Universitatea Dunrea de Jos

BAZELE PROCESELOR DE PRELUCRARE PRIN ASCHIERE

Virgil TEODOR

Galai - 2008

Departamentul pentru nvmnt la Distan i cu Frecven Redus Facultatea de Mecanica Specializarea Inginerie Economica si Industriala Anul de studii / Forma de nvmnt III/IFR

-2-

CUPRINS CUPRINS .....................................................................................................................1 1. TERMINOLOGIE.....................................................................................................3 2. COMPRIMAREA PLASTIC A ACHIEI ..............................................................7 3. ZONA DE DEFORMARE PLASTIC LA ACHIERE .........................................10 4. FORA DE ACHIERE LA STRUNJIRE ..............................................................12 5. FORA AXIAL I MOMENTUL DE TORSIUNE LA BURGHIERE.................16 6. UZURA SCULELOR ACHIETOARE ..................................................................18 7. RUGOZITATEA SUPRAFEELOR PRELUCRATE PRIN STRUNJIRE...............22 8. TEMPERATURA MEDIE A TIULUI SCULEI .................................................25 9. DURABILITATEA SCULELOR ACHIETOARE DEPENDENA DURABILITATE - VITEZA DE ACHIERE ............................................................29 10. LICHIDE DE RCIRE UNGERE -CAPACITATEA DE RCIRE-..................32 11. LICHIDE DE RCIRE UNGERE -CAPACITATEA DE UNGERE-.................36 12. RABOTAREA ......................................................................................................39 13. MORTEZAREA....................................................................................................42 14. STRUNJIREA.......................................................................................................45 15. FREZAREA..........................................................................................................52 16. PRELUCRAREA ALEZAJELOR .........................................................................56 17. RECTIFICAREA ..................................................................................................62 18. HONUIREA..........................................................................................................67 19. LEPUIREA ...........................................................................................................73 BIBLIOGRAFIE.........................................................................................................80 CHESTIONAR DE AUTOVERIFICARE...................................................................83 RSPUNSURI............................................................................................................87

-3-

Partea I. FIZICA ACHIERII (Elemente teoretice i experimentale)

1. TERMINOLOGIE

Noiuni generale Sunt definite elementele componente ale sculelor achietoare (STAS 6599/1-88). Corpul reprezint partea sculei pe care se execut tiurile sau se asambleaz

plcue achietoare. Coada este partea sculei prin care aceasta se poziioneaz i se fixeaz n vederea

utilizrii ei. Alezajul reprezint partea prin care scula este poziionat i fixat pe un arbore

sau dorn portscul. Axa sculei este reprezentat de dreapta imaginar situat n mod convenional n

raport cu suprafaa de sprijin i care servete la execuia, ascuirea i fixarea sculei. n general, axa sculei este linia central a cozii sau alezajului i coincide cu axa de simetrie a elementelor componente ale danturii sculelor.

Partea achietoare este partea activ a sculei care formeaz achia, n urma micrii relative ntre scul i piesa prelucrat, participnd n mod direct la generarea suprafeei prelucrate prin desprinderea, ndeprtarea, dirijarea i evacuarea achiilor.

Suprafaa de sprijin reprezint suprafaa plan, cilindric sau conic a cozii sculei, paralel sau perpendicular pe planul de referin constructiv, folosit la orientarea i fixarea sculei n vederea execuiei, msurrii i lucrului efectiv.

Tiul este poriunea din partea achietoare situat ntre faa de aezare i faa de degajare, de obicei asociat cu muchia de achiere principal sau secundar care mpreun cu suprafeele limit adiacente formeaz tiul propriu-zis.

Fig. 1. 1. Tiuri i suprafee ale prii achietoare la un cuit de strung

-4-

Fig. 1. 2. Tiuri i suprafee de aezare la un burghiu elicoidal

Fig. 1. 3. Forma vrfului sculei

Muchia de achiere reprezint intersecia feei de degajare cu una din feele de aezare.

Muchiile de achiere pot fi: muchii de achiere principale, obinute la intersecia feei de aezare principale cu faa de degajare; muchii de achiere secundare, obinute la intersecia feei de aezare secundare cu faa de degajare.

Sistemul de referin constructiv Sistemul de referin constructiv este necesar pentru prezentarea elementelor

specifice geometriei sculelor, pentru aezarea lor n vederea execuiei, ascuirii i msurrii (vezi fig. 1.4).

Planele folosite n sistemul de referin constructiv sunt numite plane constructive ale sculei, denumirea lor coninnd pentru fiecare cuvntul constructiv.

Planul de baz constructiv Pr este planul care trece printr-un punct considerat de pe muchia de achiere, paralel sau perpendicular pe un plan, ax sau muchie a sculei ce se pstreaz la poziionarea sau orientarea sculei, n vederea execuiei, ascuirii sau msurrii ei. Acest plan este n general orientat perpendicular pe direcia micrii principale sau de achiere.

Planul de lucru Pf este planul care trece prin punctul considerat pe muchia de achiere, perpendicular pe planul de baz Pr i perpendicular sau paralel cu un plan, ax sau muchie a sculei ce se pstreaz la poziionarea sau orientarea sculei, n vederea execuiei, ascuirii sau msurrii ei.

Planul posterior constructiv Pp este planul perpendicular pe planul; de lucru Pf i pe planul de baz Pr n punctul considerat de pe muchia de achiere.

Unghiurile constructive ale sculei (fig. 1.5) Unghiuri pentru determinarea poziiei muchiei de achiere a tiului

-5-

Unghiul de atac kr al tiului este unghiul dintre planul muchiei de achiere PT i planul de lucru Pf, msurat n planul de baz Pr.

Unghiul complementar de atac al tiului yr este unghiul dintre planul muchiei de achiere PT i planul posterior PP, msurat n planul de baz.

Unghiul de nclinare al tiului lT este unghiul dintre muchia tiului i planul de baz al sculei Pr, msurat n planul muchiei de achiere, PT.

Unghiul de vrf al tiului er este unghiul dintre planul muchiei de achiere i planul muchiei tiului, PT i planul muchiei tiului secundar PT, msurat n planul de baz, Pr:

' 180r r rk e k+ + =o . (1)

Unghiuri pentru determinarea poziiei feei de degajare Unghiul de degajare normal gn este unghiul dintre faa de degajare Ag i planul

de baz Pr al sculei, msurat n planul normal al muchiei de achiere Pn. Unghiul de degajare ortogonal g0 este unghiul dintre faa de degajare Ag i

planul de baz al sculei, Pr, msurat n planul ortogonal al feei de degajare Pg. Unghiuri pentru determinarea poziiei tiului Unghiul de ascuire normal bn este unghiul dintre faa de degajare Ag i faa de

aezare Aa, msurat n planul normal al muchiei tiului Pn. Unghiul de ascuire ortogonal b0 este unghiul dintre faa de degajare Ag i faa

de aezare Aa, msurat n planul de msurare al sculei P0. Unghiuri pentru determinarea poziiei feei de aezare Unghiul de aezare normal an este unghiul ntre faa de aezare Aa i planul

muchiei de achiere PT, msurat n planul normal al muchiei tiului, Pn. Unghiul de aezare ortogonal a0 este unghiul dintre faa de aezare Aa i planul

muchiei de achiere PT, msurat n planul de msurare al sculei, P0.

Fig. 1. 4. Planele sistemului de referin constructiv

-6-

Fig. 1.5. Unghiurile constructive

-7-

2. COMPRIMAREA PLASTIC A ACHIEI

2.1. Fenomenul de comprimare plastica a achiei. Coeficientul de comprimare plastic a achiei

Ca urmare a deformaiilor plastice survenite la transformarea stratului de achiat n achie, dimensiunile achiei (vezi 2.1): lungimea - La; limea - ba i grosimea - aa difer ca mrime de dimensiunile corespunztoare ale stratului de achiere din care s-a format achia.

Dimensiunile stratului de achiere se definesc astfel:

L - este lungimea parcurs de tiul sculei, n direcia micrii principale de achiere, n contact cu materialul prelucrat;

b - limea stratului de achiere, dimensiune considerat pe suprafaa de achiere principal i msurat perpendicular pe direcia micrii principale;

a - grosimea stratului de achiere, dimensiune considerat n planul perpendicular pe direcia micrii principale i msurat perpendicular pe suprafaa de achiere principal.

n condiii normale de lucru, la prelucrarea materialelor plastice, achia se

scurteaz (Laa) i se lete (ba

-8-

Fig. 2.2. Dependena coeficient de contracie unghi de forfecare

Fig. 2.3. Deformaie specific-contracie

Pentru condiiile uzuale de lucru, la prelucrarea oelurilor, coeficientul de comprimare plastic variaz ntre k=1,56.

2.2. Coeficientul de comprimare plastic, indicator al gradului de deformare la achiere

Coeficientul de comprimare plastic a achiei poate caracteriza din punct de vedere calitativ gradul de deformare a stratului de material achiat. ntr-adevr, creterea coeficientului de comprimare plastic indic o cretere a gradului de deformare a materialului achiat. Informaii, mult mai apropiate de situaia real a deformrii stratului de material la transformarea sa n achie, se pot obine analiznd dependena dintre deformaia specific i coeficientul de comprimare plastic, figura 2.2, n cazul achierii ortogonale.

Din triunghiul ADE, se poate determina expresia coeficientului de comprimare plastic, n funcie de unghiul de forfecare, f, i unghiul de degajare al sculei, g,

( )1

cossin

LkL

f gf-

= = (2)

De asemenea, se poate determina legtura dintre coeficientul de comprimare plastic a achiei, k, i mrimea

deformaiei specifice, xs

DD

=e , unde:

Ds este mrimea alunecrii specifice a elementului de achie;

Dx este grosimea elementului de achie.

ntr-adevr, n triunghiul ADE se definete:

( ) -s EF FD x ctg x tgf f gD = + = D + D Deci, deformaia specific, innd

seama de (2), poate fi exprimat prin

2 2 sin 1

cosk k

kg

eg

- += (3)

Din ecuaia (3), se observ c, gradul de deformare a materialului crete odat cu coeficientul de comprimare plastic, dar c acesta, aa cum am mai artat, nu poate fi utilizat ca indicator cantitativ al gradului de deformare al stratului achiat (pentru k=1, deformaia are o valoare diferit de zero, vezi (3)).

Din (3), se poate determina mrimea coeficientului de comprimare plastic pentru care deformaia specific este minim,

21 1 0,

cos cosddk ke

g g= - = (4)

de unde, k=1.

-9-

Concluzionm c, n lipsa comprimrii plastice a achiei (k=1) deformaia specific va fi minim.

n figura 2.3, se prezint dependena dintre deformaia specific i coeficientul de contracie al achiei, pentru diferite mrimi ale unghiului de degajare al sculei.

Fig. 2.4. Influena factorilor

Analiza modului de variaie a mrimii coeficientului de comprimare plastic a achiei n funcie de parametrii regimului de achiere (v, s, t), geometria sculei achietoare (g, c) i calitatea materialului prelucrat permite determinarea gradului de influen a acestor factori asupra deformrii stratului de achiere la transformarea acestuia n achie, figura 2.3.

Lichidele active de rcire-ungere, conduc la micorarea coeficientului de comprimare a achiei, mai ales n domeniul vitezelor de achiere i al grosimilor mici de achie.

-10-

3. ZONA DE DEFORMARE PLASTIC LA ACHIERE

3.1. Tipuri de achiere Clasificarea diferitelor tipuri de achiere se poate face avnd n vedere

urmtoarele considerente principale: a) numrul de tiuri active, definindu-se astfel o achierea liber, o singur muchie de achiere rectilinie n lucru, n vederea

detarii achiei; o achiere complex dac la achierea cu aceiai scul particip simultan dou

sau mai multe tiuri, figura 3.1; b) dup orientarea tiului n raport cu vectorul vitezei de achiere,

o achiere ortogonal (muchia de achiere a tiului principal este perpendicular pe direcia vitezei micrii de achiere);

o achiere nclinat orientarea muchiei de achiere este diferit de normala la direcia vitezei de achiere.

Fig. 3.1. Tipuri de achiere: liber (a i b), complex(c)

Tipul de achiere cel mai simplu este cel a achierii ortogonale libere, condiii n care se examineaz i procesul de formare a achiei.

O situaie mai complex este aceea n care pe suprafaa de degajare a sculei, la achierea liber ortogonal, apar deformaii suplimentare ale achiei care conduc la apariia stratului stagnant i a tiului de depunere.

3.2. Zona de formare a achiei Pentru achierea ortogonal liber zona de

formare a achiei are form de pan (figura 2, zona LOM). Corespunztor schemei prezentate n figura 3.2, deformarea stratului achiat ncepe n lungul liniei OL, care constituie limita de nceput a zonei de deformare plastic. n lungul liniei OL, apar primele alunecri ale materialului prelucrat. Trecnd prin zona OLM, materialul prelucrat sufer deformaii plastice n lungul liniilor de alunecare.

Deasupra liniei OM materialul sufer deformaii datorate n principal frecrii pe faa de degajare, transformndu-se n achie. Caracteristic strii de

Fig. 3.2. Zona de formare a

achiei

-11-

deformare a materialului n zona LOM este faptul c deformaiile sunt, iniial, foarte reduse, suferind ns ctre limita OM o cretere foarte rapid. Dac ntre suprafaa de degajare a sculei i achie nu ar exista frecare atunci deformarea materialului achiei dup linia OM ar nceta. n realitate, exist frecare ntre achie i scul i, ca urmare, achia va suferi o deformare suplimentar.

Pe cale experimental, s-a demonstrat c limea achiei, n comparaie cu limea stratului de achiere, rmne aproape neschimbat. Se poate, deci, afirma c starea de deformare la achierea liber ortogonal poate fi considerat o stare plan de deformare.

3.3. Metode experimentale de studiu a zonei de deformare Pentru studiul strii de deformare n zona de formare a achiei se folosesc mai

multe metode. a) Metoda msurrii duritii, figura 3.3

Se obine o rdcin de achie, prin ntreruperea rapid a procesului de achiere; proba obinut se pregtete ca o prob metalografic obinuit, dup care se msoar duritatea diferitelor zone cu microdurimetrul. Unind punctele de aceeai duritate se pot obine informaii privind liniile de alunecare i, deci, forma zonei de deformare.

b) Metoda amprentelor circulare (metoda reelelor), figura 3.4. Pe suprafaa lateral a epruvetei se traseaz o reea de linii ortogonale, prin

procedee chimice sau mecanice. Mai mult, pe microdurimetru se pot realiza imprimri ale conului de diamant care las o urm circular.

Fig. 3.3. Metoda msurrii Fig. 3.4. Metoda amprentelor

duritii

Obinndu-se rdcina de achie i urmrind deformarea reelei sau a amprentei circulare se poate delimita zona deformaiei plastice.

c) Metoda metalografic Se obine o rdcin de achie i proba este pregtit ca un eantion metalografic.

n urma atacului cu reactiv, la microscop, se poate delimita zona de deformaii pe baza modificrilor structurale aprute.

Se utilizeaz, de asemenea, metoda rentgenografic, metoda nregistrrii pe film cu frecvena de cadre mrit (10000 cadre/sec) precum i metoda fotoelasticitii, pe probe din rini epoxidice.

-12-

Fig. 4.1. Epruveta comprimat

4. FORA DE ACHIERE LA STRUNJIRE

4.1. Determinarea teoretic a forei de achiere Fora necesar pentru detaarea achiei trebuie cunoscut att pentru proiectarea

mainii-unelte, a dispozitivelor i sculelor achietoare ct i pentru stabilirea unor valori limit ale mrimii acesteia, n funcie de rezistena sau, de cele mai multe ori, de rigiditatea semifabricatului prelucrat.

n procesul de achiere, starea de tensiuni este complex; totui, practica a demonstrat c deformrile cele mai mari se datoresc, n primul rnd, compresiunii care are loc n stratul achiat.

Teoretic, se poate determina mrimea forei de achiere considernd stratul achiat ca o epruvet supus la compresiune, figura 4.1. n aceste condiii, tensiunile unitare normale ce apar n epruvet se supun legii politropice a comprimrii plastice

0n nol ls s= (5)

unde: s este tensiunea unitar care apare n epruvet datorit forei de apsare P;

s0 limita convenional de curgere; l0 lungimea iniial a epruvetei supus la

deformare; l lungimea epruvetei deformate sub aciunea forei P; n constanta care depinde de material i de forma epruvetei deformate. Dac se noteaz cu A, respectiv A0, ariile epruvetei dup i, respectiv, nainte de

deformare, se pot scrie relaiile:

0

00 A

P ;AP

=s=s

unde P0 este fora la care se manifest primele deformri remanente. innd seama de legea constanei volumului n cazul deformrii plastice, rezult

1n00

1n lPPl -- = . (6) Sau, dac se noteaz n-1=m, rezult c, la comprimarea plastic, este valabil legea

politropic .ttanconsll mn00 =s=s (7)

Ecuaia (7) este valabil numai pentru zona deformrilor remanente nu i pentru zona deformrilor elastice.

Din aceasta cauz, admind c ecuaia politropic a comprimrii plastice este just, chiar de la nceputul deformrii, s0 devine limit convenional de rupere.

Pentru o epruvet paralelipipedic (achia detaat), de seciune q=ab (b>a), rezult baF 00 s=

sau, innd seama de cele de mai sus,

00mlF a b

ls =

(8)

Prin echivalena cu stratul achiat, raportul l0/l este coeficientul de comprimare plastic, i, deci,

m0 kbaF s= . (9)

-13-

Fig. 4.2. Seciunea achiei

Cunoscnd dependena, determinat pe cale experimental, ntre mrimea coeficientului de comprimare plastic k i grosimea achiei (n cazul de fa asimilat lui a),

y1

aCk = , relaia (5) poate fi adus la forma

my1abCF -= (10) unde C nglobeaz mrimile constante din relaie.

De asemenea, cunoscnd c, figura Fig. 4.2,

c=

sintb , rezult pentru fora F expresia

[ ]

1

sinmy

myCF t sc

-= (11)

sau, n cazul general, F Fx yFF C t s= (12)

relaie n care mrimile CF, xF, yF sunt determinate pe cale experimental.

4.2. Componentele forei de achiere la strunjire Fora de achiere are o mrime i direcie de aciune ce depind de: calitatea materialului

prelucrat, mrimea elementelor regimului de achiere, parametrii geometrici ai sculei achietoare, lichidele de rcire-ungere.

Fora de achiere, din considerente de ordin practic, se consider prin componentele ei: -pe direcia micrii principale, Fz: -pe direcia micrii de avans, Fx; -radial fa de semifabricat, Fy, figuraFig. 4.3.

Fora rezultant R are valoare: 2z

2y

2x FFFR ++= [N].

ntre componentele Fx, Fy i Fz se poate lua rapoartele uzuale

zx F41F = ; zy F5

2F =

Fig. 4.3. Componentele forei de achiere

4.3. Factorii care influeneaz mrimea forei de achiere o Regimul de achiere Rezultatele cercetrilor experimentale confirm valabilitatea relaiei (12), stabilind

dependena dintre mrimea componentelor forei de achiere i elementele regimului de achiere n forma:

-14-

; ; F FF F F Fy yx x z zx y z

x yx y x yx F y F z FF C t s F C t s F C t s= = = [N] (13)

n care Fy ,xFC , etc sunt mrimi ce se determin pe cale experimental, pentru anumite condiii de lucru (material prelucrat, geometria sculei, lichide de rcire-ungere).

n general, exponenii adncimii de achiere sunt mai mari dect exponenii avansului, ceea ce nseamn, de fapt, o influen mai mare a adncimii de achiere asupra mrimii forei.

Odat cu creterea vitezei de achiere, forele de achiere se micoreaz, figura 4.4. Dependena for de achiere-vitez este similar dependenei cunoscute a coeficientului

de comprimare plastic n funcie de vitez. Totui, viteza de achiere nu are o influen deosebit n stabilirea mrimii forei de

achiere. o Parametrii geometrici ai sculei

Fig. 4.4. Influena vitezei

Mrimea unghiului de degajare, conducnd la micorarea coeficientului de comprimare plastic a achiei va conduce implicit la micorarea forelor de achiere, figura 4.5.

Unghiul de atac, influennd mrirea sau micorarea grosimii achiei, odat cu creterea sa va conduce la micorarea forei de achiere.

O mare influen o are mrimea unghiului de atac n stabilirea raportului ntre mrimile componentelor Fx i R, ale forei de achiere:

,cosFF;sinFF

xyy

xyx

c=

c= (14)

unde Fxy este componenta forei de achiere normal pe muchia principal de achiere a sculei, figura 4.3.

Fig. 4.5. Influena parametrilor geometrici

o Materialul prelucrat i materialul sculei, lichidele de rcire-ungere

-15-

Pentru grupe restrnse de materiale cu proprieti asemntoare, este posibil exprimarea mrimii componentei principale de achiere n funcie de una dintre caracteristicile mecanice, de exemplu

zF

z

nrFz CF s= , pentru oel

sau zF

z

nFz )HB(CF = pentru fonte. (15)

Materialul prii active a sculei achietoare influeneaz asupra mrimii forei de achiere prin modificarea fenomenelor de frecare n lungul feei de degajare.

o Lichidele de rcire-ungere Micornd coeficientul de frecare pe faa de degajare, totodat contribuind la formarea

unei zone de predistrugere n faa tiului sculei, lichidele de rcire-ungere pot contribui la reducerea mrimii forelor de achiere, mai ales n domeniul grosimilor mici de achiere.

-16-

Fig. 5.1. Fora axial i momentul de torsiune la burghierea cu burghie

elicoidale

Fig. 5.2. Achia elementar

5. FORA AXIAL I MOMENTUL DE TORSIUNE LA BURGHIERE

5.1. Componentele forei de achiere la burghiere n procesul de burghiere, condiiile de achiere se

modific n diferitele puncte ale tiului, ca urmare a geometriei particulare a burghiului, la care unghiurile active sunt variabile, ca mrime, n lungul tiului principal.

Procesul de formare a achiilor, n acest caz, poate fi studiat analog cu formarea achiilor la strunjire, considernd o zon de lungime infinit-mic n jurul fiecrui punct considerat pe ti.

Fora de achiere ce apare la burghiere se poate descompune n componentele, figura 5.1: componentele axiale Fx, corespunztoare unui ti al sculei; Fx=FA este fora axial; componentele tangeniale Ft, pe direcia micrii de achiere, care dau natere momentului de torsiune MT; componentele radiale Fy, care, n cazul unei ascuiri identice a celor dou tiuri, sunt egale i de sensuri contrare, Fx=0.

Comparnd forele ce apar la burghiere i strunjire, se observ c acestea sunt similare.

Considernd un element al muchiei tiului principal care detaeaz elementul de achie a*db, figura 5.2, fora elementar ce apare este

rz r

dF z p a db= (unde: z este numrul de dini ai sculei;

pr apsarea specific corespunztoare n punctul considerat,

m= aCp rr . (17)

Deoarece c

=sin

drdb i c= sinsa d rezult

( )

1

sinrr d

zC sdF z dr

m

mc

-= (18)

Constanta Cr reprezint rezistena unitar de achiere, a crei valoare, pentru acelai material prelucrat, este dependent de mrimea unghiului de degajare i de mrimea razei r.

Integrnd, fora elementar ntre limitele 0, D/2 corespunztoare tiului principal, rezult

( )

0 1

2sinr d

zC s z DF

m

mc

- = (19)

unde: pentru 0rC s-a considerat o valoare constant, 60CC med0

0r

d= ; (20)

m=0,33 (font) i 0,25 (oel);

-17-

medd - unghiul de achiere mediu n lungul tiului sculei; C0 constant dependent de calitatea materialului prelucrat.

Ca urmare, componenta Fz poate cpta o exprimare de forma zF

z

yFz sDCF = [daN]. (21)

Momentul de torsiune elementar ( )

drrzsin

sCdM1dr

c

= mm-

(22)

permite, prin integrare, determinarea formei de exprimare My2M sDCM = [daNmm]. (23) n mod analog, considernd fora elementar normal pe ti

rzndFdF e= , e=0,60,7, (24)

se poate determina fora axial elementar ce= sindFdFrzx

(25) sau ce= sindF2dF

rzA, (26)

care conduce la o exprimare de forma AFyAA sDCF = [daN]. (27) n cazul general, se pot considera pentru fora axial, FA i pentru momentul de torsiune,

M, expresiile: AFAF

A

yxFA sDCF = [daN]; (28)

MM yxM sDCM = [daNmm], (29) n care constantele i exponenii se determin pe cale experimental, pentru condiii concrete de lucru.

5.2. Influena diferiilor factori asupra mrimii forei axiale i a momentului de torsiune la burghiere

5.3.1. Influena parametrilor regimului de achiere Fora axial i momentul de torsiune cresc odat cu creterea seciunii de achiere.

Influena avansului este mai mic dect a adncimii de achiere. Mrirea vitezei de achiere conduce la reducerea att a forei axiale ct i a momentului

de torsiune dar nu n mod semnificativ.

5.3.2. Influena materialului prelucrat i a lichidelor de ungere i rcire Se poate afirma c, odat cu creterea rezistenei materialului prelucrat, cresc fora

axial i momentul de torsiune la burghiere. Lichidele de rcire-ungere au o influen important, date fiind condiiile specifice ale

operaiei de burghiere, conducnd la micorarea cu aproximativ 30% a forei axiale i a momentului de torsiune, fa de lucrul fr rcire-ungere.

5.3.3. Parametrii geometrici ai sculei

Micorarea unghiului de atac c, atrage dup sine micorarea forei axiale i mrirea momentului de torsiune.

Creterea unghiului de degajare (unghiul de nclinare a canalului burghiului w) conduce la micorarea momentului de torsiune i a forei axiale.

Lungimea tiului transversal are o influen deosebit asupra mrimii forei axiale; micorarea sa atrgnd dup sine micorarea forei axiale.

-18-

6. UZURA SCULELOR ACHIETOARE

6.1. Forme de uzare a sculelor achietoare Ca urmare a presiunii pe suprafaa de contact, a temperaturii i a micrii relative

achie-scul i semifabricat-scul, suprafeele active ale sculei achietoare sunt supuse uzurii. Se deosebesc dou forme de uzare a sculei achietoare: - uzura pe faa de aezare (forma I); - uzura pe feele de aezare i de degajare (forma II), figura 6.1.

Fig. 6.1. Forme de uzare: a) uzura feei de aezare (VB); b) uzura sub forma de crater; c) uzura prag

n cazul uzrii de forma I, pe faa de aezare a sculei se obine o suprafa de uzur de lungime VB, figura 6.1.a. n cazul uzrii sculei de forma II, odat cu uzarea suprafeei de aezare se obine i uzura feei de degajare n forma unui crater cu dimensiunile KB i KT, figura 6.1.b. Aceast form de uzare este caracteristic sculelor din oel rapid la prelucrarea cu viteze mici i mijlocii a oelurilor carbon de construcie. Modul specific de uzare se explic prin existena, n aceste condiii, a tiului de depunere care are un rol protector.

Fig. 6.2. Uzura de deformare plastic

La prelucrarea cu scule din carburi metalice, la viteze mari de achiere, n lipsa tiului de depunere, uzura sculei achietoare se produce dup schema prezentat n figura 6.1.c.

La achierea cu viteze mari i foarte mari, cu scule din carburi metalice, uzura sculei se prezint sub forma unei deformaii plastice a tiului, figura 28. Ca urmare a acestei deformaii plastice, unghiul de aezare devine nul sau chiar negativ, conducnd la intensificarea mecanismului de uzare a sculei achietoare.

6.2. Mecanisme de uzare Exist mai multe mecanisme ale a procesului de uzare a sculelor achietoare. o Uzura prin abraziune n zonele n frecare, particulele abrazive dure, ntre suprafeele n contact, provoac

ndeprtarea sau deformri ale materialului din pturile superficiale.

-19-

La prelucrarea oelurilor, uzura de abraziune este provocat de ctre constituenii metalografici duri ai materialului de prelucrat.(cementita sau carburi complexe ale unor elemente de aliere). Abraziunea apare cu preponderen la achierea oelurilor cu scule confecionate din oeluri carbon sau aliate.

o Uzura de adeziune Uzura de adeziune se produce ca urmare a adeziunii moleculare dintre anumii

constitueni din materialul sculei i din materialul de prelucrat. Adeziunea se produce ntre ferita, constituent al materialului sculei i al materialului

prelucrat, precum i ntre ferita din materialul prelucrat i cobaltul din materialul sculei (pentru scule din carburi metalice).

o Uzura de difuziune Se produce ca urmare a difuziunii unor elemente din soluia solid a aliajului sculei n

soluia solid a materialului de prelucrat. (ex. din carburile metalice difuzeaz carbonul).

Fig. 6.3. Domenii de aciune ale mecanismelor de uzare

Fenomenul sporete n intensitate odat cu creterea temperaturii. La temperaturi mai mari de 800C se consider c, principala cauz a uzrii sculelor din carburi metalice este difuziunea.

o Uzura prin transport de ioni Cele dou materiale, al sculei i al piesei, formeaz un cuplu al crui curent este suma

algebric a doi cureni, dintre care unul ionic cu sensul de la scul la pies. n acest fel, scula pierde ioni din masa sa, i, deci, se uzeaz.

o Uzura prin frmiare Aceasta apare ca urmare a solicitrilor pulsatorii a sculei, mai ales la scule din materiale

fragile (carburi metalice). Participarea fiecrui tip de uzur la uzura real a sculei achietoare depinde de o serie de factori dintre care cei mai importani sunt temperatura tiului i materialul prelucrat.

6.3. Criterii de uzur o Dependena: uzur - timp Modului de cretere a uzurii sculei pe faa de aezare sau de degajare i sunt

caracteristice legi specifice.

-20-

Fig. 6.4. Forme de legi de uzare n timp

Din figura 6.4, rezult dependenele uzur - timp caracteristice dezvoltrii uzurii pe faa de aezare (a) i a uzurii simultane a feei de degajare i a celei de aezare (b).

n cazul (b), sunt evidente cele trei zone caracteristice: OA - uzura iniial; AB - uzura proporional; BC - uzura catastrofal.

o Criterii de uzur n timpul exploatrii sculei, datorit uzrii, apare un moment cnd lucrul trebuie

ntrerupt i scula reascuit. Momentul ntreruperii lucrului se stabilete cu ajutorul criteriilor de uzur.

Se definesc criterii tehnologice de uzur cum ar fi: - apariia pe suprafaa prelucrat a unor dungi lucioase care se datoresc faptului c,

scula neptrunznd n materialul prelucrat, materialul este strivit i refulat pe sub ti - creterea componentelor forei de achiere; - schimbarea formei achiei i culorii achiei; - nrutirea rugozitii suprafeei prelucrate; - apariia vibraiilor sistemului tehnologic; Deoarece nu este posibil s se lucreze cu scula pn la distrugerea complet a muchiei

tiului, (pierderea de material la reascuire face neeconomic o astfel de exploatare), se prescriu valori admise pentru parametrii criteriilor convenionale de uzare (vezi tabelele 1 i 2)

Cuite de strung Tabelul 1 Material scul (condiii de

lucru) Material

prelucrat Criteriul VB [mm]

Oel rapid (fr rcire) Oel 0,5 Oel rapid (cu rcire) Oel 2,0 Oel rapid Font 4,0 Carburi metalice Oel 11,2 Carburi metalice Font 0,81

Freze cilindrice Tabelul 2

Material scul (condiii de lucru)

Material prelucrat

Criteriul VB [mm]

Carburi metalice (degroare+finisare)

Oel 0,50,6

Oel rapid (degroare) Oel 0,40,6 Oel rapid (finisare) Oel 0,150,25 Oel rapid (degroare) Font 0,50,8

-21-

Fig. 6.5. Uzura feei Fig. 6.6. Criteriul VB Fig. 6.7. Criteriul VB de aezare la bro la freze cilindrice la burghie. Uzura de col

VB=0,20,4 mm

-22-

7. RUGOZITATEA SUPRAFEELOR PRELUCRATE PRIN STRUNJIRE

Neregularitile care formeaz microgeometria unei suprafee prelucrate prin strunjire se obin att datorit modului de generare a suprafeei (depinznd de forma muchiei de achiere i de mrimea avansului) ct i a fenomenelor de deformare plastic, legate de formarea achiei i a depunerilor pe ti.

Microneregularitile datorate fenomenelor ce nsoesc formarea achiei ce apar pe o suprafa prelucrat sunt:

ondulaii, datorate vibraiei sistemului tehnologic; cratere, se formeaz prin smulgerea unor particule din masa materialului prelucrat

(apar mai ales la prelucrarea fontelor); fisuri, urme ale fisurilor de la baza achiei se obin numai la prelucrarea

materialelor fragile; solzi lucioi, formai prin imprimarea pe suprafaa achiat a unor poriuni din masa

depunerii pe ti rupt i refulate pe sub tiul principal al sculei. Microneregularitile suprafeei prelucrate n direcia micrii rezultante de achiere

formeaz asperitatea longitudinal, iar cele n direcia avansului formeaz asperitatea transversal.

o Influena diferiilor factori asupra mrimii rugozitii

Fig. 7.1. Forma teoretic a asperitii transversale-R

Rugozitatea transversal este determinat de geometria sculei i de mrimea avansului, figura 7.1.

Dimensiunea calculat a rugozitii Rc este dat de relaiile

1

csR

ctg ctgc c=

+ i

2

8csRre

@ (30)

unde: c i c1 sunt unghiurile de atac principal i, respectiv, secundar; s este avansul; r este mrimea razei la vrf. Relaiile (30) dau valori ale rugozitii mult diferite de

cele efective. Din analiza modului de obinere a profilului real, pentru operaia de strunjire de

finisare, se observ c scula, datorit razei de ascuire a tiului br , va detaa achia numai pn la o anumit grosime minim (amin), figura 7.2.

-23-

Fig. 7.2. Generarea minim a achiei

Restul de material, nemaiputnd fi detaat, va suferi o deformare plastic important, se va ecruisa i, fiind refulat sub ti, va genera asperitatea.

n acest mod, asperitatea calculat are urmtoarea expresie matematic

( ) ( ) ( )

2 22min min

2min min min8 2 2 2 2 2

cra r asR

r a r a s r a

= + ++ + +

(31)

unde min 0, 293 [ m].a br m= (32) Viteza de achiere are o influen deosebit asupra mrimii rugozitii, mai ales n

domeniul vitezelor n care, la achierea oelului, se formeaz tiul de depunere, figura 7.3. Dependena rugozitate-avans la prelucrrile de finisare arat c, rugozitatea efectiv este

determinat nu de mrimea rugozitii de generare ci de cea produs datorit deformrii plastice a materialului prelucrat.

Fig. 7.3. Influena vitezei de achiere Fig. 7.4. Influena mrimii avansului

Parametrii geometrici ai sculei influeneaz mrimea rugozitii suprafeei prelucrate astfel:

- micorarea excesiv a unghiului de aezare conduce la mrirea microneregularitilor;

-24-

- mrirea unghiului de degajare conduce, de asemenea, la micorarea microneregularitilor.

De asemenea, calitatea necorespunztoare a suprafeelor active ale sculei, (uzura acestora) conduce la nrutirea rugozitii suprafeei prelucrate.

Lichidele de rcire-ungere conduc la mbuntirea rugozitii suprafeei prelucrate, mai ales n domeniul vitezelor de achiere mici.

De asemenea, o deosebit importan o are calitatea materialului prelucrat. Se poate afirma c, de regul, materialele cu o bun plasticitate, precum i strile

structurale care confer o bun plasticitate conduc la formarea unor suprafee rugoase. Sculele cu geometrie specific operaiei de finisare sunt prezentate n figura 7.5.

Fig. 7.5. Scule pentru strunjirea de finisare

-25-

8. TEMPERATURA MEDIE A TIULUI SCULEI

8.1. Cldura de achiere. Bilanul termic la achierea metalelor n procesul de achiere are loc ridicarea temperaturii achiei, sculei i semifabricatului,

ca urmare a transformrii unui procent de 99,5% din lucrul mecanic de achiere n cldur. Convenional, se poate considera c, exist trei surse de cldur, figura 8.1:

- planul de forfecare; - suprafaa de degajare a sculei; - faa de aezare a sculei.

Dac se noteaz cu Qf, Qg i Qa cantitatea de cldur provenit din aceste surse, atunci, cantitatea total de cldur este dat de relaia,

Q=Qf+Qg+Qa. (33) Cldura degajat se propag n achie, scul, pies i mediul nconjurtor astfel c se

poate face precizarea p a p s p s mQ Q Q Q Q Q Q Qf f a a g g= + + + + + + (34)

Fig. 8.1. Surse de cldur la achiere

unde: pQf este cantitatea de cldur provenit din transformarea lucrului mecanic de

deformare n planul de forfecare i preluat de pies; aQf - cantitatea de cldur provenit din transformarea lucrului mecanic de

deformare n planul de forfecare i preluat de achie; pQa - cantitatea de cldur provenit din transformarea lucrului mecanic de frecare

pe faa de aezare i preluat de pies; sQa - cantitatea de cldur provenit din transformarea lucrului mecanic de frecare

pe faa de aezare i preluat de scul; sQg - cantitatea de cldur provenit din transformarea lucrului mecanic de frecare pe

faa de degajare i preluat de scul; aQg - cantitatea de cldur provenit din transformarea lucrului mecanic de frecare pe

faa de degajare i preluat de achie; Qm cantitatea de cldur preluat direct de mediul ambiant.

-26-

Repartizarea cldurii de achiere ntre achie, pies, scul i mediul ambiant depinde de procedeul de achiere, caracterististicile termice ale materialului piesei i sculei, de regimul de achiere, n special de viteza de achiere.

Orientativ, cantitatea de cldur se repartizeaz astfel: - la strunjire 75% n achie; 20% n pies; 4% n scul; 1% n mediul ambiant, dar

difer mult de aceast stare, odat cu creterea vitezei de achiere; - la burghiere 28% n achie; 52% n pies; 15% n scul; 5% n mediul ambiant.

Fig. 8.2. Cmp termic n scul la strunjire

O deosebit importan o are cunoaterea cmpului de temperaturi n scul, avnd n vedere, n special, fenomenul de uzur al sculei achietoare.

n figura 8.2, este reprezentat cmpul de temperatur n achie, pies i scul la strunjirea oelului. Este evident faptul c, temperatura sculei este maxim pe faa de degajare, n apropierea tiului.

8. 2. Influena diferiilor factori asupra temperaturii tiului sculei

8.2.1. Regimul de achiere Creterea grosimii achiei influeneaz asupra temperaturii tiului sculei, pe de o parte

ca factor ce determin creterea lucrului mecanic de achiere i, pe de alt parte, ca factor de reducere a mrimii apsrii specifice de achiere. Odat cu creterea grosimii achiei crete i temperatura tiului sculei,

qm

q=q

00 a

a . (35)

unde: a>a0; 45,020,0 K=mq la prelucrarea oelurilor; 133,0=mq la prelucrarea fontei; q - temperatura tiului, [C]. Limea de achiere, odat cu creterea sa, conduce indirect la o reducere a

temperaturii tiului, ca urmare a creterii dimensiunii suprafeei de contact achie - scul. n acelai timp, constituind un factor de amplificare a forei de achiere, i, deci, a lucrului mecanic de achiere, creterea limii de achiere conduce la creterea temperaturii tiului.

-27-

Viteza de achiere are o influen hotrtoare asupra temperaturii tiului, creterea vitezei conducnd la creterea temperaturii tiului,

q

q=q

q

00 v

v (36)

unde: v>v0; 72,026,0q K=q la prelucrarea oelurilor; 40,026,0q K=q la prelucrarea fontei.

8.2.2. Parametrii geometrici i constructivi ai sculei Creterea unghiului de degajare, pn la o anumit valoare, conduce la micorarea

temperaturii tiului sculei; creterea peste aceast valoare a unghiului de degajare conduce la creterea temperaturii tiului pe seama micorrii volumului tiului sculei, figura 8.3.

Creterea unghiului de atac conduce la mrirea temperaturii tiului sculei, n special pe seama scderii capacitii termice a sculei, figura 8.4.

Fig. 8.3. Influena unghiului Fig. 8.4. Influena unghiului de atac de degajare

Odat cu mrirea razei de racordare la vrful sculei, temperatura tiului se micoreaz pe seama creterii capacitii termice a sculei.

8.3. Metode experimentale pentru msurarea temperaturii tiului sculei

Metodele experimentale pentru msurarea temperaturii de achiere pot fi mprite n dou grupe:

- metode prin care se determin temperatura medie a achiei i a semifabricatului (metoda calorimetric; metoda culorii de revenire; metoda substanelor termocolore);

- metode prin care se determin temperatura diferitelor zone ale achiei sau ale sculei (metoda termoelectric, metoda radiaiei).

Metoda calorimetric permite determinarea cantitii de cldur degajat ntr-un proces de achiere, operaia de achiere desfurndu-se ntr-un calorimetru i urmrindu-se, ndeaproape, temperatura lichidului calorimetric. Prin aceast metod, se determin numai cldura total degajat n proces.

Metoda culorilor de revenire este o metod aproximativ care se bazeaz pe corespondena care exist ntre culoarea peliculei de oxizi format pe suprafaa achiei i temperatura acesteia.

Codul culorilor (la prelucrarea oelului carbon) este urmtorul: o galben pai - 200C; o purpuriu - 270C;

-28-

o albastru deschis - 320C; o albastru cenuiu - 350C; Vopselele termocolore sunt substane care sub aciunea cldurii i schimb culoarea la

atingerea unei anumite temperaturi. Metoda face posibil determinarea temperaturii sculei numai n zonele ce nu sunt n contact cu achia. Metoda este aproximativ.

Metoda radiaiei se bazeaz pe emisiunea de raze calorice infraroii ale diferitelor puncte din zona de achiere, captate cu un pirometru.

Metoda termoelectric permite, prin folosirea termocuplelor artificiale, montate pe suprafeele active ale sculei, figura 8.5, s se msoare temperatura pe care o ating aceste puncte n cursul procesului de achiere.

Metoda mai poate fi folosit i n varianta aa numit a termocuplului semiartificial la care unul din elementele termocuplului l constitue materialul sculei, iar cel de-al doilea un fir de constantan, sudat de corpul cuitului n punctul n care se msoar temperatura. Etalonarea unui astfel de montaj se poate face cu exactitate, figura 8.6

Fig. 8.5. Metoda termocuplelor Fig. 8.6. Termocuplu

artificiale semiartificial

Pentru determinarea temperaturii medii a tiului, se pot utiliza termocuplele formate de materialul sculei i al piesei termocuplul natural, figura 8.7.

Scula trebuie, n mod obligatoriu, izolat din punct de vedere electric fa de batiul mainii.

Fig. 8.7. Termocuplul natural

Dezavantajul metodei const n aceea c montajul trebuie reetalonat pentru fiecare cuplu de material pies-scul n parte. Circuitul electric pies-scul se poate nchide printr-un colector cu mercur. Acesta din urm poate fi nlocuit printr-un colector cu grafit.

-29-

9. DURABILITATEA SCULELOR ACHIETOARE DEPENDENA DURABILITATE - VITEZA DE ACHIERE

Durata de lucru continu a sculei ntre dou reascuiri impuse de atingerea unui criteriu de uzare poart numele de durabilitate. Durabilitatea se noteaz cu T i se msoar n minute.

Durabilitatea depinde de factorii care influeneaz uzura: viteza de achiere, avansul, adncimea de achiere, geometria sculei, calitatea materialului prelucrat i materialul sculei, lichidele de rcire i ungere.

Cea mai mare influen asupra durabilitii sculei o are viteza de achiere. Pe cale experimental, s-a determinat dependena dintre durabilitatea T i viteza de achiere, n forma (relaia Taylor)

=v mTCv , (37)

unde: T este durabilitatea [minute]; v viteza de achiere [m/min]; m exponentul durabilitii; Cv constant care depinde de proprietile fizice ale materialului prelucrat i de

parametrii regimului de achiere. Exponentul m nu este o mrime constant, el depinznd de factorii care influeneaz

uzura tiului. Totui, pentru un domeniu de variaie a vitezelor restrns (raportul ntre vitezele limit de cel mult 1,5), se poate considera c exponentul m are o valoare constant.

n aceste condiii (m=const.), n coordonate logaritmice, funcia (37) reprezint o dreapt, figura 48,

ClogTlogmvlog +-= , (38) unde a= tgm .

Cu ct exponentul m este mai mic, cu att dreapta este mai apropiat de orizontal. n acest caz, la o variaie mic a vitezei de achiere corespunde o variaie mare a durabilitii sculei.

Fig. 9.1. Legea Taylor

La o astfel de comportare a sculei, se spune c, aceasta este sensibil la variaia vitezei de achiere. Pentru domeniul vitezelor de achiere, caracteristic operaiilor de broare, filetare, exponentul m este mai mare (scula nu este sensibil la variaia vitezei de achiere,n acel domeniu). La vitezele de achiere mari (strunjirea de finisare), exponentul m este mic ceea ce conduce la creterea sensibilitii la variaia vitezei pentru sculele achietoare ce lucreaz n acest domeniu.

-30-

9.2. ncercri pentru stabilirea dependeei durabilitate-vitez de achiere

9.2.1. Metode de determinare complet a corelaiei durabilitate-vitez la achiere (metoda de lung durat)

Pentru trasarea dependenei T-v, figura 49, se procedeaz n felul urmtor: se execut strunjiri longitudinale n condiiile regimului de achiere (t, s, v1);

Fig. 9.2. Metoda de lung durat

o la fiecare 2...5 minute se ntrerupe achierea i se msoar uzura sculei pn n acel moment, (se msoar de regul parametrul VB);

o cu perechile de valori t i VB se traseaz dependena VB=f(t); o se repet experiena pentru o alt valoare a vitezei de achiere v2, ceilali parametri

rmnnd constani; o se determin durabilitile T1 i T2, corespunztoare punctelor A1 i A2 de unde apare

uzura total (sau pentru o anumit valoare a uzurii, aleas drept criteriu). innd seama de condiia (1), rezult:

2m21

m1 vTvT = (39)

Se poate determina, n coordonate logaritmice, panta

21

12

TlogTlogvlogvlogtgm

--

=a= . (40)

Metoda prezint dezavantajul c necesit un volum mare de munc.

9.2.2. Metoda redus, axat pe extrapolarea corelaiei uzur-timp ncercrile se fac pentru diferite viteze de achiere meninndu-se constani ceilali

parametri ai regimului de lucru. Se stabilesc dependenele VB=f(t). O singur ncercare se desfoar pn la uzura total a sculei, stabilindu-se corelaia

uzur-timp. Pentru toate celelalte cazuri, ncercrile se realizeaz numai pentru durate de timp mici, stabilindu-se modul de variaie a uzurii n timp,numai n zona iniial a curbei.

n acest fel, se poate scrie o relaie de forma 21

B

xxVB vCV t= , (41)

unde: VB este mrimea uzurii adoptat drept criteriu; T - durabilitatea sculei corespunztoare criteriului de uzare stabilit; v viteza de achiere [m/min].

Rezult ( )

( ) 211B

2

x/xx/1V

x/lB

TCV

v

= . (42)

Deoarece

-31-

( )( ) CCV

1

B

2

x/1V

x/lB = , m

xx

2

1 = , rezult mT

Cv = .

9.2.3. Metoda cu izotopi radioactivi Pentru aprecierea intensitii de uzare a sculei, se folosete i metoda cu izotopi

radioactivi. Materialul sculei conine izotopi radioactivi ai elementelor chimice ce intr n

compoziia acestui material. Prin msurarea radioactivitii achiilor, se stabilete pierderea n greutate a prii

achietoare a sculei.

9.2.4. Metoda redus bazat pe intensitatea uzurii sculei Se fac ncercri pentru diferite viteze de achiere v1, v2vn, msurndu-se intensitile

de uzare I1, I2In, n perioada de durabilitate a sculei:

1

B1 T

VI 1= ,

2

B2 T

VI 2= , ,

n

Bn T

VI n=

unde T1, T2, , Tn sunt durabilitile sculelor corespunztoare vitezelor v1, v2, vn. n coordonate logaritmice, dependena I=f(v), este o dreapt. Panta dreptei n raport cu

axa I este exponentul durabilitii m din relaia (37).

-32-

10. LICHIDE DE RCIRE UNGERE -CAPACITATEA DE RCIRE-

Folosirea la achierea metalelor a lichidelor de rcire - ungere i a unor metode de rcire - ungere eficiente conduce la o mrire a durabilitii sculelor, la creterea productivitii muncii, pe seama mririi parametrilor regimului de achiere, la mbuntirea calitii suprafeelor prelucrate, etc.

10.1. Proprietile lichidelor de rcire-ungere Lichidele folosite n procesul de achiere au urmtoarele proprieti: de rcire, de

ungere, efectul de achiere, diminuarea formrii depunerilor pe ti, pasivizarea suprafeei prelucrate, efectul de splare.

Capacitatea de rcire, ca proprietate a lichidelor de rcire - ungere, datorit evacurii cldurii produse n proces, contribuie la micorarea temperaturii sculei, a piesei i ntregului sistem tehnologic.

Ungerea are un efect favorabil prin reducerea forelor de frecare interioare i exterioare ntre achie i faa de degajare, precum i ntre faa de aezare i suprafaa prelucrat. Coninnd substane capilar active, lichidul de achiere i micoreaz mult tensiunea superficial i, n contact cu suprafeele active ale piesei i sculei, este atras de acestea cu fore de adeziune mari, formnd pe aceste suprafee pelicule de adsorbie foarte rezistente la presiuni superficiale mari.

Efectul de achiere este datorat apariiei straturilor monomoleculare de lichid formate n microfisurile dintre elementele de achiere pe care le mresc, datorit efectului de pan. n plus, se produce i o oarecare ungere a suprafeelor de alunecare dintre elementele de achie reducndu-se fora de forfecare.

Diminuarea formrii depunerilor pe ti este produs de pelicula de adsorbie, care se opune contactului direct al suprafeei achiei cu faa de degajare i, astfel, micoreaz sau elimin stagnarea, lipirea sau depunerea pe faa de degajare.

Protejarea suprafeei prelucrate i a mainii - unelte, sculei i a dispozitivului se datoreaz formrii pe suprafeele metalice a unei pelicule coloidale sau a unui strat foarte subire de oxid care oprete oxidarea n adncime. Pentru accentuarea acestui efect, se adaug aditivi antioxidani i anticorosivi. Acetia sunt, de fapt, inhibitori de coroziune care prelungesc perioada de inducie a reaciilor n lan corespunztoare timpului necesar formrii peroxizilor (inhibitori de coroziune sunt compui organici solubili care conin P i N, combinaii alcoolice, fenolice). Aciunea acestor aditivi se manifest prin fixarea oxigenului care este, astfel, scos din circuitul prin care se formeaz oxizii metalului de prelucrat. n general, lichidul de rcire i ungere care ader pe suprafeele pieselor de prelucrat protejeaz aceste suprafee contra coroziunii, n timpul scurs pn la prelucrrile ulterioare sau montajul pieselor n ansambluri.

Efectul de splare, conduce la ndeprtarea achiilor mici, a prafului metalic etc; se mbuntete prin adugarea de substane alcaline n lichidul de ungere - rcire.

n afara acestor cerine tehnologice, lichidele de rcire i ungere trebuie s asigure i o serie de condiii de utilizare, dintre care menionm:

- stabilitatea; - compatibilitatea; - s nu afecteze organele de etanare; - s nu deterioreze stratul de vopsea; - s nu fie toxice; - s nu produc miros; - s nu fumege, spumege;

-33-

- pericol de inflamabilitate redus. Stabilitatea emulsiilor este datorat, n primul rnd, emulgatorilor ce intr n compoziia

uleiului emulsionabil. O mare atenie trebuie acordat pentru evitarea precipitrii emulsiilor, cu separarea fazelor. Lucrnd cu atenie, acest lucru poate fi detectat n stadiile iniiale, aa nct, uleiul solubil trebuie schimbat nainte de a provoca o ruginire a suprafeelor metalice cu care vine n contact.

Stabilitatea poate fi influenat negativ printr-un proces de preparare incorect cum este de exemplu turnarea apei n ulei, fr o agitaie adecvat, prin amestecarea n proporii greite, prin utilizarea unei ape dure sau cu emulgator n exces. Separarea uleiului emulsionabil poate fi accelerat de prezena mlului de achiere care, iniial, este ntr-o stare chimic activ.

Imunitate (compatibilitatea fiziologic). Este recomandabil ca operatorii care sunt alergici la unele lichide de achiere s evite lucrul n mediul respectiv. Cele mai multe lichide de achiere nu prezint pericolul de apariie a dermatitelor dac se iau msuri normale de precauie (splri repetate n timpul pauzelor, salopete curate, evitarea lucrului n cazul existenei unor rni deschise).

n practica folosirii unor produse care pot fi iritante la anumite persoane, este recomandabil ntrebuinarea de creme protectoare care feresc pielea expus, repetat, la mediul lubrifiant.

Miros. Unii constitueni ai lichidelor de achiere permit dezvoltarea bacteriilor. Unele din aceste bacterii pot fi duntoare i, din punct de vedere fiziologic, pot da natere unui miros neplcut. Dintre produsele bactericide, se menioneaz compuii de creozol dar, datorit aciunii lor iritante s-au dezvoltat i ali compui care s fie utilizai pentru sterilizare. Mirosul neplcut este pus n legtur cu dezvoltarea unor bacterii anaerobe, lucru ce se poate evita prin introducerea unui curent de aer prin rezervor sau colector; totui, aceasta constituie numai o soluie temporar de rezolvare a problemei.

Toxicitatea. Unele lichide de achiere, care permit performane superioare de lucru, pot fi, totui, interzise n industrie, dac produc inflamaii ale organelor respiratorii sau tulburri ale vederii sau a auzului. Tetraclorura de carbon, de exemplu, este foarte eficient la achierea cu viteze mici a oelului i a fost experimentat pe o scar larg n cercetri de laborator. Deficiena ce o face inutilizabil este aceea c, n stare de vapori, este inflamabil intrnd n reacie cu oxigenul atmosferic i producnd fosgen la temperaturi ridicate.

Inflamabilitatea. n ultima vreme, datorit necesitii de prelucrare a materialelor piroforice (titanul, uraniul, magneziul) a aprut necesitatea de a evita riscul unor incendii. Pericolul de inflamabilitate prin folosirea unor fracii petroliere este atenuat prin folosirea unor distilate la temperaturi superioare (cu punct de inflamabilitate foarte ridicat) sau a uleiurilor grase, vegetale. Folosirea emulsiilor asigur protecia din acest punct de vedere, bineneles exceptnd lucrul cu metalele alcaline sau magneziul.

Fumegarea depinde de natura lichidului de rcire i ungere, de temperatura zonei de achiere. Fumegarea cauzeaz neplceri, mai ales la uleiurile cu viscozitate mic. Consecinele sunt: vizibilitatea redus i pericolul de intoxicare a operatorului. n condiiile unei ventilaii necorespunztoare, atmosfera de lucru ntr-o hal cu un mare numr de maini poate fi practic insuportabil. Fumegarea este un fenomen nociv. Ea se poate diminua prin:

- schimbarea mediului lubrifiant cu unul mai puin volatil; - reducerea severitii operaiei de achiere; - circulaia forat aerului prin contracureni.

10.2. Clasificarea lichidelor de rcire-ungere n funcie de capacitatea de rcire, ungere sau a efectului de achiere, lichidele se pot

clasifica n: Soluii apoase ale unor electrolii (ap+inhibitor de coroziune): carbonat de sodiu,

silicai de sodiu i de potasiu etc, cu proprieti de rcire foarte bune;

-34-

Spunuri hidrofile - substana capilar activ poate fi un spun hidrofil (pe baz de potasiu, sodiu etc) sau diferii acizi (naftenic, oleic); drept inhibitori de coroziune se folosesc fosfatul trisodic i sticla solubil; au proprieti bune de rcire, ungere i achiere;

Emulsii de tip ulei - ap, preparate din amestecuri ce emulsioneaz n mod automat, cuprind ap, substane capilar active, uleiuri minerale emulsionabile i inhibitori de coroziune; au proprieti bune de rcire, ungere i achiere;

Emulsii activate conin, n plus, substane capilar active cu afinitate mai mare; sunt formate din ap, substane capilar active i ulei mineral emulsionabil; adaosul de grafit coloidal n ap mrete proprietile de ungere; aceste emulsii au proprieti foarte bune de ungere i achiere i o bun capacitate de rcire.

Uleiuri pentru procesul de achiere sunt prezentate n tabelul 1

Tabelul 1 Denumirea i documentul de calitate

Scurt descriere Domeniul de folosire i proprietile specifice

Uleiuri emulsionabile

PEI (A i B) STAS 2598-

72

Ulei emulsionabil anticoroziv, constituit din: ulei mineral, componeni tensoactivi i aditivi anticorozivi i pentru protecie ntre fazele de prelucrare.

PE 2 NID 5424-71

Ulei emulsionabil anticoroziv, aditivat pentru extrem presiune: ulei mineral, componeni tensoactivi i aditivi de extrem presiune, antiuzur, anticoroziune, antirugin.

Pentru prelucrri prin achiere: strunjire, frezare, prelucrarea alezajelor. n concentraie de 810% ulei n ap asigur omogenitatea, stabilitatea emulsiei, nu face spum, nu deterioreaz vopseaua.

PE 5 EP CS 189-76

Ulei emulsionabil anticoroziv, aditivat pentru extrem presiune: ulei mineral, componeni i aditivi tensioactivi, anticorozivi i chimici activi pentru extrem presiune.

Produs foarte puternic aditivat pentru extrem presiune, antigripaj. Se poate folosi n locul uleiurilor neemulsionabile.

Uleiuri neemulsionabile

P 1 CS 157-71

Ulei naftenic pentru presiuni extreme, antiuzur i antirugin.

Honuirea pieselor din font. Punct de inflamabilitate ridicat i proprieti de ungere bun.

P1A1 CS 104-70 Ulei naftenic compoundat i aditivat

Honuirea i rodarea pieselor din oel. Proprieti de ungere i splare bune.

P1A2 CS 105-70

Ulei naftenic compoundat i aditivat pentru presiuni extreme i rugin

Idem pentru piese cromate dure i piese din oel de mare duritate.

P1B2 CS 156-74

Ulei parafinic rafinat i deparafinat cu aditivi pentru presiuni extreme, antiuzur, detergent.

Mediu de ungere-rcire pentru rectificarea profilat. Viscozitatea sa ofer durabilitate sporit sculei achietoare.

P1 R/S CS 174-75

Ulei naftenic aditivat, detergent-dispersant, pentru presiuni extreme i antispumant.

Superfinisarea inelelor de rulmeni, piese din oeluri aliate i nalt aliate. Bune proprieti de splare i ungere.

P1 L CS 179-76

Ulei naftenic compundat, cu ageni modificatori de frecare

Lepuirea iniial a bilelor de rulmeni. Bune proprieti de ungere.

P2 A CS 106-70

Ulei naftenic compundat aditivat pentru presiuni extreme, antiuzur, antirugin i detergent dispersant.

Danturare prin frezare, mortezare, broare. Asigur proprieti de ungere, este destul de transparent.

Uleiurile minerale i vegetale au proprieti de ungere foarte bune dar care nu pot depi

pe acelea ale emulsiilor activate. Uleiurile minerale pot fi simple, activate cu substane capilar active, uleiuri cu sulf,

compound (cu 5% ulei de ricin) cu sulf, uleiuri cu grafit cu proprieti de ungere i efect de achiere foarte bune i proprieti slabe de rcire.

n prezent, au o mare rspndire lichidele de rcire ungere sintetice n tabelul 1, sunt prezentate exemple de uleiuri pentru procesul de achiere, iar n

tabelul 2 domenii de utilizare a acestora.

-35-

Prelucrabilitatea ridicat: OL 32, OL 34, OL 37, OL 42, OL 44, OL 50, OL 60, OL 70, OLC 55 A, OLC 65 A, AUT 12, 20, 30, 49M, OP 25, OLT 35,45,65, OT 40, MoCrNi 15 etc;

Prelucrabilitate medie: OLC 60, 15, Cr o 8, 13 CrNi 35, 40 Cr 10, 40 BCr 10, 33 MoCr 11, 41 MoCr 11, 50 VCr 11, 34 MoCrNi 14, 30 MoCrNi 20, 38 MoCrA10 9, 41 CrNi 12, 18 CrNi 20, RCB 52, 17 MoNi 35, 17 CrNiMo 6, 35 Mn 14, 44 Mn 11, 43 MoMn 16, OSC 7, 8, 8M 10, 11, 13;

Prelucrabiliate redus: 18 MnCr 10, 21 MoMnCr 12, 18 MoCrNi 13, 21 TiMnCr 12, 28 TiMnCr 12, 35 Mn 16, 35 MnSi 12, 65 Mn 10, RUL 1, 2, 1 V, 2 V, MoVC 30, MoVC 50, 13, MoWC 53, VSCW 20, VCW 85, 20 MoCrNiO 6, 20 Mn 10, 65 2 SW, 40 VMoMnCrO 7, 34 MoCrNi 15, 45 SiCr 85, 12 Cr 130, 8(Ti)Cr 170, 51 VCr 11A, 80 Si 15 A, 12 NiCr 180, 10 TiNiCr 180, 10 TiMoNiCr 175, 15 SiNiCr 250, Rp 1,2, 3, 5, 9, 10 etc.

Tabelul 2

Oeluri cu prelucrabilitate Material

prelucrat Operaia

Aluminiu i aliaje Cupru

Alam moale

Alam dur, bronz

Nichel i

aliaje Font

ridicat medie redus

Ter morezisten

e noxida-

bile 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Debitare, strunjire,

frezare, alezare, burghiere,

lrgire

PE1 (5-10%)

P1

PE1 (5-10%)

PE1 (5-10%)

PE1 (5-10%)

PE1 (5-10%)

PE2 (5-10%)

PE1 (5-10%)

PE2 (5-10%)

PE1 (5-10%)

PE2 (5-10%) PE5EP (5%)

PE5EP (5-10%)

P4C1

PE5EP (5-10%)

P4C1

Rectificare (plan,

cilindric)

PE1 (5%)

PE1 (5%)

PE1 (5%)

PE1 (5%)

PE1 (5%)

PE1 (5%)

PE1 (5%) PE5EP

PE1(5%) (20-30%)

PE5EP (33-20%)

Prelucrri pe automate P1

P1 P1B1 P1B2

P1 P1B1 P1B2

PE1 (5-10%)

P1 P1B1 P1B2

PE1 (5-10%)

P4C1 PE5EP (5-10%)

P4C1 (5-10%) P4C1 P4CI

Danturare - - - - - - P2A P2A P2A P2A

Broare - - - P1B1 P1B2 - P4C2 P4C2 P4C2 P4C2 P4C2

11. LICHIDE DE RCIRE UNGERE -CAPACITATEA DE UNGERE-

11.1. Bazele fizice ale procesului de ungere la achiere Au fost prezentate proprietile fluidelor (mediilor) de achiere. Dintre acestea, o

deosebit importan o are capacitatea de ungere.

Lubrifierea suprafeelor n contact la achiere (scul - pies i achie - scul) se poate realiza, n funcie de condiiile de lucru, n regim hidrodinamic cu film continuu, frecare semilichid i frecare limit.

n regimurile de ungere hidrodinamice, suprafeele n alunecare,

sunt separate de un strat de fluid de o grosime definit i suficient de mare pentru a mpiedica contactul efectiv ntre cele dou suprafee. O astfel de situaie nu este posibil dect n zonele de contact achie scul sau scul pies n care presiunile de contact sunt mici.

n zona formrii achiei, n imediata apropiere a muchiei de achiere, presiunile foarte mari i temperatura ridicat conduc la ruperea peliculei de fluid, ajungndu-se la contacte cu frecare semilichid i frecare limit.

n aceste situaii, eficacitatea lubrifiantului depinde de onctuozitatea sa, deci, de capacitatea moleculelor de a se ataa fizic sau chimic la suprafeele metalice (prin mecanisme de adsorie sau chemisorbie).

Cnd legturile dintre moleculele de fluid i ale metalului de baz sunt de tipul Van der Waals legtura este de tipul adsorbie, iar n cazul unor legturi chimice (cu schimb de electroni) legtura este de tipul chemisorbie, figura 11.3.

Moleculele polare au o sarcin limit (for de desprindere) mare, putnd micora mult frecarea i, deci, uzura suprafeelor n contact.

Creterea numrului de molecule polare n fluidele de achiere se face prin introducerea n compoziie acestora a uleiurilor grase i a compuilor organici reactivi care conin n molecule lor sulf, clor, fosfor sau azot, cunoscui sub denumirea de aditivi pentru presiuni extreme (EP).

La achiere, suprafeele metalului prelucrat i a achiei se afl ntr-o stare de reactivitate extrem, avnd n vedere temperatura i presiunea din zona de achiere.

n acest fel, pe suprafaa metalic, se formeaz compui metalici, evitndu-se un contact efectiv metal metal chiar n cazul frecrii limit. n general, rezistena la forfecare a compuilor metalici este mult inferioar metalului de baz, lucru ce conduce la o important micorare a forelor de frecare.

Compuii pe baz de clor i sulf (cloruri i sulfuri de fier) conduc la micorri ale rezistenelor la forfecare cuprinse ntre 50% - 80% din rezistena fierului pur.

Temperatura din zona de achiere influeneaz substanial coeficientul de frecare, figura 11.4, ca urmare a variaiei proprietilor fizice ale compuilor intermetalici.

Fig. 11.1. Straturi monomoleculare de fluid

Fig. 11.2. Coeficientul de frecare

-37-

Este evident faptul c, producerea reaciilor chimice necesit un timp determinat i, din aceast cauz, la vitezele mari de achiere, cnd timpul de contact scade, eficacitatea aciunii aditivilor se reduce.

Uleiurile minerale neemulsionabile destinate operaiilor de achiere (simple, compoundate sau aditivate EP cu compui organici, coninnd sulf, clor sau fosfor) sunt utilizate la operaiile la care cerinele de ungere sunt superioare celor de rcire.

Acestea sunt n general uleiuri naftenice sau parafinice, cu indici de viscozitate mai mari. Ca aditivi se folosesc pe scar larg: grsimi sulfurizate cu 8 14% sulf inactiv i liber, grsimi sulfoclorofosforate, polisulfuri cu 15 30% sulf activ, parafine clorurate 12 60% clor.

Uleiurile emulsionabile, care constituie baza emulsiilor tehnologice utilizate n achiere, sunt alctuite din amestecuri de ulei mineral,

componeni tensioactivi i stabilizatori de emulsie, aditivi anticorosivi, antioxidani antispumani i ageni bacteriostatici.

Orice emulsie este un sistem compus din dou faze parial miscibile sau nemiscibile, cu una din faze n stare dispers n cealalt. Fazele ap i ulei pot forma emulsii de tipurile ap n ulei sau ulei n ap. Numai tipul ulei n ap se poate dilua cu ap .

La achiere, se folosesc emulsii de tipul ulei n ap, faza dispers a emulsiei constituind-o uleiul (faza intern), apa constituind faza extern a emulsiei.

Formarea emulsiei stabile presupune existena n aceasta i a unei substane numit emulgator.

Emulgatorul este constituit din componeni tensioactivi care conin dou grupe moleculare grupa hidrofil (orientabil spre faza ap) i grupa hidrofob (orientabil spre faza ulei), figura 11.3.

Aceste molecule adsorbite pe suprafeele de separaie ap ulei micoreaz tensiunea de interfa i favorizeaz formarea emulsiei. Se formeaz, astfel, o suprafa de separaie continu a picturilor de ulei fa de ap, mpiedicnd alipirea acestora datorit fenomenului de polarizare de acelai semn a tuturor picturilor.

O proprietate important a unui ulei emulsionabil este viteza de emulsionare n ap i capacitatea de a menine stabil emulsia format. Gradul de duritate al apei folosite poate fi uneori determinant n formarea emulsiilor. Emulgatorul trebuie s ndeplineasc condiiile:

- s fie total solubil n uleiul mineral (faza intern); - s aib o constituie polar caracterizat prin existena unor grupe hidrofile (ferofile)

i hidrofobe. Particulele de ulei polarizate, nconjurate de stratul de substan tensioactiv ader la

suprafaa metalic datorit caracterului ferofil al gruprilor hidrofile, formnd urmnd un film de ungere pe suprafeele metalice, figura 11.4. Aderena i elasticitatea acestui strat adsorbit sunt proprietile principale ce trebuiesc asigurate de emulgator.

Componeni tensioactivi sunt anionici sau cationici dup cum, la disociere, n soluie apoas formeaz anioni sau cationi care constituie factorii determinani ai activitii de suprafa.

Fig. 11.3. Particule de ulei n emulsii

Fig. 11.4. Straturi de ungere

-38-

Componenii tensioactivi anionici sunt: spunurile care reprezint srurile de sodiu, potasiu amoniu ale acizilor carboxilici din seria grsimilor, acizii naftenici saponificai, esterii sulfonici, tiosulfaii, fosfaii, pirofosfaii organici.

O emulsie stabil se obine pentru o concentraie de 15% emulgator n uleiul emulsionabil, emulsia avnd n acest caz un aspect lptos. Creterea proporiei de emulgator n ulei conduce la formarea de emulsii cu dispersii mai mari emulsia avnd un aspect opalescent.

La concentraii de 50% emulgator n uleiul emulsionabil, emulsia este transparent. Stabilitatea emulsiilor este determinat i de pH-ul acestora. n mod normal se impune

un pH

Partea a II-a. PROCEDEE DE PRELUCRARE

12. RABOTAREA Rabotarea este procedeul de prelucrare prin achiere la care micarea principal

rectilinie alternativ este executat de ctre semifabricat sau scul. Achierea are loc, numai ntr-un singur sens, al micrii principale, la cursa activ (Ca), iar micarea de avans se realizeaz, intermitent, la captul cursei inactive (Cg). Ambele micri se desfoar n plan orizontal.

n vederea protejrii tiului i calitii suprafeei prelucrate, scula se ridic de pe pies n timpul cursei de retragere.

Se pot genera suprafee plane orizontale, verticale sau nclinate, profilate, etc, n funcie de direcia micrii de avans, folosind scule achietoare simple.

Fig. 12.1. Principiul de lucru

La prelucrarea pe epinguri (maini de rabotat cu cap mobil), figura 12.1, scula execut micarea principal de achiere iar semifabricatul fixat pe masa mainii realizeaz micarea intermitent de avans.

Suprafeele plane sau profilate, de tipul ghidajelor batiurilor de la mainile - unelte, carcase, blocuri de motoare etc se prelucreaz pe maini - unelte de rabotat cu semifabricatul fixat pe masa mobil, avansul fiind realizat de ctre scul.

12.1. Stabilirea elementelor regimului de achiere Parametrii regimului de achiere la rabotare se aleg n funcie de natura materialului de

prelucrat i a sculei, astfel nct s asigure calitatea i precizia suprafeelor, n condiiile unei productiviti maxime a operaiei, n ordinea t, s, v.

Elementele seciunii de achiere: grosimea i limea achiei se stabilesc n funcie de natura operaiei (degroare sau finisare).

La prelucrrile de degroare, se prefer achierea cu seciuni de achie relativ mari, dac rigiditatea sistemului tehnologic este suficient de mare, deoarece vitezele de achiere la rabotare sunt reduse. n acest caz, mrimea adncimii de achiere, t, este egal cu adaosul de prelucrare sau la valori de pn la 10 mm, pentru mainile unelte de rabotat mijlocii.

La finisare, n scopul obinerii unei rugoziti corespunztoare, se vor folosi cuite late de finisare, lucrnd cu adncimi de achiere ntre 0,21,0 mm.

Avansul, s, msurat n milimetri pe curs dubl (mm/cd), se definete ca fiind distana ntre dou poziii consecutive ale cuitului, raportat la o curs, msurat perpendicular pe direcia de achiere.

-40-

Orientativ, mrimea avansului, n cazul operaiei de degroare cu cuite obinuite, se poate lua ntre limitele 0,21,2 mm/c.d.

La finisare, n cazul achierii cu cuite late, mrimea avansului se va lua de 0,20,5 din limea tiului.

Viteza de achiere, v, este viteza pe traiectoria micrii de achiere (viteza unui punct al tiului sculei n raport cu suprafaa piesei).

Stabilirea vitezei economice de achiere la rabotarea longitudinal se face cu relaia

vv yxmvv

stTKCv

= [m/min] (43)

n care: Cv, T, t, s, Kv, m, xv, yv sunt notaii cu semnificaii similare ca la strunjire, vezi i tabelele 1, 2 i 3.

Viteza economic de achiere poate fi aleas din tabele sau nomograme, construite pe baze experimentale.

Vitezele de achiere, folosite n mod curent la rabotare, variaz ntre 10 i 30m/min. Numrul de curse duble necesar va rezulta

c.d.c L2

v1000n

= [c.d./min] (44)

n care Lc este lungimea cursei, n mm

12.2. Posibilitile de generare a suprafeelor prin rabotare Generarea suprafeelor plane orizontale i verticale se realizeaz cu cuite drepte sau

ncovoiate. Generatoarea este o curb realizat pe cale cinematic, sau prin materializare (pentru suprafee de lime mic).

Generarea suprafeelor profilate se poate face prin dou metode: prin copiere dup ablon (generatoare cinematic), figura 12.2, acionarea fcndu-se

hidraulic sau electric: prin rabotare cu cuite profilate (generatoare materializat), figura 12.3.

Fig. 12.2. Generatoare cinematic Fig. 12.3. Generatoare materializat

Fig. 12.4. Rabotarea suprafeelor nclinate

-41-

Generarea suprafeelor plane nclinate se realizeaz prin rotirea saniei port - cuit, astfel ca direcia de avans a cuitului s fie paralel cu suprafaa prelucrat, figura 12.4. Generatoarea este realizat pe cale cinematic.

Generarea canalelor de pan exterioare deschise se realizeaz cu ajutorul cuitelor cu cap ngustat (generatoare materializat), a cror lime a tiului principal trebuie s fie egal cu limea canalului. Canalele a cror lime este mai mare dect lungimea tiului cuitului se fac din mai multe treceri.

Generarea canalelor n form de T se realizeaz, figura 12.5, n mai multe etape folosind cuite de mai multe tipuri.

Fig. 12.5. Generarea canalelor T

n toate situaiile prezentate, directoarea este cinematic (de form rectilinie).

Avansuri pentru degrosare [mm/cd] Tabelul 1

Avansuri pentru finisare, pe epinguri Tabelul 2.

Valorile constantei Cv i ale exponenilor m, xv, yv Tabelul 3

Adncimea de achiere [mm] Material prelucrat

Materialul sculei 2,5 3 4 5 8 10 12

c=45 1,40 1,32 1,25 1,18 1,0 0,95 0,9 Oel Oel rapid c=75 0,70 0,66 0,63 0,59 0,5 0,48 0,45 c=45 2,2 2,1 2,0 1,9 1,65 1,5 1,4

Font cenuie Oel rapid c=75 1,1 1,0 0,98 0,95 0,81 0,75 0,7

Raza de rotunjire r a vrfului [mm] Material de prelucrat

Rugozitatea suprafeei Ra [m] 1 2 3

12,5 0,3 0,45 0,40 0,55 0,55 0,66 Oel i font 6,3 0,1 0,16 0,15 0,28 0,15 0,35

Valori Materialul de prelucrat Felul prelucrrii Materialul sculei Cv m xv xv

Oel rapid 39,2 0,10 0,15 0,40 Plan Carburi met. 16,2 0,20 0,15 0,40 Font cenuie Canale Oel rapid 19,5 0,15 0 0,40

Plan 61,1 0,12 0,25 0,66 Oel

Canale Oel rapid

20,2 0,25 0 0,66

Aliaje de cupru Plan Oel rapid 1,67 0,23 0,12 0,50

13. MORTEZAREA La mortezare, spre deosebire de rabotare, micarea principal (rectilinie alternativ) este

executat n plan vertical de ctre scul, iar micarea de avans (intermitent) se efectueaz, la captul fiecrei curse inactive a sculei, de ctre semifabricat.

Prin mortezare, se pot genera suprafee verticale plane, cu profiluri curbilinii, canale de pan, caneluri i danturi interioare sau exterioare etc.

Simplitatea construciei sculei i solicitarea convenabil (compresiune) a acesteia, precum i folosirea meselor rotitoare prevzute cu dispozitive de divizare, ofer mai largi posibiliti de lucru la mortezare, fa de rabotare, dei procesele efective de formare achiei sunt similare.

13.1. Regimul de achiere Parametrii tehnologici t i s care determin elementele seciunii de achie (grosimea a

i limea b), se stabilesc, ca i n cazul rabotrii, n funcie de natura operaiei. Mrimea avansului s, n mm/cd, la mortezarea cu scule din oel rapid, se stabilete n

funcie de natura materialului de prelucrat i adncimea de achiere, pentru diferite operaii de mortezare, din tabelul 1.

Viteza economic de achiere se calculeaz cu relaia general

vv yxmvv

stTKCv

= [m/min] (45)

n care valorile coeficientului Cv i ale exponenilor m, xv i yv, la mortezarea cu scule din oel rapid, sunt date n tabelul 1. n toate cazurile, durabilitatea se consider T=240 min. Numrul de curse duble na, ales pentru lucru, va fi egal sau mai mic dect numrul n de curse duble calculat

cL2v1000n = [curse duble/min] (46)

unde: v este viteza economic, n m/min; Lc este lungimea cursei micrii principale, n mm.

13.2. Posibiliti de generare a suprafeelor prin mortezare Generarea suprafeelor plane pe maini de mortezat, figura 13.1.a,se folosete n cazul

pieselor scurte care nu pot fi executate pe alte maini - unelte, sau atunci cnd utilizarea altui procedeu ar fi nerentabil din punct de vedere economic. Se pot genera suprafee plane verticale i nclinate.

Generarea canalelor de pan i a canelurilor se realizeaz cu ajutorul cuitelor cu cap ngustat (generatoare materializat), figura 13.1.b. Rotirea precis a piesei n vederea mortezrii canelurilor se realizeaz prin folosirea dispozitivelor de divizare.

a). b). c).

Fig. 13.1. Generarea suprafeelor prin mortezare

-43-

Generarea suprafeelor profilate se poate realiza n funcie de situaie, cu cuite simple prin corelarea micrilor de avans efectuate de masa mainii, figura 13.1.c (generatoare cinematic) sau cu cuite profilate care execut micarea principal (generatoare materializat).

O situaie aparte o constituie generarea prin rulare cu cuit - pieptene este una din metodele de prelucrare a roilor dinate cilindrice cu dini drepi i nclinai prin procedeul mortezrii cremaliera scul i semifabricatul de prelucrat, n timpul prelucrrii, ruleaz pe planul i respectiv pe cilindrul de rulare aferente.

n vederea generrii flancului dintelui semifabricatului, este necesar ca micarea de rotaie I a acestuia s fie corelat cu micarea de translaie II a cremalierei.

Problema care se impune a fi rezolvat n acest caz este aceea c, impunndu-se forma suprafeei a flancului dintelui de prelucrat s se determine, pe baza teoriei nfurrii suprafeelor, forma flancurilor dinilor sculei cremalierei S.

Cinematica principial Generarea danturilor prin mortezare cu cuite - pieptene, se face pe maini de tipul

Maag i Parkinson, figura 13.2. Semifabricatul ruleaz pe planul de rulare al

unei cremaliere generat prin micarea III a sculei (micarea principal de achiere). Translaia i rotaia semifabricatului (micrile II i I) sunt corelate ntre ele, cu respectarea condiiei de rulare (rostogolire far alunecare pe axoidele asociate sculei i semifabricatlui)

Deoarece lungimea sculei (a cremalierei) este limitat (pieptenele nu poate fi executat ntotdeauna cu lungimea egal cu lungimea cu lungimea cercului de rulare a semifabricatului) procesul de prelucrare se ntrerupe, semifabricatul se rentoarce n poziia iniial, fr a se roti, dup

care se reia micarea de rulare, vezi fazele 14. Pe timpul readucerii semifabricatului n poziia iniial, micarea III de achiere nceteaz. Pentru prelucrarea dintelui pe ntreaga nlime este necesar i o micare de ptrundere IV, n sens radial fa de semifabricat.

Regimuri de lucru la mortezare Tabelul 1

1. Prelucrarea de degroare a suprafeelor plane Adncimea de achiere t, mm, pn la 3 5 8 Materialul de prelucrat

Seciunea sculei mm2

Avansul s, mm/curs dubl

Oel 16x25 20x30 1,21,0 1,61,3

0,70,5 1,20,8

0,40,3 0,70,5

Font 16x25 20x30 1,41,2 1,81,6

1,20,8 1,61,3

1,00,6 1,41,0

2. Prelucrarea de finisare a suprafeelor plane Raza de rotunjire re, a vrfului, mm

1,0 2,0 3,0 Calitatea suprafeei

Ra, mm

Materialul de prelucrat

Avansul s, mm/curs dubl

12,5 Oel i font 0,70,9 1,01,2 1,21,5

6,3 Oel Font 0,250,4 0,350,5

0,50,7 0,60,8

0,70,9 0,91,0

Fig. 13.2 Generarea suprafeelor

prin rulare

-44-

3. Prelucrarea canalelor Limea canalului, b mm, pn la

5 8 10 12 Materialul de prelucrat

Lungimea canalului, mm

pn la Avansul s, mm/curs dubl

Oel 100 200 0,100,12 0,070,10

0,110,13 0,090,11

0,120,15 0,100,12

0,140,18 0,110,13

Font 100 200 0,180,22 0,130,15

0,200,24 0,160,18

0,220,27 0,180,21

0,250,30 0,200,24

Valorile coeficientului Cv i ale exponenilor m, xv, yv, la mortezarea cu scule din oel

rapid

Tabelul 2 Coeficient i exponent Material de prelucrat Felul prelucrrii cv m xv yv

Oel cu sr=65daN/mm2 plan canale

13,7 19,2

0,12 0,25

0,26 0

0,66 0,66

Font cenuie cu HB=190 plan canale 14,8 18,5

0,1 0,15

0,16 0

0,40 0,40

Fig. 14.1. Principiul generrii

14. STRUNJIREA Strunjirea (figura 14.1) este procedeul de prelucrare prin achiere care se realizeaz prin

combinarea micrii principale de rotaie executat, de semifabricat cu micarea de avans rectilinie sau curbilinie, realizat de scul.

Cele dou micri se desfoar simultan iar ca rezultat se genereaz suprafee de rotaie (cilindrice, conice, profilate etc.), elicoidale (filete) sau plane, n funcie de direcia micrii de avans fa de axa de rotaie a piesei.

Ca urmare a combinrii micrii principale a semifabricatului cu micrile de avans (longitudinal i transversal) ale cuitului, la strunjire se pot genera urmtoarele forme de suprafee de revluie:

cilindrice exterioare i interioare de regul, cu avans longitudinal;

frontale in mod curent, cu avans transversal; conice cu avans dup o direcie nclinat fa

de axa piesei. Utilizarea unor dispozitive speciale face posibil

strunjirea i a altor forme a suprafeelor de revoluie: sferice, figura 14.2, unde micarea de avans a

cuitului n planul axial al semifabricatului este circular; profilate, prin deplasarea simultan a cuitului n direcie longitudinal i

transversal, rezultnd o traiectorie corespunztoare profilului piesei. Coordonarea micrilor de avans pe cele dou direcii se realizeaz prin abloane sau n comand numeric;

poligonale, dac se imprim sculei, cu ajutorul unor dispozitive speciale, pe lng micarea de avans longitudinal i o micare radial, efectuat dup o anumit lege, corelat cu micarea de rotaie; se pot obine piese cu seciune oval, ptrat etc, ct i detalonarea suprafeelor de aezare ale dinilor unor scule achietoare, figura 14.3.

14.1. Parametrii regimului de achiere Stabilirea regimului de achiere, n funcie de forma i dimensiunile semifabricatului,

precizia i rugozitatea suprafeelor finite, caracteristicile mecanice ale materialului prelucrat, materialul i parametrii geometrici ai sculei etc., const n determinarea valorilor parametrilor (t, s, v).

Fig. 14. 2. Strunjire sferic Fig. 14. 3. Strunjire de detalonare

Creterea productivitii operaiei de degroare este mai avantajos s se obin prin mrirea seciunii de achiere, dect prin mrirea vitezei de achiere; fapt ce impune, mai nti, alegerea seciunii achiei i apoi a vitezei de achiere.

-46-

Adncimea de achiere (t), definit ca mrimea tiului principal, aflat n contact cu piesa de prelucrat, msurat pe o direcie perpendicular la planul de lucru, se calculeaz cu

relaia 2

dDt -= n care: D este diametrul semifabricatului;

d diametrul piesei dup strunjire. La prelucrrile de degroare, adncimea de achiere se poate lua egal cu adaosul de

prelucrare (o singur trecere) dac puterea mainii unelte i rigiditatea sistemului tehnologic

sunt suficiente. n caz contrar, adaosul de prelucrare A se divide n cteva treceri (i): iAt = .

Avansul (s) este mrimea cursei de avans a sculei, raportat la o rotaie complet a piesei, msurat n planul de lucru, perpendicular pe direcia principal.

La strunjirea de degroare, mrimea avansului depinde de diametrul semifabricatului, adncimea de achiere, caracteristicile mecanice ale materialului prelucrat i rigiditatea sculei (exemple de recomandri n tabelele 1 i 2).

Viteza de achiere (v), este viteza, la un moment dat, pe direcia micrii principale, a unui punct de achiere considerat pe tiul sculei, n raport cu suprafaa piesei.

Stabilirea vitezei economice de achiere se face cu relaia general

vv yxmv

ec stTC

v

= [m/min] (47)

n care: Cv este un coeficient dependent de materialul prelucrat i cel al sculei achietoare,

determinat empiric; T durabilitatea sculei achietoare, n minute; m exponentul durabilitii; t adncimea de achiere, mm; s avansul, mm/rot;

xv, yv exponenii adncimii i avansului, determinate empiric; (vezi tabelele 2 i 3) Turaia economic n60 a piesei va fi

Dv1000n ecec p

= [rot/min]

unde D este diametrul piesei strunjite n mm; deoarece sistemul de reglare n trepte de turaii al lanului cinematic nu permite realizarea valorii nec, se alege, pentru lucru, prima turaie, inferioar nr, apropiat celei calculate.

Valori ale durabilitii cuitelor de strung, in minute Tabelul 1

Seciunea cuitului Materialul de prelucrat

Rotund Ptrat Dreptunghi Oel i font maleabil Font cenuie

Dimensiuni, mm Materialul sculei

d h x h h x b Oel rapid Carb. metalice Oel rapid Carb.

metalice

60 90 16 . . .

32

16 x 16 . . .

32 x 32

16 x 10 . . .

32 x 20

60 90 90 120

40 50 63

40 x 40 50 x 50 63 x 63

40 x 25 50 x 32 63 x 40

75 120 105 150

-47-

Valorile exponentului durabiliti, m Tabelul 2 Materialul prilor achietoare a sculei

Carburi metalice Materialul de

prelucrat Tipul sculei Condiiile prelucrrii Oel

rapid Grupa K Grupa P Cu rcire 0,125 0,15 0,125 Cuit normal frontal

de strunjit interior Fr rcire 0,1 0,15 0,125 Cu rcire 0,25 0,15 -

Oel i font maleabil Cuit de canelat i

retezat Fr rcire 0,20 0,15 - Cuit normal i de interior Fr rcire 0,1 0,2 - Font cenuie i

aliaje Cu. Cuit de retezat i canelat Fr rcire 0,15 0,3 -

Aliaje de Al i Mg Toate tipurile

Cu i fr rcire 0,3 0,3 -

Valori ale coeficienilor Cv i ale exponenilor xv i yv Tabelul 3

Condiii de prelucrare Cu rcire Fr rcire

Materialul prii

achietoare a sculei

Materialul de prelucrat

Avansul s [mm/rot]

Cv xv yv Cv xv yv

s0,25 96,2 0,25 0,33 52,5 0,25 0,50 Oel i aliaje de Al.i Mg. s>0,25 60,8 0,25 0,66 42,0 0,25 0,60

semifinisare - - - 34,2 0,15 0,30

Oel rapid pentru scule Font cenuie i aliaje de

cupru degroare - - - 32,4 0,15 0,40

s0,3 133 0,22 0,40 126 0,22 0,40 Carburi metalice din grupa de utilizare K10

Fonte i aliaje de cupru s>0,3 123 0,22 0,50 112 0,22 0,50

s0,3 257 0,18 0,20 242 0,18 0,20

s=0,30,75 294 0,18 0,35 267 0,18 0,35 Carburi metalice din grupa de utilizare P10

Oel i aliaje de Al i Mg

s>0,75 285 0,18 0,45 259 0,18 0,45

14.2. Strunjirea suprafeelor conice pe strungurile universale Strunjirea suprafeelor conice se poate realiza n funcie de lungimea piesei, mrimea

conicitii i suprafaa pe care se execut (exterioar i interioar), prin urmtoarele metode: cu cuite late (generatoare materializat); prin rotirea saniei port-cuit i prin deplasarea transversal a vrfului ppuii mobile

(generatoare cinematic); cu ajutorul dispozitivului de copiat (generatoare programat). n toate situaiile, directoarea este cinematic.

-48-

Fig. 14.4. Rotirea saniei port cuit

Fig. 14.5. Strunjire cu cuit profilat

Strunjirea conic cu ajutorul cuitelor profilate, figura 14.5, poate fi utilizat att la prelucrarea suprafeelor exterioare, ct i a celor interioare, folosind avansul longitudinal sau transversal, cu condiia ca lungimea tiului s nu depeasc 2025 mm. n caz contrar, pot aprea vibraii, datorit creterii forei de respingere (radial), Fy.

Strunjirea conic prin rotirea sniei port-cuit se realizeaz prin nclinarea plcii ce susine sania port - cuit cu unghiul de nclinare a al generatoarei conului de prelucrat, figura 14.4. Valoarea unghiului a se poate calcula cu relaia

l2dDtg -=a (48)

n care: D este diametrul mare al conului prelucrat, mm;

d diametrul mic al conului, mm; l lungimea conului, mm.

Metoda permite prelucrarea suprafeelor conice exterioare i interioare prin deplasarea, cu avans manual a sniei port - cuit, n lungul generatoarei conului.

-49-

Fig. 14.6. Deplasarea vrfului ppuii mobile

Lungimea generatoarei conului nu trebuie s depeasc posibilitatea de deplasare a sniei port cuit; lipsa avansului mecanic face ca metoda s fie neproductiv.

Strunjirea conic prin deplasarea transversal a vrfului ppuii mobile, figura 14.6, este folosit la prelucrarea pieselor de lungimi mari cu nclinaii ce nu depesc 810.

Deplasarea vrfului ppuii mobile, cu cota h fa de axa vrfului strungului (paralel cu ghidajele longitudinale) permite ca direcia micrii de avans longitudinal al cuitului s rmn paralel cu generatoarea conului de prelucrat, fcnd astfel posibil folosirea avansului mecanic.

Mrimea h se calculeaz cu relaia

a-

= cos2

dDlLh [mm] (49)

n care: L este lungimea total a piesei, n mm; D, d, l i a - elementele conului cu semnificaia din relaia (48).

Fig. 14.7. Rigla de copiere

Metoda se aplic numai la prelucrarea suprafeelor conice exterioare de lungimi mari i coniciti mici ( o10a ), n scopul evitrii uzrii accentuate a gurilor de centrare i a vrfurilor.

Strunjirea conic cu ajutorul dispozitivului de copiat, se folosete la prelucrarea suprafeelor conice precise,

-50-

exterioare i interioare, cu unghiuri pn la 1520. Ca urmare a legturii celor dou snii (transversal i longitudinal), prin intermediul

riglei de copiat, figura 14.7, cuitul primete o micare rezultant de avans, orientat sub unghiul a fa de axa strungului.

Folosirea metodei permite s se prelucreze conuri precise, cu avans mecanic, pe lungimi ce nu pot depi lungimea riglei de copiat.

Fig. 14.8. Suprafee profilate

Strunjirea suprafeelor profilate, se poate realiza printr - una din urmtoarele metode: cu ajutorul cuitelor