1. Materiale pentru piese şi scule - files.vladac-uvab ...files.vladac-uvab.webnode.ro/200000355-e1e2ce2dc0/curs 3 - Fab.A.C… · U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia

U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master

1 Note de curs

1. Materiale pentru piese şi scule

1.1. Materiale pentru piese 1.1.1. Prelucrabilitatea materialelor

Conform American Society for Metals, prelucrabilitatea prin așchiere este definită ca

„relativa ușurință” ca un material să fie prelucrat mecanic. Un material prelucrabil după

un criteriu nu este neapărat prelucrabil după altul. Spre deosebire de majoritatea

proprietăților fizice ale materialelor, nu există criterii general acceptate pentru

evaluarea prelucrabilității materialelor.

Criteriile utilizate în practică sunt:

• Durabilitatea sculei

Cantitatea de material îndepărtată de o sculă în condiții standard până când intervine

uzura până la un anumit nivel. Din punctul de vedere al standardului ISO pentru

materiale așchietoare, primul criteriu de evaluare este durabilitatea sculei.

• Limita ratei de îndepărtare a materialului

Acest criteriu este aplicabil la materialele ultradure.

• Calitatea suprafeţei prelucrate

Acesta este unul dintre factorii dominanți în cazul prelucrării materialelor ductile.

• Controlul ruperii aşchiei

Ca și mai sus, este aplicabil la materiale ductile.

• Forţa de aşchiere şi puterea necesară aşchiei

Forța de așchiere poate deveni factor limitator când ansamblul mașină-dispozitiv-

piesă-sculă nu are rigiditate suficientă. Pe de altă parte, dacă se limitează regimul de

așchiere „ca să-i fie ușor mașinii”, tipurile de materiale care trebuie așchiate la viteze

mari și cu degajare mare de așchii nu vor fi așchiate corespunzător cerințelor specifice

materialelor piesei și sculei. Exemple: aluminiu, oțeluri austenitice Reducerea

deliberată a puterii de așchiere este un factor limitator privind calitatea suprafeței.

1.1.2. Teste de prelucrabilitate

Standardul de prelucrabilitate a materialelor este ISO 3685-1977. Până la apariția lui,

condițiile și criteriile de test erau formulate de cercetători sau instituții de cercetare,

fiecare cu propriile criterii de formulare a experimentului, respectiv de analiză a

datelor. Rezultatul: o cantitate enormă de date privind prelucrabilitatea și imposibil de

corelat. Standardul normalizează condițiile în care se fac determinările experimentale.

De exemplu, piesa de probă trebuie să aibă un raport lungime/diametru de 1:10 și

trebuie prelucrată între vârfuri. Materialul sculelor trebuie să fie general acceptat

conform standardului (HSS, P30, P10 K20 sau K10).

De exemplu, criteriile de defectare a sculei pentru HSS (oțel rapid) sunt următoarele:

• Rupere;


2 Note de curs

• depuneri pe tăiș de 0,3 mm – valoare medie;

• depuneri pe tăiș de 0,6 mm – maximum; depunerea nu trebuie să aibă

neregularități sau să aibă înălțime mare.

Similar, criterile pentru sculă din carburi metalice unde primul criteriu este adâncimea

craterului creat pe fața/fețele de degajare ale sculei.

Pentru scule ceramice, criteriile de evaluare sunt similare celor pentru oțel rapid (HSS)

Deci, pentru majoritatea materialelor pentru scule criteriul de defectare este

depunerea pe tăiș, în timp ce la prelucrarea cu viteze mari a fontei criteriul este

formarea de cratere pe fața de degajare.

Câteva comentarii privind condițiile de lucru pentru materialul pentru piesei și influența

unora dintre proprietățile mecanice:

• Materialele cu limită de curgere foarte înaltă și capabilitate de durificare în

timpul procesului de așchiere („auto călire”) generează temperaturi ridicate pe

suprafața sculei;

• Pe lângă necesarul mare de putere de așchiere, prelucrarea de materiale

ductile duce la obținerea unei suprafețe de slabă calitate;

• Materialele cu reziliență mare tind să genereze așchii lungi, care sunt greu de

rupt;

• Materialele cu capacitate mare de călire în timpul procesului de așchiere cer o

cantitate mai mare de energie în planul de forfecare. Este posibil ca scula să

taie peste o suprafață călită de trecerea unei scule anterioare;

• Temperatura suprafeței sculei se poate reduce dacă se asigură o bună

conductibilitate termică;

• Materialele care tind să reacționeze chimic la temperaturi ridicate cu materialul

sculei pot deteriora sculele.

Material Viteză de aşchiere

[m/min]

Oţel călit 16.50

Oţel moale 34.00

Fontă (mediu călită) 21.00

Oţeluri aliate 27.78

Oţeluri carbon de calitate 30.03

Oţeluri pentru automate 51.05

Oţeluri austenitice (inoxidabile) 30.78

Bronzuri 34.50

Aluminiu 90.02

Alamă 180.18

1.2. Tipuri de materiale 1.2.1. Oțeluri

Oțelurile cu foarte puțin carbon (foarte slab aliate – până la 0,15%C) au

ductilitate/maleabilitate mare și, de aici, prelucrabilitate scăzută. Așchiile tind să adere

la suprafața sculei și devin greu de fragmentat, ceea ce creează incidente. Rezistența


3 Note de curs

mecanică mare generează mai multă căldură ceea ce duce la temperaturi mai ridicate

pe suprafața sculei. Rugozitatea suprafeței prelucrate este dificil de controlat, datorită

uzurii.

Elementele de aliere adăugate oțelului cu foarte puțin carbon îmbunătățesc

prelucrabilitatea în funcție de prezență și procentaj. Creșterea conținutului de carbon

reduce maleabilitaea oțelului, ceea ce duce la reducerea forței și a puterii de așchiere.

Se constată o îmbunătățire a calității suprafeței prelucrate. Deși căldura generată

scade, presiunea pe fața de degajare este în continuare mare. Carbonul adăugat

îmbunătățește rezistența mecanică și duritatea materialului de prelucrat.

În aceleași condiții de prelucrare, pentru oțeluri cu carbon peste 0,3%, necesarul de

putere și temperatura suprafeței sculei cresc o dată cu scăderea conținutului de

carbon. Calitatea suprafeței prelucrate se îmbunătățește odată cu creșterea

carbonului către 0,35%. Odată cu depășirea acestui prag calitatea suprafeței scade

din nou.

Alte elemente de aliere adăugate oțelurilor slab aliate (cu Mn, Cr etc.) măresc

proprietățile mecanice și duritatea. În general, uzura sculei crește cu conținutul de

elemente de aliere, dar celelalte caracteristici de prelucrabilitate rămân neschimbate.

Prelucrabilitatea este puternic influențată de tratamentul termic. Ca o regulă generală,

duritatea materialului tratat termic trebuie să fie la limita inferioară a durității prescrise

de proiect.

O problemă importantă în așchierea oțelurilor este variația durabilității sculei. În

condițiile utilizării de carburi metalice la viteze mari de așchiere, variația duratei de

viață a sculei este provocată de incluziunile nemetalice în materialul de prelucrat, care

se lipesc de fața de degajare a sculei, formând o barieră vitroasă instabilă. Deși

fenomenul nu este atât de pronunțat la sculele bazate pe carburi metalice (WC-Co)

sau din oțel rapid, aceste materiale pentru scule nu așchiază eficient oțelul. Aici intră

in scenă oțelurile pentru automate.

1.2.2. Oțeluri pentru automate

Denumirea acestei clase de oțeluri provine de la utilizarea lor ca materiale special

pregătite (compoziție chimică și proprietăți chimice) pentru a fi prelucrate pe mașini

automate sau cu comandă numerică. După cum se va vedea mai jos, utilitatea acestor

oțeluri este că sunt mai previzibile în exploatare în ceea ce privește prelucrabilitatea

– în special în ceea ce privește durabilitatea sculei.

Tipic, aceste oțeluri conțin următoarele elemente de aliere: S(0,1-0,3%), Pb(0,1-

0,35%) și mici cantități de Bi, Se, Te și P. Aceste elemente de aliere reduc semnificativ

forța și puterea de așchiere, temperatura la nivelul sculei și uzura.

Conținutul de Mn al acestor oțeluri trebuie să fie suficient de mare ca să „absoarbă”

chimic sulful (producând MnS – sulfură de mangan).

Calitatea suprafeței prelucrate și controlul așchiei pot fi controlate mai bine. Dar, cel

mai important avantaj este acela că scula se comportă uniform. Astfel, durabilitatea

sculei poate crește foarte mult față de oțelurile obișnuite.


4 Note de curs

Proprietățile mecanice ale oțelurilor pentru automate sunt mai bune față de cele ale

oțelurilor obișnuite, dar la un preț mai mare. Totuși se poate ajunge la un compromis

de cost între material, prelucrare și funcționalitatea produsului în favoarea acestor

materiale.

1.2.3. Oțeluri inoxidabile

Oțelurile inoxidabile au trei tipuri de microstructură: austenitică, feritică și martensitică.

Toate aceste oțeluri au rezistență mecanică mai mare decât oțelurile slab aliate. Mai

mult, aceste oțeluri au un interval mare între limita curgere și limita de rupere, față de

cele slab aliate. La fel, necesarul de putere de așchiere și temperatura la suprafața

sculei sunt mai mari decât la oțelurile obișnuite. Datorită conținutului ridicat de

elemente de aliere, oțelurile inoxidabile conțin carburi – care sunt abrazive. De aceea,

sculele se uzează foarte repede.

Oțelurile inoxidabile austenitice se autocălesc în timpul prelucrării și au conductibilitate

termică redusă. Aceste caracteristici reduc sever prelucrabilitatea la toate aspectele.

Pe lângă temperaturile ridicate din procesul de prelucrare, așchiile tind să se lipească

de suprafața sculei și sunt greu de fragmentat. Acest fenomen este cu atât mai evident

cu cât scula prelucrează o suprafață deja prelucrată și călită superficial datorită

prelucrării. O sculă bine ascuțită, viteză de avans și adâncime de așchiere mari sunt

recomandările pentru a evita uzura excesivă a sculei prelucrând o suprafață durificată

din cauza prelucrării anterioare.

Pentru a îmbunătăți prelucrabilitatea scăzută a oțelurilor inoxidabile austenitice, se

adaugă sulf, seleniu și telur pentru a reduce maleabilitatea. Un oțel astfel elaborat se

numește „oțel inoxidabil pentru automate”. Sunt mai scumpe, iar elementele de aliere

introduse reduc oarecum rezistența la coroziune.

1.2.4. Fonte

Cu grafit lamelar sau cu grafit nodular, fontele au o prelucrabilitate foarte bună. Grafitul

– lamelar sau nodular – inițiază ruperea așchiei în planul de forfecare.

Prelucrarea se face cu uzură mică a sculei, cu o forță de așchiere mică, capacitate

mare de așchiere și putere consumată mică. Calitatea suprafeței rezultate este bună.

Așchiile fontei cu grafit lamelar se fragmentează în bucăți foarte mici, în timp ce

așchiile fontei cu grafit nodular sunt mai mari, dar suficient de ușor de fragmentat.

Datorită calității suprafeței obținute, deseori nu mai este nevoie de operații

suplimentare de rectificare. Durabilitatea sculei scade mai mult din cauza durității

materialului piesei. Au fost, însă, dezvoltate scule ceramice care lucrează la turații

foarte mari.

O altă aplicație privind sculele ceramice pentru fontă călită, având duritate de 430HB

sau mai sus și viteze de așchiere de până la 50 m/min. Se poate utiliza și CBN (nitrură

cubică de bor – material cu duritate similară diamantului industrial), la durități de 55-

58 HRC (600-650 HB), la viteze de 80 m/min. Este recomandat un unghi de așezare

mai mare pentru așchierea fontei cu grafit nodular pentru a evita atașarea așchiilor de

fața sculei (depuneri pe tăiș).


5 Note de curs

1.2.5. Aliaje pe bază de nichel

Aceste aliaje sunt dintre cele mai greu de prelucrat datorită posibilității lor de a se căli

în timpul procesului de așchiere și datorită existenței de componente (faze) abrazive

pe bază de carburi. Pragul de temperatură de deformare plastică și difuzia materialului

pot apare la viteze mult mai mici decât la așchierea oțelurilor.

Din cauza autocălirii materialului, viteza de avans este foarte importantă. Dacă este

prea joasă, scula taie material călit de la trecerea anterioară. Dimpotrivă, la viteze mari

chiar dacă suprafața rezultată este acceptabilă, forțele în sculă din timpul așchierii pot

duce la ruperea ei. Ca un compromis între aceste extreme, trebuie să se respecte

viteze de avans de 0,18…0,25 mm/min. Pentru a elimina uzura sculei, trebuie să se

utilizeze scule cu unghi de degajare pozitiv.

Se recomandă și creșterea vitezei de așchiere. La utilizarea de carburi tip WC-Co (cu

cobalt), viteza de așchiere poate ajunge la 60 m/min. Sculele pentru oțeluri nu dau

rezultate – tind să se rupă repede. Nici acoperirile cu carburi matalice nu au dat

rezultate semnificative.

Totuși, acoperirile cu CBN (Nitrură Cubică de Bor) și materiale ceramice au dat

rezulate la așchierea aliajelor de nichel pentru temperaturi înalte – de exemplu oțeluri

austenitice. Viteza de așchiere poate ajunge la 250 m/min.

1.2.6. Aliaje pe bază de aluminiu

Aluminiul pur este foarte maleabil. Așchiile tind să se lipească de suprafața sculei,

rezultând depuneri fibroase, greu de îndepărtat. Este greu să se obțină o suprafață de

calitate bună, în special la viteze de așchiere mici. Totuși, aliajele de aluniniu au o

bună prelucrabilitate. Aluminiul turnat, având ca principal element de aliere siliciul, are

un nivel bun de prelucrabilitate.

Aceste aliaje conțin particule de siliciu abraziv care pot reduce viața sculei. De aceea,

sunt prelucrate mult mai economic la viteze reduse (de așchiere și de avans).

Adăugarea de cupru poate mări nu numai rezistența materialului, dar și viața sculei.

Datorită maleabilității reduse, așchiile se fragmentează ușor. Aliajele aluminiu agneziu

și aluminiu-zinc-magneziu au o bună prelucrabilitate. Vitezele de așchiere pot urca

până la 300 mm/min, pentru scule din oțel rapid și până la 2000 m/min carburi metalice

(WC-Co – wolfram și cobalt). Prelucrabilitatea aluminiului forjat poate fi îmbunătățită

prin metale cu punct de topire scăzut precum bismut și plumb.

1.2.7. Cuprul și aliajele sale

Cuprul pur are o slabă prelucrabilitate. Cuprul foarte slab aliat este utilizat pe scară

largă în electronică și fitinguri (instalații). Viteza de așchiere la prelucrarea acestor mici

piese este limitată de turația maximă a mașinii care le prelucrează. Rezultă un maxim

de 200...220 m/min.

La prelucrarea cuprului nu se formează depuneri pe tăiș. Forțele asupra sculei sunt

foarte mari datorită suprafeței mari de contact pe fața de degajare și a unghiului mic

de forfecare. Rezultă așchii lungi care nu se fragmentează de la sine existând riscul

zgârierii suprafeței finale. La găuri adânci forțele sunt atât de mari că pot rupe burghiul.


6 Note de curs

De aceea, cuprul pur, de înaltă conductibilitate, este privit ca unul dintre materialele

greu prelucrabile.

1.3. Materiale pentru scule Pentru scule se folosește o gamă largă de materiale, cum sunt: oțelurile pentru scule,

materialele ceramice și diamantul. Este important a se face deosebirea între utilizările

diferitelor materiale pentru scule. De asemenea, este important să se cunoască

diferențele între materiale și, de aici, utilizările corecte pentru diferitele cazuri de

prelucrare.

O sculă pentru așchierea metalelor trebuie să aibă următoarele caracteristici:

• Duritate și rezistență mecanică la temperaturi ridicate;

• Tenacitate, pentru a evita spargerea zonei active a sculei, în special în cazurile

de întreruperi de material sau variații de duritate;

• Rezistență la uzură

Oțelurile rapide sunt mai tenace decât carburile de wolfram/tungsten, însă nu la fel de

rezistente la uzură. De aceea rezistă la regimuri intense de așchiere. Pe de altă parte,

lipsa tenacității la carburile metalice le face puțin rezistente la regimuri neuniforme de

așchiere și șocuri.

Cu mijloace corespunzătoare de ghidare/fixare pe suporții pentru plăcuțele amovibile

(specifice port-sculelor de strung sau capetelor de frezat) se obțin plăcuțe cu duritate

și tenacitate apropiate de ceea ce oderă diamantul.

Carburile metalice, acoperite cu diverse materiale, au proprietăți superioare.

Materialele utilizate pentru acoperiri sunt: carbura de titan, nitrura de titan, materialele

ceramice, diamantul industrial și carbo-nitrura de titan.

De obicei se folosesc două tipuri de procese de acoperire a plăcuțelor așchietoare:

• depunere chimică de vapori – materialul suport (substratul) este plasat într-un

cuptor cu temperatură înaltă și atmosferă controlată. Materialul de acoperire

este depus pe materialul suport cu ajutorul unui câmp magnetic;

• depunere fizică de vapori – acest proces este similar cu cel de depunere

chimică, cu excepția faptului că starea inițială a materialului de bază este cea

solidă. Uneori, se folosește o rază laser cu impulsuri

Două tipuri de diamante pot fi utilizate pentru așchiere: diamantele industriale și cele

sintetice cu structură policristalină. Datorită faptului că aceste materiale sunt carbon

pur, ele au afinitate față de oțeluri carbon și alte materiale feroase. De aceea, nu pot

fi folosite decât la materiale neferoase.

Prin structura sa cristalină, nitrura cubică de bor (CBN – cubic boron nitride), este

similară diamantului. Și acest material poate fi folosit la acoperirea plăcuțelor

așchietoare. Există limitări în ceea ce privește utilizarea sa: trebuie folosită numai la

regimuri de așchiere cu turații joase și adâncimi mari de așchiere.

Cu toate acestea, CBN trebuie utilizată ca material pentru prelucrări de finisare, în

principal din cauza durității sale extreme și a faptului că este casantă. Rigiditatea


7 Note de curs

mașinii-unelte și a dispozitivului condiționează stabilitatea plăcuțelor acoperite cu

CBN, dar și cu diamant.

Pentru a îmbunătăți și mai mult rezistența la uzură și rezistența mecanică, materialele

de acoperire pentru zona activă a sculei așchietoare, sunt întărite prin armarea

stratului depus. Aceste scule, bazate pe carbură de siliciu, se pot folosi la prelucrarea

materialelor compozite și neferoase, dar nu sunt utile la prelucrarea fontelor și

oțelurilor.

2. Definirea grupurilor părinte Folosirea grupurilor-părinte minimizează procesul de definire a informațiilor din

operaţii atunci când sunt folosite în mod repetat şi stabileşte conceptul de moştenire

a caracteristicilor astfel încât parametrii pot fi transmişi de la părinte către obiectele

componente. O operație trebuie să aiba definit minim grupul părinte sculă și MCS, cu

alte cuvinte nu putem genera traiectoria unei operații fără să avem definite aceste

informații pentru unele tipuri de operații este chiar obligatoriu să definim geometria

înainte de a crea operația (strunjire). De asemenea, poate fi utilă definirea acestor

grupuri în cazul unor operaţii ce folosesc aceleaşi date, pentru a nu le specifica de

fiecare dată.

2.1. Grupul Program Grupul părinte program permite gruparea şi ordonarea operaţiilor în programe,

operaţiile cuprinse în fiecare astfel de program vor fi executate împreună pe maşina

cu comandă numerică. De exemplu putem grupa într-un program toate operaţiile

necesare prelucrării părţii superioare a unei piese. Prin gruparea operaţiilor şi

ordonarea acestora în cadrul programului se poate genera codul maşină prin

intermediul post procesării.

Afişarea ON sub forma Program Order permite vizualizarea operaţiilor subordonate

programelor, precum şi ordinea în care acestea vor fi executate pe maşina unealtă.

Este singura modalitate de vizualizare a ON în care ordinea operaţiilor are importanţă.

Nu este obligatorie folosirea programelor atunci când avem de-a face doar cu o

singură operaţie în fişier, însă atunci când avem mai multe operaţii acestea trebuie

grupate în program. Nu putem postprocesa operaţii ce aparţin de două programe

diferite, ele vor fi grupate automat de către sistem într-un program. Programele, la

rândul lor, pot conţine alte programe şi/sau operaţii. Înaintea postprocesării, operaţiile

pot fi ordonate în cadrul aceluiaşi program sau

mutate dintr-unul într-altul.

Pentru a crea un nou părinte Program se apasă

butonul Create Program din toolbarul Insert.

Dacă dorim ca acest program să aibă un alt părinte

se poate alege respectivul din lista Program. Numele

se introduce în câmpul Name.

Numele programului, dar şi al sculelor geometriei,

metodelor şi operaţiilor, nu trebuie să conţină spaţii


8 Note de curs

şi trebuie să fie scrise cu litere mari, dacă se folosesc litere mici ele vor fi automat

convertite.

2.2. Grupul Tool Grupul Tool defineşte sculele de tăiere. Procesul de

creare a unui grup părinte-sculă, coincide cu crearea

propriu-zisă a sculelor. Acestea pot fi create plecând

de la un template sau pot fi aduse dintr-o bibliotecă.

Pentru a crea un părinte Tool nou se apasă butonul

Create Tool din toolbarul Insert. Din fereastra

Create Tool template-ul se poate alege din lista

Type, principalele tipuri fiind cele legate de Mill, Drill

şi Turning, corespunzând frezării, găuririi respectiv

strunjirii. În funcţie de tipul template-ului anterior

selectat, zona Tool Subtype poate conţine tipuri

diferite de scule. Se alege un anume subtip şi se

apasă butonul OK după care se intră în fereastra de

definire a respectivei scule (vom discuta ulterior

despre aceasta).

2.3. Grupul Geometry

Grupul Geometry defineşte geometria de

prelucrare precum şi orientarea piesei pe maşina

unealtă. Putem specifica informaţii precum Part

(piesa finită), Blank (semifabricatul), Check

(geometrie de evitat), orientarea sistemului de

coordonate al maşinii – MCS, planul de siguranţă,

materialul piesei ş.a. Deşi specificarea geometriei

poate fi făcută în interiorul operaţiei, poate fi

deosebit de util să definim geometria în cadrul

grupului Geometry pentru a o folosi la mai multe

operaţii în loc să specificăm acea geometrie de

fiecare dată. Grupurile geometrie pot conţine alte

grupuri şi/sau operaţii, informaţiile fiind moştenite

pe cale ierarhică.

2.4. Grupul Method

Grupul Method defineşte tipul de prelucrare

(degroşare, semifinisare, finisare). De asemenea,

poate defini parametri precum toleranţe, adaos de

prelucrare, viteze de avans. Deşi este mai puţin

folosit (toţi aceşti parametri pot fi controlaţi din

interiorul operaţiei), acest grup poate fi util în cadrul

companiilor prin standardizarea anumitor operaţii.


9 Note de curs

3. Definirea sculelor După cum am arătat anterior, definirea sculelor este sinonimă cu definirea grupului

părinte Tool, aceste scule devenind părinţi pentru operaţiile de prelucrare.

Pentru a crea o sculă se apasă butonul Create Tool din toolbarul Insert. Apare

fereastra Create Tool ce conţine în zona Tool Subtype tipurile de sculă disponibile

pentru template-ul ales din lista Type. Dacă dorim aducerea unei scule din bibliotecă

se apasă butonul Retrieve Tool from Library.

Pentru frezarea 3D (mill_contour) avem

disponibile următoarele tipuri de freze: freză

cilindro-frontală (MILL), freză cu cap sferic

(BALL_MILL), freza de tip butoiaș (BARREL),

freza de tip T (T_CUTTER). După alegerea

subtipului respectiv, opţional se poate schimba

numele implicit în câmpul Name, după care se

apasă butonul OK.

Apare fereastra de definire a parametrilor sculei

(ex: o freză cilindrofrontală). Parametrii se introduc

în câmpurile corespunzătoare din zona

Dimensions. Astfel avem următorii parametri:

Diameter – diametrul frezei;

Lower Radius – raza de colţ;

Taper Angle – unghiul de înclinare;

Length – lungimea totatlă;

Flutes length – lungimea tăişului;

Flutes – numărul de dinţi.

Se mai pot stabili şi alţi parametri cu privire la materialul

sculei (pentru calculul automat al regimurilor de

aşchiere), numărul sculei, regiştrii de ajustare şi

compensare etc.

De notat că sistemul propune o vizualizare a sculei în

fereastra grafică în funcţie de valoarea parametrilor

introduşi. Un mare avantaj al acestei vizualizări este

faptul că putem deplasa şi roti scula pe modelul 3D cu

ajutorul sistemului de coordonate ce apare în centru

frezei, astfel putând verifica dacă aceasta poate

pătrunde în anumite zone, este îndeajuns de lungă etc.

Secţiunea Holder (port sculă) permite definirea unei

portscule prin intermediul parametrilor corespunzători

din zona Holder Steps (diametru, înălțime și unghi de

înclinare). Definirea se face pe segmente, după


10 Note de curs

completarea unui segment, se apasă butonul

Add New Set până se ajunge la forma

finală. De asemenea, se pot aduce portscule din

librărie folosind zona Library.

După apăsarea butonului OK scula va fi salvată

şi va putea fi folosită ca părinte pentru alte

operaţii de prelucrare.

Dacă dorim definirea altor tipuri de scule alegem

din zona Tool Subtype, după care apăsăm

butonul OK.

4. Definirea geometriei După cum s-a precizat mai sus, crearea

operațiilor pe baza părinților anterior definiți,

prezintă un mare avantaj prin faptul că nu mai

este nevoie să respecificăm elementele

respective la fiecare operație. Definirea

geometriei în cadrul unui părinte este mai

importantă decât în cazul altor părinți. Procesul

de selectare a geometriei poate fi o operație

destul de îndelungată și migăloasă, de aceea

poate fi util să definim geometria în cadrul părinților atunci când mai multe operații

folosesc aceleași informații geometrice.

În cazul anumitor operații, cum ar fi strunjirea sau unele operații de Cavity Mill este

obligatorie includerea geometria în cadrul unor părinți specifici. Grupul părinte

geometrie depinde mult de templateul inițializat la intrarea pentru prima dată în

Manufacturing. Astfel avem geometrii specifice frezării, strunjirii etc. Vom discuta în

cele ce urmează elementele comune, urmând ca cele specifice să fie discutate în

cadrul capitolelor corespunzătoare.

4.1 Definirea geometriei MCS Un element comun tuturor operațiilor este definirea sistemului de coordonate MCS

(MCS_MILL în cazul frezării, MCS_SPINDLE în cadrul strunjirii). Acesta permite atât

definirea sistemului e coordonate al mașinii cât și a unor informații specifice geometriei

auxiliare.

Indiferent de templateul inițializat, sistemul creează automat un MCS corespunzător.

Practic orice operație trebuie să aibă ca părinte un astfel de sistem de coordonate

pentru a putea fi post-procesată ulterior. Deși un caz mai rar întâlnit (cel mai adesea

se editează MCS-ul deja existent), pentru a crea un nou MCS se apasă butonul

Create Geometry din toolbarul Insert, din zona Geometry Subtype se alege iconița

, apoi se apasă OK. Acest sistem de coordonate poate fi subordonat unui alt

părinte, folosind lista Geometry; denumirea acestuia se poate schimba în câmpul

Name.


11 Note de curs

Dacă se dorește editarea acestuia se execută dublu

click pe acesta (trebuie să avem afișat ON în modul

Geometry). Fereastra de definire conține mai multe

zone:

• Machine Coordinate System – permite

definirea propriu-zisă a orientării sistemului

de coordonate. Procesul este similar cu

definirea WCS.

• Clearance – permite definirea zonei de

siguranță în care se retrage scula între

operații sau la trecerea într-o nouă zonă de

prelucrare. Din lista Clearance Options

alegem una din opțiunile dorite, după care

definim parametrii ceruți.

• Avoidance – permite definirea unor puncte

suplimentare în care se plasează scula

înainte sau după operație (From Point, Start Point, respectiv Return Point, Go

Home Point).

4.2. Definirea geometriei Workpiece Geometria Workpiece permite specificarea unor informații cu privire la geometria

piesei finite, a semifabricatului, a elementelor de evitat etc. Ca și în cazul MCS

geometria Workpiece este inițializată automat în funcție de templateul folosit. În cele

mai frecvente cazuri, în ON (modul Geometry), vom avea deja afișat părintele MCS,

având subordonat Workpiece.

Procesul de definire al unui nou Workpiece este asemănător cu cel al definirii MCS-

ului, numai că din lista Geometry Subtype se alege iconița Workpiece.

Dacă dorim editarea Workpiece-ului (pentru a specifica geometria) se execută dublu

click pe Workpiece (ON trebuie să fie în modul Geometry); vom avea mai multe zone:

• Geometry – permite specificarea

geometriei propriu-zise pentru piesa finită

(Specify Part), semifabricat

(Specify Blank) și a geometriei de evitat

(Specify Check). Se apasă butonul

corespunzător geometriei după care se

selectează elementele dorite. După ce

este definită geometria se activează și

butonul Display pentru a evidenția

ulterior geometria;

• Offsets – permite definirea unei distanțe

de offset ce se adaugă la suprafața piesei;


12 Note de curs

• Description – permite definirea unui material al piesei de prelucrat (în cazul

calculării automate a regimului de prelucrare). Structura ierarhică de afișare a

părinților geometrie ne furnizează informații cu privire la gradul de subordonare

a acestora. Astfel, o operație subordonată direct geometriei Workpiece va

moșteni automat atât datele din Workpiece cât și pe cele din MCS.

5. Parametrii mișcărilor de prelucrare Parametrii de prelucrare (Cutting

Parameters) sunt informații cu privire la

modul în care se face prelucrarea propriu-

zisă. Se accesează apăsând butonul

Cutting Parameters din zona Path Settings.

Deși diferă în mod substanțial în funcție de

tipul prelucrării (frezare-strunjire). Fereastra

Cutting Parameters are o interfață ușor de

utilizat datorită regiunii din dreapta în care, în

funcție de poziția cursorului sau de opțiunea

selectată, sistemul reprezintă o imagine cu

privire la câmpul activ.

În cazul frezării există anumite opțiuni

comune pentru toate aceste operații.

Fereastra Cutting Parameters este

structurată pe mai multe pagini (taburi):

• Strategy – cuprinde parametri cu

privire la strategia de prelucrare. Diferă destul

de mult în funcție de tipul operației de frezare,

elementele mai comune fiind legate de tipul și

ordinea tăierii (zona Cutting), definirea

semifabricatului ca offset (Blank Distance);

• Stock – conține setări pentru definirea

adaosului ce rămâne după operația curentă

(pentru a fi eventual înlăturat cu următoarele

operații. Astfel, există adaos general (Part),

adaos pe semifabricat (Blank Stock), adaos suplimentar pentru elementele de

evitat (Check Stock) și a celor de limitare (Trim Stock). Tot în această pagină

putem introduce valori pentru toleranțele folosite de sistem în calculul

traiectoriei;

• Corners – permite modificarea modului în care NX calculează traiectoria în

zona colțurilor. Astfel putem aplica netezirea (Smoothing), ajustarea vitezei de

avans pe arce (Adjust Feed Rate) și la colțuri (Feed Slow Down);

• Connections – permite setări cu privire la prelucrarea zonelor piesei (Cut

Order) și diverse optimizări cu privire la traiectoria piesei;

• Containment – este destul de diferit în funcție de tipul operației, la Cavity Mill

avem zone în care putem defini modul în care este calculat semifabricatul


13 Note de curs

rezultat în urma operației curente (In Process Workpiece), modul în care se

ține cont de portsculă (Tool Holder), prelucrarea zonelor mici ca întindere

(Small Closed Areas), prelucrarea cu o sculă de referință anterioară

(Reference Tool). În acest din urmă caz sistemul va calcula și prelucra doar

zonele rămase de la scula anterioară;

• More – cuprinde setări cu privire la: zona suplimentară de siguranță (Part Safe

Clearance), zone de subtăiere (Undercut), planul inferior limită de prelucrare

(Lower Limit Plane).

6. Parametrii mișcărilor netăietoare Mișcările netăietoare (Non Cutting Moves) sunt comenzi ce permit evitarea

coliziunilor cu piesa sau cu elementele de fixare. Aceste mișcări pot face următoarele:

• poziționează scula înainte, după și între mișcările tăietoare;

• creează segmente de traiectorie care leagă alte segmente de prelucrare pentru

a forma o traiectorie unitară a operației;

• mișcările netăietoare pot fi atât deplasări simple pentru angajarea și retragerea

de material (Engage/Retract) dar și serii mai complexe de mișcări de angajare,

retragere și transfer folosite pentru piesele mai complicate ce au elemente de

evitat și zone distincte de tăiere.

Aceste mișcări pot fi definite și în grupul părinte MCS, urmând ca în operație să definim

doar mișcările de angajare sau retragere specifice operației. În același MCS avem

definit în mod implicit un plan de siguranță (Clearance Plane) situat la 10 mm

deasupra celui mai înalt punct al piesei. Toate operațiile subordonate acestui MCS vor

moșteni automat aceste setări.


14 Note de curs

Pentru a defini mișcările netăietoare local, în operație se folosește butonul Non

Cutting Moves din zona Path Settings. Conținutul ferestrei este similar în cadrul

operațiilor de frezare, la strunjire având de-a face cu alte opțiuni.

În cazul frezării, fereastra Non Cutting Moves este structurată pe mai multe pagini:

• Engage – cuprinde mișcările de angajare a sculei în material (din punctul de

angajare până la prima așchie), de obicei aceste mișcări se fac cu viteză de

avans redusă. Sunt divizate în patru zone:

- Closed Area - zone închise din geometria piesei ce nu comunică cu

exteriorul (buzunare). Aceste zone prezintă o dificultate de prelucrare

mai deosebită întrucât angajarea în material se face în plin și nu treptat

ca în cazul zonelor deschise. Necesită fie utilizarea unor scule cu

geometrie și calități deosebite, fie executarea anterioară a unor găuri

(Pre-Drill Points). Tipul de angajare poate fi specificat din lista Engage

Type, astfel avem mai multe opțiuni:

Helical – opțiunea implicită permite angajarea pentru planul de

tăiere sub forma unei spirale a cărei parametri pot fi specificați în


15 Note de curs

câmpurile corespunzătoare. Executând click în aceste câmpuri

sistemul afișează o imagine sugestivă cu privire la funcția

parametrului respectiv.

Ramp on Shape – este asemănătoare cu opțiunea Helical,

numai că în locul spiralei vom avea segmente de dreaptă ce o

aproximează rezultând astfel o traiectorie formată din mai puține

segmente.

Plunge – angajarea se face direct de la înălțimea specificată în

câmpul Hight.

Same as Open Area – angajarea va fi identică cu cea specificată

în zona Open Area.

- Open Area – cuprinde setări cu privire la angajarea în zonele deschise

ale piesei (angajarea se face din exteriorul piesei). Avem mai multe

opțiuni ce pot fi alese din lista Engage Type. Cele mai importante fiind:

Same as Closed Area – angajările se vor face cu setările din

Closed Area.

Linear – angajarea se face după o linie a cărei lungime este dată

de câmpul Length, iar unghiul pe care în face cu direcțiile

principale este specificat în câmpurile Swing și Ramp Angle.

Linear-Relative to Cut – ca și în cazul anterior, numai că direcția

de angajare va fi tangentă la primul segment de tăiere.

Arc – angajarea se face după un arc.

Point – angajarea se face plecând de la un punct specificat.

Linear Along Vector – angajarea se face linear de-a lungul unui

vector și pe o distanță specificate.

- Initial Closed Area și Initial Open Area – permit stabilirea unor

parametri diferiți pentru angajările iniţiale (de la începutul operaţiei);

• Retract – permite crearea de mișcări netăietoare plecând de la piesă către

geometria de evitat sau către un punct de retragere. Mișcările de retragere sunt

similare cu cele de angajare, de altfel și opțiunea implicită este Same as

Engage. Dacă se doresc mișcări diferite, acestea se aleg din lista Retract

Type.

• Start/Drill Points – această pagină permite stabilirea unor parametri cu privire

la regiunile de angajare și la definirea unor puncte de angajare. Avem mai multe

zone:

- Overlap Distance – permite introducerea unei valori de suprapunere a

traiectoriei în zona punctului de angajare pentru a obține o calitate mai

bună a suprafeței.

- Region Start Points – stabilește punctul în care să se facă angajarea.

Putem stabili acest punct ca fiind mijlocul (Mid Point) sau colțul (Corner)

primului segment de tăiere.

- Pre-Drill Points – după cum am explicat anterior, angajarea se poate

face și direct în material cu ajutorul unor găuri executate anterior.

Această zonă permite definirea punctelor de la care să se facă această

angajare, puncte situate pe axa găurii executate.


16 Note de curs

• Transfer/Rapid – opțiunile din această pagină specifică modalitatea în care

scula se deplasează de la o zonă de prelucrat la alta. De obicei, această

deplasare se face prin intermediul planului de siguranță stabilit eventual la

definirea MCS (zona Clearance). Zonele Between Regions și Within

Regions stabilesc modalitatea de transfer între regiuni, respectiv în interiorul

acestora. În zona Initial and Final definește tipul mișcării de apropiere

(Approach) și de îndepărtare (Departure) între zona de siguranță și angajare.

• Avoidance – dacă nu au fost definite anterior prin intermediul grupului părinte

MCS se pot specifica punctele de dinainte de angajare (From Point și Start

Point) și de după retragere (Return Point și Go Home Point).

• More – permite setarea opțiunilor de verificare a coliziunii cu elementele de

evitare (Collision Check) precum și stabilirea compensării razei sculei (Cutter

Compensation).

Documents

1. Materiale pentru piese şi scule - files.vladac-uvab ...files.vladac-uvab.webnode.ro/200000355-e1e2ce2dc0/curs 3 - Fab.A.C… · U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia