ETAPELE PROIECTĂRII SCULELOR AŞCHIETOARE

7/28/2019 ETAPELE PROIECTRII SCULELOR ACHIETOARE

1/23

NOTE DE CURS la disciplina SCULE ACHIETOARE CURSUL NR.2

CURSUL NR. 22.1. ETAPELE PROIECTRII SCULELOR

ACHIETOAREProiectarea unei scule achietoare const n determinarea soluiei constructive, a

tipului de scul, a profilului, a geometriei prii active i a dimensiunilor sculei, precumi n realizarea desenului de execuie prevzut cu toate restriciile tehnice necesare,respectiv cu toleranele la dimensiuni i la unghiuri, cu rugozitile suprafeelorcomponente, cu indicaii de material, cu tratamentele termice sau termo-chimiceimpuse sau posibile, cu mod de marcare, ambalare, pstrare etc.

Scopul fundamental al proiectrii sculei este obinerea n condiii tehnico-economice optime. Soluiile unei teme de proiectare sunt foarte numeroase, dar

intereseaz doar aceea care, n afara aspectului tehnic corespunde i economic.Proiectarea unei scule se poate face n dou ipostaze diferite.

1) Proiectarea sculei se face pentru o prelucrare a unei suprafee sau aunui grup de suprafee bine determinate, n condiii de lucru precizate. n acest caz

proiectarea este mai simpl, deoarece se cunosc condiiile de achiere, respectivmaterialul piesei, parametrii regimului de achiere, calitatea prelucrrii etc. i stabilireaformei, dimensiunilor i materialului sculei, a condiiilor tehnice de execuie etc.

2) Proiectarea sculei se face pentru condiii de lucru nedeterminate. naceast situaie este necesar analiza condiiilor generale de lucru ale sculei, precizarea

domeniului general de utilizare a acesteia i gsirea unor condiii medii de achiere,convenabile mai multor materiale ale pieselor de prelucrat.Indiferent de situaia n care este pus proiectantul, el trebuie s rezolve

urmtoarele probleme, respectnd n general etapele prezentate n continuare.

2.1.1. STABILIREA TIPULUI I CONSTRUCIEI SCULEIPE BAZA MRIMII I FORMEI ADAOSULUI DE PRELUCRAREI PE BAZA SCHEMEI DE ACHIERE.

Pentru rezolvarea corect a acestei probleme este necesar colaborarea ntreproiectant i tehnolog n scopul precizrii schemei optime sau posibile de achiere,innd cont de faptul c executarea unei operaii se poate face cu diferite tipuri descule, sau c o scul poate prelucra dup diferite scheme de achiere.

n vederea stabilirii tipului de scul i a metodei de prelucrare optime se voranaliza condiiile concrete impuse, analizndu-se productivitatea necesar, preciziaimpus prelucrrii, calitatea suprafeelor prelucrate i costurile de prelucrare.

Nu n ultimul rnd, alegerea tipului constructiv de scul este influenat deschema de repartiie a eforturilor n scul, sau de mrimea admisibil a forelor imomentelor motoare ale mainii-unelte utilizate la prelucrare.

2.1.2. STABILIREA PARAMETRILOR GEOMETRICIOPTIMI AI SCULEI

23


2/23


Pentru aceasta este necesar cunoaterea schemei de achiere i a formeitraiectoriei relative a tiului, pentru a determina corect geometria constructiv atiului sculei pornind de la geometria activ (sau funcional) necesar. De asemenea

este necesar s se cunoasc proprietile fizico-mecanice ale materialului de prelucrati ale materialului sculei.

Determinarea geometriei tiului se refer la stabilirea geometriei funcionale aacestuia, deoarece toate legile de variaie ale diverselor fenomene fizice care au loc n

procesul de achiere se studiaz n funcie de mrimile unghiurilor de orientarefuncionale.

Geometria constructiv, cu care se realizeaz scula achietoare, rezult din ceafuncional prin legturile ce exist ntre geometria constructiv, pasiv i funcional.

Stabilirea geometriei optime este esenial pentru scula achietoare, cci de modul

n care au fost stabilii parametrii geometrici depind durabilitatea ei i economicitateaprelucrrii.Cunoscnd influenele pe care parametrii geometrici ai tiului le au asupra

fenomenelor fizice ale procesului de achiere se poate determina geometria optim, carendeplinete urmtoarele condiii:

- achierea s se realizeze cu fore minime;- s se realizeze o durabilitate efectiv, maxim posibil, adic s se asigure

realizarea durabilitii normate;- s se asigure rugozitatea prescris a suprafeei prelucrate;- s asigure o prelucrare cu vibraii minime;

- s se asigure condiii corespunztoare de divizare i frmiare a achiei;- simplitate la confecionarea i ascuirea sculei achietoare .a.

2.1.2.1. FORMA FEELOR DE AEZARE I DE DEGAJARE ALESCULELOR

Formele feelor de aezare i de degajare ale diferitelor tipo-dimensiuni de sculeau rezultat prin selecie ca urmare a unor cercetri experimentale aprofundate i dinsutele de ani de practic tehnologic.

Astfel, forma feei de degajare determin n mare msur durabilitatea sculei.Formele utilizate ca fiind cele mai raionale sunt:

- simplu plan fr faet (fig. 2.1,a);- simplu plan cu faet (fig. 2.1.d);- dublu plan fr faet (fig. 2.1,b);- dublu plan cu faet (fig. 2.1.e);- curbilinie fr faet (fig. 2.1,c);- curbilinie cu faet (fig. 2.1.f).

Desigur, pot exista i alte forme, dar practic acestea sunt singurele folosite.

24


3/23


Forma plan simpl se alege pentru prelucrarea metalelor fragile (font, bronz) ipentru prelucrarea oelurilor clite sau aliate cu r > 100 daN/mm2. Unghiul de degajareeste pozitiv pentru sculele din oel rapid, i negativ (0050) pentru carburi metalice.Micorarea unghiului de degajare, n scopul mririi rezistenei mecanice a tiului lacarburile metalice se face numai pe o faet cu limea de 1,52 s, n care s esteavansul. Aceast faet are rolul de a transforma solicitarea de ncovoiere la care

carburile metalice au rezisten sczut, ntr-o solicitare de compresiune, la care elerezist foarte bine. Pe restul feei de degajare se pstreaz unghiul pozitiv pentru afavoriza alunecarea achiilor i pentru micorarea deformaiilor plastice.

Forma plan dubl se utilizeaz n scopul micorrii suprafeelor n contact cudiscul abraziv la ascuiri i la reascuiri. Se mai utilizeaz i datorit faptului c esteconvenabil la prelucrarea oelurilor de rezisten mijlocie i cu grosimi de achie maimari de 0,2 mm.

Formele plane prezint principalul dezavantaj al formrii achiilor continue,neondulate, mai ale la prelucrri cu viteze mari de achiere.

Evitarea acestui dezavantaj se face utiliznd forme curbe concave, cu sau frfaet, forme convenabile mai ales la prelucrarea materialelor tenace cu r >5090daN/mm2.

Feele de aezare utilizate n practica sculelor achietoare sunt:- simpl plan (fig. 2.2,a);- simpl plan cu faet(fig. 2.2,b);- curbilinie (fig. 2.2,c);- curbilinie cu faet proeminent (fig. 2.2,d).

Astfel, la tiurile rectilinii se recomand utilizarea feelor simplu plane sausimplu plane cu faet (poate fi considerat i dublu plan). La aceste scule, rolulfaetei este acela de a micora suprafaa care n procesul de ascuire vine n contact cudiscul abraziv.

25

Fig. 2.1. Formele feelor de degajare ale sculelor achietoare.


4/23


n cazul tiurilor profilate se recomand utilizarea formei curbilinii, iar n cazulsculelor de rotaie cu tiuri rectilinii sau elicoidale se recomand utilizarea feelor deaezare curbilinii cu faete proeminente.

2.1.2.2. STABILIREA PARAMETRILOR GEOMETRICI OPTIMI AISCULELOR ACHIETOARE

STABILIREA UNGHIULUI DE DEGAJARE FUNCIONALn fig. 2.3, innd seama de ndeplinirea unora din condiiile e-numerate mai sus, a

fost reprezentat n aceeai diagraminfluena un-ghiului de degajarefuncional asupra forei principale deachiere Fy, asupra durabilitii

efective Ti asupra rugozitiiRz.Din diagram rezult c exist ovaloare optim pentru care durabi-litatea efectiv este maxim, dar for-a i rugozitatea scad continuu cucreterea unghiului de degajare,existnd totui o valoare pentru carerugozitatea aproape nu mai scade.Astfel de diagrame se pot ntocmi

pentru diferite materiale de prelucrat

i pentru diferite condiii deprelucrare.

Sculele profilate reprezint un caz aparte, unghiul de degajare lundu-se egal cu00, pentru a nu fi necesar corectarea profilului.

STABILIREA UNGHIULUI DE AEZARE FUNCIONAL

Se face la fel ca i la unghiul de degajare, deoarece i unghiul de asezareinflueneaz fenomenele fizice n acelai sens.

Unghiuri de aezare mari micoreaz uzura sculei achietoare pe faa de aezare,dar micoreaz rezistena mecanic a tiului, favoriznd formarea sprturilor pe muchia

26

Fig. 2.2. Formele feelor de aezare ale sculelor achietoare.

Fig. 2.3. Diagrama de variaie a forei,durabilitii i rugozitii


5/23


de achiere. Micorarea uzurii se explic prin solicitarea mai redus a tiului (a penei deachiere) datorat nfigerii sale mai uoare n materialul de prelucrat.

Unghiuri de aezare mari sunt favorabile la frezarea cilindric n ma-terialecasante, unde repetatele intrri sau ieiri

din achiere ale tiurilor ar provoca, laun unghi de aezare mic, rzuiri pedistan mai lung, fr desprinderea deachii.

Valoarea optim a unghiului deaezare opt depinde n special degrosimea achiei a. Astfel, la grosimimici de achii, cnd uzura se producenumai pe faa de aezare, volumul de

metal ndeprtat prin uzur de pe faa deaezare este mai mare, i, ca urmare,durabilitatea sculei i viteza de achierese mresc, crescnd productivitatea

prelucrrii.Mrirea unghiului de aezare este mai avantajoas la la achierea metalelor tenace.

STABILIREA UNGHIULUI DE ATAC FUNCIONALPentru alegerea valorii lui, n fig. 2.4 sunt reprezentate diagramele de variaie a

foreiFy, a durabilitii Ti a rugozitiiRz.

In cazul degrorilor, caz n care intereseaz ca forele s fie mici i nu intereseazrugozitatea sau durabilitatea, unghiul de atac se alege n domeniul 45...70, n timp ce

pentru finisri, cnd forele de achiere sunt mici intereseaz ca rugozitatea s fie mic idurabilitatea efectiv mare. Deci unghiul de atac se alege cu valori mici.

Alegerea unghiului depinde i de forma piesei, ca de exemplu la prelucrareantre vrfuri a arborilor lungi, la care unghiuri mai mici de 900 produc componenteimportante ale forelor de respingere de la scul ctre material, producnd ncovoiereaacestuia din urm i ieirea din cmpul de toleran.

Unghiul de atac principal are valori ntre 30 i 450, dar se ajunge n mod curent la

900. Valorile mici ale acestui unghi favorizeaz apariia vibraiilor, dar mresccapacitatea termic a tiului, mrind durabilitatea acestuia (cuite pentru achiereintensiv).

Unghiul de atac secundar variaz ntre 30 i 250, cu valori mai mici la finisare,pentru a se micora nlimea asperitilor, i cu valori mai marfi la degroare, pentrumicorarea forelor de achiere i a tendinei de vibraii.

Astfel, valorile curente utilizate la operaii de finisare sunt de circa 30, ajungnd ncazul unor construcii speciale de cuite la 00.

Valorile curente utilizate la degroare oscileaz ntre 8 i 150

STABILIREA UNGHIULUI DE NCLINARE FUNCIONAL Se face innd seama de calitatea operaiei, unghiul de nclinare influennd asupradireciei de degajare a achiei. In cazul finisrilor se aleg unghiuri de nclinare negative

27

Fig. 2.4. Diagrama de variaie a forei,durabilitii i rugozitii cu unghiul de

atac .


6/23


(-5...-10o), care fac ca achia s se ndeprteze de suprafaa prelucrat, iar n cazuldegrorilor se aleg unghiuri de nclinare pozitive (+5...+10 o), care fac ca achia s sedegaje ntr-o direcie care s nu-l afecteze pe operatorul uman, sau scula achietoare.

Dac unghiul este negativ, achiile sunt dirijate ctre suprafaa prelucrat, ceea

ce poate nruti calitatea acesteia.Valorile curente ale unghiului sunt cuprinse n intervalul 50+100, dar exist

cazuri speciale n care unghiul poate ajunge la 150, sau la +350.

STABILIREA UNGHIULUI DE VRF AL SCULEIMrimea unghiului de vrf al sculei trebuie s fie ct mai mare, pentru a se

asigura micorarea uzrii i mrirea stabilitii funcionrii sculei. Unghiul este nslimitat de unghiurile de atac principal i secundar.

n cursul achierii, zona vrfului sculei este cea mai solicitat. De aceea serecomand practicarea unei raze de rotunjire r sau a unor tiuri de trecere.Raza de rotunjire are ns din punctul de vedere al uzurii o mrime optim, care

depinde de forma achiei i de grosimea de achie. Dac raza este prea mic, se obineo rezisten mecanic i o capacitate termic reduse, ceea ce favorizeaz uzura ispargerea vrfului. Valorile curente sunt r = 0,52 mm.

2.1.3. DETERMINAREA DIMENSIUNILOR SCULEI I AFORMEI GEOMETRICE A TIURILOR

Forma, respectiv profilul tiurilor sculei achietoare sunt determinate demetoda de prelucrare adoptat, de mrimea forelor i momentelor care acioneazasupra sculei n timpul procesului de achiere i de valorile unghiurilor priiachietoare. n cazul sculelor profilate, profilul, ca intersecie ntre suprafaa piesei ifaa de degajare necesar a sculei se determin grafic sau analitic, i datorit existeneiunghiurilor de aezare i de degajare difer profilul piesei n planul; su axial, fiindnecesar determinarea precis a acestuia.

2.1.4. STABILIREA MATERIALULUI SCULEI I A TRATA-MENTELOR TERMICE SAU TERMOCHIMICE APLICATE.

Pentru aceasta se iau n considerare condiiile de lucru ale sculei, productivitateanecesar, durabilitatea impus, costul materialului etc. n acelai timp trebuie luate nconsiderare i principalele caliti ale materialelor de scule: termostabilitatea,rezistena la uzur la rece i la cald, calitile fizico-mecanice, prelucrabilitatea,economicitatea, etc.

Astfel, pentru corecta alegere a materialului sculei trebuie respectateurmtoarele reguli principale:

1. Sculele manuale sau cele care lucreaz cu viteze mici de achiere sevor construi din oeluri carbon sau din oeluri aliate rezistente la uzura la rece (dac nuse impun condiii speciale n ceea ce privete precizia de execuie)

28


7/23


2. Pentru sculele care lucreaz la temperaturi ntre 2000C i 6000C se vafolosi ca material oelul rapid.

3. Pentru sculele cu forme complicate i tehnologie de fabricaie i dereascuire complicate se prefer utilizarea oelului rapid.

4. Sculele de dimensiuni mari se execut cu partea activ din materialesuperioare calitativ, demontabil sau lipit, iar corpul se construiete din oel deconstrucie.

5. Sculele care trebuie s-i pstreze dimensiunile se construiesc dinmateriale termostabile (carburi metalice, mase mineralo-ceramice).

6. Dac diferitele pri ale sculei lucreaz cu viteze de achiere diferite,se recomand utilizarea de materiale diferite pentru partea activ, astfel nct s seasigure durabiliti apropiate pentru toate tiurile.

7. Tendina modern este de extindere a utilizrii carburilor metalice, a

maselor mineralo-ceramice i a materialelor extradure (diamant, ACB).2.1.5. DETERMINAREA I ASIGURAREA SPAIULUI

PENTRU NGLOBAREA SAU DEGAJAREA ACHIILOR.

Aceast problem este important n cazul sculelor profilate, a celor combinatesau cu tiuri multiple, ca de exemplu broe, tarozi, freze, cuite profilate, scule pentru

prelucrri interioare, la care spaiul pentru nglobarea achiilor trebuie s aib unvolum de cteva ori mai mare dect achiile degajate, pentru ca s se evite nepenireasculei sau zgrierea suprafeei prelucrate de ctre achiile degajate. De mareimportan este asigurarea ndeprtrii achiilor de pe ti n scopul ameliorriicondiiilor de transmitere a cldurii de achiere. n acest scop se vor prevedeasprgtoare i fragmentatoare de achii, praguri, nclinri etc.

Formele i dimensiunile canalelor trebuie astfel alese i calculate nct s poatcuprinde integral achiile care se degaj ntr-o curs activ a dintelui. Cuprindereaintegral a achiilor mpiedic griparea (blocarea, nfundarea) sculei n timpul

prelucrrii i protejeaz calitatea suprafeei prelucrate, cci achiile cuprinse n canalnu o zgrie.

Capacitatea de nmagazinare se definete n general prin coeficientul de

umplere, care reprezint raportul dintre volumul Vgol al golului n care senmagazineaz achia i volumul achiei detaate Vachie:

K = Vgol / Vachie = b Sgol / b Sachie = Sgol / Sachie (2.1)

n care b este limea achiei considerat aproximativ nemodificat dup detaareaachiei, Sgol este seciunea longitudinal a golului fcut cu un plan paralel cu direciamicrii principale de achiere, iar Sachie = a L este seciunea achiei, calculat ca

produs dintre grosimea achiei a i lungimeaL a traiectoriei.Pentru ca achierea s se fac n bune condiii, este necesar s existe un

coeficient de umplere K supraunitar,K > 1. n cazuri speciale, de exemplu la broepentru interior, K poate ajunge la valori foarte mari, 710, unii autori propunndvalori pn la 24.

29


8/23


Coeficientul de umplere trebuie realizat ca valoare respectnd i o formconvenabil a golului. n acest sens menionm faptul c pentru alunecarea mai uoara achiilor n interiorul golului, se recomand ca profilul acestuia s fie format din liniidrepte sau arce de cerc racordate, fr coluri sau praguri. Pragurile pot fi totui

prevzute ct mai aproape de ti pentru fragmentarea achiilor.Un alt aspect important la stabilirea formei i dimensiunilor canalelor este modul

de formare al achiilor i forma acestora. Astfel, materialele fragile, care dau achii derupere, frmiate, ocup foarte bine spaiul dintre dini, n timp ce materialele plastice,de tipul oelului, care dau achii de curgere, capt forma unor spirale care nu ocupntreg spaiul dintre dini, necesitnd coeficieni de umplere mari (fig. 2.5).

La proiectarea sculelor combinate se pun probleme deosebite n ceea ce priveteproiectarea formei i a dimensiunilor canalelor, deoarece n general la aceste scule, pediferitele scule elementare se formeaz achii de forme diferite i n cantiti diferite,

care se evacueaz pe canale diferite sau pe aceleai canale. Pentru a se evita blocareaachiilor i nepenirea sau ruperea sculelor se impun dou condiii, i anume:

- achiile care se evacueaz prin acelai canal trebuie s aib acelai sens dedeplasare;

- achiile diferite trebuie s se deplaseze pe poriunile opuse ale canalului.Soluia preferabil este separarea complet a canalelor pentru fiecare tip de

achii, dar ea nu este ntotdeauna posibil.

2.1.6. ASIGURAREA EVACURII CLDURII DE ACHIEREEvacuarea cldurii degajate n procesul de achiere este de o deosebit

importan, fiind necesare alegerea unor geometrii care s micoreze cantitile decldur produse, dimensionarea corespunztoare pentru asigurarea transferului decldur din zona tiului ctre corp i prevederea cilor de aducere a lichidelor dercire n zona de achiere. Sculele achietoare moderne au asigurat aduciunealichidelor de rcire prin interiorul corpului, i exist studii de curgere a lichidelor dercire de-a lungul sculei, n vederea optimizrii efectelor de rcire, achiere i ungere

ale acestora. De asemenea se studiaz amnunit mbuntirea procedeelor de rcire,dintre care foarte promitor este cel cu jet de cea.

30

Fig. 2.5. Goluri pentru nglobarea achiilor la broarea interioar.


9/23


2.1.7. STABILIREA MODULUI DE POZIIONARE-FIXARE

Este n general legat de condiiile de exploatare i de mainile-unelte pe care seutilizeaz scula, trebuind s se asigure precizia de poziionare n condiii de repetabili-

tate, s se asigure transmiterea forelor i momentelor, precum i o schimbare rapid iuoar a sculelor pe maina-unealt.

Stabilirea modului de poziionare-fixare se face n practica proiectrii sculelorachietoare lund n considerare urmtoarele:

- principiul de lucru (situaiile n care scula poate lucra);- tipul sculei achietoare;- natura operaiei realizate;- dimensiunile de gabarit i ale prii active ale sculei;- forele de achiere i repartiia acestora.

O problem deosebit este aceea a reglrii sculei la dimensiunile cerute. Astfel,se remarc dou aspecte.1. Reglarea la dimensiuni a tiurilor

sculei. Se rezolv prin proiectarea sculei nconstrucie asamblat, cu elemente reglabilei cu ghidri corespunztoare ale acestora.

2. Reglarea sculei n portscul, nvederea includerii ei n sistemul de scule almaiunilor unelte cu comand numeric. nacest scop se proiecteaz portscule speciale

cu posibiliti de reglare dup una, dou sautrei direcii. Reglarea se face n afaramainii-unelte pe care urmeaz s sefoloseasc scula, i poart denumirea de

prereglare. Prin asigurarea reglrii cuelemente de reglare incluse n construciasculei se mrete productivitatea prelucrrii

prin micorarea timpilor auxiliari consumai cu reglarea.

2.1.8. EFECTUAREA CALCULELOR DE REZISTEN,RIGIDITATE I VIBRAII ALE SCULEI.

Se efectueaz att pentru partea activ, ct i pentru partea de prindere. Se vaurmri asigurarea rezistenei fr supradimensionarea sculei. Dei n general pentrusistemul forelor care acioneaz asupra sculei se fac simplificri, este de preferat uncalcul complet, fr neglijarea unor solicitri. Calculele de rigiditate i de vibraii suntdificile, dar exist clase de scule la care sunt indispensabile. Uneori calculele senlocuiesc cu experimentri asupra mai multor variante de scule, alegndu-se cea cu

comportarea dinamic cea mai bun.Verificrile de rezisten se fac pentru corp n cazul sculelor din oel rapid. ncazul sculelor armate cu plcue din carburi metalice sinterizate sau din mase

31

Fig. 2.6. Dinte de scul solicitat decomponentele forei de achiere


10/23


mineralo-ceramice, se impune efectuarea unor calcule de rezisten a plcuelor,precum i efectuarea calculelor de rigiditate.

La sculele cu mai muli dini (freze etc.) se impune verificarea rezistenei aces-tora. Asupra dintelui (prii achietoare) ac-ioneaz n general toate cele trei

componente ale forei de achiere (fig. 2.6).Astfel, se determin n fibra cea mai solicitat efortul de ncovoiere total i, ca

sum a eforturilor de ncovoiere determinate de momentele celor trei componente:

i = ix + iy + iz = (Mx / Wx) + (My / Wy) + (Mz / Wz) , (2.2)

n care Mx, My i Mzsunt momentele ncovoietoare date de cele trei componente, iarWx, Wy i Wz sunt modulele de rezisten respective.

Dup determinarea efortului de compresiune-ntindere rezultant ci se gsete

efortul rezultant normal (prin nsumare algebric): = ci+ I . (2.3)

Se determin n continuare eforturile unitare de torsiune t i de forfecare f.Efortul tangenial total se obine prin nsumarea geometric a celor dou eforturi:tangenial i normal , conform uneia din ipotezele de rupere din rezistenamaterialelor, adic:

I. rez= 0,5 + 0,5;4

22+

(2.4)I.I rez = 0,35 + 0,65 ;4 22 + (2.5)III. rez = ;4 22 + (2.6)IV. rez = ;3 22 + (2.7)

Dac se verific prile sculei cu fragilitate mare (de exemplu clite), se adoptipoteza I de rupere, a efortului normal maxim, iar n cazul verificrilor prilor cucaracteristici plastice sau cu rezisten sczut la eforturi tangeniale se recomandfolosirea ipotezei III a efortului tangenial maxim, sau a ipotezei IV, a lucrului mecanicmodificator de form (a ipotezei energetice).

Efortul rezultant obinut, rez, se compar cu cel admisibil, trebuind s fieinferior acestuia:

rez < adm . (2.8)

n unele cazuri, n care solicitarea principal este torsiunea, iar celelaltesolicitri sunt mult mai mici (burghie, adncitoare, alezoare) se compar doar efortulefectiv maxim de torsiune cu efortul de torsiune admisibil:

max ef < adm .

(2.9)

32


11/23


Orientativ, se prezint n tabelul 2.1 valori ale eforturilor admisibile pentru clasaoelurilor.

Calculul de rezisten complet este laborios, recurgndu-se n general la nume-roase simplificri. n cazurile speciale trebuie ns s se in seama de toate solicitrile,

inclusiv de creterea forelor de frecare datorate uzuii sculei. De asemenea trebuie sse in seama de toate influenele concentratorilor de tensiune din prile neracordateale golurilor sculei verificate.

Metodele moderne permit calcule de rezisten mult mai precise, fiind intensutilizate (metoda elementelor finite, metoda elementelor de frontier etc.).

Tabelul 2.1. Eforturi admisibile pentru oeluri.Caracteristica Oel aliat cu

HRC 3040Oel aliat cu

HRC 6265Oel carbonde calitate

Efort admisibil de

ncovoiere ai36 daN / mm2 48 daN / mm2 2436 daN / mm2

Efort admisibil detraciune at

30 daN / mm2 42 daN / mm2 2030 daN / mm2

Efort admisibil detorsiune a

26 daN / mm2 35 daN / mm2 1720 daN / mm2

Tot proiectantului de scule i revine i sarcina verificrilor de rezisten aelementelor de fixare: dornuri, cozi de tot felul, capete ptrate, pene longitudinale itransversale etc.

2.1.9. ALEGEREA SCHEMEI DE ASCUIRE, REASCUIREI RECONDIIONARE A SCULEI

Simultan cu stabilirea formei sculei n general i a dinilor i canalelor pentruachii n special, proiectantul trebuie s urmreasc realizarea unei scule cudurabilitate total maxim, analiznd i posibilitile de reconstituire a capacitii deachiere prin reascuire i prin recondiionri succesive.

Un rol important n creterea duratei de via l joac adoptarea unei scheme deascuire i de reascuire ct mai economice.

Ascuirea sculelor noi se face aproape ntotdeauna pe feele de aezare i dedegajare, cu excepia sculelor detalonate i nerectificate pe faa de aezare (freze melc,freze disc). n funcie de forma constructiv, ascuirea se poate face dup diferitescheme, cu avantaje i dezavantaje pentru fiecare dintre acestea. La ascuirea sculelorcombinate, problema ascuirii este n general complex, i se ia n considerare nc dinfaza de proiectare.

Reascuirea unei scule se poate face n trei moduri, respectiv reascuirea numaipe faa de aezare, reascuirea numai pe faa de degajare i reascuire pe ambele fee.

Alegerea metodei de ascuire depinde de construcia sculei i de condiiile deexploatare. Astfel, sculele care prelucreaz materiale cu plasticitate ridicat cu grosimi

mari de achii se ascut n principal pe faa de degajare, unde uzura este maiaccentuat. Sculele care prelucreaz materiale dure i fragile cu grosimi mici de achii

33


12/23


se ascut n principal pe faa de aezare. Sculele profilate se ascut exclusiv pe faa dedegajare, pentru a se menine forma tiului.

Toate aceste elemente sunt de mare importan, depinznd de destinaia icaracteristicile sculei, de parametrii geometrici ai sculei i de forma prii active a

acesteia. Trebuie menionat c implicaia este i invers, forma constructiv i pa-rametrii geometrici fiind influenai de necesitatea ascuirii i reascuirii sculei.Recondiionarea sculei permite mbuntirea performanelor economice ale activitiiindustriale, fiind o cale important de economisire a resurselor.

Precizm c pe parcursul ntregului traseu de proiectare se urmrete ca sculaproiectat s fie ct mai simpl, s aib un pre de cost ct mai sczut i s poat fiutilizat de un numr ct mai mare de ori, iar dup utilizare s poat fi recon-diionat,sau s se poat recupera materialele de scule preioase din alctuirea sa.

Aceste etape prezentate pot fi parcurse integral, sau se poate renuna la unele

din ele, n funcie de tipul sculei i de experiena proiectantului, sau din cauza lipseiunor metode de calcul suficient de sigure sau de precise.n ncheierea acestui capitol menionm faptul c n prezent se tinde ctre

algoritmizarea proiectrii sculelor achietoare n scopul utilizrii calculatoarelornumerice. Mrirea exigenelor fa de calitatea sculelor achietoare impunereconsiderarea metodelor de proiectare a acestora.

Pentru utilizarea eficient a calculatoarelor electronice la proiectarea sculelorachietoare se impune perfecionarea metodelor de calcul, precizarea traseului de

proiectare i elaborarea unor baze de date folosibile de ctre programele de proiectareautomat care s conin materialele posibile pentru sculele achietoare cu toate

proprietile i caracteristicile fizico-chimice, recomandrile privind alegereageometriei optime a prilor active, standardele privitoare la prile de fixare-

poziionare, regimurile de achiere recomandate etc.Ultima etap a proiectrii asistate a sculelor achietoare trebuie s fie dese-

narea automat a acestora cu toate vederile seciunile, detaliile i condiiile tehnicenecesare.

2.1.10. ELABORAREA DESENELOR DE EXECUIE I ADESENELOR TEHNICE DE ANSAMBLU

Desenul de execuie este documentul de baz al sculei proiectate, el coninndtoate informaiile necesare execuiei sculei pn n forma final. Dac scula esteasamblat, documentul de baz este desenul de ansamblu la care se adaug desenelede execuie pentru absolut toate elementele constitutive cu excepia celorstandardizate.

Desenele de execuie trebuie s cuprind un numr suficient de seciuni i vederipentru completa definire a construciei elementului sculei.

Dac sculele sunt complicate, se pot folosi semne convenionale simplificatoare:- canalele nu se reprezint integral;

- dinii numeroi nu se reprezint toi, ci doar 23 de aceali fel;- elicele se pot reprezenta prin linii drepte;

34


13/23


- seciunile pentru vizualizarea unghiurilor constructive (, , , etc.) sepot reprezenta incomplet.

La sculele profilate se reprezint ntotdeauna profilul la scar mrit (5:110:1).

Desenul trebuie s aib toate cotele, toleranele i rugozitile suprafeelortrecute.

Pe fiecare desen trebuie trecute condiiile tehnice, care se gsesc n standardespeciale de condiii tehnice sau n standarde generale pentru tipurile corespunztoarede scule.

Condiiile tehnice se refer n general la urmtoarele probleme:- descrierea aspectului exterior al sculei;- prezentarea global a clasei de precizie adoptat pentru scula respec-

tiv i clasei de execuie (fin, mijlocie etc.); se enumer i se specific cantitativ

principalele tolerane liniare i unghiulare i rugoziti ale suprafeelor sculei;- se indic materialul sculei i tratamentul termic;- se indic duritile diferitelor pri ale sculei;- se indic faze sau operaii tehnologice pe care proiectantul le dorete

efectuate la o anume main sau stand de control, i ntr-un anume mod;- se indic modul de ncercare a sculei naintea i n timpul procesului de

achiere;- se descrie marcarea sculei, respectiv modul i locul de marcare, precum

i conin utul mrcii;- se indic modul de ambalare, conservare i depozitare al sculei.

2.2. CALCULUL, CONSTRUCIA I EXPLOATAREACUITELOR PENTRU ACHIERE

Cuitele sunt cele mai simple scule utilizate n construcia de maini, fiind i celemai utilizate, fie de sine stttoare, fie ca pri ale unor scule mai complexe. Sefolosesc pentru operaii de strunjire, rabotare, mortezare, sau ca scule componente nansambluri mai mari pentru lrgire, frezare, danturare, filetare.

Datorit simplitii lor, ele sunt foarte bine i complet studiate din toate punctelede vedere, rezultatele obinute fiind apoi extinse la alte tipuri de scule achietoare.

2.2.1. CLASIFICAREA CUITELOR

35


14/23


n construcia de maini se folosesc foarte multe tipo-dimensiuni de cuite pentru

achiere datorit diversitii mari de maini-unelte pe care lucreaz, datorit varietiide piese prelucrate, datorit gamei largi de operaii i datorit condiiilor diferiteimpuse pieselor prelucrate. innd seama de toate acestea, cuitele se clasific dupcriteriile prezentate n continuare.

1) n funcie de direcia i sensul avansului se deosebesc:1,a - cuite cu avans longitudinal, pe dreapta (cu avans de la dreapta la stnga) sau

pe stnga (cu avans de la stnga la dreapta), fig. 2.7;1,b - cuite cu avans tangenial;

1,c - cuite cu avans transversal.2) Dup tipul mainii unelte pe care se folosesc:

2,a - cuite pentru strung;2,b - cuite pentru rabotez;2,c - cuite pentru mortez;

36

Fig. 2.7. Sensuri aleavansului longitudinal al

cuitelor.


15/23


2,d - cuite pentrustrunguri automate isemiautomate;

2,e - cuite pentru maini de alezat;2,f - cuite specia-le pentru maini spe-ciale.

3) Dup for-ma capului i poziia acestuia n raport cu corpul se detaeaz:3,a - cuite drepte, fig. 2.8,a;

3,b - cuite cotite spre stnga sau spre dreapta, fig. 2.8,b;3,c - cuite nco-voiate nainte sau napoi, folosite la rabotare, fig. 2.9,c;3,d - cuite cu capul ngustat (simetrice, ngustate pe dreapta, ngustate pe stnga),

fig. 2.9,d.4) Dup destinaie, respectiv dup operaia efectuat, se deosebesc:

4,a - cuite pentru prelucrarea de degroare sau de finisare a suprafeelor liseexterioare, fig. 2.9;

4,b - cuite pentru prelucrarea de degroare sau de finisare a suprafeelor liseinterioare, fig. 2.10;

4,c - cuite pentru prelucrarea suprafeelor profilate exterioare sau interioare, fig.2.11.

37

Fig. 2.8. Forme constructive de cuite de strung din oeluri de scule.


16/23


5) Dup aezarea cuituluin raport cu piesa se potevidenia:

5,a - cuite cu dispoziie radial;5,b - cuite cu dispoziie tangenial.

6) Dup materialul din care sunt construite prile active se deosebesc:6,a - cuite din oeluri de scule;6,b - cuite cu partea activ din carburi metalice;6,c - cuite cu partea activ din mase mineralo-ceramice (oxizi sinterizai);6,d - cuite cu partea activ pe baz de diamant sau azotur cubic de bor.

7) Dup modul de realizare tehnologic sunt:7,a - cuite monobloc;7,b - cuite realizate din dou sau mai multe materiale, asamblate prin sudare, lipi-re

sau fixare mecanic.

2.2.2. CUITE DIN OELURI DE SCULE

Teoretic, cuitele pot fi construite din orice sorti-ment sau calitate de oel descule, nealiat, slab sau bogat aliat, dar practica industrial curent folosete doar cuitedin oeluri bogat aliate, respectiv oel rapid. Cuitele din oel rapid se execut n treiconstrucii diferite i anume, n ntregime din oel rapid, care sunt i cele mai utilizate,cu coad din oel de construcie sudat, i cu plcue din oel rapid lipite. Ultimeledou variante se utilizeaz extrem de rar.

2.2.2.1. CUITE EXECUTATE N NTREGIME DIN OEL RAPID

38

Fig. 2.9. Forme diferite ale capului i corpului cuitelor.

Fig. 2.10. Cuite din oeluri de scule pentru prelucrriinterioare.


17/23


Sunt de dimensiuni mici, de maximum 20 20 200 i se livreaz n generalsub form de bare ptrate, dreptunghiulare sau rotunde, respectiv de semifabricatenefasonate (fr partea activ format), tratate termic i rectificate la exterior (fig.2.12). Se obin uneori din semifabricate forjate cu un adaos minim de prelucrare.

Se ntrebuineaz n principal la prelucrarea pe strunguri automate isemiautomate, sau asamblate n construcii complexe, ca de exemplu n bare de alezat.Se folosesc din ce n ce mai puin, mai ales n producia de serie mic sau de unicat.

Permit un numr mare de reascuiri i sunt ascuite de utilizator n formespeciale, n funcie de aplicaia, de obicei atipic, pentru care se folosesc.

2.2.2.2. CUITE SUDATE CAP LA CAP

Cuitele a cror seciune depete 12 12 mm2 se execut, din considerenteeconomice, din dou materiale diferite, i anume, partea activ din oel rapid, iarcorpul din oel de construcie (OLC45, OLC50, OLC60 etc.). Cele dou pri com-

ponente se sudeaz cap la cap prin rezisten electric sau prin scntei (fig. 2.13).

Lungimea prii active din oel rapid l2 este cuprins ntre 0,15 i 0,4 mm,depinznd de forma capului i de tipul cuitului.

39

Fig. 2.11. Cuite profilate pentru suprafee exterioare iinterioare.

Fig. 2.13. Cuit cu coada sudat.

Fig. 2.12. Construcii de cuite

monobloc din oeluri de scule.


18/23


n fig. 2.13 se prezint desenul unui cuit cotit pentru degroare, avnd parteaactiv din oel rapid asamblat prin sudare.

2.2.3. CUITE CU TIURI DIN CARBURI METALICE

Apariia ntre materialele pentru scule achietoare a carburilor metalice areprezentat o revoluie n construcia de maini, deoarece duritatea i rezistena lorridicate la temperaturi nalte, mult superioare oelului rapid, au permis lucrul cu vitezede achiere substanial mrite, sporind productivitatea i economicitatea prelucrrilorde achiere.

Cuitele cu partea activ din carburi metalice se execut n dou construciidiferite, i anume, cu

plcua din carburi meta-lice lipit i cu plcua din

carburi metalice fixat me-canic (asamblat demon-tabil). Fiecare din cele douvariante are avantaje idezavantaje, ceea ce faceca fiecare s-i aibdomeniul precis deaplicabilitate.

Astfel plcuele cu plcue lipite sunt mai rigide, permind achierea cuavansuri i adncimi de achiere superioare, i permit un numr mare de reascuiri. Pede alt parte, lipirea i reascuirea acestor plcue sunt operaii tehnologice riscante,

putnd duce la compromiterea plcuei. n plus, dup consumarea rezervei dereascuire, din plcu i uneori din corp nu se mai recuperteaz nimic. Pentru

plcuele fixate mecanic lucrurile se petrec invers dect la cele anterioare, n plusexistnd avantaje n producia de serie prin micorarea substanial a timpilorconsumai cu reglarea la cot a cuitului.

2.2.3.1. CUITE CU PLCUE ACHIETOARE DIN CARBURIMETALICE LIPITE

40

Fig. 2.15. Construcii de cuite de strung pentru prelucrri interioare, cu plcue dincarburi metalice lipite.

Fig. 2.14. Construcii de cuite de strung pentru prelucrri

exterioare, cu plcue din carburi metalice lipite.


19/23


Aceste cuite se obin prin lipirea pe corpul cuitului 1 realizat din oel deconstrucie a plcuei din carburi metalice sinterizate 2, ca n fig. 2.14 i 2.15.

2.2.3.2. CUITE CU PLCUE ACHIETOARE DIN CARBURIMETALICE FIXATE MECANIC

Fixarea mecanic a plcuelor pe corpul cuitului prezaint mai multe avantaje,dintre care reamintim: eliminarea tensiunilor interne i a modificrilor fizico-chimice amaterialului care apar n urma lipirii, folosirea unui singur corp de cuit la mai multe(foarte multe) plcue, micorarea timpilor auxiliari consumai cu reglarea la cot etc.Pentru aceste avantaje care conduc la mbuntirea performanelor economice,cuitele prevzute cu plcue achietoare fixate mecanic se extind.

Cuitele cu plcue asamblate mecanic se construiesc ntr-un numr mare detipo-dimensiuni.

2.2.3.3. SISTEME DE FIXARE A PLCUELOR ACHIETOARE

S-au dezvoltat de ctre diferitele firme productoare de scule numeroase sistemede fixare mecanic (asamblare demontabil) a plcuelor n corpul sculelor achietoaren general i al cuitelor pentru achiere n particular, dar toate se reduc la patruscheme principiale distincte, toate celelalte scheme putndu-se ncadra ntr-una dintreele.

41

Fig. 2.16. Simbolizarea celor patru scheme de fixare a plcuelor n corpul cuitelor.

Fig. 2.17. Cuite de strung cu plcue fixate mecanic pentru diferite destinaii.


20/23


Exist aadar urmtoarele 4 sisteme de prindere distincte:a) Fixare cu brid (fig. 2.16,a);b) Fixare cu brid i alezaj (fig. 2.16,b);

c) Fixare pe alezaj (fig. 2.16,c);d) Fixare cu urub prin alezaj (fig. 2.16,d).Dup modul de exploatare al plcuelor, sistemele de fixare actuale pot fi:

a) - sisteme care permit reascuirea dup uzare a plcuei i eventual repoziio-narea ei n suportul portplcu (extrem de rare, pe cale de a se renuna la ele);

b) - sisteme la care plcuele nu se reascut, ci se schimb dup uzare.

42

Fig. 2.18. Prindere cu urub prin alezaj.

Fig. 2.19. Soluii de prindere cu brid a plcuelor.


21/23


Dac la nceput s-audezvoltat sistemele din primacategorie, n prezent siste-mele din cea de-a doua

categorie se extind rapid,fiind mult mai economice imai comode dect cele din

prima categorie.

n fig. 2.18 este pre-zentat o soluie de prindere cu urub prin alezaj, de altfeldezavantajoas i ca ur-mare foarte rar folosit, iar n fig. 2.19 se prezint seciuni ivederi ale prin-derilor cu bride, cu sau fr arcuri de ridicare a bridei la deblocarea

urubului i cu sau fr elemente de reglare a poziiei sprgtorului de achii.2.2.4. CUITE CU PLCUE MINERALO-CERAMICE

Plcuele mineralo-ceramice se fixeaz pe corpul cuitelor cu adezivi saumecanic (fig. 2.20). Fixarea cu adezivi nu este nc extins datorit imperfeciuniiacestora, respectiv datorit faptului c adezivii i pierd proprietile la temperaturiridicate (n general peste 100oC) i n contact cu anumii constitueni ai uleiurilor sauai lichidelor de rcire-ungere. Fixarea mecanic a plcuelor este utilizat pe scarlarg, att pentru plcuele joase, ct i pentru plcuele nalte, cele din urm fiind

curent folosite la achiere.Fixarea mecanic a plcuelor se face n ma-joritatea cazurilor prin brid pentruplacuele joase sau n corpul elasticizat n form de penset pentru plcue nalte.

2.2.5. CUITE CU PARTEA ACTIV DIN MATERIALEEXTRADURE

43

Fig. 2.20. Prinderea demontabil a plcuelor mineralo-ceramice.


22/23


Asa cum s-a artat la capitolul de materiale pentru scule, n clasa materialelorextradure sunt cuprinse diamantul natural sau sintetic i azotura cubic de bor(A.C.B.), ambele sub form de monocristale sau policristale (fig. 2.21). Mai rar sefolosesc cristale de rubin sau safir. Azotura cubic de bor este denumit uneori nitrur

cubic de bor.

Policristalele sunt livrate sub forma unor plcue (denumite n mod curentpastile) obinute prin sinterizarea granulelor de diamant ntr-o mas de liant metalic saupe un suport de carburi metalice sinterizate. Grosimea stratului din policristale este deordinul a 0,5 mm, iar grosimea total a plcuei nu depete 1,5...5 mm. Plcuele din

policristale au form cilindric sau de paralelipiped dreptunghic, fr orificiu central.

Monocristalele nu depesc mrimea de 3 carate, dar pot avea curent i 0,3...1carat. Monocristalele sau plcuele cu policristale se fixeaz n suportul lor prin lipire(denumit i brazare) cu aliaj de lipire pe baz de zinc. O variant mai nou este

prinderea monocristalului ntr-o compoziie de pulbere sinterizat denumit matrice.Matricea este alctuit din 80% cupru, 15% staniu i 5% plumb.

Suportul monocristalului este n general cilindric i realizat n forma unei bucielastice, fiind la rndul su montat n corpul cuitului. n fig. 2.22 se prezint bucaelastic 2 i monocristalul 4 montat n buc.

Caracteristic acestor cuite este geometria, care la sculele armate cu policristale

poate fi controlat amnunit, respectiv geometria este asemntoare cu cea a cuitelorarmate cu mase mineralo-ceramice cu deosebirea c se pstreaz unghiul Tzero sau

pozitiv pn la + 5o iar 'r are valori mici de 2...5o. La sculele cu monocristalgeometria nu se realizeaz prin ascuire sau prin formare, ci rezult prin dispunereaconvenabil a cristalului n matrice sau n penset, cuitul rezultnd n general cu maimulte tiuri principale.

n ncheierea acestui paragraf reamintim faptul c diamantul nu se folosete laprelucrarea materialelor feroase datorit tendinei de grafitizare, care practic distrugescula, el fiind folosit la prelucrarea celorlalte metale, a ceramicii, a sticlei etc.

Prelucrarea materialelor feroase se face cu azotura cubic de bor.Exploatarea cuitelor cu mase mineralo-ceramice, cu diamant i cu A.C.B.necesit o rigiditate ridicat a sistemului M.D.P.S., bti radiale i axiale ale arborilor

44

Fig. 2.21. Construcii de cuite cu diamant i A.C.B.Fig. 2.22. Buca elastic i

monocristalul montat.


23/23


principali sub 0,003...0,005 mm, viteze de achiere de 1200...1500 m/min, lipsa totala vibraiilor i a surselor de vibraii parazite, lanuri cinematice de precizie care sasigure avansuri de 0,02 mm/min cu precizie de 0,005. n sfrit, criteriul de uzur esterestrictiv, acceptndu-se valoarea uzurii pe faa de aezare VB < 0,02 mm.

2.2.6. CUITE PENTRU RABOTEZ I MORTEZ

Cuitele pentru rabotez i mortez sunt asemntoare celor pentru strung,ntlnindu-se sub toate formele: din oeluri de scule sau cu partea achietoare sudat,cu plcue lipite sau fixate mecanic. Sunt folosite la prelucrarea suprafeelor plane, acanalelor, a suprafeelor unghiulare i profilate, la degrori, semifi-nisri i finisri,aproape n exclusivitate pe suprafee exterioare.

O caracteristic important a lor const n aceea c trebuie s aib elasticitate

mai mare a corpului pentru a amortiza ocurile produse de intrarea i ieirea dinachiere la fiecare curs dubl. n plus, pentru evitarea depirii cotei suprafeei lantlnirea unei incluziuni mai dure se recomand pentru corp forma ncovoiat(denumit n literatur "cotit"), ca n fig. 2.23.

Fig. 2.23. Cuite (a-drept, b-ncovoiat) pentru rabotat.

Documents

ETAPELE PROIECTĂRII SCULELOR AŞCHIETOARE