţi metodele de rectificare a suprafeţelor cilindrice şi

conice. 4. Precizaţi şi descrieţi metodele de rectificare a suprafeţelor plane. 5. Care sunt etapele de stabilire a regimului de aşchiere la rectificare. 6. Prezentaţi modalitatea de calcul a forţelor de aşchiere şi a puterii la

rectificare.







133

Unitatea de învăţare M2.U7. Prelucrarea filetelor

Cuprins M2.U7.1. Introducere………………………………………………………………..133 M2.U7.2. Obiectivele unităţii de învăţare…………………………………………...133 M2.U7.3. Definiție. Caracteristicile suprafeţelor elicoidale. Domeniul de utilizare...134 M2.U7.4. Metode de prelucrare a filetelor prin aşchiere…………………………….136 M2.U7.5. Regimul de aşchiere la prelucrarea filetelor………………………………141 M2.U7.6. Rezumat…………………………………………………………………...145 M2.U7.7. Test de evaluare a cunoştinţelor…………………………………………..146 M2.U7.8. Bibliografie………………………………………………………………..146 Tema de control……………………………………………………………………...147 Rezumat……………………………………………………………………………...147 Bibliografie…………………………………………………………………………..148

M2.U7.1. Introducere Prelucrarea filetelor este o operaţie tehnologică frecvent utilizată în toate domeniile industriei constructoare de maşini. În domeniul prelucrărilor, filetarea poate fi definită ca operaţia prin care se execută un canal elicoidal pe suprafaţa exterioară sau interioară a unei piese de formă, în general, cilindrică sau conică, prin aşchiere sau prin deformare plastică. Filetarea poate fi efectuată manual sau mecanic pe diferite maşini-unelte: strunguri (normale, automate, semiautomate, revolver), maşini speciale de filetat, maşini de frezat, maşini de rectificat, maşini pentru rulat filet, etc.

M2.U7.2. Obiectivele unităţii de învăţare În lucrare se studiază teoretic şi experimental modalităţile de prelucrare mecanică a filetelorAstfel, după parcurgerea acestei unităţi de învăţare, studenţii vor fi capabili să: explice principiul de lucru caracteristic la filetare; descrie domeniului de utilizare şi performanţele prelucrării;

134

prezinte particularităţilor geometrice ale sculelor frecvent utilizate; calculeze regimul de aşchiere, forţelor şi puterea necesară, să stabilească norma

tehnică de timp.


M2.U7.3. Definiție. Principiu de lucru. Domeniul de utilizare Filetarea este operaţia prin care se execută un canal elicoidal pe suprafaţa exterioară

sau interioară a unei piese de formă, în general, cilindrică sau conică, prin aşchiere sau prin deformare plastică. Filetarea poate fi efectuată manual sau mecanic pe diferite maşini-unelte: strunguri (normale, automate, semiautomate, revolver), maşini speciale de filetat, maşini de frezat, maşini de rectificat, maşini pentru rulat filet, etc.

Filetarea este o operaţie tehnologică frecvent utilizată în toate domeniile industriei constructoare de maşini. În afara filetului propriu-zis al şuruburilor, prin filetare se pot genera suprafeţe elicoidale pentru alte piese, cu altă funcţionalitate decât a şuruburilor, şi anume: roţi dinţate cu dinţi înclinaţi, melcii angrenajelor melcate, dantura frezelor cicloidale, canalele burghielor, etc.

Filetul este o suprafaţă elicoidală obţinută prin deplasarea unei generatoare de formă oarecare în lungul unei directoare în formă de elice. Orice suprafaţă elicoidală este caracterizată de forma directoarei şi a generatoarei.

Geometria elicei cilindrice este prezentată în figura M1.7.2. Se consideră o elice cilindrică de rază r, într-un sistem de coordonate triortogonal, axa elicei coincizând cu axa z.

Fig. M1.7.2

Ecuaţiile parametrice ale elicei sunt: x = r⋅cos θ y = r⋅sin θ (2.7.1)

β⋅θ

=tg

rz

135

Conform notaţiilor din fig. M2.7.2, se obţine:

π⋅θ

=β2

rtg (2.7.2)

Pentru θ = 2π ⇒ cota z este egală cu pasul elicei pE, deci:

βπ

=tg

r2pE (2.7.3)

Epr2tg π

=β (2.7.4)

Unghiul de înclinare a tangentei la elice în raport cu generatoarea cilindrului β, are

foarte mare importanţă în generarea suprafeţei elicoidale. Unghiul β = ct, în cazul generării suprafeţelor elicoidale având ca directoare o elice cilindrică cu pas constant.

La prelucrarea filetelor conice, raza r fiind o mărime variabilă rezultă că în lungul axei de simetrie a acestor filete se va înregistra şi o variaţie a mărimii unghiului de înclinare β. Astfel, cu toate că în secţiune axială profilul generator rămâne acelaşi, în secţiune normală el îşi schimbă forma în lungul axei de simetrie a suprafeţei conice.

Exemplu Directoarea elicoidală poate fi: cilindrică, respectiv conică (fig.M2.7.1.1a b), după cum este trasată pe o suprafaţă cilindrică sau conică. Ea poate fi trasată şi pe alte suprafeţe de revoluţie, de exemplu elicea globoidală (fig. M2.7.1 c).

Fig. M2.7.1

Caracterizarea geometrică a directoarei elicoidale se realizează şi prin intermediul parametrilor suprafeţelor de revoluţie: în cazul elicei cilindrice, mărimea razei r a cilindrului, iar în cazul elicei conice, unghiul la vârf 2δ, raza r şi înălţimea h.

136

În urma studiului şi după efectuarea unor prelucrări indicate, explicaţi cinematica generării elicei.

Să ne reamintim...

• Filetarea este operaţia prin care se execută un canal elicoidal pe suprafaţa exterioară sau interioară a unei piese de formă, în general, cilindrică sau conică, prin aşchiere sau prin deformare plastică. Filetarea poate fi efectuată manual sau mecanic pe diferite maşini-unelte: strunguri (normale, automate, semiautomate, revolver), maşini speciale de filetat, maşini de frezat, maşini de rectificat, maşini pentru rulat filet, etc.

• Filetul este o suprafaţă elicoidală obţinută prin deplasarea unei generatoare de formă oarecare în lungul unei directoare în formă de elice. Orice suprafaţă elicoidală este caracterizată de forma directoarei şi a generatoarei.

M2.U7.4. Metode de prelucrare a filetelor prin aşchiere Dintre procedeele de prelucrare a filetelor, aşchierea s-a dezvoltat în mod deosebit,

furnizând la ora actuală o gamă foarte cuprinzătoare de posibilităţi de filetare. În funcţie de procedeul de aşchiere, de maşinile-unelte şi sculele folosite, metodele de

prelucrare a filetelor prin aşchiere se împart în: prelucrarea filetelor prin strunjire cu cuţite: prelucrarea filetelor cu capete de filetat; frezarea filetelor; filetarea cu tarozi şi filiere; rectificarea filetelor.

În funcţie de modul de desfăşurare a procesului de prelucrare şi de realizare a dimensiunilor filetului, există două metode de filetare: metoda de filetare liberă (prelucrarea filetului cu cuţite prin strunjire, frezarea filetului,

rectificarea filetului); metoda de filetare autocondusă (filetarea cu tarozi, filiere şi capete de filetat).

Prelucrarea filetelor prin strunjire cu cuţite Principiul de lucru la filetarea pe strung cu ajutorul cuţitelor este prezentat în fig.

M2.7.3. Pentru realizarea filetului este necesar ca între mişcarea principală de rotaţie, efectuată

de către piesă şi deplasarea axială a cuţitului să existe o legătură cinematică rigidă, adică, la o rotaţie a axului principal, căruciorul împreună cu cuţitul trebuie să se deplaseze cu o mărime egală cu un pas al filetului de executat.

Executarea pe strung a filetului cu cuţite simple se face din mai multe treceri. La capătul fiecărei treceri cuţitul se scoate din aşchie şi se aduce în poziţie iniţială prin inversarea

137

sensului de rotaţie a axului principal. În funcţie de tipul şi caracteristicile filetului ce urmează a fi prelucrat.

Din categoria sculelor pentru filetare, cuţitele pentru filetat deţin cea mai largă arie de răspândire. Ele sunt considerate ca aparţinând grupei de cuţite profilate, caracterizate prin faptul că partea aşchietoare corespunde formei profilului de executat.

Cuţitele pentru filetat se execută de obicei monoprofil, dar în unele cazuri se utilizează şi cuţite multiprofil.

Exemplu

Fig. M2.7.3

Scule utilizate la filetarea pe strung În figura M2.7.4 sunt reprezentate câteva tipuri de cuţite de filetat: cuţitul pentru filet metric exterior (fig. M2.7.4 a), cu tăiş din carburi metalice (cuţit

monoprofil), realizat dintr-o bară suport cu secţiune pătrată, pe care se fixează, într-un

locaş frezat, o plăcuţă specială din carburi metalice;

cuţitul pentru filet trapezoidal interior (fig. M2.7.4 b) - cuţit monoprofil;

cuţitul pieptene prismatic tangenţial (fig. M2.7.4 c), pentru execuţia filetului pe

dreapta;

cuţite pieptene disc (fig. M2.7.4 d) sunt cuţite de filetare circulare, având profilul

filetului dispus inelar (sunt prevăzute cu unghiul de atac χ = 5 – 150, pentru ca

aşchierea să decurgă în condiţii favorabile). Cuţitele pieptene sunt cuţite multiprofil

care asigură mărirea productivităţii operaţiei de filetare.

138

Exemplu

Fig. M2.7.4

Prelucrarea filetelor cu tarozi şi filiere

Filetarea cu tarodul sau filiera este un procedeu foarte răspândit de realizare prin

aşchiere a filetelor interioare şi exterioare. Prelucrare este simplă şi productivă, putând fi

realizată atât manual cât şi cu ajutorul unor maşini-unelte speciale sau universale, obţinându-

se o precizie dimensională ridicată a filetelor.

Tarozii şi filierele sunt scule care prelucrează filetul având generatoarea şi directoarea

materializate, deci precizia filetelor obţinute depinde de precizia de execuţie a sculelor.

Tarozii (fig. M2.7.5) se obţin din şuruburi pe care se practică nişte canale

longitudinale, în scopul realizării dinţilor aşchietori şi a canalelor pentru cuprinderea şi

evacuarea aşchiilor. Partea de atac a tarodului, prevăzută cu unghiul de atac χ, realizează

îndepărtarea adaosului de prelucrare. Partea de calibrare are rolul de a netezi filetul realizat,

de a ghida tarodul în timpul lucrului şi de a regla avansul longitudinal.

139

Exemplu

Fig. M2.7.5

Pentru executarea filetului, tarodul trebuie antrenat în mişcarea de rotaţie, iar avansul

longitudinal se auto-reglează prin filetul sculei. Tarozii de mână se execută în seturi de doi

sau trei tarozi, fiecare îndepărtând o anumită parte din adaosul total de prelucrare. La tarozii

de maşină îndepărtarea întregului adaos de prelucrare este realizată de acelaşi tarod, într-o

singură trecere.

Unghiul de degajare γ şi cel de aşezare α pe partea de aşchiere se măsoară într-un plan

perpendicular pe generatoarea conului de atac, iar pe partea de calibrare, într-un plan

perpendicular pe axa tarodului:

• unghiul de degajare rezultă prin frezarea şi ascuţirea canalelor pentru evacuarea

aşchiilor. Valoarea unghiului de degajare se stabileşte în funcţie de natura materialului

prelucrat, astfel: γ = 0 – 60, pentru filetarea fontei; γ = 4 – 60, pentru bronz; γ = 6 – 120,

oţel; γ = 20 – 250, pentru aluminiu;

• unghiul de aşezare se realizează prin detalonarea conului de atac şi al profilului părţii

de calibrare. Valoarea unghiului de aşezare pe conul de atac este de α = 6 – 120, pe

partea de calibrare α = 0 (la tarozii de mână nerectificaţi) şi α ≤ 0030’ (la tarozii de

maşină rectificaţi).

Filierele sunt scule de filetat utilizate la executarea, din plin, a filetelor exterioare de

asamblare, precum şi la calibrarea filetelor realizate anterior prin alte metode.

Filierele sunt, în principiu, piuliţe cărora li s-au practicat canale cilindrice

longitudinale în vederea cuprinderii şi evacuării aşchiilor şi pentru realizarea feţelor de

degajare, iar prin detalonare li s-au realizat unghiuri de aşezare pozitive (fig. M2.7.6).

140

Exemplu

Fig. M2.7.6

Filierele sunt prevăzute cu o parte aşchietoare (con de atac) şi o parte de calibrare, ca

şi tarozii. De asemenea, filetarea cu filiera se poate realiza manual sau pe maşini, fiind

necesară, ca şi la prelucrarea cu tarodul, o mişcare de rotaţie, avansul longitudinal fiind

autocondus. Unghiul de degajare γ al filierelor rezultă din forma canalelor de evacuare a

aşchiilor; pe partea de calibrare, unghiul γ se măsoară într-un plan perpendicular pe axa sculei,

iar pe conul de atac, într-un plan normal pe generatoarea acestuia. Mărimea lui se adoptă în

funcţie de calitatea materialului prelucrat: γ = 10 – 200, pentru oţel; γ = 5 – 100, pentru fontă; γ

= 20 – 250, pentru aluminiu; γ = 25 – 300, pentru cupru. Unghiul de aşezare la filiere are valori

pozitive numai pe conul de atac (α = 6 – 80) şi este realizat prin detalonare; α = 0 pe partea de

calibrare.

Analizaţi câteva tipuri de scule pentru filetat (cuţite pentru filetat, tarozi, filiere) şi exemplificaţi parametrii geometrici ai cuţitelor (unghiurile sculei), prin desenarea acestora.

Să ne reamintim...

1. În funcţie de procedeul de aşchiere, de maşinile-unelte şi sculele folosite, metodele de prelucrare a filetelor prin aşchiere se împart în: prelucrarea filetelor prin strunjire cu cuţite: prelucrarea filetelor cu capete de filetat; frezarea filetelor; filetarea cu tarozi şi filiere; rectificarea filetelor.

2. În funcţie de modul de desfăşurare a procesului de prelucrare şi de realizare a

141

dimensiunilor filetului, există două metode de filetare: metoda de filetare liberă (prelucrarea filetului cu cuţite prin strunjire,

frezarea filetului, rectificarea filetului); metoda de filetare autocondusă (filetarea cu tarozi, filiere şi capete de

filetat).

M2.U7.5. Regimul de aşchiere la prelucrarea filetelor A. Regimul de aşchiere la filetarea cu cuţitul Numărul de treceri pentru filetare depinde de profilul filetului, de diametrul lui şi de

direcţia de avans a cuţitului faţă de axa piesei, fiind indicat în tabel. Stabilirea avansului. În cazul prelucrării filetelor prin strunjire, avansul longitudinal

al sculei este egal cu pasul filetului. Direcţia de avans a cuţitului, în cazul prelucrării filetelor triunghiulare cu cuţite de

filetat, este prezentată în figura M2.7.7 a, b:

Exemplu a. Pentru pasul filetului: p ≤ 2,5 mm, avansul transversal, la trecerile de

degroşare şi finisare, se produce în direcţia perpendiculară pe axa semifabricatului;

b. Pentru p ≥ 2,5 mm, trecerile de degroşare se realizează cu avans lateral, în direcţia flancului filetului, iar trecerile de finisare cu avansul perpendicular pe axa semifabricatului.

Fig. M2.7.7

Avansul transversal la trecerile de finisare se adoptă de două ori mai mic decât la trecerile de degroşare. Mărimea avansului se obţine din raportul înălţimii filetului la numărul trecerilor, indicate în tabele.

142

Exemplu În cazul trecerilor de degroşare, în afară de deplasarea perpendiculară, cuţitul se deplasează după fiecare trecere şi în sens axial (fig. M2.7.8), cu distanţele:

• pentru piese necălite: 0,1 – 0,15 mm; • pentru oţeluri călite ( σ = 105…125 daN/mm2): 0,05 – 0,08

mm; • pentru oţeluri călite (σ >125 daN/mm2): 0,03 – 0,05 mm.

Fig. M2.7.8

Viteza de aşchiere la prelucrarea filetelor cu cuţitul se determină cu relaţia:

xym

xv

tpTiCv⋅⋅

⋅= [m/min] (2.7.5)

în care: p este pasul filetului (avansul longitudinal), în mm/rot; t – avansul transversal

(adâncimea de aşchiere), în mm; i- numărul de treceri; T – durabilitatea cuţitului, în min; Cv, m, x, y –coeficient şi exponenţi.

Valorile pentru durabilitatea medie se recomandă astfel: - T =30 min, pentru cuţite cu plăcuţe din carburi metalice, la prelucrarea filetelor pe

strunguri obişnuite; - T =60 min, pentru prelucrarea filetelor pe strunguri automate; - T =120 min, pentru cuţite din oţel rapid. La prelucrarea filetelor triunghiulare metrice şi trapezoidale cu cuţite din oţel rapid,

formula de calcul a vitezei capătă forme particulare, în funcţie de tipul filetului, pasul filetului, felul trecerii, forme date în tabele, în cazul prelucrării materialului OLC 45 cu σr = 75 daN/mm2.

În cazul schimbării condiţiilor de lucru, viteza de aşchiere va fi corectată cu coeficienţii de corecţie din tabele. Literatura de specialitate indică pentru diferite cazuri particulare de strunjire a filetelor, valorile considerate optime, ale regimului de aşchiere (tabele).

143

Verificarea turaţiei la filetare. Turaţia axului principal, în cazul filetării, se verifică la viteza de deplasare longitudinală a cuţitului, cu relaţia:

încKpln⋅τ⋅

= [rot/min] (2.7.6)

în care: l este lungimea canalului de ieşire, în mm; p- pasul filetului, în mm; τ - timpul

de retragere a cuţitului şi schimbarea sensului, în min (p ≤ 3 mm, τ = 0,015 min şi p >3 mm, τ = 0,015 min); Kînc – numărul de începuturi ale filetului.

Puterea necesară la filetare. În cazul prelucrării filetelor cu cuţite prevăzute cu plăcuţă dură, puterea se determină astfel:

- pentru oţel:

Ne= 24,2 ⋅ 10-3 ⋅p1,7⋅ v ⋅KMN ⋅i-0,71 [kW] (2.7.7) - pentru fontă:

Ne= 16,8 ⋅ 10-3 ⋅p0,8⋅ v ⋅KMN ⋅i-0,82 [kW] (2.7.8)

în care: KMN este coeficient de corecţie, în funcţie de duritatea materialului de prelucrat şi are valorile:

- pentru oţel: KMN = 75,0

r

75

σ ; pentru fontă: : KMN =

16,0

190HB

, în care: σr şi HB

reprezintă rezistenţa la rupere şi duritatea Brinell pentru oţelul sau fonta care se prelucrează. Puterea efectivă calculată trebuie să satisfacă condiţia:

Ne ≤ smaş KN ⋅η⋅ (2.7.9)

în care: Nmaş este puterea motorului electric, în [kW]; η- randamentul maşinii-unelte;

Ks- coeficient admis de supraîncărcare a motorului electric. B. Regimul de aşchiere la filetarea cu tarodul Un procedeu foarte răspândit de realizare prin aşchiere a filetelor interioare îl

constituie filetarea cu tarodul. Viteza de aşchiere la tarodare se calculează cu relaţia de forma:

144

ym

xv

pTdCv⋅⋅

= [m/min] (2.7.10)

Pe tipuri de tarozi, în anumite condiţii de prelucrare, vitezele de aşchiere se determină

cu relaţiile date în tabele. Verificarea turaţiei. Turaţia determinată cu ajutorul vitezei de aşchiere se verifică cu

relaţia:

invadm p

nτ⋅δ

= [rot/min] (2.7.11)

în care: δ este câmpul de toleranţă al lungimii filetate a găurii, în mm; τinv - durata de

inversare a sensului de rotaţie a axului principal, în min (τinv = 0,005 … 0,01 min, pentru maşini de găurit).

Turaţia trebuie să satisfacă relaţia: n ≤ nadm (2.7.12)

Determinarea puterii efective se face în funcţie de materialul prelucrat şi de tipul

sculei. Astfel, pentru prelucrarea oţelului OLC 45, cu un tarod automat pentru piuliţe, puterea se calculează cu relaţia:

Ne = 9,0

2,2

Tpd045,0 ⋅⋅ [CP] (2.7.13)

Determinarea momentului de torsiune. O caracteristică sintetică a procesului de filetare cu tarodul o constituie momentul de

torsiune. Astfel, o valoare mică a momentului de torsiune necesar filetării unei găuri de un

anumit diametru, reflectă o geometrie corectă a tarodului şi un regim de aşchiere optim, în condiţiile materialului prelucrat.

În funcţie de cei mai importanţi factori care influenţează asupra momentului de torsiune sau stabilit următoarele relaţii de calcul:

a. În cazul când lungimea conului de atac al tarodului e mai mică decât adâncimea găurii H:

Mt = C1 ⋅D1,25 ⋅p0,9⋅tgχ0,65 ⋅z0,2 ⋅H0,85 [daN cm] (2.7.14)

b. În cazul când lungimea conului de atac al tarodului e mai mare decât adâncimea

găurii:

145

Mt = C2 ⋅D1,25 ⋅p1,75⋅tgχ-0,2 ⋅z0,2 [daN cm] (2.7.15)

în care: D este diametrul exterior al filetului; p – pasul filetului; χ - unghiul conului de atac al tarodului; z- numărul canalelor tarodului; C1 şi C2 – coeficienţi care ţin seama de materialul prelucrat (C1=2,4 şi C2= 1,5, la filetarea unei piese din OLC 45).

Obţinerea unui moment minim de torsiune la tarodare constituie o preocupare continuă, deoarece numai în acest mod se pot obţine: mărirea durabilităţii tarozilor, creşterea siguranţei în exploatare a tarozilor, reducerea consumului specific de energie la filetare.

Să ne reamintim...

1. Regimul de aşchiere la filetarea cu cuţitul constă în: stabilirea numărului de treceri pentru filetare stabilirea avansului vitezei de așchiere verificarea turaţiei la filetare determinarea puterii necesare

2. Regimul de aşchiere la filetarea cu tarodul constă: calculul vitezei de aşchiere la taodare verificarea turaţiei determinarea puterii efective determinarea momentului de torsiune

În urma studiului parametrilor regimului de aşchiere şi aplicând noţiunile teoretice privind metodologia stabilirii regimului de aşchiere la filetare, să se stabilească regimul de aşchiere pentru o piesă dată care necesită prelucrarea unor suprafaţe prin filetare.

M2.U7.6. Rezumat Prezenta unitate de învăţare prezintă noţiunile teoretice de bază, dar şi exemple cu aplicabilitate prectică, privind procedeul de prelucrare prin filetare. Astfel, au fost prezentate noţiunile de bază, privind: analiza cinematicii procesului de aşchiere la filetare (generarea elicei); metodele de prelucrare a filetelor prin aşchiere; particularităţile geometrico-constructive ale sculelor utilizate la prelucrarea

filetelor; stabilirea elmentelor regimului de aşchiere şi compararea acestora cu cele

rezultate din normative; analiza dimensională şi de calitate a suprafeţelor obţinute în urma prelucrării

146

M2.U7.7. Test de evaluare a cunoştinţelor 1. Precizaţi caracteristicile suprafeţelor elicoidale, definiţia şi domeniul de

utilizare a operaţiei de filetare. 2. Care sunt metodele de prelucrare a filetelor prin aşchiere? 3. Care sunt sculele utilizate la prelucrarea filetelor? 4. Care sunt etapele de stabilire a regimului de aşchiere la filetarea cu

cuţitul?







147

Bazele prelucrărilor mecanice

Temă de control Pentru o piesă dată prelucrată prin așchiere, să se realizeze un studiu privind procesul de fabricație adoptat şi să se stabilească regimurile da aşchiere, forţele şi momentele de aşchiere, puterea necesară prelucrării, precum şi norma tehnică de timp. Etape:

1. Studiul semifabricatului. Consideraţii generale privind alegerea semifabricatului;

2. Stabilirea procesului tehnologic de fabricaţie; 3. Stabilirea adaosului de prelucrare; 4. Calculul dimensiunilor intermediare; 5. Stabilirea regimului de aşchiere: adâncime de aşchiere, avans, viteză de

aşchiere; 6. Calculul forţelor şi momentelor de aşchiere; 7. Calculul puterii necesare la aşchiere; 8. Stabilirea normei tehnice de timp, pentru operaţiile de prelucrare a

suprafeţelor piesei.

Rezumat Prelucrările prin aşchiere pot fi realizate prin diferite metode şi procedee,

deosebite prin tipul sculei şi al maşinii utilizate, prin felul mişcărilor relative dintre sculă şi piesă, prin schema de aşchiere şi regimul de lucru utilizat. Fără o bună cunoaştere a acestora, a legilor de bază ale aşcherii nu se pot desfăşura activităţile de proiectare a proceselor tehnologice, de prelucrare pe maşinile-unelte.

Cursul intitulat “Bazele Prelucrărilor Mecanice” are ca scop prezentarea diferitelor procedee şi metode de prelucrări prin aşchiere, precum şi a proceselor de aşchiere, a fenomenelor prin care se produce detaşarea aşchieie şi formarea suprafeţelor prelucrate. Cursul este organizat în două module Fenomene care însoţesc procesul de aşchiere şi Procedee de prelucrare prin aşchiere.

Obiectivul principal al cursului constă în formarea unei concepţii sistemice asupra proceselor şi procedeelor de prelucrare mecanică, domeniu de majoră importanţă pentru industria constructoare de maşini.

148

Bibliografie 1. Ciocîrdia, C., Ungureanu, I., Bazele cercetării experimentale în tehnologia



Transilvania, 2002. 4. Deliu, M., Scule așchietoare, vol. 1 , Editura Universității Transilvania din

Brașov, 2009. 5. Secară, Gh., Stroe, M., Rosca, D. M., Bazele aşchierii metalelor,

Universitatea din Braşov, 1974. 6. Picoş, C-tin, Calculul adaosurilor de prelucrare şi al regimurilor de

aşchiere, Bucureşti, Editura Tehnică, 1974. 7. Vlase, A., ş.a., Regimuri de aşchiere, adaosuri de prelucrare şi norme

tehnice de timp, Bucureşti, Editura Tehnică, 1983. *** Cataloage de scule. *** Cărți tehnice ale mașinilor-unelte.

Documents

Bazele-prelucrarilor-mecanice