Scule aschietoare PDF

Preview

Summary

GENERALITĂԐIGENERALITĂԐIDestiŶaţia sĐulelor aşĐhietoare este depeŶdeŶtă de ŵultitudiŶea forŵelor şi ĐoŶdiţiilor tehŶiĐe iŵpuse pieselor Đât şi eĐoŶoŵiĐitatea preluĐrării. AĐeste ĐeriŶţe au ĐoŶdus la Đrearea diferitelor proĐedee de preluĐrare priŶ aşĐhiere. FieĐare proĐedeu se ďazează pe uŶ anumit pr...

Description

GENERALITĂŢI

GENERALITĂŢI Destinaţia sculelor aşchietoare este dependentă de multitudinea formelor şi condiţiilor tehnice impuse pieselor cât şi economicitatea prelucrării. Aceste cerinţe au condus la crearea diferitelor procedee de prelucrare prin aşchiere. Fiecare procedeu se bazează pe un anumit principiu de lucru, ceea ce atrage după sine necesitatea folosirii unei game largi de scule aşchietoare. Alegerea procedeului de aşchiere, şi implicit, al tipului de sculă aşchietoare se face în funcţie de o serie de factori, şi anume: Forma, dimensiunile şi condiţiile tehnice impuse suprafeţei care trebuie prelucrată; 

Caracteristicile mecanice ale materialului semifabricatului folosit în realizarea reperului;



Maşina-unealtă şi dispozitivele folosite;



Condiţiile de detaşare a aşchiilor (regimul de lucru)



Cinematica, dinamica şi termodinamica aşchierii;



Economicitatea prelucrării;



Condiţiile atelierului etc.

Numărul mare de factori de care trebuie să se ţină seama la alegerea sculei nu permite întotdeauna găsirea soluţiilor optime. De aceea, în practică, se iau în considerare numai factori, care au un rol mai important în prelucrare. De exemplu: pentru prelucrarea unei suprafeţe plane se pot utiliza mai multe procedee de aşchiere cum ar fi: rabotare, frezare, broșare etc. Alegerea unui sau altui procedeu de prelucrare se va face pe baze tehnico-economice ale procedeului sau a condiţiilor atelierului şi care evident va conduce la alegerea unui anumit tip de sculă aşchietoare. Clasificarea sculelor aşchietoare se poate face în funcţie de mai mulţi factori. În consecinţă se pot elabora mai multe criterii de clasificare. Din numărul mare de criterii de clasificare se menţionează: A. În funcţie de complexitatea construcţie, deosebim scula simplă, caracterizată printr-un singur tăiș activ şi scula multiplă, caracterizată prin prezenţa mai multor tăişuri principale.

GENERALITĂŢI B. În funcţie de destinaţia sculei sau de procedeul tehnologic sau de metoda de prelucrare se deosebesc opt clase de scule, şi anume: Clasa 1 – Cuţite: pentru strunjire, rabotare şi mortezare ( simple sau profilate) Clasa 2 – Broşe: pentru prelucrări interioare şi exterioare. Clasa 3 – Pile: manuale, mecanice; Clasa 4 – Scule pentru prelucrarea găurilor: burghie, adâncitoare şi lărgitoare, alezoare, scule pentru teşire şi laminare, scule combinate. Clasa 5 – Freze: cilindrice, cu dinţi frezaţi sau detalonaţi, cilindro-frontale, disc, unghiulare, profilate şi cu plăcuţe ataşate. Clasa 6 – Scule pentru filetare: cuţite, tarozi, filiere, freze, capete de filetat. Clasa 7 – Scule pentru danturare: 1. Scule pentru danturare roţilor cilindrice: freze-disc-modul, freze-deget-modul, capete pentru mortezat dantura, freze-melc-modul, cuţite-roată, şevere. 2. Scule pentru danturarea roţilor conice: cuţite, freze, capete speciale pentru dantură conică curbă, freze-melc conice. 3. Scule pentru prelucrarea roţilor melcate şi melcilor: freze-melc pentru danturat roţi melcate, cuţite pentru executarea roţilor melcate şi a melcilor, freze-disc, şevere-melc, scule pentru prelucrarea melcilor globoidali, freze-melc globoidale, cuţite simple şi cuţite-roată globoidale, freze -disc şi freze deget etc. Scule pentru prelucrarea profilelor neevolventice: freze-disc pentru prelucrarea arborilor canelaţi, freze -melc pentru danturat arbori canelaţi, cuţite rotitoare pentru prelucrat arbori canelaţi, scule pentru mortezat arbori canelaţi, freze-melc pentru alte profile neevolventice (roţi de lanţ, roţi de clichet etc.) Clasa 8 – Scule abrazive: în diferite forme geometrice (disc, oală, cilindrice, taler etc.) şever abrazive, melci abrazivi, capete abrazive (honuri), segmenţi şi bare abrazive. C. În funcţie de calitatea suprafeţei prelucrate, se deosebesc: scule pentru degroşat, semifinisat, finisat şi superfinisat. D. În funcţie de tipul constructiv, se deosebesc: scule monobloc, scule cu dinţi asamblaţi, scule combinate etc. E. În funcţie de tehnologia de execuţie, sculele aşchietoare se împart în trei clase: Clasa 1 – Scule plate - cuţite simple, profilate, broşe plate, filiere etc. Clasa 2 - Scule cu coadă – burghie, alezoare, freze, broşe, tarozi etc. Clasa 3 – Scule cu alezaj – freze, freze-melc, cuţite-roată etc.

PARAMETRII PROCESULUI DE AŞCHIERE

PARAMETRII PROCESULUI DE AŞCHIERE Adaosul de prelucrare Stratul de material care trebuie aşchiat, pentru ca semifabricatul (piesa) să ajungă la dimensiunile, forma şi starea suprafeţei precise pentru produsul finit constituie ceea ce se numeşte adaos de prelucrat. Acesta este îndepărtat prin una sau mai multe operaţii1, faze2 sau treceri3 (STAS 6909-75). Stratul de material îndepărtat la o operaţie, fază sau trecere constituie adaosul de prelucrare intermediar de la operaţia, faza sau trecerea respectivă – fiind în legătura cu adâncimea de aşchiere (simbolizată cu „t”, mai nou cu ap). stratul de material îndepărtat la toate operaţiile, fazele sau trecerile succesive constituie adaosul de prelucrare total. Mărimea adaosului de prelucrare se adoptă astfel încât să se poată îndepărta defectele din straturile superficiale ale materialului semifabricatului (crustă dură, incluziuni nemetalice, zonă decarburată, oxizi, zone ecruisate prin aşchiere etc. provenite de la turnare, forjare, laminare sau aşchiere) şi abaterile care provin în urma prelucrărilor anterioare (rugozitate, abateri de formă, abateri de la verificarea pieselor). Este de observat că un adaos de prelucrare prea mic poate complica şi scumpi procedeul de prelucrare; dar, un adaos de prelucrare mai mare decât este necesar cere un număr mai mare de operaţii, faze sau treceri, precum şi un consum mare de metal şi de energie şi, concomitent, un consum ridicat de scule. Iată de ce alegerea optimă a mărimii adaosului de prelucrare este de mare importanţă tehnico-economică. În general, atunci când se prelucrează o piesă, la început are loc degroşarea suprafeţei sau suprafeţelor, prelucrare prin care se îndepărtează cea mai mare parte sau chiar în totalitate adaosul de prelucrare. După degroşare, urmează finisare, în timpul căreia se realizează forma, dimensiunile şi starea suprafeţelor (din punct de vedere fizic şi geometric), cu abaterile dimensionale, abaterile de formă şi de poziţie şi rugozitate prescrisă.

1

Operaţia este partea procesului de producţie de a cărui efectuare răspunde un executant (sau un grup de executanţi), pe un anumit loc de muncă prevăzut cu anumite utilaje şi unelte de muncă, în care legătura cu prelucrarea sau asamblarea unei piese sau a mai multor piese, în cadrul uneia şi aceleaşi tehnologii. 2 Faza este parte a unei operaţii care se caracterizează prin utilizare aceleaşi unelte de lucru sau un complet de unelte şi cu acelaşi regim tehnologic, executându -se complet dintr-o singură aşezare şi poziţionare a piesei prelucrate pe o suprafaţă sau mai multe suprafeţe simultan. 3 Trecerea este parte a fazei care se repetă identic, cu acelaşi regim de lucru.

PARAMETRII PROCESULUI DE AŞCHIERE În unele cazuri, finisarea, capătă o atenţie deosebită, aplicându-se o prelucrare fină (rectificare, honuire, vibrohonuire etc.). Suprafeţele pieselor aşchiate Se vor deosebi: -

Suprafaţa iniţială, care este suprafaţa ce delimitează adaosul de prelucrare, ce

-

urmează a fi detaşată în procesul de aşchiere; Suprafaţa generată, adică urma teoretică lăsată pe piesă de către muchia de

-

aşchiere a sculei, la un singur ciclu al mişcării de generare; Suprafaţa aşchiată, respectiv partea suprafeţei generată de piesă, care va fi detaşată la cursa (rotaţia) următoare a sculei sau piesei.

Fig. Suprafeţele piesei

MODELAREA PĂRŢII AŞCHIETOARE A SCULEI

MODELAREA PĂRŢII AŞCHIETOARE A SCULEI Geometria sculei aşchietoare. Cercetările experimentale făcute asupra a două bare din acelaşi metal (cu rezultate mai evidente la aluminiu, apoi alamă şi chiar la alte metale – dar mai puţin clar), una din bare primind o mişcare de deplasare faţă de cealaltă – în scopul de a ridica o aşchie 1 din aceasta din urmă – au arătat că una din bare se auto-formează în sculă 2 aşchietoare, datorită sudării de mici particule foarte ecruisate ce se depun, din materialul prelucrat, pe bara-sculă. Practica arată, de altfel, că, atunci când partea aşchietoare a unei scule nu are forma optimă cerută de însăşi procesul de aşchiere, astfel încât să rezulte un consum minim de energie (după principiul minimei acţiunii3), au loc depuneri pe partea aşchietoare, care îmbunătăţesc geometria sculei, aducând-o sub forma unei pene de geometrie adecvată procesului de aşchiere. Toate acestea scot în evidenţă că, în mod practic, forma părţii aşchietoarea unei scule este necesar să corespundă unei pene – respectiv un diedru a cărei muchie se numeşte muchia a sculei aşchietoare au, se numeşte în practică – respectiv toate acesta diedrul cărei muchie se numeşte muchia sculei aşchietoare si se notează cu T Observație: în literatura de specialitate ( de exemplu STAS 6599/1-81), pentru partea aşchietoare se utilizează denumirea de tăişul sculei aşchietoare. Se consideră că, în aşchiere, nefiind un proces propriu-zis de „tăiere”, este mai corect să se spună partea aşchietoare a sculei sau aşchietor. *Denumirea de „aşchietor” s -a adoptat din analogia între geometria sculelor de prelucrat solul şi geometria sculelor de aşchiere a metalelor, pe baza căreia s-a considerat: brăzdare (termen nou) – brazdă – brăzdar respectiv așchiere – aşchie – aşchietor (termen nou)+. Partea aşchietoare a sculei ( aşchietor) va fi fixată pe un suport (sau va face corp comun cu suportul) – numit şi corpul sculei. Aşchietorul împreună cu corpul sculei formează scula aşchietoare, care, în cazul de faţă o întâlnim ca atare la diferite operaţiuni de aşchiere (strunjire, frezare etc.), numindu-se cuţit de strunjit, cuţit de rabotat etc.

1

Denumirea provine de la cuvântul ascla sin latina vulgară, respectiv astula din latina clasică Denumire de origine necunoscută: în limba neogreacă skula înseamnă furcă de tors – deci o sculă pentru tors 3 Enunţat in 1749 de Pierre-Louis-Moreau de Maupertuis şi adus la o formulare corectă de Joseph Louise Lagrange (1736-1813) 2

MODELAREA PĂRŢII AŞCHIETOARE A SCULEI Orice sculă aşchietoare, oricât de complicată ar fi (de exemplu: broşă, freză, burghiu, lărgitor, adâncitor, alezor, tarod, filieră, scule de danturat), este, de fapt, construită din una sau mai multe scule (cuţite) elementare, fixate pe corpul sculei. Această observaţie asupra unicității sculelor aşchietoare a fost enunţată de I.A. Time în 1870.

Fig. 1. Scula aşchietoare simplă Cele două plane constructive ale penei, care modelează parte activă a unei scule (partea de aşchiere) se numesc feţe şi anume: 1. Faţa de degajare (notată simbolic Aγ), denumită astfel deoarece pe această faţă se degajează si alunecă așchiile în timpul procesului; 2. Faţa de aşezare (notată simbolic A α), denumită astfel deoarece cu această faţase aşează scula în raport cu suprafaţa aşchiată a semifabricatului. Unghiul pe care îl închid cele două feţe ale părţii așchietoare se numeşte unghiul de ascuţire (simbolizat β) Intersecţia celor două feţe, de degajare şi de aşezare, formează muchia de aşchiere (T) denumit şi tăişul sculei aşchietoare. Este de observat că muchia de aşchiere nu corespunde unei linii geometrice, unidimensionale, ci, din motive tehnologice (de execuţie a sculei precum şi din motive de rezistenţă mecanică şi termică a vârfului aşchietorului şi în acelaşi timp, ca urmare a uzurii sculei, intersecţia celor două feţe ale părţi active se racordează printr-o suprafaţă care poate

MODELAREA PĂRŢII AŞCHIETOARE A SCULEI fi aproximată cu o porţiune din mantaua exterioară a unui cilindru fig.2 detaliul B), adică muchia de aşchiere poate fi modelată prin suprafaţa exterioară a unui cilindru. În STAS 6599/1-81, raza rn este numită rază de rotunjire; ediţia anterioară a standardului a utilizat denumirea de rază de ascuţire, denumire care reflecta într-adevăr rolul razei de a racorda laturile unghiului de ascuţire β. Deoarece raza rn arată, de fapt, cât de ascuţită este scula, iar pe de altă parte, mărimea razei jucând un rol activ în procesul de aşchiere. Porţiunea dintre muchia de aşchiere, care participă activ în procesul de aşchiere, se numeşte muchie de aşchiere activă ( simbolizată Tact)

Fig. 2 Modelarea prin pana a părţii aşchietoare a sculei

MODELAREA PĂRŢII AŞCHIETOARE A SCULEI Pentru a avea loc procesul de aşchiere, scula se deplasează relativ 4 faţă de semifabricat, astfel încât un punct de pe muchia de aşchiere – pe care îl vom numi punct de cercetat al muchiei de aşchiere (sau punctul considerat pe muchia de aşchiere – după STAS 6599/1-81) – se va mişca cu viteza de aşchiere (simbolizată cu V) a punctului respectiv ( fig. 2). În cazul cuţitului din fig. 1 şi 2, toate punctele muchiei de aşchiere au aceeaşi viteză de aşchiere, ceea ce, după cum se va vedea, nu este cazul la alte scule. Vectorul viteză de aşchiere V va fi tangent la traiectoria descrisă de punctul de cercetat al muchiei de aşchiere şi va determina direcţia de aşchiere ( cu sensul pozitiv în sensul vectorului viteză de aşchiere). În deplasarea sa, este bine ca aşchietorul să frece cât mai puţin de materialul aşchiat (mai ales că, în spatele sculei, spre faţa de aşezare a sculei Aα, are loc o ridicare de material din semifabricatul aşchiat). Ca urmare, se va adopta un unghi de aşezare cuprins între faţa de aşezare Aα şi tangenta la traiectoria descrisă de punctul cercetat de pe muchia de aşchiere. Datorită ridicării materialului în spatele sculei, valoarea unghiului de aşezare α se va adopta în funcţie de mărimea acestei ridicări, respectiv factorii care influenţează asupra ridicării materialului. Aşa cum s-a desenat unghiul de aşezare în fig.2, acesta se consideră în sens pozitiv, fiind un unghi de aşezare pozitiv. (ATENTIE!! Unghiurile de aşezare negative vor fi evitate, datorită frecării mari dintre faţa de aşezare a sculei şi materialul semifabricatului, respectiv datorită uzurii foarte mari a sculei) Dacă se consideră un plan perpendicular la tangenta la traiectorie în punctul de cercetat, acesta se va numi plan de bază Pr. Unghiul cuprins între planul de baza Pr şi faţa de degajare Aγ se numeşte unghi de degajare (simbolizat cu γ) – care, în esenţă, are un triplu rol, şi anume: A. Micşorarea deformaţiilor materialului aşchiat, respectiv micşorarea forţei de aşchiere; B. Contribuie la ridicarea aşchiei pe faţa de degajare Aγ (formând un plan înclinat care uşurează ridicarea aşchiei) C. Micşorează frecarea dintre faţa de degajare Aγ şi aşchia degajată (frecare care, în procesul de aşchiere, capătă valori ridicate)

4

Deplasarea relativă are loc prin mişcarea scukei faţă de semifabricat, fie prin mişcarea semifabricatului faţă de sculă

MODELAREA PĂRŢII AŞCHIETOARE A SCULEI Aşa cum s-a definit unghiul de degajare γ, acesta s-a luat într-o secţiune normală la muchia de aşchiere, deoarece în direcţia normală la această muchie se va desfăşura procesul de formare a aşchiei şi, ca urmare, în această direcţie trebuie influenţat procesul de aşchiere prin adoptarea corespunzătoare a parametrului geometric γ. Desigur, pentru definirea unghiului de degajare, nu este suficiente să se cunoască direcţia în care se ia, ci şi valoarea acestuia. Deoarece unghiul de degajare influenţează desfăşurarea procesului de formare şi degajare a aşchiei, este de la sine înţeles că mărimea acestuia se va lua în funcţie de parametrii care condiționează procesul. Aşa cum s-a luat unghiul de degajare γ (fig.3) astfel încât să ajungă în contact cu materialul de aşchiat, mai întâi vârful sculei şi apoi faţa de degajare, unghiul se considera a fi un unghi de degajare pozitiv (sau, mai corect: unghi de degajare nenegati v – deoarece unghiul de degajare poate fi si nul).

Fig. Acţiunea aşchiei asupra sculei a. Unghi de degajare pozitiv; b. Unghi de degajare negativ În cazul în care se aşchiază cu viteze mari (în scopul măriri productivităţii muncii, respectiv a volumului de aşchii ridicat în unitatea de timp), lucrul mecanic consumat va fi mai mare şi, ca urmare, temperatura sculei va fi mai ridicată (având în vedere că aproape integral lucrul mecanic de deformare şi de frecare se transformă în căldură). Pentru ca materialul sculei să-şi păstreze proprietăţile aşchietoare şi la această temperatură ridicată (respectiv să nu îşi piardă din duritate), aşchietorul sculei se va confecţiona – de exemplu din carburi metalice. Acestea rezistă la temperaturi ridicate, dar au dezavantajul că sunt fragile (nu suportă solicitări la îndoire). Ca urmare, acţiunile forţelor din cadrul procesului de aşchiere trebuie orientate astfel încât așchietorul să fie solicitat la compresiune – ceea ce se poate obţine dacă se adoptă un unghi de degajare negativ. Rezultă că, în acest caz, utilizarea unui unghi de degajare negativ se datorează deficienţei materialului sculei, care este fragil.

MODELAREA PĂRŢII AŞCHIETOARE A SCULEI Unghiul de degajare negativ se poate utiliza şi într-o altă situaţie impusă, de data aceasta, de cerinţele procesului de aşchiere – şi anume, atunci când materialul aşchiat este dur (rezistenţa la rupere mai mare de 80daN/mm2). Desigur, în cazul unghiului de degajare negativ, va creşte şi frecarea dintre aşchie şi sculă, toate acestea ridicând consumul de energie mecanică respectiv rezultând o temperatură mai ridicată. În acelaşi timp este necesară şi alegerea unei viteze de aşchiere mai mari (care contribuie la încălzire). În cel de al doilea caz, când alegerea unghiului de degajare negativ se face datorită rezistenţei materialului semifabricatului, valoarea unghiului de degajare se va alege în funcţie de rezistenţa materialului aşchiat:

γ=fγ (σr) unde σr reprezintă rezistenţa la rupere. Între parametrii α,β şi γ – în situaţia aşchiatorului analizat – există relaţia:

α+β+γ=900 în care γ se ia cu semnul acestuia (nenegativ sau negativ) Influența razei sculei rn Datorită razei, liniile de lunecare ale materialului semifabricatului, înclinate la θ1 încep să se formeze numai de la punctul C de rază r n, iar, sub acest punct, materialul a fi comprimat de către sculă, revenind elastic într-o anumită măsură, în spatele sculei. Stratul de material de grosime h va fi relativ cu atât mai gros cu cât raza de ascuţire este mai mică în raport cu grosimea materialului se aşchiat a. Ca urmare, înălţimea materialului revenit în spatele sculei va depinde de raportul (rn/a). O altă influenţă a razei sculei aşchietoare constă în faptul că, datorită acesteia, spre vârful sculei, unghiul de degajare variază, ajungând la o valoare negativă. Datorită acestui fapt, spre vârful sculei va avea loc o deformare din ce în ce mai mare a materialului aşchiat, adică va exista o concentrare de tensiuni spre vârful acestuia. Cu alte cuvinte, forţa de aşchiere va creşte spre vârful sculei. Suprafeţe adiacente muchiilor de aşchiere ale sculei. În scopul măririi unghiului de ascuţire β spre vârful sculei, unde solicitările (mecanice şi termice) este mai mare, se pot adopta faţete, atât pe faţa de degajare, cât şi pe faţa de aşezare. Cele două feluri de faţete sun teşituri executate în apropierea muchiei de aşchiere. Faţetele se înseamnă: Aγ1 – prima faţă de degajare (faţeta de degajare);

MODELAREA PĂRŢII AŞCHIETOARE A SCULEI Aγ2 – a doua faţă de degajare (faţa de degajare propriu-zisă); Aγ3 – a treia faţă de degajare (în cazul când există); Aα1 – prima faţă de aşezare; Aα2 – a doua faţă de așezare (faţa de așezare propriu-zisă). Lățimea feţelor de degajare şi de aşezare se notează cu simbolul b, căruia i se adaugă indicele γ (pentru faţa de degajare) sau indicele α (pentru faţa de aşezare), urmat de indicele 1, 2, ... (după cum este vorba de prima faţă, a doua faţă etc.).

Fig. Suprafeţe adiacente

SISTEMUL DE REFERINŢĂ CINEMATIC

SISTEMUL DE REFERINŢĂ CINEMATIC (AL MAŞINII-UNELTE) Consideraţii generale Sistemul de referinţa cinematic este un sistem tri-ortogona...