23
Unitatea de învăţare M1.U3. Precizia de prelucrare (dimensional - geometrică) Cuprins M1.U3.1. Introducere......................................54 M1.U3.2. Obiectivele unităţii de învăţare.................54 M1.U3.3. Noţiunea de precizie de prelucrare...............55 M1.U3.4. Categorii de erori care influenţează precizia de prelucrare...................................................55 M1.U3.5. Factorii care influenţează asupra preciziei dimensional-geometrice a pieselor prelucrate prin aşchiere...........................................56 M1.U3.6. Măsuri de management tehnologic pentru creşterea preciziei de prelucrare............................58 M1.U3.7.Calitatea suprafeţei prelucrate şi recomandări de management tehnologic pentru îmbunătăţirea acesteia 63 M1.U3.8. Rezumat..........................................69 M1.U3.9. Test de evaluare a cunoştinţelor.................70 M1.U3.1. Introducere Calitatea produselor este indisolubil legată de precizia dimensional-geometrică şi de rugozitatea suprafeţei prelucrate şi invers. Asigurarea unei calităţi superioare a produselor cu cheltuieli minime de execuţie, într-un timp scurt, constituie esenţa activităţii inginerului tehnolog. Calitatea produselor se realizează atât în procesul tehnologic de prelucrare sau execuţie al pieselor componente cât şi la asamblarea acestora. Procesul tehnologic de prelucrare este un proces deosebit de complex, cu o mulţime de factori cu acţiuni diferite ca valori şi sens, pe care inginerul tehnolog trebuie să le cunoască, să le prognozeze şi să le corecteze la nevoie, pentru a asigura obţinerea în final a produsului cu toate cerinţele impuse de 54

Precizii de prelucrarii

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Precizi dimensionale

Citation preview

Page 1: Precizii de prelucrarii

Unitatea de învăţare M1.U3. Precizia de prelucrare (dimensional -

geometrică)

Cuprins

M1.U3.1. Introducere.........................................................................................................54

M1.U3.2. Obiectivele unităţii de învăţare..........................................................................54

M1.U3.3. Noţiunea de precizie de prelucrare....................................................................55

M1.U3.4. Categorii de erori care influenţează precizia de prelucrare...............................55

M1.U3.5. Factorii care influenţează asupra preciziei dimensional-geometrice a pieselor

prelucrate prin aşchiere......................................................................................56

M1.U3.6. Măsuri de management tehnologic pentru creşterea preciziei de prelucrare.....58

M1.U3.7.Calitatea suprafeţei prelucrate şi recomandări de management tehnologic pentru

îmbunătăţirea acesteia.......................................................................................63

M1.U3.8. Rezumat.............................................................................................................69

M1.U3.9. Test de evaluare a cunoştinţelor........................................................................70

M1.U3.1. Introducere

Calitatea produselor este indisolubil legată de precizia dimensional-geometrică şi

de rugozitatea suprafeţei prelucrate şi invers. Asigurarea unei calităţi superioare a

produselor cu cheltuieli minime de execuţie, într-un timp scurt, constituie esenţa

activităţii inginerului tehnolog. Calitatea produselor se realizează atât în procesul

tehnologic de prelucrare sau execuţie al pieselor componente cât şi la asamblarea

acestora.

Procesul tehnologic de prelucrare este un proces deosebit de complex, cu o

mulţime de factori cu acţiuni diferite ca valori şi sens, pe care inginerul tehnolog

trebuie să le cunoască, să le prognozeze şi să le corecteze la nevoie, pentru a

asigura obţinerea în final a produsului cu toate cerinţele impuse de proiectant.

M1.U3.2. Obiectivele unităţii de învăţare

Această unitate de învăţare îşi propune ca obiectiv principal, sintetizarea şi

descrierea principalilor factori care influenţează rugozitatea suprafeţelor prelucrate

prin aşchiere în vederea identificării şi optimizării măsurilor de management,

pentru obţinerea calităţii impuse prin documentaţia tehnologică.

La sfârşitul parcurgerii acestei unităţi de învăţare studenţii vor fi capabili să:

• identifice şi să descrie pentru procesele de prelucrare prin aşchiere factorii care

influenţează calitatea suprafeţei;

• să explice măsurile de management tehnologic pentru a se obţine rugozitatea

54

Page 2: Precizii de prelucrarii

prescrisă, prin proiectarea procesului tehnologic în condiţii de eficienţă

economică.

Durata medie de parcurgere a primei unităţi de învăţare este de 1 - 2 ore.

M1.U3.3. Noţiunea de precizie de prelucrare

Prin precizia de prelucrare se înţelege gradul de apropriere a dimensiunilor,

formei, orientării şi poziţiei reciproce a suprafeţelor prelucrate faţă de valorile

nominale, prescrise în desenul de execuţie.

Cunoscând faptul că în practica de producţie nu există posibilităţi tehnologice pentru

realizarea identică a caracteristicilor de calitate, a unui lot de piese, încă din faza de

proiectare, se prescriu anumite limite (câmpuri de toleranţă) în care să se încadreze

dimensiunile suprafeţelor.

În funcţie de etapele care se analizează, precizia se referă fie la faza de proiectare şi se

numeşte precizie funcţională, sau la faza de execuţie practică şi se numeşte precizie

tehnologică [3], [16].

Precizia funcţională presupune cunoaşterea precisă a câmpului de toleranţă, pentru

fiecare suprafaţă prelucrată, astfel încât aceasta să-şi îndeplinească rolul funcţional. În faza

aceasta, de proiectare, când fie în baza practicii, fie a funcţionării prototipurilor se stabileşte

câmpul de toleranţă, trebuie combătută tendinţa de a prescrie precizii mai ridicate decât sunt

necesare.

Precizia tehnologică se referă la cunoaşterea în detaliu a procedeelor şi metodelor de

prelucrare, cu ajutorul cărora să se obţină precizia funcţională, precum şi la cunoaşterea

metodelor şi aparatelor de măsurare şi control cu care să se verifice performanţele tehnice de

precizie ale suprafeţelor prelucrate.

M1.U3.4. Categorii de erori care influenţează precizia de prelucrare

În timpul procesului de lucru, sistemul tehnologic MDPS influenţează asupra preciziei

de prelucrare prin anumiţi factori care produc variaţii ale dimensiunilor, formei, orientării şi

poziţiei reciproce ale suprafeţelor care determină altfel spus erori de prelucrare, dimensionale

şi geometrice.

Din punct de vedere statistic, dacă se ţine seama de frecvenţa de apariţie, de modul de

variaţie a mărimii şi a sensului de acţionare, erorile se împart în.

- erori sistematice care pot fi: constante; legice (variază după o anumită lege);

- erori întâmplătoare (aleatoare).

Erorile sistematice constante se caracterizează prin frecvenţa regulată, mărime şi

sens de acţionare constante. Apar în timpul prelucrării mecanice ca urmare a inexactităţii de

execuţie a elementelor sistemului tehnologic şi ca urmare a gradului de uzură a acestora.

55

Page 3: Precizii de prelucrarii

Erorile sistematice legice sunt cu acţiune periodică sau continuă asupra preciziei de

prelucrare. Apar ca urmare a uzurii sculei aşchietoare şi au acţiune progresivă şi continuă,

sau ca urmare a deformaţiilor termice ale elementelor sistemului tehnologic, factor care

influenţează periodic, la începutul procesului de prelucrare până în momentul de stabilizare

termică când acestea produc practic o eroare aproximativ constantă.

Erorile sistematice constante şi legice pot fi analizate în faza de proiectare a procesului

tehnologic şi se pot lua măsuri pentru limitarea efectului acestora asupra preciziei de

prelucrare.

Erorile întâmplătoare apar datorită acţiunii unor factori, de cele mai multe ori fără

legătură între ei, cu acţiune întâmplătoare, cu mărimi şi sensuri variabile.

Apar, spre exemplu, ca urmare a comportării imprevizibile a unor elemente din

structura sistemului tehnologic, cum ar fi erori de instalare a semifabricatelor pe maşina-

unealtă; neomogenitatea materialului semifabricatului, erorile întâmplătoare de

măsurare, erorile de execuţie şi reglare ale sculei (luând în consideraţie schimbarea

acesteia), etc.

Este de la sine înţeles că pentru diminuarea sau evitarea rebutului trebuie ca suma

erorilor ce apar în procesul de prelucrare să fie mai mică decât toleranţa impusă pe

desenul piesă la suprafaţa respectivă.

Din această cauză este bine să se cunoască dacă în timpul fabricaţiei apar sau nu şi cu

ce pondere erori sistematice şi întâmplătoare în vederea ţinerii acestora sub control.

M1.U3.5. Factorii care influenţează asupra preciziei dimensional-geometrice a

pieselor prelucrate prin aşchiere

Consideraţii generale

Factorii care influenţează precizia de prelucrare sunt dependenţi de structura

constructivă a sistemului tehnologic, dar şi de modul de comandă (conducere) şi exploatare a

acestuia în timp.

În acest sens evidenţiem mai întâi principalii factori de influenţă reprezentativi fiecărui

element component al sistemului tehnologic [17], [3], [14], [15].

Influenţa maşinii unelte:

În stare statică principalii factori de influenţă sunt:

- imprecizia lanţurilor cinematice;

- imprecizia geometrică a maşinii-unelte;

- uzura maşinii –unelte (cuple cinematice, ghidaje, pene de reglare, etc.);

- precizia de aşezare a maşinii – unelte pe fundaţie;

- deformaţiile elementelor componente datorită redistribuirii tensiunilor interne;

- influenţe termice ale mediului înconjurător;

În stare de funcţionare (dinamică), principalii factori de influenţă sunt:

56

Page 4: Precizii de prelucrarii

deformaţiile elastice în funcţie de rigiditatea maşinii – unelte, a forţelor şi

momentelor de aşchiere;

deformaţiile termice în timpul funcţionării, determinate de cantitatea de căldură

dezvoltată în procesul de aşchiere;

vibraţiile produse în procesul de aşchiere, respectiv determinate de neechilibrarea

anumitor elemente componente sau ale piesei de prelucrat;

reglaje necorespunzătoare ale diverselor elemente componente sau parametrii de

lucru.

Influenţa dispozitivelor de prindere a semifabricatelor şi a sculelor

aşchietoare se manifestă prin următorii factori de influenţă:

pentru dispozitiv:

- scheme de orientare, poziţionare şi fixare greşite a semifabricatelor adoptate în

faza de proiectare a procesului tehnologic;

- scheme de bazare necorespunzătoare a dispozitivului pe maşina unealta;

- uzura elementelor de reazem ale dispozitivului;

- deformaţiile elastice ale elementelor componente în timpul prelucrării;

- vibraţiile din procesul de prelucrare.

pentru sculele aşchietoare:

- proiectare şi execuţie cu erori;

- ascuţire necorespunzătoare;

- erori de bazare şi fixare în dispozitivul auxiliar (mandrin, suporţi, etc.);

- deformaţii elastice în timpul prelucrării;

- deformaţii termice în timpul prelucrării;

- uzura sculei;

- vibraţiile determinate de geometrie şi parametrii regimului de aşchiere.

Influenţa verificatoarelor se materializează prin următoarii factori de influenţă:

- abaterile de execuţie (precizia de măsurare);

- uzura elementelor componente;

- influenţa temperaturii mediului ambiant, inclusiv a operatorului (ex. la controlul cu

calibre);

- forţele variabile în timpul inspecţiei calităţii;

- erori de citire.

Influenţa semifabricatelor se caracterizează prin următorii factori:

- erori de bazare şi fixare la instalarea pe dispozitivul de prindere şi pe maşina –

unealtă;

- deformaţiile elastice şi plastice la fixare;

- deformaţiile elastice în timpul prelucrării în funcţie de rigiditatea semifabricatului;

- deformaţiile termice în timpul şi după prelucrare;

57

Page 5: Precizii de prelucrarii

- imprecizia geometrică (adaosuri neuniforme);

- neomogenitatea structurală a materialului;

- deformaţiile datorate redistribuirii tensiunilor interne apărute la operaţia

precedentă (turnare, matriţare, sudare, aşchiere, tratament termic intermediar, etc.).

Alţi factori de influenţă de natură subiectivă sunt:

- proiectarea greşită a procesului tehnologic:

traseu tehnologic greşit;

maşini – unelte şi SDV-uri necorespunzătoare;

semifabricat necorespunzător;

regimuri de aşchiere necorespunzătoare;

tratament termic neadecvat.

- calificare scăzută a operatorului în concordanţă cu cerinţele impuse de precizia

piesei;

- neatenţia şi lipsa de profesionalism a operatorilor umani.

În concluzie, toate aceste influenţe pot fi reduse ca pondere asupra preciziei de

prelucrare prin măsuri de management al procesului atât în faza de proiectare, dar şi de

desfăşurare a tehnologiei de obţinere a produsului finit în concordanţă cu cerinţele de precizie

impuse prin desenul de execuţie.

Aceste măsuri de management tehnologic (cele mai importante) rezultă cu uşurinţă

analizând fiecare din factorii enumeraţi care afectează precizia de prelucrare într-o măsură

mai mare sau mai mică şi pe care le prezentăm în continuare la fiecare factor analizat şi din

punct de vedere teoretic şi experimental.

M1.U3.6. Măsuri de management tehnologic pentru creşterea preciziei de

prelucrare

Măsuri tehnologice de management al prelucrării pentru reducerea influenţei

erorilor datorate deformaţiilor elastice ale maşinii – unelte asupra preciziei de prelucrare

În cadrul exploatării unei maşini – unelte cu o rigiditate dată prin proiectare, în

vederea asigurării unei influenţe cât mai mici asupra preciziei de prelucrare se impun

următoarele măsuri [17], [14], [15]:

– reglarea jocurilor funcţionale din lagăre şi ghidaje la valori minime;

– prelucrarea pieselor cu lungimi minime în consolă ale organelor mobile ale maşinii -

unelte (pinolele, traversele, etc.);

– corectarea reglării dimensiunii iniţiale cu un coeficient de calcul obţinut în condiţiile

determinării deformaţiei elastice dinamice, respectând condiţia:

, (3.1)

unde Ydim – deformaţia elastică dinamică;

, (3.2)

58

Page 6: Precizii de prelucrarii

în care , CFy, xFy, yFy – coeficienţi ce depind de condiţiile concrete de lucru; Rdim – rigiditatea

dinamică a maşinii-unelte, t, s – parametrii regimului de lucru (adâncime, avans).

Impunându-se o anumită valoare pentru Ydin, se poate adopta cuplul parametrilor t şi s,

care să respecte îndeplinirea relaţiei (3.1).

Măsuri tehnologice de management al prelucrării pentru reducerea influenţei

erorilor datorate deformaţiilor termice ale maşinilor –unelte asupra preciziei de prelucrare

Măsurile tehnologice pot fi luate atât în faza de proiectare cât şi în cea de exploatare a

maşinii-unelte utilizate în fabricaţie [14], [15], [17].

În faza de proiectare trebuie avute în vedere următoarele recomandări:

- Forma şi dimensiunile cutiei de viteze să asigure condiţii pentru o încălzire

uniformă;

- Jocurile funcţionale din sistemele de lăgăruire să aibă posibilităţi de reglare în timp

pentru compensarea diverselor erori (termice, uzură, etc.);

- Angrenajele să se proiecteze în conformitate cu criteriul funcţionării line de

precizie, pentru a micşora cantitatea de căldură ce poate apărea prin frecare la jocuri între

dinţi neuniforme sau prea mari;

- Instalaţia de ungere şi răcire să asigure nivelul şi presiunea de ulei necesară pentru

distribuţia acestuia în toate zonele de ungere;

- Motorul de acţionare să fie plasat în afara batiului pentru distribuţia căldurii în

mediul înconjurător, iar numărul ,materialul şi forma curelelor de transmisie a mişcării să nu

dea naştere la cantităţi mari de căldură prin frecare.

- Pentru maşini –unelte de precizie ridicată se prevăd dispozitive şi elemente de

compensare speciale (arbori, rulmenţi speciali, etc.).

În exploatarea maşinilor-unelte se impun următoarele măsuri:

- Înainte de începerea prelucrării, se pornesc maşinile unelte în gol până la stabilirea

regimului termic, moment în care se realizează şi reglarea sculei la cotă ţinându-se cont de

deformaţiile termice .

- Pentru maşinile-unelte de precizie, (maşini unelte în coordonate, de rectificat

planetar) se impune funcţionarea în camere termostate, cu temperatură constantă de 200C, iar

batiurile să fie aşezate pe izolatori termici. (variaţiile de temperatură ale batiului de 6-80,

conduc la deformaţii ale acestuia de câteva ori mai mari decât cele admisibile prin standarde.

- Deformaţiile termice în planul vertical sunt, în general, mai mari decât cele în plan

orizontal; influenţa acestora însă este mult mai mică (asemănător si la deformaţiile plastice).

- Pentru ca precizia de prelucrare să nu fie compromisă ,trebuie şi în acest caz

determinata pe plan experimental, prin coeficientul kt.m.u. îndeplinirea condiţiei:

, (3.3)

unde este deformaţia termică a maşinii unelte pe direcţia dimensiunii de prelucrat; T p –

toleranţa suprafetei piesei prelucrate.

59

Page 7: Precizii de prelucrarii

Măsuri tehnologice de management al prelucrării pentru reducerea influenţei

erorilor datorate uzurii sculei asupra preciziei de prelucrare

Aceste măsuri se referă la următoarele recomandări [14], [15], [17]:

- Adoptarea geometriei părţii active a sculei care să asigure durabilitatea maximă;

- Adoptarea unui material al tăişului pentru care intensitatea uzurii este mică:

carburi – metalice, sau din materiale mineralo – ceramice;

- Realizarea reglărilor de compensare a uzurii, până se ajunge la uzura maximă

admisă corespunzător durabilităţii sculei;

- Reascuţirea sculei sau schimbarea acesteia (pentru cazul plăcuţelor amovibile);

- Utilizarea fluidelor de aşchiere, mai ales pentru scule din oţel carbon de scule

(pânze de fierăstrău) sau oţel rapid.

- Utilizarea unor scule cu material pulverizat pe suprafeţele active (titanizate sau cu

molibden).

Pentru uzura celorlalte elemente componente ale sistemului tehnologic se impun

următoarele măsuri de management tehnologic:

- măsuri de mentenanţă (reparaţii periodice) la momentul oportun;

- măsuri de compensare a uzurii prin reglaje periodice;

- soluţii constructive de echipamente din materiale rezistente la uzură sau soluţii

avantajoase pentru elemente ce se uzează mai des: ghidaje cu bile, role, pe pernă

de aer, hidraulice, arbori încapsulaţi, termostataţi, rulmenţi speciali, etc.

Măsuri tehnologice de management al prelucrării pentru reducerea influenţei

erorilor datorate deformaţiilor termice ale sculei aşchietoare asupra preciziei de prelucrare

- Cel mai eficient mijloc de reducere a deformaţiilor termice a sculelor îl constituie

folosirea lichidelor de aşchiere cu un debit corespunzător [14], [15];

- Un alt mijloc îl reprezintă forma geometrică a tăişului şi corpului cuţitului; aceasta

determină forma suprafeţelor izotermice ,care pentru cazul celor de tip sferic conduce la

deformaţii termice minime. Aceasta concluzie a condus la forme speciale de tăişuri, ca spre

exemplu cuţitul L (fig. M1.3.1.) pentru care [9], gradientul de temperatură are direcţia

bisectoarei (în bună măsură această formă constructivă este îndeplinită de plăcuţele

aşchietoare folosite în construcţia diverselor scule.

Fig. M1.3.1. Formă de cuţit în L

Pe acest considerent sunt construite plăcuţele

aşchietoare ,pentru care unghiurile geometrice se

obţin prin modul de aşezare în suportul portsculă.

- De asemenea, prin aşezarea cuţitului spre exemplu, înclinat cu un unghi β,

deformaţia se micşorează cu valoarea cos .

60

Page 8: Precizii de prelucrarii

Pentru a deduce şi alte măsuri tehnologice, trebuie avut în vedere că factorii care

influenţează deformaţia termică a sculei aşchietoare sunt următorii:

1) regimul de aşchiere;

2) geometria părţii aşchietoare;

3) secţiunea corpului cuţitului;

4) calităţile materialului sculei;

5) dimensiunile plăcuţelor utilizate şi natura materialului acestora;

6) modul de fixare a plăcuţei pe corpul sculei (lipire sau mecanic);

7) lungimea în consolă a sculei;

8) modul de răcire în timpul prelucrării (pulverizat, sau continuu cu jet);

9) calitatea materialului piesei ce se prelucrează;

Măsuri tehnologice de management al prelucrării pentru reducerea influenţei

erorilor datorate deformaţiilor elastice ale semifabricatului asupra preciziei de prelucrare

1) În cazul prelucrării unor semifabricate cu rigiditate scăzută, creşterea acesteia în

timpul prelucrării se poate face prin utilizarea unor reazeme suplimentare:

- lunete fixe şi mobile pentru strunguri, maşini de rectificat;

- reazeme cu autoaşezare de tip prismă (fig. M1.3.2.);

Fig. M1.3.2. Schema principial-constructivă a unui sistem de autoaşezare a pieselor în timpul prelucrării

- reglarea la cotă în funcţie de mărimea deformaţiilor elastice, în mod asemănător ca la

rigiditatea maşinii – unelte, adoptându-se cuplul de valori ale parametrilor t şi s., care să

asigure deformaţii elastice minime.

Măsuri tehnologice de management al prelucrării pentru reducerea influenţei

erorilor datorate tensiunilor interne ale semifabricatului asupra preciziei de prelucrare

Cele mai importante măsuri sunt următoarele [14], [15]:

- La elaborarea semifabricatelor turnate să se asigure o viteză uniformă de răcire a

metalului (prin forme ale semifabricatului fără variaţii bruşte de secţiune);

61

Page 9: Precizii de prelucrarii

- La semifabricatele sudate să se aleagă o succesiune raţională a sudurii diverselor

elemente (de obicei, experimental) pentru a obţine deformaţii minime.

- De asemenea, elementele componente să fie preîncălzite înainte de sudare;

- Tratamente termice de detensionare (naturale sau speciale) după sudare sau

interoperaţii de prelucrare, sau înainte de prelucrare;

- Pentru semifabricatele laminate, îndreptarea să se facă la cald, când tensiunile

remanente sunt mai mici decât după îndreptare la rece.

- La prelucrările mecanice se impun: regimuri de aşchiere de finisare în final, sau

chiar treceri în gol (la rectificare);

finisarea să se facă cu scule neuzate, cu unghiuri mari şi raze la vârf

moderate, pentru a nu produce vibraţii;

răcirea cu diferite fluide de aşchiere;

cea mai sigură metodă este detensionarea artificială (încălzire, menţinere,

răcire); de asemenea, detensionarea se poate face şi prin vibrarea

semifabricatelor sau ciocănirea cu scule pneumatice în zonele cu acumulări

de tensiuni interne (mai ales pentru semifabricatele mari şi grele cum sunt

batiurile, corpurile complexe, etc.).

Măsuri tehnologice de management al prelucrării pentru reducerea influenţei

erorilor datorate deformaţiilor termice ale piesei asupra preciziei de prelucrare

Cele mai importante măsuri sunt următoarele [3], [9], [14]:

- Răcirea continuă cu debit mare de lichid de aşchiere;

- În cazurile mai importante se impune corecţia cotei de reglare la dimensiune, cu mărimea deformaţiei termice;

- Separarea prelucrărilor de degroşare şi finisare în operaţii distincte, mai ales când

se lucrează pe loturi de piese;

- Deformaţiile termice ale dispozitivelor de prindere a semifabricatelor şi sculelor

sunt în general mai mici şi pot fi neglijate din punct de vedere al influenţei asupra

preciziei de prelucrare.

Măsuri tehnologice de management al prelucrării pentru reducerea influenţei

erorilor datorate deformaţiilor elastice ale dispozitivului de prindere a sculei asupra

preciziei de prindere a sculei asupra preciziei de prelucrare

În acest sens se impun [14], [15]:

1) Compensarea deformaţiilor elastice prin corectarea dimensiunii de reglaj a

sistemului tehnologic .

2) Utilizarea unor reazeme suplimentare a sculei sau a dispozitivului auxiliar: bucşi de

conducere, de ghidare, cep de ghidare, etc.

3) Lucrul cu lungimi minime în consolă pentru sculă şi dispozitiv auxiliar;

62

Page 10: Precizii de prelucrarii

4) Utilizarea unor scule şi dispozitive cu momente de inerţie cât mai mari fără a depăşi

anumite limite ale consumului de materiale.

5) Adoptarea cuplului de valori ale parametrilor t şi s astfel încât să se asigure

deformaţii elastice minime ale sistemului sculă (asemănător ca la semifabricat, sau maşina-

unealtă, dispozitivul de prindere a piesei).

Măsuri tehnologice de management al prelucrării pentru reducerea influenţei

erorilor determinate de vibraţiile din sistemul tehnologic asupra preciziei de prelucrare

Măsurile pentru reducerea influenţei vibraţiilor sunt următoarele [3], [9], [16], [17]:

- mărirea rigidităţii sistemului tehnologic (la nivel de dispozitiv de prindere a piesei

şi sculei);

- reducerea intensităţii forţelor excitatoare externe;

- izolarea maşinii-unelte faţă de celelalte prin fundaţii adecvate sau prin utilizarea

reazemelor amortizoare de vibraţii;

- la nivelul sculei de prelucrare: unghiuri de atac mari (=75-900), unghiuri de

degajare pozitive (+) prevăzute cu faţete mici negative pentru mărirea

rezistenţei mecanice; unghiuri de aşezare cât mai mici, raze la vârf cât mai mici,

scule neuzate, lungimi în consolă mici, poziţionarea la centru piesei cât mai

precisă, utilizarea cuţitelor îndoite la rabotare; scule cu formă de gât de lebădă,

priderea cuţitelor cu faţa de degajare în jos, folosirea dispozitivelor de prindere a

sculei cu hidroplast care este amortizor de vibraţii.

- La nivelul regimului de aşchiere:

utilizarea de viteze de aşchiere mici sau foarte mari îndepărtate de zona

vitezelor critice;

utilizarea adâncimilor de aşchiere t, relativ mici şi avansuri s, relativ mari,

care dau naştere la aşchii scurte şi groase;

utilizarea amortizoarelor speciale de vibraţii.

M1.U3.7. Calitatea suprafeţei prelucrate şi recomandări de management

tehnologic pentru îmbunătăţirea acesteia

Factorii care influenţează calitatea suprafeţei piesei prelucrate

Asupra calităţii suprafeţei prelucrate (rugozităţii) influenţează mai mulţi factori dintre

care cei mai importanţi sunt [3]:

- geometria părţii aşchietoare a sculei;

- calitatea suprafeţei muchiei aşchietoare a sculei;

- valorile parametrilor regimului de aşchiere (v, t, s);

- caracteristicile mecanice şi structurale ale materialului piesei de prelucrat;

- rigiditatea sistemului tehnologic MDPS;

- lichidul de aşchiere (de răcire, ungere, etc.).

63

Page 11: Precizii de prelucrarii

Influenţa geometriei părţii aşchietoare a sculei

Dintre parametrii geometrici ai părţii aşchietoare a sculei, influenţa cea mai însemnată

asupra valorii rugozităţii suprafeţei prelucrate prin aşchiere o are raza de la vârful muchiei

aşchietoare a sculei. Astfel, în urma strunjirii cu un cuţit a cărui rază la vârf este r = 0, forma

suprafeţei prelucrate în secţiune longitudinală arată ca în figura M1.3.3.

Fig. M1.3.3. Forma teoretică a microprofilului suprafeţelor prelucrate prin strunjire cu un cuţit fără rază

la vârf

Înălţimea microasperităţilor în acest caz este funcţie de valoarea avansului s şi a

unghiurilor şi 1.

Din figura M1.3.1 se deduce uşor că:

Dacă se adună expresiile (3.4) şi (3.5) se obţine:

(3.6)

de unde rezultă că înălţimea microneregularităţilor este egală cu:

(3.7)

Dacă strunjirea se face cu un cuţit cu o rază r la vârf, profilul microregularităţilor arată

ca în figura M1.3.4.

Înălţimea microregularităţilor H este egală cu:

(3.8)

Din triunghiul OAN rezultă:

(3.9)

Din combinarea relaţiilor (3.8) şi (3.9), rezultă că parametrul H se determină cu

ajutorul expresiei:

(3.10)

64

Page 12: Precizii de prelucrarii

Fig. M1.3.4. Forma teoretică a microprofilului suprafeţelor prelucrate prin strunjire cu un cuţit cu raza la vârf

r0.

Se deduce din relaţia (3.10) că, valoarea parametrului H scade cu creşterea razei r,

dacă se menţine constant avansul s, sau cu micşorarea avansului la aceeaşi rază r a vârfului

muchiei aşchietoare.

În mod asemănător se pot deduce relaţii de calcul ale parametrului H şi în cazul altor

procedee de prelucrare: frezare, alezare, rectificare, etc.

Influenţa calităţii muchiei aşchietoare asupra rugozităţii suprafeţei

Calitatea muchiei aşchietoare a sculei se reflectă în mod direct asupra rugozităţii

suprafeţei prelucrate a piesei. Toate microregularităţile muchiei aşchietoare se copiază

întocmai pe suprafaţa prelucrată. Acest lucru se observă mai ales la prelucrarea cu cuţite late a

suprafeţelor cilindrice cu avans longitudinal, la prelucrarea cu cuţite profilate a suprafeţelor de

revoluţie cu avans transversal, la prelucrarea alezajelor cu alezoare sau cu broşe. De

asemenea, şi uzura muchiilor aşchietoare ale sculelor se reflectă în mod nefavorabil asupra

calităţii suprafeţei prelucrate. De aceea, în momentul în care muchiile aşchietoare ale sculelor

încep să se uzeze substanţial se recomandă reascuţirea, iar pentru îmbunătăţirea calităţii se

impune lepuirea acestora, lucru care duce şi la mărirea durabilităţii.

Influenţa regimului de aşchiere (v, t, s) asupra rugozităţii suprafeţei

Calitatea suprafeţei prelucrate se înrăutăţeşte atunci când prelucrarea se face cu viteze

de aşchiere care favorizează formarea depunerilor pe tăiş. La prelucrarea cu astfel de viteze de

aşchiere (cuprinse între 15-20 m/min) înălţimea microasperităţilor atinge valorile maxime

(fig. M1.3.5) Cu creşterea vitezei de aşchiere (menţinându-se ceilalţi parametri ai regimului

de aşchiere constataţi) calitatea suprafeţei se îmbunătăţeşte, ajungând la o valoare constantă

după o creştere a vitezei de aşchiere la valori cuprinse între 100 – 150 m/min. Prelucrarea prin

strunjire cu astfel de viteze de aşchiere, în plus înlătură şi pericolul apariţiei vibraţiilor, care

contribuie într-o măsură foarte mare la înrăutăţirea calităţii suprafeţei prelucrate.

65

Page 13: Precizii de prelucrarii

Fig. M1.3.5. Variaţia calităţii suprafeţei funcţie de viteza de aşchiere

Calitatea suprafeţei prelucrate se înrăutăţeşte şi în următoarele condiţii de prelucrare:

la burghierea cu viteze de aşchiere cuprinse între 15 – 25 m/min şi la teşirea cu viteze de

aşchiere cuprinse între 20 –35 m/min. O calitate bună a suprafeţei se obţine la alezarea cu

alezorul cu viteze de aşchiere între 4-5 m/min.

Pe baza datelor obţinute experimental s-a constatat că adâncimea de aşchiere

influenţează foarte puţin asupra calităţii suprafeţei prelucrate.

S-a dovedit, de asemenea experimental că prelucrarea cu adâncimi de aşchiere mai

mici decât avansul influenţează în mod negativ asupra calităţii suprafeţei prelucrate.

La prelucrarea prin rectificare, cea mai mare influenţă asupra calităţii suprafeţei o au:

granulaţia discului abraziv (cu cât granulaţia este mai fină cu atât calitatea suprafeţei

prelucrate va fi mai bună); viteza de aşchiere a discului abraziv (cu cât viteza de aşchiere este

mai mare, cu atât calitatea suprafeţei prelucrate este mai ridicată); viteza periferică a piesei ce

se prelucrează (cu cât viteza periferică a piesei este mai mică, cu atât calitatea suprafeţei

prelucrate este mai bună); adâncimea de aşchiere(cu cât adâncimea de aşchiere este mai mică,

cu atât calitatea suprafeţei prelucrate este mai ridicată); trecerile fără avans transversal (după

ultimul avans transversal, 2-3 treceri în gol ridică calitatea suprafeţei prelucrate).

Între precizia dimensională şi rugozitatea suprafeţei care se prelucrează există o

interdependenţă de care trebuie să ţină seama atât inginerul proiectant de produs cât şi

inginerul tehnolog.

Inginerul proiectant indică pe desenul piesei toleranţa dimensiunii şi rugozitatea

suprafeţei. Valoarea rugozităţii este indicată în standarde în funcţie de treapta de toleranţă,

respectiv de valoarea toleranţei dimensiunii suprafeţei care se prelucrează.

Inginerul tehnolog, funcţie de toleranţa dimensiunii şi rugozitatea suprafeţei impuse pe

desenul de execuţie, trebuie să stabilească procedeul de prelucrare şi regimul de aşchiere

corespunzător.

66

Page 14: Precizii de prelucrarii

Un parametru al regimului de aşchiere care influenţează într-o măsură mare asupra

rugozităţii preciziei dimensiunii suprafeţei care se prelucrează este viteza de aşchiere. Spre

exemplificare, relaţia vitezei de aşchiere, care poate asigura obţinerea rugozităţii şi toleranţei

impuse este:

(3.11)

în care Cv reprezintă un coeficient a cărui valoare este funcţie de condiţiile de aşchiere; Kv –

un coeficient a cărei valoare variază o dată cu modificarea vitezei de aşchiere; xv şi yv –

exponenţi egali cu 1,19 respectiv 1,15.

Valorile coeficienţilor Kv şi Cv funcţie de diametrul suprafeţei care se prelucrează

Tabelul 3.1

v,

m/

min

ø,

m

m

Kv Cv ø,

m

m

Kv Cv ø,

m

m

Kv Cv ø,

m

m

Kv C

v

ø,

m

m

Kv Cv

30

30

1

1,19

∙105

55

1

2,03

∙105

75

1

2,34

∙105

90

1

2,5∙

105

10

0

1

2,83

∙105

60 1,8

6

1,7

8

1,7

4

1,8

7

1,7

6

95 2,5

7

2,5

3

2,4

3

2,5

7

2,5

4

150 3,5

3

3,7

2

3,4

5

3,6 3,7

5

240 - 4,8

8

5,2

7

4,8

5

4,3

3

În tabelul 3.1 sunt date valorile coeficienţilor respectivi funcţie de diametrul suprafeţei

care se prelucrează prin strunjirea unui arbore din OL 60 cu un cuţit cu plăcuţe T15K6, cu =

100, = 20, = 450, 1= 50, r = 1 mm şi regimul de aşchiere t = 0,3 mm, s = 0,18 mm/rot.

Influenţa lichidelor de aşchiere asupra rugozităţii suprafeţei prelucrate

La prelucrarea prin aşchiere a metalelor, lichidul de aşchiere absoarbe căldura degajată

în zona de lucru împiedicând în acelaşi timp formarea depunerilor pe tăişul sculei şi ajutând la

ridicarea calităţii suprafeţei prelucrate, unge suprafeţele aflate în contact micşorând astfel

coeficientul de frecare exterioară, lucru care conduce la mărirea durabilităţii muchiilor

aşchietoare şi ajută la procesul de degajare a aşchiilor din zona de lucru.

De asemenea, substanţele absorbante din lichidul de aşchiere pătrund prin

microfisurile formate în zona de deformaţie şi desprindere a metalului uşurând curgerea

plastică a acestuia sub formă de aşchii. Totodată, aceste lichide formează un film foarte fin pe

67

Page 15: Precizii de prelucrarii

faţa de degajare şi aşezare a sculei şi împiedică astfel producerea unei frecări uscate între

aşchie şi faţa de degajare a sculei precum şi între faţa de aşezare a acestuia şi suprafaţa piesei

ce se prelucrează.

Calitatea suprafeţei se poate îmbunătăţi foarte mult, folosind lichide de aşchiere care

au în componenţa lor ulei mineral, compuşi activi sulfuroşi, soluţii de săpun, săruri alcaline

etc.

Influenţa rigidităţii sistemului tehnologic elastic MDPS asupra rugozităţii

suprafeţei prelucrate

În afară de factorii enumeraţi mai sus, o influenţă însemnată asupra calităţii suprafeţei

prelucrate o are rigiditatea sistemului tehnologic elastic maşină-unealtă-dispozitiv-piesă-

sculă. Cu micşorarea rigidităţii sistemului tehnologic, se înrăutăţeşte calitatea suprafeţei

prelucrate, din cauza apariţiei vibraţiilor în timpul aşchierii. La aceeaşi rigiditate a maşinii-

unelte, calitatea suprafeţei depinde mult şi de rigiditatea piesei (de dimensiunile, precum şi de

modul de fixare a acesteia pe maşina-unealtă).

Între rugozitatea suprafeţei prelucrate şi precizia dimensională există o dependenţă,

condiţionată de factori enumeraţi şi analizaţi în cadrul acestui capitol. Pentru orientare în

tabelul 3.2 este prezentată corespondenţa dintre precizia dimensională şi rugozitatea suprafeţei

obţinute prin diferite procedee de prelucrare.

Tabelul 3.2

Precizia dimensională şi rugozitatea suprafeţelor obţinute

prin diferite procedee şi metode de prelucrare

FELUL PRELUCRĂRIITreapt

a de

preciz

ie ISO

Rugozitatea

după STAS

5730/2 (Ra)

Clasa de

rugozitate a

suprafeţei

după GOST

Prelucrarea de degroşare cu cuţite 7-10 12,5-100 4-1

Prelucrarea de degroşare cu freze cilindrice şi

frontale

7-8 6,3-25 5-3

Prelucrare de semifinisare cu cuţite şi freze 6-7 3,2-12,5 6-4

Prelucrare de finisare cu cuţite şi freze frontale 5-6 0,8-1,6 8-7

Broşarea interioară şi exterioară 5-6 1,6-3,2 7-6

Burghiere 7-8 6,3-12,5 5-4

Alezare 5-6 0,8-3,2 8-6

Rectificare de îndreptare 6-5 1,6-3,2 7-6

Rectificare de degroşare 6 1,6-6,3 7-5

Rectificare de semifinisare 5 0,8-1,6 8-7

Rectificare de finisare 5-4 0,2-0,8 10-8

68

Page 16: Precizii de prelucrarii

Rodare 4 0,05-0,8 12-8

Polizare cu bandă abrazivă sau polizare cu disc cu

pâslă şi pastă

4 0,05-0,8 12-8

Honuire fină 5 0,2-0,05 10-12

Honuire foarte fină 4-5 0,025-0,012 13-14

Superfinisare fină - 0,1-0,05 11-12

Superfinisare foarte fină - 0,025-0,012 13-14

Pe lângă factorii dependenţi de structura constructivă a sistemului tehnologic care

influenţează precizia de prelucrare, asupra acesteia un rol foarte important îl au o serie de

factori de natură subiectivă, dintre care evidenţiem:

- proiectarea greşită a procesului tehnologic (traseu tehnologic greşit, maşini-unelte

şi SDV-uri neperformante, semifabricat necorespunzător, regimuri de aşchiere

neoptimizate, tratament termic lipsă sau neadecvat, etc.);

- calificare scăzută a operatorului în raport cu cerinţele impuse de precizia piesei;

- neatenţia şi lipsa de profesionalism a operatorilor ce deservesc sistemul tehnologic.

În concluzie, toate aceste influenţe pot fi reduse ca pondere asupra preciziei de

prelucrare prin măsuri de management tehnologic şi organizatoric adoptate, atât în faza de

proiectare a proceselor tehnologice, dar şi în cea de desfăşurare a acestora.

Aceste măsuri de management rezultă cu uşurinţă, analizând în faza de asimilare şi

integrare a procesului tehnologic fiecare factor de influenţă (obiectiv şi subiectiv) şi adoptarea

unor măsuri tehnice, organizatorice şi economice, care să eficientizeze la amxim desfăşurarea

acestuia.

M1.U3.8. Rezumat

În proiectarea proceselor tehnologice pentru asigurarea obţinerii rugozităţii

impuse suprafeţelor prelucrate trebuie analizaţi două categorii de parametrii:

- parametrii constructivi ai elementelor sistemului tehnologic utilizat:

geometria sculei aşchietoare, respectiv rugozitatea echipamentelor;

- parametrii tehnologici: regimul de aşchiere; condiţiile de aşchiere (cu sau

fără lichid de lucru);

• Măsurile de management tehnologic vizează pe de o parte optimizarea acestor

parametrii, dar şi identificarea condiţiilor de obţinere a unei cantităţi ridicate a

suprafeţelor în funcţie de gradul de prelucrabilitate al materialului de prelucrare.

69

Page 17: Precizii de prelucrarii

M1.U3.9. Test de evaluare a cunoştinţelor

1. Ce se înţelege prin precizie de prelucrare dimensională ?

2. Definiţi noţiunea de calitatea (rugozitatea) suprafeţei;

3. Ce reprezintă precizia funcţională şi cea tehnologică ?

4. Câte categorii de factori care influenţează precizia de prelucrare apar şi acţionează

în timpul desfăşurării procesului de lucru ?

5. Care sunt factorii care influenţează rugozitatea suprafeţei prelucrate prin aşchiere ?

6. Care dintre parametrii regimului de aşchire are cea mai mare şi respectiv cea mai

mică influenţă asupra rugozităţii obţinute în procesul de prelucrare prin aşchiere ?

7. Precizaţi principalele măsuri de management tehnologic pentru creşterea preciziei

de prelucrare cu privire la: maşina-unealtă, semifabricat, sculă.

8. Sintetizaţi şi ierarhizaţi factorii care influenţează cel ami mult precizia de

prelucrare corelată cu rugozitatea suprafeţei şi ce mărimi de management tehnologic

se impun pentru optimizarea proceselor de prelucrare.

70