Optimizarea sistemelor de fabricatie.pdf

Optimizare sistemelor de fabricaţie 1

OPTIMIZAREA SISTEMELOR DE FABRICAŢIE

Note de curs

Prof.univ. dr. ing. S. PANAIT

Iaşi, 2006


CUPRINS

Introducere 2

Capitolul 1 Necesitatea si oportunitatea îmbunătăţirii metodologiilor de optimizare a

parametrilor sistemelor de fabricaţie 3

Capitolul 2 Stabilirea valorilor de referinţă pentru mărimile reprezentative acceptate

pentru criteriile de optimizare 5

Capitolul 3 Rezultate semnificative privind influenţa parametrilor procesului de aşchiere

asupra criteriilor de optimizare 11

3.1. Influenţa parametrilor procesului de aschiere asupra calităţii şi preciziei

suprafeţelor prelucrate 11

3.2. Influenţa parametrilor procesului de aşchiere asupra productivităţii

prelucrării prin aşchiere 16

3.3. Influenţa parametrilor procesului de aschiere asupra uzurii şi durabilităţii

sculei aşchietoare 18

3.4. Influenţa parametrilor procesului de aschiere asupra costurilor 24

3.5. Influenţa parametrilor procesului de aşchiere asupra componentelor forţelor

de aschiere FZ,FX, Fy 26

3.6. Influenţa parametrilor procesului de aschiere asupra căldurii şi

temperaturii dezvoltate în timpul aşchierii 33

3.7. Influenţa parametrilor procesului de aschiere asupra mărimii

deformaţiilor plastice ale aşchierii 38

Capitolul 4 Nominalizare şi ordonarea parametrilor de influenţă asupra criteriilor 47

Capitolul 5 Stabilirea dependentelor mărimilor caracteristice ale criteriilor de optimizare în

funcţie de parametrii de optimizat 54

Capitolul 6 Concluzii 56

Bibliografie 57


Introducere

Notele de curs prezentate în acest document sînt utile pentru inginerii care fac un masterat, dar

pot fi folosite şi de cercetătorii din domeniul respectiv. Pentru înţelegerea noţiunii de

OPTIMIZARE, Avînd în vedere că inginerii care participă la masterat sînt, specializaţi în

domeniul prelucrărilor mecanice, am încercat să prezint unele modalităţi de optimizare, cu

aplicaţii în domeniul de specializare. Eventualele observaţii pertinente sînt adresate direct

autorului.

Procesul de aşchiere ocupă o pondere însemnată în ansamblul metodelor de fabricaţie. Din

acest motiv cercetările privind optimizarea proceselor de prelucrare mecanică prin aşchiere

necesită o dezvoltare continuă.

Valorile optime ale parametrilor procesului de aşchiere trebuiesc obţinute în raport cu

condiţiile tehnice şi economice impuse, fără a impune condiţii generale pentru procesul de

aşchiere.

Astfel cunoaşterea valorilor parametrilor procesului de aşchiere este o condiţie necesară

pentru ca procesul de aşchiere să se desfăşoare în condiţii de stabilitate iar productivitatea, precizia

prelucrării, consumurile de scule şi energie, etc. să se obţină în final la valori prescrise.

Majoritatea cercetărilor efectuate până în prezent au avut ca obiectiv determinarea

parametrilor procesului de aşchiere în funcţie de un singur criteriu. Valorile obţinute sunt

optime din punct de vedere al acelui criteriu considerat, dar aceste valori obţinute nu pot fi

aplicate în practică deoarece nu s-au avut în vedere şi alte criterii.

Rezolvarea, din punct de vedere matematic, nu este conformă deoarece se pun probleme

de maxim şi de minim (forţe, rugozitate minime, durabilitate maximă). Satisfacerea maximală a

tuturor criteriilor de optimizare ar presupune obţinerea unor valori optime absolute pentru

parametrii procesului. Acest lucru este imposibil deoarece parametrii de lucru influenţează

diferit asupra criteriilor de optimizare considerate.

Astfel, apare necesitatea dezvoltării unei metodologii de optimizare a parametrilor

procesului de aşchiere luând în considerare cât mai multe criterii.

În acest sens este necesar să se studieze influenţa fiecărui parametru asupra criteriilor,

care permite ulterior o ordonare a ponderii influenţelor exercitate de parametrii procesului

asupra criteriilor.


Capitolul 1 Metodologii de optimizare a parametrilor procesului de

aşchiere Pentru ca procesul de aşchiere să se desfăşoare în condiţii de stabilitate iar

productivitatea, costurile, precizia prelucrării, consumul de scule şi energie să aibă valorile

prescrise, se impune realizarea unor optimizări.

Analiza are la bază metode folosite de diverşi autori (vezi bibliografia). Din consultarea

bibliografică a rezultat existenţa unor neconcordanţe între modelele dezvoltate pentru

determinarea valorilor optime pentru diversele mărimi. în urma acestei analize au rezultat o serie

de elemente care justifică necesitatea perfecţionării modului de determinare a parametrilor

procesului de aşchiere. Acestea sunt prezentate sintetic în cele ce urmează.

2.1.Îmbuntăţirea metodologiilor de optimizare a parametrilor procesului de aşchiere

Majoritatea metodelor utilizate în prezent au în vedere de regulă doar un singur

criteriu de optimizare, cele mai multe probleme abordând optimizarea regimului de aşchiere.

Optimizarea clasică a parametrilor regimului de aşchiere se rezumă la rezolvarea

unui model matematic, format dintr-o singură relaţie care exprimă un criteriu în funcţie de care se

urmăreşte realizarea optimizării.

Literatura mai veche propunea iniţial o optimizare a geometriei sculei şi apoi a

parametrilor regimului de aşchiere, considerându-se parametrii geometrici constanţi, neţinându-

se seama de influenţele cumulate ale parametrilor geometrici şi a parametrilor regimului de aşchiere

asupra procesului de aşchiere.

Analiza valorilor constantelor, exponenţilor sau a coeficienţilor de corecţie care se

regăsesc în diversele modele propuse relevă existenţa unor diferenţe mari de la un model la

altul sau dimpotrivă, domeniul de valori recomandat este foarte larg,

Unele relaţii cuprind în structură contribuţia mai multor factori de influenţă ca

elemente comune fiind: viteza de aschiere, avansul de aschiere, natura materialului

aşchietor etc.

Simultan cu cerinţele de productivitate maximă, aşchierea trebuie să satisfacă şi

cerinţe privind precizia de prelucrare, costurile de prelucrare, consumul de energie,


materiale şi scule, etc.

Optimizarea parametrilor procesului de aschiere nu poate fi realizată dacă nu se

cunoaşte influenţa fiecărui parametru şi influenţa de ansamblu asupra criteriilor.

2.2. Oportunitatea îmbunătăţirii metodologiilor de evaluare a parametrilor procesului

de aschiere

Oportunitatea îmbunătăţirii metodologiilor de optimizare a parametrilor procesului de

aschiere este susţinută de un număr mare de considerente, dintre care se amintesc următoarele:

1. Până în prezent nu au fost concepute modele multicriteriale de optimizare a

parametrilor procesului de aschiere care să ţină seama de ansamblul tuturor parametrilor.

2. Existenţa unui volum mare de cercetări teoretice şi experimentale privind valorile

optime a parametrilor procesului de aschiere în funcţie de un criteriu.

3. Evidenţierea pe cale experimentală a unor interdependenţe între influenţele

exercitate de o serie de parametri asupra procesului de aschiere, care nu au fost

considerate în structura modelelor existente.

4. Posibilitatea, utilizării programării matematice ca metodă care să permită înlăturarea

dificultăţilor în care se găseşte analiza matematică clasică.

5. Dezvoltarea spectaculoasă a calculatoarelor ce fac posibilă prelucrarea unui

volum uriaş de date precum şi existenţa unor programe performante de prelucrare a datelor

experimentale cu ajutorul calculatorului şi a unor metode de planificare a experimentului;

6. Este de dorit ca la optimizarea parametrilor procesului de aschiere să fie luate în

considere cât mai multe criterii şi restricţii pentru ca procesul de aschiere să fie cât mai/bine

reprezentat.

Capitolul 2

Stabilirea valorilor de referinţă pentru criteriile alese

În al doilea capitol s-a realizat o trecere în revistă şi o analiză succintă a criteriilor

utilizate la optimizarea parametrilor procesului de aşchiere. Realizarea optimizării

parametrilor procesului de aşchiere presupune însă cunoaşterea criteriile în funcţie de care se

doreşte această optimizarea şi valorile care se doresc a fi obţinute. în acest sens, cursul de faţă

evidenţiază valorile de referinţă şi mărimile reprezentative pentru aceste criterii.

Mulţimea obiectivelor este direct legată de mulţimea criteriilor, un obiectiv


desemnând o anumită valoare impusă sau extremă (minimă sau maximă) dintr-un anumit

domeniu al valorii posibile pentru criteriul considerat. în tabelul 2.1 sunt prezentate criteriile

şi obiectivele care în general se doresc a fi obţinute.

T abelul 2.1

Nr. Criteriul Obiectivul

1. Productivitate maximizarea productivităţii

2. Costul minimizarea costului

3. Calitatea suprafeţei impusă pe desenul de execuţie

4. Durabilitatea sculei cât mai mare, prevăzută de standarde

5. Forţa de aşchiere cât mai mică

6. Temperatura sculei cât mai mică

7. Mărimea deformaţiilor plastice ale aşchiilor cât mai mici

Pentru fiecare criteriu considerat trebuie să se stabilească mărimile de referinţă precum şi

valorile de referinţă care se doresc a fi obţinute pentru criteriile considerate în urma optimizării.

Astfel funcţia economică, funcţia scop sau funcţia criteriu va fi evaluată după caz în unităţi

băneşti, în unităţi de timp, de energie, de distanţă, etc, (tabelul 2.2) în orice acţiune de producţie

pot exista mai multe obiective care trebuiesc atinse, dar funcţia economică de optimizat, ataşată

acţiunii respective trebuie să fie unică. [14, 85]

Tabelul 2.2 Nr. Criteriul Mărimea de

referinţă, simbol

Valoarea de referinţă unitate de măsură

1. Productivitatea aşchierii buc/min maxim min

2. Costul prelucrării prin aşchiere Unităţi monetare UM

minim lei

3. Precizia şi calitatea suprafeţei aşchiate

Rugozitatea Ra

cea de pe desenul de execuţie μ m

4. Uzura şi durabilitatea sculei Durabilitatea T [min]

cât mai mare prevăzută în standarde [min]

5. Forţa de aşchiere Componenta principală a forţei de aşchiere Fz [daN]

cât mai mică [daN]

6. Temperatura sculei Temperatura θ [˚ C]

cât mai mică [°C]


7. Mărimea deformaţiilor plastice ale aşchiilor

Coeficientul de deformare plastică a

aşchiei Cd

cât mai mic [-]

Productivitatea prelucrării prin aşchiere este de dorit să atingă valori cât mai mari, dar

această dorinţă la prelucrare este limitată de prelucrabilitatea materialului aşchiat, de calităţile

aşchietoare ale sculei, de organizarea producţiei, de calitatea şi gradul de automatizare ale

sistemelor tehnologice, respectiv de calificarea operatorilor/executanţilor cît şi de pregătirea şi

experienţa profesională a inginerilor tehnologi.

Optimizarea procesului funcţie de criteriul productivităţii necesită cunoaşterea valorilor

posibile care pot fi realizate, cât şi dependenţa productivităţii de parametrii procesului de

aşchiere. Productivitatea poate fi considerată funcţie obiectiv, căreia i se va pune condiţia de

maxim. De obicei dintr-un anumit domeniu al valorii posibile pentru criteriul considerat se alege

valoarea extremă maximă.

Pentru criteriul costul prelucrării poate fi impusă condiţia de minim, deoarece tendinţa

actuală este aceea de reducere a costurilor de prelucrare, respectiv condiţiile de lucru optimizate

trebuie să asigure obţinerea unei prelucrări cu cheltuieli minime, respectiv manoperă redusă şi

consum cât mai mic de energie, scule şi alte materiale.

Astfel costul prelucrării prin aşchiere trebuie să fie cât mai mic pentru ca optimizarea

aşchierii să devină eficientă.

Calitatea şi precizia suprafeţelor prelucrate reprezintă un criteriu de maximă importanţă

în condiţiile eforturilor generale de ridicare a calităţii producţiei, mai ales în cazul operaţiilor de

finisare.

În cazul alegerii pentru optimizare a criteriului calitatea şi precizia suprafeţelor prelucrate,

se stabileşte ca mărime de referinţă valorile parametrilor de rugozitate Ra sau Rz iar valoarea de

referinţă va fi cea prevăzută de proiectant pe desenul de execuţie al piesei. O valoare inferioară

celei indicate pentru aceste mărimi se dovedeşte a fi nejustificată, deoarece scopul final al

aşchierii este acela de a genera suprafeţe în conformitate cu cerinţele de calitate şi precizie

prevăzute pe desenul de execuţie. Din acest punct de vedere impunerea în cazul metodelor

actuale de optimizare (care de cele mai multe ori pun problema strict matematic), a unei valori

minime pentru aceste mărimi de referinţă se dovedesc a fi neindicate.

Realizarea optimizării trebuie să ţină seama şi de caracterul prelucrării. De exemplu, în

cazul degroşării când valoarea obţinută pentru rugozitate nu prezintă interes, nu este necesar a se

realiza o optimizare considerând drept criteriu de eficienţă rugozitatea minimă. Pentru

operaţia de finisare când rugozitatea este un element important este necesar ca optimizarea să se


realizeze în funcţie de valoarea impusă de desenul de execuţie al piesei, deci va avea o valoare

impusă şi nu o valoare de maxim sau minim.

În concluzie rugozitatea nu trebuie considerată minimă ci egală cu cea de pe desenul de

execuţie al piesei. Criteriul precizia şi calitatea suprafeţei aşchiate devine astfel o condiţie

(criteriu) restrictivă.

Prin cercetări cu caracter experimental, s-au obţinut tabele informative 2.3 care indică

rugozitatea suprafeţei (parametrul Ra) ce se poate obţine la diferite procedee tehnologice [ 43 ].

Tabelul 2.3 Procedeu de prelucrare Ra [μ m]

degroşare 125-6,3finisare 6,3-1,6

fină 1,6-0,2

Strunjire exterioară

cu diamant 0,2 - 0,032degroşare 125-9finisare 9-2,5

fină 2,5-0,6

Strunjire interioară

cu diamant 0,6-0,1 În lucrarea [ 87 ], se prezintă (tabelul 2.4) corespondenţa aproximativă a valorilor rugozităţii în

diferite sisteme de măsură, iar în funcţie de procedeul de prelucrare rugozitatea Ra poate lua

valorile prezentate în tabelul 2.5.

Tabelul 2.4 Rmax[μ m] Ra[μ m] Clasa de

rugozitate Rmax[μ m] Ra [μ m] Clasa de

rugozitate 1,6 0,3 7,0 1,6 N7 1,8 0,4 N5 8,0 1,8 2,0 0,44 9,0 2,0 2,2 0,49 10,0 3,2 N8 2,4 0,53 15,0 4,4 2,6 0,58 20,0 5,8 2,8 0,63 25,0 6,3 N9 3,0 0,71 27,0 7,4 3,5 0,8 N6 30,0 8,8 4,0 0,9 35,0 10,7 4,5 0,99 40,0 12,5 N10 5,0 1,2 45,0 14,0 6,0 1,4 50,0

T abelul 2.5 Nr. Procedeul de Clasele de calitate şi Ra STAS 5730/2-85 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Optimizare sistemelor de fabricaţie 9 100 50 25 12,5 6,3 3,2 1,6 0,3 0,4 0,2 0,1 0,05 0,025 0,012 1. Strunjire exterioară,

rabotare, mortezare

2. strunjire exterioară, cu scule diamantate

3. Strunjire interioară, burghiere, lărgire, adâncire

4. Strunjire interioară cu scule diamantate

5. Alezare

6. Frezare cu freze cilindrice

7. Frezare cu freze frontale

8. Broşare 9. Abrazare 10. Rodare-tusare 11. Lustruire-lepuire 12. Honuire 13. Superfinisare

La optimizarea parametrilor procesului de aschiere se mai impun următoarele

corespondenţe: durabilitate şi uzură admise, durabilitate şi uzură optime.

Mărimea de referinţă pentru criteriul uzura şi durabilitatea sculei se consideră uzura pe

faţa de aşezare sau faţa de degajare respectiv durabilitatea T, iar valoarea de referinţă va fi cea

indicată în standarde, existând valori recomandate pentru uzură/durabilitate de literatura de

specialitate sau în norme de prelucrare. Este necesară deci stabilirea/determinarea prin

calcul a parametrilor procesului de aşchiere astfel încât să se obţină în urma optimizării

valoarea recomandată de standarde, luând în considere şi alte criterii. Astfel în literatura de

specialitate [111] se recomandă următoarele valori optime pentru durabilitate, care sunt

prezentate în tabelul 2.6:

Tabelul 2.6

Durabilitatea economică, Te a cuţitelor la prelucrarea pe strunguri Secţiunea cuţitului Materialul de aşchiat

rotundă pătrată dreptunghiulară Oţel şi fontă maleabilă Fontă cenuşieDimensiuni, mm Materialul tăişului

Oţel rapid Carburi metalice

Oţel rapid Carburi metalice

d Hxb hxb

Durabilitatea economică, min 6 6x6 6x48 8x8 8x510 10x10 10x6

30 45 45 60

12 12x12 12x8 45 6016 16x16 16x1020 20x20 20x12

60 90

25 25x25 25x1232 32x32 32x20

60 90

90 120

40 40x40 40x25 75 120 105 150


50 50x50 50x3263 63x63 63x40Se doreşte ca în urma procesului de aşchiere, durabilitatea sculei să capete valori optime. O

valoare optimă a durabilităţii are ca efect întreruperea mai rară a procesul de aşchiere ceea ce

conduce la timpi auxiliari mai mici, deci o creştere a productivităţii.

Valori optime ale unghiurilor sculei aşchietoare vor determina şiele, pe de altă parte, o

durabilitate şi valori mici pentru forţele de aşchiere şi puterea de aşchiere care , în final,

avantajează solicitarea termomecanică a structurii elastice a sistemului tehnologic MUSDP

(deformaţii termice , vibraţii etc) şi, ca urmare, o reducere a consumului de energie şi scule

aşchietoare (creşte productivitatea prelucrării deoarece scad numărul de schimbări ale sculei, se

reduc numărul de reascuţiri, de reglări etc) .

Optimizarea având ca criteriu forţele de aşchiere s-a efectuat până în prezent punând

condiţii de minim din punct de vedere matematic (valoare egală cu 0) ceea ce înseamnă că

procesul de aşchiere nu are loc, lipseşte complet aşchierea. Pentru se putea realiza aşchierea

materialelor trebuie să existe o forţă minimă de aşchiere care să învingă rezistenţa pe care o

opune materialul de aşchiat şi frecarea dintre sculă şi piesă. Deci, forţelor nu li se va pune

condiţia de minim dar este de dorit ca acestea să aibă valori cât mai mici. Datorită rezistenţei

opusă de materialul prelucrat, parametrii de lucru trebuie aleşi astfel încât această rezistenţă să fie

minimă. Mărimea reprezentativă în acest caz este forţa Fz iar valoarea de referinţă va trebui

calculată în funcţie de condiţiile concrete de aşchiere {F > 200 daN). Astfel criteriul forţelor de

aşchiere devine condiţie restrictivă.

Luând In considerare criteriul temperatura dezvoltată "in timpul aşchierii, optimizarea

aşchierii trebuie să se realizeze în raport cu nivelul de temperatură admis de dintele aşchietor,

respectiv deformaţiile termice ale piesei de prelucrat.

Mărimea de referinţă pentru criteriul mărimea deformaţiilor plastice ale aşchiilor se

consideră coeficientul de deformare plastică a aşchiei Cd, iar valoarea de referinţă se urmăreşte a

fi cât mai mică (acest coeficient este legat de procesul de lucru). Acest lucru respectă şi obiectivul

urmărit de criteriul forţelor de aşchiere, deoarece o valoare mică a deformaţiilor plastice duce la

valori reduse şi pentru forţa de aşchiere.

Criteriile esenţiale de optimizare se schimbă funcţie de condiţiile concrete de aşchiere, de

materialul prelucrat de calitatea cerută piesei prelucrate de caracterul prelucrării, de materialul

sculei aşchietoare.

La operaţiile de degroşare când se urmăreşte un maxim de productivitate, cu un minim de

consum de energie, fără a conta prea mult calitatea şi precizia suprafeţei prelucrate, criteriile

esenţiale sunt rezistenţa la uzură şi capacitatea de a aşchia uşor (cu forţe şi momente cât mai


mici).

În cazul operaţiilor de finisare criteriile esenţiale sunt calitatea şi precizia suprafeţei şi

rezistenţa la uzură. În cazul operaţiilor de finisare micşorarea forţelor şi momentelor de aşchiere

nu prezintă prea multă importanţă, în schimb dintre criteriile secundare capătă importanţă

deosebită deformaţia suprafeţei aşchiate şi direcţia de degajare a aşchiei, pentru evitarea zgârierii

suprafeţei aşchiate.

Prin urmare, mărimea parametrilor procesului de aşchiere depind de condiţiile concrete de

aşchiere. Problema se complică şi mai mult ca urmare a influenţei complexe a fiecărui parametru

asupra criteriilor de optimizare. De aceea, este necesar, să se scoată în evidenţă influenţele

parametrilor procesului de aşchiere asupra tuturor criteriilor de optimizare.

Cunoaşterea modului în care influenţează fiecare parametru asupra criteriilor va permite

stabilirea pentru diferite cazuri concrete, pe baza unei metodologii speciale, a parametrilor

procesului de aşchiere optimi.

Capitolul 3

Dependenţa criteriilor de optimizare de parametrii procesului de aşchiere

Cercetările desfăşurate de-a lungul timpului duc la concluzia că toţi parametrii afectează

mai mult sau mai puţin criteriile de optimizare.

Se prezintă în continuare o serie de rezultate, din literatura consultată, privind modul de

influenţă exercitat de parametrii procesului de aşchiere, în speţă, materialul prelucrat, regimul de

aşchiere, parametrii geometrici ( α , γ , λ , k ) raza la vârf rε, raza de bontire ρ, lichidele de

aşchiere (LRU), materialul părţii aşchietoare asupra criteriilor de optimizare.

Cunoaşterea sensului şi nivelului de influenţă al parametrilor procesului de aşchiere

asupra criteriilor de optimizare este necesară pentru stabilirea ulterioară a ponderii acestora în

vederea elaborării şi dezvoltării unei metodologii de optimizare.

3.1. Influenţa parametrilor procesului de aşchiere asupra calităţii şi preciziei

suprafeţelor prelucrate

Scopul aşchierii este acela de a genera suprafeţe în conformitate cu cerinţele de calitate şi

precizie prevăzute de proiectant pe desenul de execuţie al piesei, în condiţii de productivitate


maximă şi preţ de cost minim.

Rugozitatea ca factor ce caracterizează calitatea suprafeţei este determinată de parametrii

regimului de aşchiere, de geometria sculei aşchietoare, de natura materialului de prelucrat, de

rigiditatea sistemului tehnologic, prezenţa/absenţa LRU etc.

Influenţa materialului de prelucrat asupra rugozităţii este deosebit de complexă. Prelucrarea

oţelului carbon cu diverse durităţi influenţează asupra rugozităţii conform figurii 3.1. Rezultatele

cercetărilor experimentale obţinute şi la prelucrarea altor oţeluri şi aliaje conduc la concluzia că

prin mărirea durităţii (HB) a materialului de prelucrat, rugozitatea se micşorează. Rugozitatea

funcţie de duritate este dată prin relaţiile (3.1 şi 3.2).

Fig. 3.1 Influenţa materialului prelucrat asupra rugozităţii suprafeţei

Factorul care influenţează cel mai mult rugozitatea şi precizia dimensională a suprafeţelor

este viteza de aşchiere v [78 ].


Fig. 3.2 Influenţa vitezei de aşchiere asupra rugozităţii suprafeţei

Cercetările experimentale efectuate [ 23 , 71, 78 ] au dus la concluzia că la viteza de 20-30

m/min valoarea rugozităţii capătă o valoare maximă, după care mărirea vitezei de aşchiere duce la

scăderea din nou a rugozităţii, datorită scăderii depunerilor pe tăiş, figura 3.2

În ceea ce priveşte influenţa avansului de aşchiere asupra rugozităţii suprafeţei prelucrate

cercetările experimentale efectuate [23, 78] au dus la concluzia că prin mărirea acestuia se

măreşte şi valoarea rugozităţii, figura 3.3. De la 0,8 mm/rot la 1,2 mm/rot înălţimea asperităţilor

se măreşte într-o măsură mai mică decât la mărirea avansului de la 0,4 la 0,8. La avansuri

mici s<0,1 mm/rot rugozitatea variază foarte puţin prin variaţia avansului. Această influenţă

este dictată şi de valorile vitezei principale de aschiere. Din figură reiese că rugozităţi mai mici

se obţin la viteze mari şi avansuri mici. Până la valori de 0,45-0,6 avansul influenţează asupra

rugozităţii cu intensităţi mai mici şi variabile. în domeniul valorilor mari influenţa asupra

rugozităţii este constantă şi mai mare.

Fig. 3.3 Influenţa avansului de aschiere asupra rugozităţii

Rugozitatea suprafeţei prelucrate în general este influenţată în mai mică măsură de mărimea

adâncimii de aschiere, dar la o creştere exagerată a acesteia pot apărea vibraţii care măresc

rugozitatea suprafeţei prelucrate.

În ceea ce priveşte influenţa unghiului de degajare γ asupra rugozităţii, cercetările

experimentale au arătat că odată cu creşterea acestuia se

remarcă o slabă tendinţă de scădere a rugozităţii. în

domeniul vitezelor mari de aschiere modificarea

unghiului de degajare are o variaţie neînsemnată asupra

rugozităţii, figura 3.4.


Fig. 3.4. Influenţa unghiului de degajare asupra rugozităţii

Creşterea unghiului de aşezare α îmbunătăţeşte uşor calitatea suprafeţei prelucrate, ca urmare a diminuării suprafeţei de contact dintre suprafaţa de aşezare a sculei aşchietoare şi piesa de prelucrat ceea ce determină reducerea fenomenelor de frecare, deci o uzură mai redusă a tăişului sculei.

Cercetările lui Larin M. N. [ 63 ] în domeniul frezării fontei au arătat că odată cu creşterea unghiului de aşezare de la 5° la 15° rugozitatea suprafeţei se înrăutăţeşte, iar pentru valori mai m ri ale unghiului de a 3.5. a şezare, începe să se îmbunătăţească conform figurii

Fig. 3.5 Influenţa unghiului de aşezare asupra rugozităţii

În general s-a constatat o îmbunătăţire a calităţii suprafeţei prelucrate odată cu creşterea

unghiului de înclinare al tăişului activ Â. Această îmbunătăţire se explică prin faptului că unghiul

de înclinare determină în mare măsură şi direcţia de degajare a aşchiilor. La valori negative ale

unghiului de înclinare aşchia se degajă spre suprafaţa aşchiată, înrăutăţindu-i calitatea, la valori

nule aşchia se degajă într-un plan normal la tăişul aparent, iar la valori pozitive, aşchia se degajă

spre suprafaţa de aşchiat, evitându-se pericolul zgârierii suprafeţei aşchiate.

Calitatea suprafeţei prelucrate este mult influenţată de mărimea unghiului de atac

principal k, acest lucru rezultând din relaţia 3.3 care leagă geometric înălţimea secţiunii restante

H de mărimea unghiului k şi k'. (3.3)s

cotgk+cotgk'

Din această relaţie se constată că înălţimea secţiunii restante de aşchie creşte intens odată cu creşterea unghiului de atac principal.


Diagramele de variaţie prezentate în fig. 3.6 prezintă dependenţa experimentală între rugozitatea Rz şi unghiul de atac principal şi secundar [ 78 ]. Astfel creşterea unghiului k duce la mărirea rugozit ri. ăţii, dar această creştere este mai pronunţată la avansuri mai ma

Fig. 3.6 Influenţa unghiului de atac k asupra rugozităţii suprafeţei

Raza de racordare rε influenţează într-o măsură însemnată rugozitatea. Odată cu creşterea razei de racordare a vârfurilor, rugozitatea R se micşorează. Valorile rugozităţii obţinute pe cale experimentală e pe cale pur geometrică. [ 7, 23 ]

s-au dovedit a fi mai mari decât cele dedus

Fig. 3.7 Influenţa razei de racordare r asupra rugozităţii

Creşterea razei de bontire ρ conduce la înrăutăţirea rugozităţii suprafeţei prelucrate. Mediul de aşchiere(LRU), îmbunătăţeşte calitatea suprafeţei prelucrate prin micşorarea

dimensiunilor depunerilor pe tăiş şi a intensităţii uzurii tăişului activ (se micşorează frecarea pe suprafeţele aflate în contact). Această îmbunătăţire este mai pronunţată în special la prelucrarea cu viteze mici şi foarte mici. Acest lucru se explică prin efectele de răcire, ungere şi de spălare a suprafeţelor de contact sculă-piesă semifabricat. în figura 3.8 se prezintă influenţa vitezei asupra rugozităţii pentru diverse medii de aşchiere conduse în zona de aşchiere prin metoda exterioară. La viteze v>50 m/mim mediul de aşchiere lichid condus prin metode exterioare nu influenţează asupra rugozităţii deoarece se micşorează substanţial durata de acţiune a fenomenelor fizico-chimice şi termice de pe suprafeţele active. Mai mult, depunerile pe tăiş devin neînsemnate la viteze mari de aşchiere.


Fig. 3.8 Influenţa mediului de aşchiere asupra rugozităţii suprafeţei

3.2. Influenţa parametrilor procesului de aşchiere asupra productivităţii prelucrării prin aşchiere

Generarea prin aşchiere a suprafeţelor utilizate în construcţia de maşini trebuie să se facă într-un timp cât mai scurt, respectiv cu o productivitate cât mai mare.

Productivitatea prelucrării este limitată însă de prelucrabilitatea materialului aşchiat, de calităţile aşchietoare ale sculei, de organizarea producţiei, de calitatea şi gradul de automatizare ale sistemelor tehnologice, de calificarea executanţilor şi de pregătirea profesională a inginerilor.

Optimizarea procesului funcţie de criteriul productivităţii necesită cunoaşterea valorilor posibile c denţa p de paramare pot fi realizate, cât şi depen roductivităţii etrii procesului de aşchiere. Productivitatea aşchierii este determinată prin volumul de aşchie V eliminat în unitatea de timp

V=1000 sv [mm /min] (3.4.) 3⋅ t ⋅⋅aş

dar poate fi exprimată şi prin timpul de prelucrare a unei piese T conform relaţiei 3.5. t

Q= [buc/min] (3.5.) 1

tT

în care, τt = tb+ tac + tanc [min] (3.6) Timpii tb , ta , (tac şi tanc) sunt timpi de bază respectiv timpi auxiliari, necesari la realizare fiecărei piese.

Pentru realizarea unei productivităţi cât mai mare este necesar ca timpul să fie cât mai τtm eric, ceea ce impune ca timpii auxiliari să fie cât mai mici sau neglijabili (ideal z o) şi timpul de bază cât mai mic.

Q= (3.7)

Teoretic productivitatea poate fi mărită prin creşterea oricărora din cei doi factori v şi s. Dacă se are însă în vedere gra de influ ităţii efective T, dul enţă a acestor variabile asupra durabilconcluzia va fi alta. între viteza de aşchiere, avans şi durabilitate există relaţiile 3.8.

zv

v vC

T = , SyS

S vC

T = ……………………………………(3.8)

Deoarece yT = yS= (0,25-0,5)Z rezultă că durabilitatea scade mult mai repede cu creşterea vitezei. Din punct de vedere al productivităţii este convenabilă mărirea avansului de aşchiere S şi nu a vitezei de aşchiere v.

Din diagramele prezentate în figura 3.9 rezultă că cele mai mari valori pentru productivitatea reală maximă se obţin la sisteme tehnologice perfecţionate (maşini automate

vsCD

nslt Q

b

=sv⋅

==1π

100011 ⋅


şi scule aşchietoare performante) care asigură valori relativ mici pentru timpii auxiliari ciclici şi neciclici şi productivităţi ideale la valori optime.

Fig. 3.9 Dependenţa productivităţii de performanţele maşinilor-unelte şi a sculelor aşchietoare

În figura 3.10 se prezintă interdependenţele dintre productivitatea maşinilor unelte autom te, regimurile de aşchiere şi timpul consumat pentru cursele de gol (rg) şi timpul consumat acu schimbarea şi reglarea sculelor y . c

Fig. 3.10 Variaţia productivităţii maşinilor unelte automate în funcţie de regimul de aşchiere şi pentru diferite valori ale lui gτ şi ale lui iC∑

Din prima diagramă reiese că pentru acele maşini unelte la care r ia valori mici şi foarte g

mici, oarte pantele curbelor productivitate sunt mult mai mari decât la maşinile cu rg mare şi fmare.

Din a doua diagramă rezultă că productivitatea se reduce o dată cu creşterea timpilor auxiliari de schimbare şi reglare a sculei.

În figura 3.11 es ii în funcţie de te reprezentată curba de variaţie a productivităţdurabilitatea efectivă.


Fig. 3.11 Variaţia productivităţii în funcţie de durabilitatea efectivă

Din graficul Q =f(T), rezultă faptul că punctul de maxim al productivităţii se obţine pentru durabilitatea optimă Tpmax.

Privită prin prisma durabilităţii efective productivitatea trebuie mărită mai întâi pe seama creşterii adâncimii t, apoi pe seama avansului s şi în ultimul rând prin mărirea vitezei de aşchiere vaş. Ceilalţi parametri ai p productivităţii ci rocesului de aşchiere nu influenţează direct asupraindirect prin intermediul durabilităţii.

3.3. Depe etoare ndenţa uzurii şi durabilităţii sculei aşchi

de parametrii procesului deaşchiere

Cercetările experimentale demonstrează că asupra intensităţii uzurii şi durabilităţii

sculei aşchietoare acţionează mai mulţi factori printre care se pot menţiona următorii: caracteristicile materialului prelucrat, caracteristicile materialului sculei, valorile parametrilor geometrici ai sculelor, parametrii regimului de aşchiere, temperatura tăişului, lichidele de răcire ungere.

Principalele cauze ale uzurii sunt forţele de aşchiere şi de frecare, căldura de aşchiere, şocurile de contact dintre sculă şi piesă precum şi vibraţiile. La optimizarea parametrilor procesului de aşchiere se impun următoarele corespondenţe: durabilitate şi uzură admise, durabilitate şi uzură optime.

Uzura şi durabilitatea sculei aşchietoare este influenţată de materialul prelucrat,prin intermediul forţelor de aşchiere şi de frecare şi prin temperatura dintelui aşchietor. Acestea cresc odată cu îmbunătăţirea proprietăţilor fizico-mecanice ale materialului în timp ce durabilitatea scade iar intensitatea uzurii creşte la creşterea rezistenţei sau durităţii materialului aşchiat. Literatura de specialitate prezintă un caracter complex şi aleatoriu a influenţei materialului aşchiat asupra durabilităţii sculei.

Dependenţa durabilităţii sculei de materialul prelucrat se exprimă prin relaţii de forma 3.9 în care x1 = 1, pentru aşchierea otelurilor carbon (OL şi OLC)şi aliate (oţeluri de cementare şi de îmbunătăţire) cu ajutorul sculelor armate cu plăcuţe din CMS, exponentul x1 = 1,25 la aşchierea fontelor, iar coeficienţii C1 şi C2 iau valori în funcţie de ceilalţi parametrii ai procesului de aşchiere.

(3.9)

Viteza de aşchiere are o influenţă mare asupra durabilităţii, dar diferită pe cele trei domenii de valori v<50 m/min, 50 < v <500 m/min şi v > 500 m/min, deoarece deformaţiile plastice, frecările dintre elementele aflate în contact şi mărimea depunerilor pe feţele active, se modifică diferit pe aceste domenii de valori posibile ale vitezei principale de aşchiere.În domeniul vitezelor mici se manifestă influenţa vitezei principale de aşchiere prin intermediul depunerii pe tăiş şi a forţelor de frecare iar în domeniul v>50 m/min se manifestă influenţa prin temperatura dintelui aşchietor şi prin coeficienţii de frecare. Dependenţa experimentală pentru trei perechi de materiale sculă-piesă este prezentată prin diagramele din figurile 3.12.


Fig. 3.12 Influenţa vitezei principale de aşchiere asupra durabilităţii sculei aşchietoare

Se constată că dependenţa T = f(v) caracterizează fiecare pereche de materiale sculă-piesă şi că prin creşterea vitezei peste 15-20 m/min durabilitatea scade cu gradiente diferite.

Pentru aşchierea oţelurilor carbon de duritate medie (HB < 217 daN/mm2), dependenţa T=f(v) se prezintă prin nişte diagrame tip ca în figura 3.13.

Fig. 3.13 Influenţa vitezei principale de aşchiere asupra durabilităţii sculei aşchietoare

Pentru sculele confecţionate din oţel de scule (OSC) şi oţel rapid (Rp), durabilitatea scade continuu la creşterea vitezei principale, iar la sculele cu dinţi din carburi metalice sinterizate (CMS), grupa P, acest lucru se manifestă în domeniul v<40 m/min şi în domeniul v>80 m/min. în domeniul de viteze v = 40-80 m/min se reduc fenomenele de adeziune dintre cele două materiale aflate în contact, respectiv, eforturile de contact (σ şi τ), ceea ce determină, în final, o creştere a durabilităţii sculei aşchietoare (vezi şi rel. 3.10).

(3.10)

Exponentul politropic z depinde în cea mai mare măsură de caracteristicile materialului

părţii active a sculei aşchietoare şi are pentru oţel carbon (OL şi OLC) valoarea cuprinsă între z = 15-20, pentru oţel rapid între (Rp), z = 8-12, aliaje din carburi metalice (CMS) z = 2-5, mineralo-ceramice (CM) z = 2 - 3, [71].

Adâncimea de aşchiere influenţează mai puţin asupra uzurii şi durabilităţii sculei. Prin creşterea adâncimii de aşchiere creşte lungimea tăişului activ şi deci cresc lungimile faţetei de uzură şi craterului de uzură, scade durabilitatea.

TxT

tCT = (3.11)

unde: xT = (0,15 -0,5)z Avansul de aşchiereS, influenţează uzura şi durabilitatea sculei mult mai mult

decât adâncimea de aşchiere. Prin creşterea avansului se măreşte temperatura


dintelui aşchietor, se intensifică evoluţia uzurii şi se micşorează durabilitatea sculei.

yT = (0,25-0,5)z (3.12)

Cercetările efectuate [ 23, 71 ] au dus la concluzia că la creşterea unghiului de degajare γ duce la micşorarea coeficienţilor de frecare, a forţelor de frecare, a încărcării energetice unitare deci la mărirea durabilităţii.Creşterea exagerată a unghiului de degajare face ca gradientul de micşorare a masei dintelui şi rezistenţei sale termomecanice să fie mai mare decât cel de micşorare a forţelor de aşchiere şi frecare, ceea ce conduce la o scădere a durabilităţii sculei.

Valoarea unghiului de degajare de la care este posibilă scăderea durabilităţii depinde în special de proprietăţile materialului aşchiat. Prin îmbunătăţirea proprietăţilor fizico-mecanice scade atât valoarea γ opt la care se obţine durabilitatea maximă, cât şi valoarea de maxim pentru durabilitate, figura 3.14 [ 23 ].

Curbele de variaţie a durabilităţii T funcţie de unghiul de degajare prezintă maxime conform fig. 3.14 [7, 39] care sunt cu atât mai deplasate spre valori mici şi negative, cu cât materialul prelucrat este mai dur şi mai fragil şi cu cât materialul sculei este mai puţin rezistent la sarcini dinamice. Fig. 3.14 Influenţa unghiului de degajare asupra durabilităţii sculei aşchietoare

În figura 3.14, curbele 1 şi 2, corespund cazurilor frezării, cu scule din oţel rapid, a oţelului carbon de calitate, OLC10, respectiv OLC45, iar curba 3, prelucrarea cu scule armate cu materiale mineralo-ceramice (CMS) a fontei cenuşii, curba 4 prelucrării cu scule armate cu carburi metalice sinterizate a oţelului îmbunătăţit, iar curba 5 prelucrării cu aceleaşi scule a oţelului călit sau atunci cînd sînt utilizate materiale de tipul PKD sau PKB.

Unghiul de aşezare a influenţează mai puţin asupra intensităţii uzurii şi durabilităţii sculei. Creşterea acestui unghi duce la micşorarea suprafeţei de contact dintre faţa de aşezare şi suprafaţa prelucrată (chiar şi în cazul unei aceleiaşi reveniri elastice a suprafeţei prelucrate), la micşorarea forţei normale pe suprafaţa de contact, la micşorarea forţei de frecare, deci la mărirea durabilităţii. Acest efect pozitiv este contracarat în cazul creşterii exagerate a unghiului de aşezare de efectul negativ al scăderii masei părţii aşchietoare, a unghiului de ascuţire şi deci a capacităţii de evacuare a căldurii din zona de aşchiere.

În figura 3.15 se prezintă curbele de variaţie a durabilităţii funcţie de unghiul a obţinute de unii cercetătători, de exemplu [39], care ajunge la concluzia că acestea prezintă maxime, la diferite valori ale unghiului de aşezare funcţie de tipul sculei, materialului prelucrat, regimul de aşchiere, etc. Curba 1 reprezintă cazul sculelor utilizate la degroşarea oţelului carbon de calitate OLC a căror parte activă este din CMS sau Rp; curba 2 corespunde cazului unei frezelor frontale armate cu plăcuţe din CMS la prelucrarea oţelui carbon; curba 3 cazul unui scule din oţel rapid pentru prelucrarea prin strunjire şi rabotare a oţelului aliat; curba 4, cazul unei freze de colţ din oţel rapid utilizată pentru prelucrarea oţelului aliat, iar curba 5 pentru cazul unei freze disc din oţel


rapid, cu dinţi detalonaţi, la aşchierea unor oţeluri aliate, utilizate frecvent (de exemplu 40 Cr 10). Unghiul de aşezare α, are o influenţă deosebită şi asupra mărimii avansului de aşchiere.

Prin creşterea avansului, scade atât durabilitatea maximă admisă cât şi valoarea unghiului a la care se obţine. Aceste elemente mai sunt influenţate şi de viteza principală de aşchiere, unghiul de degajare şi duritatea materialului aşchiat.

Fig. 3.15 Influenţa unghiului de aşezare α asupra durabilităţii sculei aşchietoare

Cercetările experimentale au arătat că odată cu creşterea unghiului de înclinare al tăişului activ λ, de la valori negative la valori pozitive, durabilitatea unei scule T la început creşte, până când atinge un maxim, după care începe să scadă conform figurii 3.16 [7].

Fig. 3.16 Influenţa unghiului de înclinare asupra durabilităţii sculei aşchietoare

Valoarea unghiului de înclinare al tăişului activ λ pentru care durabilitatea este maximă variază funcţie de tipul sculei, materialul piesei, materialul sculei, regim de aşchiere şi ansamblul celorlalţi parametri. Curba 1 reprezintă cazul strunjirii de degroşare a oţelului cu scule a căror parte activă este din oţel rapid, iar curba 2 cazul frezării oţelului cu freze frontale armate cu plăcuţe din carburi metalice sinterizate (CMS).

Unghiul de atac principal k al tăişului are o influenţă relativ mare şi negativă asupra durabilităţii. La creşterea acestuia are loc o mărire a grosimii aşchiei (a = sin k), iar masa dintelui aşchietor, care preia căldura de aşchiere, se reduce simţitor cu efect direct asupra creşterii uzurii feţelor active, respectiv scaderii durabilităţii T.Curbele de variaţie a durabilităţii funcţie de unghiul k au o alură exponenţială conform fig. 3.17.


Fig. 3.17 Influenţa unghiului de atac principal asupra durabilităţii sculei aşchietoare

Din diagrame se remarcă faptul că unghiul de atac principal k influenţează durabilitatea mai intens în cazul operaţiilor de degroşare (curbele 1) decât în cazul operaţiilor de finisare (curba 2). De asemenea, din diagrame se mai remarcă faptul că pentru sculele din oţel rapid (curbele 1şi 2) scăderea unghiul de atac principal duce la o creştere continuă a durabilităţii, pe cînd la sculele armate cu plăcuţe metalo-ceramice de tipul P sau K, se constată, uneori, puncte de maxim (vezi curba 3), după care odată cu micşorarea unghiului k, durabilitatea T în loc să crească, scade.

Raza de racordare r din vârful dintelui aşchietor are un rol important în realizarea durabilităţii. Creşterea razei duce la mărirea porţiunii curbilinii a tăişului deci la mărirea durabilităţii. Această influenţă este mai evidentă în domeniul valorilor mici pentru unghiul de atac k. [ 23 ]

Influenţa razei de bontire ρ a tăişului activ asupra durabilităţii este dată de capacitatea de tăiere deformare a tăişului şi de masa care preia căldura de aşchiere. Influenţa masei dintelui aşchietor este mai mare şi ca urmare durabilitatea sculei creşte.

Mediul de aşchiere influenţează asupra uzurii şi durabilităţii sculei aşchietoare prin proprietăţile sale. Efectul de ungere şi răcire al mediului de aşchiere micşorează forţele de frecare şi temperatura de aşchiere, asigurând o evoluţie mai lentă a uzurii deci o durabilitate mai mare. Conducerea combinată a lichidului de aşchiere în vecinătatea tăişului activ determină amplificarea efectului de răcire de câteva ori. Viteza de aşchiere admisă poate creşte cu 40-50% dacă mediul de aşchiere se foloseşte la o temperatură de 2°C. [ 23 ]

Materialul aşchietor are o influenţă destul de mare asupra durabilităţii prin proprietăţile sale de bază (duritate şi termostabilitate) care asigură un domeniu de valori pentru durabilitatea T şi care între anumite limite poate deveni optimă prin modificarea corespunzătoare a celorlalţi parametri ai procesului de aşchiere.

3.4. Influenţa parametrilor procesului de aşchiere asupra costurilor

Costul prelucrării prin aşchiere trebuie să fie cât mai mic pentru ca optimizarea aşchierii să devină eficientă. Totdeauna condiţiile de lucru optimizate trebuie să asigure prelucrări cu cheltuieli minime, respectiv manoperă redusă şi consum cât mai mic de energie, scule şi alte materiale.

Reprezentarea grafică a influenţei vitezei şi avansului de aşchiere este prezentată în figura 3.18. Se remarcă o creştere mult mai mare a costului C cu creşterea vitezei, din cauza reducerii durabilităţii, faţă de creşterea costului cu avansul de aşchiere.


Fig. 3.18 Influenţa vitezei şi avansului de aşchiere asupra costurilor

Pentru a exemplifica existenţa unor costuri minime şi a unor valori optime pentru parametrii procesului de aşchiere se prezintă în figura 3.19 variaţia costurilor la aşchierea metalelor, funcţie de viteza principală de aşchiere.

Fig. 3.19 Variaţia costurilor la aşchierea metalelor funcţie de viteza principală de aşchiere

În figura 3.20 sunt prezentate comparativ costurile de prelucrare la un strung obişnuit şi respectiv la unul cu comandă numerică, de unde se constată cheltuieli auxiliare mai reduse la cel de-al doilea datorită nivelului înalt de automatizare. Curba costurilor totale C este însă de pantă mai mare, ceea ce indică costuri mai ridicate pentru operator, maşină şi sculă.


Fig. 3.20 Comparaţie între costurile de prelucrare la două variante de maşini-unelte: stînga – o maşină unealtă universală; b – o maşină cu comandă numerică

Pe de altă parte, rezultă o concluzie interesantă, anume că la mărirea vitezei de aşchiere are loc reducerea costurilor legate de aşchierea efectivă Cc, dar, în acelaşi timp, provoacă o creştere progresivă a costurilor legate de sculă Cs, din cauza creşterii sensibile a uzurii sale. Costurile determinate de timpul auxiliar Ca nu depinde de viteza de aşchiere.

Literatura de specialitate nu oferă informaţii cu privire la influenţa celorlalţi parametri ai procesului de aşchiere (geometria sculei) asupra costurilor, aceşti parametri având o influenţă indirectă asupra costurilor.

3.5. Influenţa parametrilor procesului de aşchiere

asupra componentelor forţelor de aşchiere Fz, Fx, Fy

Cercetările desfăşurate de-a lungul timpului evidenţiază faptul că, practic toţi parametrii de lucru afectează mai mult sau mai puţin atât mărimea cât şi direcţia forţei de aşchiere.

Materialul prelucrat influenţează nivelul forţelor de aşchiere prin proprietăţile sale fizico-mecanice, care determină procesul de formare a aşchiei şi deci realizarea rezistenţei la aşchiere.

Prin creşterea rezistenţelor specifice la curgere plastică Rpcc sau rupere Rm şi a durităţii HB (îmbunătăţirea proprietăţilor fizico-mecanice) forţa de deformare plastică FN creşte, iar forţele de frecare Ff , dintre aşchie – faţa de degajare, respectiv, faţa de aşezare- suprafaţa prelucrată, scad uşor.

Curbele de variaţie a forţelor de deformare plastică şi de frecare, corespunzătoare suprafeţelor de aşezare şi de degajare, obţinute experimental de numeroase cercetări, de exemplu cele realizate de Gordon [ 59 ] la variaţia rezistenţei la rupere Rm , sunt prezentate în figura 3.21.

Fig. 3.21 Variaţia forţelor de deformare plastică şi de frecare funcţie de rezistenţa la rupere, R m

Dependenţa dintre Fz, Fx, Fy şi rezistenţa la rupere Rm sau duritatea HB se exprimă analitic prin relaţii de forma 3.13, unde pentru aşchierea oţelurilorobişnuite este prezentată prima relaţie, iar pentru prelucrarea fontelor şi a materialelor neferoase, cea de-a doua formulă.

imFzz

ymFzz HBCFRCF ⋅=⋅= ; (3.13)


Influenţa vitezei de aşchiere asupra componentelor Fz, Fx, Fy este diferită pe cele trei domenii de valori

v<50 m/min, 50<v<500 şi v>500 m/min. Totodată, literatura de specialitate evidenţiază faptul că

mărimea influenţei vitezei principale depinde şi de valorile pe care le capătă alţi parametri ai procesului

de aşchiere.

Astfel pentru v<50 m/min se înregistrează o scădere a forţelor de aşchiere ca urmare a creşterii

unghiul de aşchiere real. Acest fenomen se explică prin apariţia şi dezvoltarea tăişului de depunere.

În domeniul vitezelor uzuale v = 50^-500 m/min, datorită creşterii temperaturii în zona plastică,

depunerile pe tăiş se diminuează sau dispar şi nivelul forţelor se reduce datorită micşorării deformaţiilor

şi frecărilor. Această tendinţă de micşorare a forţei de aşchiere este mai accentuată până la 150 m/min

şi la valori mari ale avansului şi unghiului de aşchiere.

În domeniul vitezelor mai mari de 500 m/min aşchierea se realizează cu forţe relativ mici şi

constante [23].

În figura 3.22 sunt prezentate curbele de variaţie a componentei Fz la prelucrarea oţelului OLC 45

cu diferite avansuri obţinute de Nekrasov [ 75 ].

Aceste relaţii au fost confirmate experimental de către Arsinov [ 2 ] care referitor la componenta principală propune relaţiile de dependenţă 3.14 şi 3.15.

Fz=CFz (3.14) 35.0mR⋅

FZ=CF HB0A (3-15)

Fig. 3.22 Influenţa vitezei de aşchiere asupra componentei Fz a forţei de aşchiere [75]

Efectele exercitate de adâncimea de aşchiere şi avansul de aşchiere asupra forţelor se manifestă prin intermediul secţiunii transversale a aşchiei nedeformate, a coeficientului de frecare, a coeficientului de deformare plastică a aşchiei, aria suprafeţei de degajare active şi temperatura de aşchiere.


Fig. 3.23 Influenţa adâncimii de aşchiere asupra componentelor forţei de aşchiere

Fig. 3.24 Influenţa avansului de aşchiere asupra componentelor forţei de aşchiere

În fig. 3.23 şi 3.24 sînt prezintate diagramele obţinute de Kravcenko [ 61 ] şi Shouckry [ 99 ] care ilustrează aceste influenţe.

De remarcat că gradientul de creştere a forţelor la creşterea avansului este mai mic. Influenţa unghiului de degajare γ asupra componentelor forţei de aşchiere se exercită prin

intermediul deformaţiilor plastice şi al frecărilor. Prin variaţia unghiului de degajare γ de la valori negative la valori pozitive scad deformaţiile plastice şi frecările, respectiv scad componentele FN şi F ale forţei de aşchiere.

Fig. 3.25 Influenţa unghiului de degajare asupra componentelor forţei de aşchiere

Optimizare sistemelor de fabricaţie 27La viteze de aşchiere v>150 m/min şi avansuri mari, efectul variaţiei unghiului de degajare γ asupra

forţelor este mai redus, pentru că efectul scăderii coeficientului de deformate plastică este în mai mare parte compensat de efectul creşterii coeficientului de frecare [ 7, 23 ]

Fiecare grad de modificare a acestui unghi aduce cu sine o modificare de 1%-2% a componentei principale (în medie 1,5%) ceea ce este valabil atât la strunjire cât şi la frezare. [ 78 ] Studiile experimentale ale dependenţei forţei principale de aşchiere P2 de unghiul de aşchiere 8=—-y au condu ] s pe majoritatea cercetătorilor Celiustkin [ 18

Paramonov [ 81 ] la relaţii empirice de for a 3.16. m

PZ=C zδ⋅ q

în care valoarea exponentului qz este cuprinsă între 0,7-5-1,35.

(3.16)


Unghiul de înclinare al tăişului activ, λ , nu are influenţă semnificativă asupra

componentei forţei principale de aşchiere, Fz, dar asupra componentelor Fx şi Fy influenţa este mai

mare şi opusă ca sens conform figurii 3.26 [ 7, 23 ].

Fig. 3.26 Influenţa unghiului de înclinare λ asupra componentelor forţei de aşchiere

La variaţia unghiului de înclinare al tăişului activ λ de la valori negative la valori pozitive se produce o scădere a deformaţiilor plastice şi a frecărilor dintre elementele active, simultan cu creşterea coeficientului de frecare μ. Ca urmare componenta forţei de aşchiere Fz scade uşor sau se menţine constantă, în timp ce Fy scade iar Fx creşte cu câte 2% la fiecare grad în plus pentru unghiul λ,[23].

Fig. 3.27 Influenţa unghiului de atac k asupra componentelor Fx şi Fy

Influenţa unghiului de atac k este diferită pentru cele trei componente ale forţei de aşchiere şi este determinată de natura materialului prelucrat, de viteza principală de aşchiere şi de forma tăişului activ, influenţă prezentată în figura 3.27 [ 7, 24 ].

În ceea ce priveşte influenţa unghiului de atac k asupra componentei principale Fz, (fig. 3.28), la creşterea unghiului de atac până la 60° se produce o micşorare a componentei iar pentru k > 60°, prin accentuarea complexităţii aşchierii, componenta Fz creşte puţin; afirmaţia este valabilă pentru prelucrarea oţelurilor, curba 1. În cazul prelucrării fontei, curba 2, curba de variaţie a forţei Fz cu unghiul de atac are o alură descrescătoare.


Fig. 3.28 Influenţa unghiului de atac k asupra componentelor forţelor de aşchiere Raza la vârful dintelui aşchietor rε influenţează componentele Fz, Fx, Fy prin lungimea

tăişului curbiliniu. Mărirea razei r determină creşterea nivelului deformaţiilor plastice datorită micşorării unghiului de atac mediu şi creşterii lungimii tăişului curb [ 7, 23].Ca urmare componenta Fx scade şi componentele Fz şi Fy cresc, conform figurii 3.29 [ 7, 23 ].

Fig. 3.29 Influenţa razei la vârf asupra componentelor forţei de aşchiere

Pentru dependenţa componentelor forţei de aşchiere de raza la vârf s-au propus relaţiile: Fx

=FxqFx

rC

, Fz,y = CF zFyqr , , în care exponenţii q iau valorile medii: qFz =0,1;

qFx = qFx = o,3 la prelucrarea oţelurilor. [ 23 ] Raza de ascuţire ρ influenţează asupra componentelor Fz, Fx, Fy prin intermediul

deformaţiilor plastice şi a frecărilor corespunzătoare suprafeţei curbe de rază ρ care leagă suprafaţa de degajare propriu-zisă şi suprafaţa de aşezare. Creşterea razei ρ produce o mărire relativ mică a forţelor la prelucrări de degroşare (a > 3p) iar la finisare (a <3p) valorile componentei forţei se amplifică cu un coeficient de corecţie kp> 1 [ 7, 23 ].

Mediul de aşchiere influenţează componentele forţei de aşchiere prin proprietăţile sale de ungere şi răcire. în toate cazurile de prelucrare utilizarea unui mediu de aşchiere lichid micşorează forţele de aşchiere cu 40-50% comparativ cu aşchierea uscată. Influenţa diverselor medii de aşchiere asupra componentei F2 se prezintă în figura 3.30. Gradul de influenţă a mediului de aşchiere depinde şi de valorile vitezei şi avansului de aşchiere. Pentru viteze şi avansuri mici influenţa mediului de aşchiere asupra forţelor este mare. La viteze mici 4 m/min şi avansuri mici s=0,04 componenta principală scade cu 40%. La viteze mari v>100 m/min şi avansuri mici s=0,04 mm/rot micşorarea forţei este de 6%. La viteze şi avansuri mari mediul de aşchiere nu influenţează asupra forţelor de aşchiere, acestea reducându-se cu doar 2-3%.


Fig. 3.30 Influenţa mediului de aşchiere asupra componentei Fz

Unghiul de aşezare α în limitele uzuale nu influenţează semnificativ mărimea componentelor forţei de aşchiere. Prin creşterea unghiului α până la 12°-14° se observă o scădere a forţelor, după care aceste mărimi rămân constante [ 7, 23 ].

Fig. 3.31 Influenţa unghiului de aşezare asupra componentelor forţei de aşchiere

Unghiul de atac secundar k' influenţează mai puţin nivelul forţelor de aşchiere. Creşterea unghiului k' determină o uşoară scădere a forţelor Fz, Fy.

Materialul aşchietor influenţează mai puţin asupra componentelor forţei de aşchiere, numai prin intermediul frecărilor caracteristice perechii de materiale sculă-piesă semifabricat. Experimental s-a constatat că materialele mineralo-ceramice, din construcţia dinţilor aşchietori, asigură micşorarea forţelor cu 2-3%, comparativ cu materialele metaloceramice (CMS), [ 23 ].

3.6. Influenţa parametrilor procesului de aschiere

asupra temperaturii dintelui aşchietor Deoarece temperatura dintelui aşchietor influenţează direct capacitatea de aschiere şi

pentru că valorile acestei temperaturi sunt apropiate de cele ale temperaturii aşchiei se impune ca optimizarea aşchierii să se realizeze în raport cu nivelul de temperatură admis de dintele aşchietor.

Temperatura dintelui aşchietor depinde de majoritatea parametrilor procesului de aschiere, respectiv materialul piesei, materialul tăişului, geometria constructivă şi activă a tăişului,


parametrii regimului de aschiere, condiţiile de răcire ungere motiv pentru care nu s-a reuşit până în prezent stabilirea unui model matematic complet, cu ajutorul căreia să se poată stabili corect temperatura într-un punct oarecare al tăişului.

Având o influenţă foarte mare asupra durabilităţii sculei aşchietoare şi preciziei şi calităţii suprafeţei prelucrate în cele ce urmează vor fi studiate influenţele pe care le au parametrii condiţiilor de aschiere asupra temperaturii tăişului.

Influenţa materialului piesei este dată de proprietăţile fizice ale acestuia, rezistenţa la rupere Rm (materialele tenace) respectiv duritatea HB (materiale fragile), proprietăţi care caracterizează complet un material supus prelucrării prin aschiere.

La aşchierea oţelurilor se dezvoltă o cantitate de căldură Q mai mare decât la aşchierea fontelor. în acelaşi timp, temperatura dintelui aşchietor este mai mare la aşchierea materialelor fragile, de tipul fontei. Acest fapt se explică prin natura contactului sculă-piesă-aşchii şi prin raportul în care se află conductibilitatea termică a elementelor care participă la aschiere.

Experimental s-a stabilit o funcţie de variaţie temperaturii de forma 3.17 în care exponentul xi capătă valori cuprinse între 0,28 < S < 0,35.mm/rot., [ 71 ]

11

0 xCt σ⋅= (3.17)

Viteza principală de aschiere manifestă o influenţă puternică asupra temperaturii. O dată cu creşterea vitezei, temperatura dintelui aşchietor creşte, însă în domeniul vitezelor mari v>800 m/min această creştere a temperaturii t0 se reduce conform figurii 3.32 [ 23, 71 ]. La viteze v>100 m/min, gradientul de încălzire scade pentru toate cele trei elemente.

Fig. 3.32 Influenţa vitezei principale de aşchiere asupra temperaturii dintelui aşchietor

Dependenţa analitică a temperaturii dintelui aşchietor de viteza principală de aşchiere se exprimă prin relaţia de forma 3.18 în care exponentul are valorile X2 = 0,26 - 0,75 (valorile mai mari corespund domeniului de viteze mici) [ 23, 71 ].

(3.18) 22

0 xvCt ⋅=

Avansul de aşchiere influenţează temperatura dintelui aşchietor prin intermediul forţelor de aşchiere şi al încărcării termice a dintelui.


Fig. 3.33 Influenţa avansului de aşchiere asupra temperaturii dintelui aşchietor

La creşterea avansului s, temperatura dintelui aşchietor creşte conform figurii 3.33 [ 23, 71 ] iar relaţia de dependenţă este dată de formula 3.19, în care exponentul are valorile 0,2^0,45 la prelucrarea oţelului şi 0,133 la prelucrarea fontei [ 71 ].

Din datele obţinute pe cale experimentala, la încercarea de aşchiere a oţelurilor carbon de calitate şi aliate, a rezultat că influenţa avansului este mai mare decât influenţa vitezei principale asupra temperaturii dintelui aşchietor.

Adâncimea de aşchiere influenţează foarte puţin variaţia de temperatură, deoarece simultan cu influenţa prin intermediul forţelor de aşchiere are loc diminuarea încărcării termice a dintelui. Dependenţa temperaturii dintelui aşchietor de adâncimea de aşchiere se prezintă ca în figura 3.34 şi se exprimă prin relaţia 3.20 în care exponentul x4≈ 0,1 [ 23 ]. (3.20) 4

40 xTCt ⋅=

Fig. 3.34 Influenţa adâncimii de aşchiere asupra temperaturii dintelui aşchietor

Creşterea unghiului de degajare determină scăderea deformaţii lor plastice, a forţelor de aşchiere, scăderea căldurii de aşchiere Q şi deci a temperaturii dintelui aşchietor. Această scădere este mai pronunţată în domeniul unghiurilor de degajare/de aşchiere,γ = 0° -15° (δ = 90° -75°), depinzând şi de valorile vitezei principale de aşchiere.

Creşterea exagerată a unghiului de degajare, determină micşorarea volumului tăişului/masa dintelui aşchietor, care duce la micşorarea pronunţată a capacităţii termice a acestuia şi în final determină creşterea temperaturii dintelui aşchietor. Acest fenomen este mai puţin pronunţat la viteze de aşchiere mari. Aceste influenţe sunt prezentate în figura 3.35, iar legea de variaţie este dată de formula 3.31, valabilă pentru domeniul vitezelor mari v>80 m/min şi pentru 8 >60°, în carexs = 0,1 -0,12, [ 23, 71 ].

Pentru viteze v>80 m/min, în lipsa depunerii pe tăiş, temperatura dintelui aşchietor variază mai mult în domeniul unghiurilor de degajare negative decât în domeniul valorilor pozitive. La v=15 m/min minimul de temperatură se obţine la ;e=150 şi 8=75°, iar pentru v = 30 m/min la γ =30° şi γ =60°

55

0 xCt δ⋅= (3.21)


Fig. 3.35 Influenţa unghiului de degajare asupra temperaturii dintelui aşchietor

Unghiul de aşezare α influenţează temperatura dintelui aşchietor prin mărimea suprafeţei de contact sculă-piesă. Prin creşterea unghiului α temperatura scade, până la α >α opt când temperatura începe să crească, urmare a reducerii capacităţii de evacuare a căldurii prin scăderea masei dintelui. Ponderea acestei influenţe este mai redusă comparativ cu cea a unghiului de degajare.

Influenţa unghiului de atac k al tăişului activ asupra temperaturii dintelui aşchietor este determinată de mărimea deformaţiilor plastice, prin forma secţiunii transversale a aşchiei, prin aria suprafeţei de degajare, prin masa dintelui aşchietor.

Variaţia unghiului de atac k, funcţie de temperatura dintelui aşchietor, se exprimă prin relaţii de forma 3.22, figura 3.36 în care X6=0,18^0,26 [ 23, 71]. Cea mai pronunţată creştere a temperaturii este în domeniul k =28°-60°

66

0 xkCt ⋅= (3.22)

Fig. 3.36 Influenţa unghiului de atac k asupra temperaturii dintelui aşchietor

Unghiul de înclinare a tăişului λ, influenţează temperatura dintelui aşchietor în acelaşi sens ca unghiul de degajare.

La creşterea razei r a vârfului dintelui aşchietor, cresc forţele de aşchiere, dar şi masa dintelui care preia această căldură. Influenţa prin masa dintelui este mai mare şi ca urmare temperatura dintelui aşchietor scade uşor odată cu creşterea razei r, figura 3.37. Pentru r < 3 mm această influenţă poate fi neglijată [ 23 ]. La viteze mai mari de aşchiere odată cu creşterea razei r gradientul de scădere a temperaturii este mai mic, deoarece creşte viteza de deplasare a aşchiilor pe suprafaţa de degajare. Influenţa razei r asupra temperaturii dintelui aşchietor se poate exprima prin relaţii de forma 3.23.

7

70xr

Ct = , X7=O,1 1-5-0,13 (3.23)

Fig. 3.37 Dependenţa temp. de rε ε


Raza de ascutire ρ influenţează în acelaşi mod asupra temperaturii dintelui aşchietor ca şi raza la vârf rε, utilizându-se relaţii de forma 3.24.

8

80x

Ct

ρ= (3.24)

` Mediul de aschiere influenţează temperatura dintelui aşchietor prin proprietăţile sale de răcire, ungere şi prin modul în care este condus în vecinătatea tăişului activ. în figura 3.38 se prezintă temperatura dintelui aşchietor funcţie de viteza principală de aschiere, în prezenţa soluţiilor pe bază de apă în comparaţie cu aschiere în aer. Utilizarea apei la aflată la temperatura de 20° asigură micşorarea temperaturii din procesul de aşchiere, cu aproximativ 100°-200° faţă de cazul aşchierii în aer [ 23 ].

Fig. 3.38 Influenţa mediului de aschiere asupra temperaturii dintelui aşchietor

Materialul aşchietor are o influenţă redusă asupra temperaturii dintelui aşchietor [ 71 ].

3.7. Influenţa parametrilor procesului de aşchiere asupra mărimii deformaţiilor plastice

Cunoaşterea mărimii deformaţiilor plastice care însoţesc procesul de aşchiere prezintă importanţă atât pentru desfăşurarea cât şi pentru rezultatele aşchierii.

Consumul de energie în timpul aşchierii, solicitarea elementelor sistemului tehnologic, consumul de scule aşchietoare, productivitatea şi costul aşchierii precum şi nivelul de realizare a condiţiilor tehnice de execuţie depind în mod direct de mărimea deformaţiilor plastice care însoţesc procesul de aşchiere.

Ca urmare se justifică utilizarea coeficientului de deformare plastică a aşchiei ca funcţie scop la optimizarea parametrilor procesului de aşchiere.

În urma analizelor realizate s-a desprins concluzia ca mărimea cea mai reprezentativă ce caracterizează deformatiile plastice la aşchierea metalelor este coeficientul de deformare plastică Cd.

Cercetările teoretice dar mai ales cele experimentale, au demonstrat că deformatiile plastice care însoţesc procesul de aşchiere sunt influenţate mai mult sau mai puţin de către toţi parametrii procesului de aşchiere, respectiv parametrii regimului de aşchiere, parametrii geometrici ai dintelui aşchietor, forma geometrică a suprafeţei de degajare şi cea a muchiei aşchietoare, mediul de aşchiere, natura şi proprietăţile materialului aşchiat şi chiar natura contactului aşchie-suprafaţă de degajare.

Cunoaşterea modului în care fiecare parametru al procesului de aşchiere influenţează asupra coeficientului de deformare plastică a aşchiei serveşte la stabilirea condiţiilor de lucru astfel încât aşchierea să se desfăşoare cu eforturi şi deformaţii minime. Prin aceasta asigurându-se diminuarea solicitărilor termomecanice ale elementelor sistemului tehnologic MUSDP, micşorarea consumului de scule aşchietoare, creşterea productivităţii, micşorarea puterii de aşchiere şi îmbunătăţirea preciziei şi calităţii suprafeţei aşchiate.

Ca urmare, în continuare se vor prezenta influenţele diferiţilor parametri luând în considerare atât influenţele individuale cât şi interdependenţele stabilite între aceşti parametrii.

Viteza de aşchiere v exercită o influenţă pronunţată şi complexă asupra coeficientului de


deformare plastică a aşchiei. Aceasta influenţă se manifestă prin intermediul temperaturii degajate în zona de aşchiere, a forţelor de frecare şi a naturii contactului aşchie cu suprafaţa de degajare, elemente care la rândul lor depind de toţi parametrii procesului de aşchiere şi în special de valorile vitezei principale, a avansului şi a unghiului de degajare [ 23 ].

Experimental au fost evidenţiate trei domenii de valori pentru viteza principală de aşchiere respectiv : v< 50 m/min, v< 500 m/min şi v>500 m/min.

Creşterea vitezei principale de aşchiere în limitele primului domeniu determină variaţia unghiului de degajare real ca urmare a variaţiei depunerii pe tăiş. La depuneri mari, deformaţiile sunt mai mici, ca urmare a creşterii unghiului de degajare real, ceea ce determină micşorarea forţelor de frecare şi de aşchiere şi creşterea temperaturii în zona plastică în timp ce la viteze superioare limitei de 50 m/min, are loc micşorarea sau chiar dispariţia depunerilor pe tăiş. Ca urmare, se înregistrează o micşorare a deformaţiilor plastice ca urmare a revenirii la valoarea iniţială a unghiurilor de degajare.

La valori foarte mari pentru viteza de aşchiere (v>500 m/min), poate apare fenomenul de încălzire instantanee şi puternică a materialului aşchiat care curge ca un lichid foarte vâscos, ceea ce corespunde unui coeficient de deformare plastica unitar (Cdl ≈1)[23]. Ca urmare, influenţa vitezei principale de aşchiere asupra coeficientului de deformare plastică a aşchiei este condiţionată în mare măsură de valorile unghiului de degajare γ. La valori negative şi mici de ordinul a 20°-30°, figura 3.39, se manifesta o influenţă mai mare, în special pană la viteze de ordinul a 120 - 150 m/min, în timp ce la valori mai mari ale unghiului γ influenţa este mai mică. în domeniul vitezelor mari şi foarte mari (γ = 30° - 40°), această influenţă poate fi neglijată.

Fig. 3.39 Influenţa vitezei principale de aşchiere asupra Cd Cos]

Influenţa vitezei principale de aşchiere asupra Cd depinde în mare măsură şi de valorile avansului de aşchiere. în domeniul vitezelor mici influenţa sa asupra coeficientului este mai pronunţată la avansuri mai mari, iar în domeniul v>50-60 m/min o influenţă mai mare se manifestă la avansuri mai mici. în primul domeniu de viteze valorile Cdl scad la scăderea avansului, iar în al doilea domeniu de viteze valorile Cdl cresc la micşorarea avansului.

Optimizarea vitezei principale de aşchiere din condiţia deformaţiilor plastice minime necesită condiţii restrictive pentru ceilalţi parametri ai procesului de aşchiere şi în special pentru avansul de aşchiere şi unghiul de degajare a căror influenţă asupra temperaturii de aşchiere este mare [ 23 ].

Din cele prezentate mai sus rezultă că valori mici pentru Cdi se obţin la valori mari pentru v, s şi γ .

În domeniul vitezelor mari şi foarte mari v>50 m/min influenţa vitezei de aşchiere asupra Cai să fie reprezentată prin relaţia 3.25 în care exponentul xi capătă valori într-un câmp relativ larg.


Cdl=1

1xv

C (3.25)

Influenţa avansului de aşchiere S, respectiv grosimea aşchiei a, are o influenţă mai mare asupra mărimii deformaţiilor plastice, deoarece, o dată cu mărirea acestui parametru are loc o

Fig. 3.40 Influenţa avansului de aşchiere asupra coeficietului Cdl

creştere a temperaturii în zona de aşchiere, aceasta dependenţă fiind prezentată în figura 3.40 cît şi printr-o relaţie exponenţială de forma 3.26 [ 23 ].

Cdl=2

2xs

C (3.26)

În figura 3.41 [ 97 ] se prezintă grafic influenţa perechii de parametrii viteza principală - avans de aşchiere asupra coeficientului de deformare plastică a aşchiei.

În domeniul vitezelor în care se face simţită prezenţa tăişului de depunere (v<60 -120 m/min.), prin creşterea avansului de aşchiere are loc o scădere a vitezei principale la care se înregistrează depunerea maximă. Totodată, la valori mari ale avansului la aşchiere, influenţa vitezei principale de aşchiere asupra coeficientului de deformare plastică al aşchiei este mai pronunţată.

Fig. 3.41 Influenţa perechii de parametrii viteza principală - avans de aşchiere asupra C


Valoarea vitezei la care depunerea este maximă şi valoarea vitezei la care depunerea nu se formează depinde de valorile avansului de aşchiere. Creşterea avansului de aşchiere are ca efect scăderea coeficientului de deformare plastică a aşchiei, figura 3.41.

Experimental s-a constatat ca influenţă avansului s asupra coeficientului de deformare plastică a aşchiei este mai mare în domeniul valorilor sale mai mici. Nivelul de influenţă a avansului asupra coeficientului de deformare plastică a aşchiei depinde de valorile celorlalţi parametrii ai procesului de aşchiere. Un rol important îl are natura materialului aşchiat şi viteza principală de aşchiere. La prelucrarea materialelor ductile la viteze mari influenţa avansului este mai mare.

Cercetările efectuate au evidenţiat că adâncimea de aşchiere influenţează într-o măsura relativ mică coeficientul de deformare plastică, deoarece concomitent cu creşterea temperaturii dezvoltate în timpul procesului de aşchiere are loc şi o creştere a masei ce preia aceasta căldură. Practic are loc o menţinere a temperaturii de aşchiere la acelaşi nivel, ceea ce determină condiţii asemănătoare pentru desfăşurarea deformaţii lor plastice.

În cazul aşchierii complexe, creşterea adâncimii de aşchiere determină o uşoara scădere a coeficientului de deformare plastică a materialului aşchiat, datorită forţelor de frecare mai mari [ 23 ]. în figura 3.42 [ 23 ] şi relaţia 3.27 se prezintă influenţă adâncimii de aşchiere asupra coeficientului de deformare plastică a aşchiei.

Cdl=3

3xt

C , x3≤0,05 (3.27)

Fig. 3.42 Influenţa adâncimii de aşchiere asupra coeficientului Cdi

Micşorarea unghiului de degajare γ respectiv creşterea unghiului de aşchiere, determină o creştere a deformaţiilor plastice, influenţă prezentată prin diagrama din figura 3.42 şi relaţia 3.28.

Cdl =C4 (3.28) 4xδ⋅

În relaţia 3.28 exponentul ia valori x4 ≤1,1 pentru ≥δ 90° şi γ <0° şi x4<0,5 pentru

90° şi γ > 0°. <δ


Fig. 3.43 Influenţa unghiului de degajare asupra coeficientului Cdi

În domeniul valorilor negative ale unghiului de degajare se constată o influenţă mai pronunţată asupra Cdi decât în domeniul valorilor pozitive. Influenţa unghiului de înclinare λ . asupra coeficientul de deformare plastică a aşchiei se manifestă prin aceleaşi elemente cu cele specifice unghiului de degajare numai că variaţia unghiului λ . în domeniul valorilor sale negative determină variaţii mai mici pentru coeficientul de deformare plastică a aşchiei decât cele din domeniul pozitiv. Aceasta influenţă se explică prin modul în care unghiul λ . influenţează unghiul de aşchiere funcţional δ şi asupra direcţiei ( γφ − ) forţei Fd cu care dintele acţionează asupra materialului aşchiat.

Relaţia 3.29 indică modul în care unghiul λ influenţează asupra coeficientului de deformare plastică a aşchiei, respectiv x5 < 0,7, pentru λ > 0° şi x5 < 0,3 pentru λ < 0°.

Cdl=5

5x

Cλ

0-29)

Influenţă unghiului de atac k asupra coeficientului de deformare plastică a aşchiei se manifestă prin intermediul unghiului la vârf ε şi prin aria suprafeţei de degajare active. Prin creşterea unghiului de atac k unghiurile la vârf s şi aria suprafeţei de degajare active scad, ceea ce determina micşorarea deformaţiilor plastice ca urmare a îmbunătăţirii capacităţii de taiere-deformare şi micşorării capacităţii dintelui aşchietor de a prelua căldura de aşchiere. Aceasta influentă se modifică în funcţie de natura materialului aşchiat (ductil sau fragil) şi funcţie de valoarea razei r la vârful dintelui aşchietor. (figura 3.44).

Fig. 3.44 Influenţa unghiului de atac asupra coeficientului Cdl

Prezenţa razei la vârf rε accentuează caracterul complex al aşchierii, în special la prelucrarea materialelor ductile, oţel, aluminiu, cupru, ceea ce determină creşterea deformaţiilor plastice pentru unghiuri k>60°.

Pentru muchia aşchietoare formată din două tăişuri rectilinii cu rε =0, dependenţa coeficientului Cdl de unghiul de atac k se exprimă prin relaţia 3.30 în care x6 < 0,12.

Cdl=6

6xk

C (3.30)

În cazul aşchierii materialelor ductile cu dinţi aşchietori cu rază la vârf, exponentul x6 capătă valori negative dacă unghiul k>60°.

Influenţa razei la vârf asupra coeficientului de deformare plastică a aşchiei, figura 3.45 se explica prin intermediul unghiului de atac mediu al tăişului curb, care se micşorează la creşterea razei rε.


Fig. 3.45 Influenţa razei la vârf asupra coeficientului Ca

Simultan are loc o accentuare a complexităţii aşchierii şi îmbunătăţirea evacuării căldurii rezultate în timpul procesului de aşchiere prin dintele aşchietor, ceea ce determină creşterea mai accentuată a deformaţiilor plastice în domeniul valorilor mai mari pentru razele la vârf rε.

Dependenţa coeficientului Cd de valorile razei la vârf rε se exprimă prin relaţii de forma

3.31, în care x7 < 0,2 pentru raze r < 3mm şi x7 < 0,7 pentru raze r > 3mm. 7

7x

d rCC ε⋅= (3.31)

Influenţa razei de ascuţire ρ a tăişului activ asupra coeficientului de deformare plastică

a aşchiei se manifestă în special prin variaţia unghiului de aşchiere 5 de pe suprafaţa de degajare

de pe tăişul activ, figura 3.46.

De remarcat că, o dată cu creşterea razei de ascuţire p creste unghiul de aşchiere

mediu 8P, ceea ce determină creşterea coeficientului de deformare plastică a aşchiei.

Fig. 3.46 Influenţa razei de ascuţire asupra coeficientului Cdi

Această influenţă este accentuată şi de îmbunătăţirea capacităţii de evacuare a căldurii din dintele aşchietor ca urmare a creşterii masei în zona tăişului activ şi a ariei de contact cu materialul aşchiat. Influenţa razei de ascuţire ρ este mai pronunţată în cazul prelucrării cu grosime mică a stratului aşchiat (a>3 ρ ).

Influenţa razei de ascuţire asupra Cd poate fi exprimată prin relaţia 3.32, în care x8 <0,08 dacă(a>3p şi x8 < 0,3 dacă a<3 ρ .

88

xd CC ρ⋅= (3.32)

Experimental s-a demonstrat că aşchierea în prezenţa lichidelor de aşchiere LRU cu efecte bune de ungere se realizează cu deformaţii plastice mai mici comparativ cu aşchierea în


aer. Variaţia coeficientului de deformare plastică a aşchiei pentru cele mai utilizate medii de aşchiere funcţie de grosimea aşchiei se prezintă în figura 3.47. Valori mici pentru Cdl se obţin în cazul uleiului mineral activat deoarece pe lângă efectul de ungere este prezentă şi microaşchierea de absorbţie superficială sub acţiunea componentelor capilar active prezente în mediul de aşchiere.

Fig. 3.47 Influenţa mediului de aşchiere asupra Cd

Modul în care materialul aşchiat influenţează coeficientul de deformare plastică al aşchiei prin intermediul rezistentei specifice este prezentat, de majoritatea autorilor ca în figura 3.48 [ 97 ].

Fig. 3.48 Influenţa materialului aşchiat asupra

Aşadar, pentru materialele cu rezistenţă mecanica mică (aluminiu, duraluminiu, cupru, oţel

moale etc) valoarea coeficientului de deformare plastică a metalului în urma aşchierii este Cd = 3 - 7 (deformaţiile sunt mai mari), iar materialele cu rezistenţa mecanică mare (σ > 450 MN/m2) se deformează mai puţin. (Cd = 1,5-2,5).

În urma calculului pantei de variaţie pe graficul Cd= f(σ ), se poate scrie : Cd=C-σ -1,73-în domeniul σ < 450-500 MN/m2 Cd=C0- σ 081- în domeniul σ > 450 MN/m2 (3.33)

Cu alte cuvinte, influenţa a asupra Cd este mult mai mare decât pare la prima vedere. Aceasta discordanţă se explică prin scările utilizate pentru σ şi Cd, la valori mari pentru a influenţă asupra Cd este de circa 2,1 ori mai mica decât în primul domeniu.

În figura 3.49 se prezintă diagramele de variaţie a coeficientului de deformare plastică a


aşchiei în funcţie de viteza principală de aşchiere pentru mai multe materiale utilizate în aşchierea metalelor şi la confecţionarea unor piese şi subansamble din structura sistemelor de fabricaţie.

Fig. 3.49 Variaţia Cd = f(v) pentru mai multe tipuri de materiale

Se constată că influenţa vitezei de aşchiere asupra Cd se manifestă cu preponderenţă la oţelurile moi şi la duraluminiu, în timp ce, pentru celelalte materiale se observă doar o uşoară micşorare a Cd la variaţia vitezei, până la 40..80 m/min. Această influenţă se explică prin dependenţa capacităţii de deformare plastică a fiecărui material, de compoziţia chimică, natura, forma, şi distribuţia constituenţilor mirostructurali, dimensiunile cristalelor, şi densitatea dislocaţiilor [ 23 ].

Capitolul 4 Nominalizarea şi ordonarea parametrilor de

influenţă asupra criteriilor de optimizare

În capitolul anterior s-a analizat modul de influenţă a parametrilor procesului de aşchiere asupra criteriilor de optimizare. Concluziilor desprinse în urma aceste analize au permis realizarea unei sinteze privind sensul şi nivelele de influenţă exercitate de parametrii procesului de aşchiere asupra criteriilor considerate.

În tabelele de mai sunt jos sintetizate sensul şi nivelele de influenţă exercitate de parametrii procesului de aşchiere asupra criteriilor respectiv asupra rugozităţii suprafeţei prelucrate, productivităţii, durabilităţii sculei, costurilor prelucrării, forţei de aşchiere, temperaturii tăişului şi a coeficientului de deformare plastică.

Nivelul de influenţă al parametrilor procesului de aşchiere din structura modelelor actuale de evaluare criteriilor de optimizare, se găseşte sub formă de exponenţi sau coeficienţi de corecţie. Cunoaşterea sensului şi nivelului de influenţă ale acestor parametri va permite stabilirea ulterioară a ponderii acestora la elaborarea unei metodologii de optimizare a parametrilor procesului de aşchiere.

În tabelul 4.1 se prezintă sensul de influenţă al parametrilor procesului de aşchiere asupra rugozităţii suprafeţei prelucrate precum şi ordonarea ponderii influenţelor exercitate de parametrii asupra rugozităţii.

Optimizare sistemelor de fabricaţie 42abelul 4.1 Variaţia rugozităţii la creşterea parametrilor procesului de aşchiere T

Nr. crt.

Parametrul Simbolizare (sensul de variaţie)

Sensul influenţei asupra rugozităţii

Nivelul de influenţă asupra

rugozităţii 1. Avans de aşchiere ↑s ↑ mare

2. Raza la vârf ↑r ↓ mare 53-65%

3. Viteza principală de aşchiere ↑v>30m/min ↓ mare

4. Unghiul de atac principal k ↑k ↑ mare

5. Material aşchiat HB, σ ↑ ↑ mediu

6. Adâncimea de aşchiere ↑t ↑ mic

7. Unghiul de înclinare λ ↑λ ↓ mic

8. Unghiul de aşezare α ↑α ↓ mic

9. Unghiul de degajare γ ↑γ ↓ mic, neînsemnat

10. Raza de ascuţire ρ ↑ ρ ↑ mic?

11. Material aşchietor (HB; HRc) ↑HRc mic?

12. Mediul de aşchiere (LRU) ↑ răcire-ungere ↓ mic?

Din analiza tabelului 4.1 se constată, luînd în consideraţie, de exemplu, criteriul referitor la calitatea şi precizia suprafeţei, că influenţe mari asupra rugozităţii suprafeţei prelucrate exercită avansul de aşchiere, raza la vârf, viteza principală de aşchiere, unghiul de atac principal, urmate ca pondere de duritatea materialului aşchiat, adâncimea de aşchiere, unghiurile λ , α , γ , raza de bontire, materialul aşchietor şi mediul de aşchiere.

Mărimea unghiului de degajare prezintă o influenţă semnificativă doar în cazul vitezelor mici de aşchiere.

Dacă se ia în considerare un alt parametru de optimizat, de exemplu – productivitatea prelucrării prin aşchiere- datele problemei de optimizare se schimbă radical. Nominalizarea şi ordonarea parametrilor procesului de aşchiere în funcţie de productivitate se prezintă în tabelul 4.2.

Tabelul 4.2

Variaţia productivităţii la creşterea parametrilor procesului de aşchiere

Nr. crt. Parametrul

Simbolizare (sensul de variaţie)

Sensul influenţei asupra

productivităţii

Nivelul de influenţă asupra productivităţii

1. Viteza principală de aşchiere ↑v ↑ Mare

2. Avans de aşchiere ↑s ↑ Mare

3. Adâncimea de aşchiere ↑t ↑ Mare

4. Material aşchiat HB, σ ↑ ↓ indirect

5. Raza la vârf ↑r ↑ Indirect


6. Unghiul de atac principal k ↑k ↓ Indirect

7. Mediul de aşchiere ↑răcire-ungere ↑ indirect

8. Unghiul de aşezare a ↑α ↑pt. α <α optapoi↓ indirect

9. Material aşchietor ↑HRc ↑ indirect

10. Unghiul de degajare γ ↑ γ ↑pt. γ <γ optapoi↓ indirect

11. Unghiul de înclinare λ ↑λ ↑↓ indirect

12. Raza de ascuţire a tăişului ↑ ρ ↑ indirect

Primii trei parametrii, viteza, avansul şi adâncimea de aşchiere, prezentaţi în

tabelul 4.2, au o influenţă directă asupra productivităţii prelucrării prin aşchiere. Ceilalţi parametri consideraţi că ar putea să exercite influenţă, se dovedesc a avea o

influenţă indirectă. Această influenţă a fost studiată făcând apel la durabilitatea sculei, mărime reprezentativă inclusă în relaţiile de calcul ale productivităţii de majoritatea cercetătorii. în acest sens, literatura de specialitate propune determinarea unei durabilităţi optime pentru a se obţine o productivitate optimă. Astfel cu cât durabilitatea sculei este mai mare cu atât productivitatea va fi mai mare.

Dacă ne propunem să luăm în considerare un alt parametru căruia să-i găsim valoarea optimă, de exemplu, durabilitatea sculei aşchietoare, rezultă următoarele observaţii. Sensul şi nivelul de influenţă al parametrilor procesului de aschiere asupra durabilităţii sculei sunt redate în tabelul 4.3.

Tabelul 4.3 Variaţia durabilităţii sculei la creşterea parametrilor procesului de aschiere

Nr. crt.

Parametrul Simbolizare (sensul de variaţie)

Sensul influenţei asupra durabilităţii

sculei

Nivelul de influenţă asupra

durabilităţii sculei

1. Viteza principală de aschiere ↑v V > 80m/min mare 12-20%

2. Material aşchiat HB, Rm HB, Rm↑ ↓ mare

3. Avans de aschiere S [mm/rot] ↑S ↓ mare

4. Raza la vârf rε [mm] ↑rε ↑ mare

5. Unghiul de atac principal k ↑k ↑? mare

6. Mediul de aschiere LRU ↑ răcire-ungere ↑ mediu

7. Unghiul de degajare γ [˚] ↑ γ ↑pt. γ <γ optapoi↓ mediu

8. Raza de ascuţire ρ [μm] ↑ ρ ↑ mediu

9. Material aşchietor ↑HRc ↑ mediu

10. Adâncimea de aschiere t,mm] ↑t ↓ 2-5% mic

11. Unghiul de înclinare λ [˚] ↑λ ↑↓ mic

12. Unghiul de aşezare α [˚] ↑α ↑pt. α <α optapoi↓ mic


Analizând datele prezentate în tabelul 4.3 se observă că o influenţă semnificativă asupra durabilităţii sculei o au viteza principală de aschiere, materialul aşchiat, avansul de aschiere, raza la vârf şi unghiul k. Mediul de aschiere, unghiul γ , raza de ascuţire şi materialul aşchietor au o influenţă medie asupra durabilităţii, iar adâncimea de aschiere, unghiul λ şi unghiul de aşezare α, au o influenţă mică, deci pot fi neglijaţi.

Ne propunem să găsim acei parametrii ai procesului de fabricaţie care asigură un cost cît mai mic. În tabelul 4.4 sunt analizate sensul şi nivelele de influenţă ale parametrilor procesului de aşchiere în funcţie de costurile prelucrării.

Costul prelucrării este determinat de retribuţia muncitorului care efectuează prelucrarea x (timpul de bază + timpii auxiliari + timpul consumat pentru refacerea calităţilor aşchietoare x numărul de reascuţiri).

O valoare cât mai mică pentru timp de bază impune intensificarea regimului de aşchiere, respectiv valori cât mai mari pentru v, s, t. Ca urmare timpul de bază pentru realizarea unei suprafeţe de lungime L, în mm, pe o piesă cu diametrul D, în mm, şi un adaos de prelucrare A , în mm se determină în modul următor:

tb =tsv

DAL⋅⋅⋅⋅⋅

1000π

Costurile aferente timpilor auxiliari nu depind de parametrii regimului de aşchiere. Numărul de reascuţiri ale sculei aşchietoare depinde de durabilitatea sculei. Cheltuielile

cu exploatarea sculelor se măresc odată cu intensificarea regimurilor de aşchiere deoarece durabilitatea scade (creşterea vitezei determină o creştere a durabilităţii până la o anumită valoare a vitezei după care scade continuu, creşterea avansului determină o scădere continuă a durabilităţii, adâncimea de aşchiere determină o scădere a durabilităţii.)

Pentru ca valoarea costului prelucrării să fie cât mai mică se impune un număr de reascuţiri ale sculei aşchietoare cât mai mic, ceea ce determină o durabilitate cât mai mare. Deci costul prelucrării este influenţat indirect de parametrii procesului de aşchiere prin intermediul durabilităţii. Pe baza acestor considerente în tabelul 4.4 s-a realizat o analiză a sensului de influenţă a parametrilor asupra costurilor.

Tabelul 4.4

Variaţia costurilor la creşterea parametrilor procesului de aşchiere


Dacă ne propunem să realizăm optimizarea după mărimea forţelor şi momentelor de aşchiere se obţine un tabel ca cel de mai jos. În tabelul 4.5 se prezintă sensul de influenţă al parametrilor procesului de aşchiere asupra componentelor forţei de aşchiere şi ordonarea ponderii influenţelor exercitate de parametrii asupra criteriului considerat. Tabelul 4.5 Variaţia componentelor forţei de aşchiere la creşterea parametrilor procesului de

aşchiere

Nivelele de influenţă ale parametrilor din tabelul 4.5 au fost analizate şi stabilite de către majoritatea cercetătorilor din domeniu, în timp ce ultimii parametrii care exercită nivele mici de influenţă au fost în general neglijaţi.

Cea mai mare influenţă asupra forţelor o are adâncimea de aşchiere, avansul de aşchiere şi materialul prelucrat, urmate ca pondere de următorii parametri: mediu de aşchiere, unghiurile y şi k, viteza de aşchiere, X. Raza la vârf, de ascuţire, unghiul de aşezare şi materialul aşchietor au o influenţă mică asupra forţelor.

În continuare încercăm să prezentăm modul de optimizare a mărimii temperaturii procesului de aşchiere. Sensul influenţei parametrilor procesului de aşchiere asupra temperaturii tăişului parametrilor şi ordonarea acestor parametri este prezentat în tabelul 4.6.


Tabelul 4.6 Variaţia temperaturii dintelui aşchietoria creşterea parametrilor

procesului de aşchiere

Cea mai mare influenţă asupra temperaturii o are viteza principală de aşchiere, avansul de aşchiere şi materialul aşchiat. Unghiul de atac k, unghiul de degajare γ şi mediul de aşchiere LRU au o influenţă medie iar ceilalţi parametri au o influenţă mică, astfel încît aceasta poate fi neglijată.

Se observă că la o creştere a primilor patru parametri, în procesul de aşchiere are loc o creştere a temperaturii ceea ce dezavantajează din punct de vedere al optimizării.

Dacă se doreşte optimizarea procesului de aşchiere după mărimea coeficientului de deformare plastică a aşchiei se obţin datele din tabelul de mai jos. În tabelul 4.7 sunt sintetizate sensul şi nivelele de influenţă ale parametrilor procesului de aşchiere asupra coeficientului de deformare plastică a aşchiei.

Asupra acestei mărimi, cele mai mari influenţe sunt exercitate de viteza de aşchiere, avansul de aşchiere şi materialul aşchiat. în timp ce unghiul de degajare, de înclinare a tăişului şi de atac principal au o influenţă medie.

Ceilalţi parametri au o influenţă mică sau nesemnificativă.


Tabelul 4.7 Variaţia mărimii deformaţiilor plastice la creşterea parametrilor procesului de

aşchiere

Din tabelul de mai sus rezultă că,la creşterea valorilor celor cinci factori cu influenţă semnificativă, are loc scăderea valorilor Cd, acest lucru avantajează metodologia de optimizare a procesului de aşchiere din condiţia de minim pentru Cd.

Din analiza tabelelor de mai sus se constată că următorii factori au o influenţă mică pentru toate criteriile de optimizare, şi deci pot fi eliminaţi, anume: adîncimea de aşchiere t,mediul de aşchiere LRU, materialul de prelucrat caracterizat de duritatea HRc, unghiul de aşezare α . Ceilalţi parametri cu influenţă mică sau nesemnificativă nu pot fi eliminaţi deoarece în structura altor modele capătă nivele de importanţă mari sau medii.

Din cele prezentate anterior rezultă că nu se poate crea un model general de optimizare bazat pe încadrarea parametrilor în categorii de importanţă (mari, medii, mici) pentru că fiecărui criteriu îi corespund încadrări diferite pentru parametrii procesului de aşchiere, respectiv ponderi diferite.

Capitolul 5 Stabilirea dependenţelor mărimilor

caracteristice ale criteriilor de optimizare în funcţie de parametrii de optimizat

O altă etapă a optimizării constă în stabilirea relaţiilor de dependenţă a criteriilor de

optimizare de parametrii procesului de aşchiere sub forma 5.1:


Pentru realizarea optimizării fiecare criteriu trebuie exprimat printr-o funcţie analitică sau experimentală funcţie de toţi parametrii procesului de aşchiere. Prin urmare vor apărea o serie de funcţii de forma 5.2:

În urma stabilirii nivelului de influenţă a parametrilor procesului de aşchiere asupra

criteriilor considerate relaţiile 5.2 devin:

În relaţiile 5.3 ultimii parametri au influenţă mică sau nesemnificativă şi se pot

elimina din structura lor, astfel încât acestea se pot scrie sub forma 5.4:


Pentru unele din aceste funcţii se pun condiţii de extrem (minime sau maxime) iar pentru altele condiţii limitative.

În cazuri practice de optimizarea funcţie de n criterii nu îşi găseşte justificarea, deoarece se impune ca optimizarea să se realizeze în funcţie de cerinţele şi condiţiile concrete de aşchiere. Se impune astfel stabilirea valorilor de referinţă pentru criteriile considerate pe baza cerinţelor impuse de către beneficiar. Astfel criteriile de optimizare vor avea forma 5.5:

Prin rezolvarea sistemului de ecuaţii şi inecuaţii se vor obţine parametrii

procesului de aşchiere în funcţie de condiţiile concrete de aşchiere.

Capitolul 6

Asupra unor concluzii privind metodologia de optimizare În cazul aşchierii metalelor (caz abordat în acest curs), cercetările experimentale efectuate

de diverşi cercetători duc la concluzia că toţi parametrii afectează mai mult sau mai puţin criteriile de optimizare.

În urma analizei influenţei parametrilor procesului de aşchiere asupra criteriilor de optimizare, concluziile desprinse au permis realizarea unei sinteze privind sensul şi nivelele de influenţă exercitate de parametrii procesului de aşchiere asupra criteriilor considerate. realizat şi o ordonare a parametrilor procesului de aşchiere în funcţie de fiecare criteriu de optimizare.

Din analiza efectuată se ajunge la concluzia că următorii factori au o influenţă mică pentru toate criteriile de optimizare, şi deci pot fi eliminaţi α , ρ , HRc. Ceilalţi parametri cu influenţă mică sau nesemnificativă nu pot fi eliminaţi deoarece în structura altor modele capătă nivele de importanţă mari sau medii.

Concluzia la care se ajunge este că nu se poate crea un model general de optimizare bazat pe încadrarea parametrilor în categorii de importanţă (mari, medii, mici) pentru că fiecărui criteriu îi corespund încadrări diferite pentru parametrii procesului de aşchiere, respectiv ponderi diferite.

Pentru realizarea optimizării fiecare criteriu trebuie exprimat printr-o funcţie analitică sau experimentală funcţie parametrii procesului de aşchiere cu influenţă mare şi medie, cei cu influenţă medie fiind neglijaţi.


BIBLIOGRAFIE

1. AMARANDEI D, COZMÎNCĂ M, Cercetări experimentale privind influenţa diferiţilor

factor asupra coeficientului de frecare la strunjirea cu viteze mari a oţelului OLC 45, în

Construcţia de maşini, nr. 1-2, 1996

2. ARSINOV V.A., ALEXEEV G.A. Metal cutting theory and cutting tool design, trad Ib.

rusă, Moscow, MIR Publishers,1976]

3. BANU I. Optimizarea proceselor tehnologice Univ. Piteşti, 1994

4. BANU I. Unele contribuţii la stabilirea funcţiilor de proces de calitate a suprafeţelor,

la prelucrarea de superfinisare, cu scule abrazive, a fontei maleabile Fgn 700-2, în

Construcţia de maşini, Bucureşti, nr. 3, 1999

5. BANU I., Chiriţă GH. Unele contribuţii cu privire la modelarea matematică a regimului

de aşchiere la superfinisarea suprafeţelor de revoluţie exterioare, în Construcţia de

Maşini, Bucureşti, nr. 3, 1999

6. BEBEA N. Metode pentru rezolvarea problemelor de optimizare , aplicaţii" Ed. Didactică şi

pedagogică Bucureşti, 1978

7. BELOUS VITALIE Sinteza sculelor aşchietoare Ed. Junimea, laşi 1980

8. BEN YOUN, R. TERGNY I. Criteres multiplas en programation matematique, în

Revue Francaise d'lnformatique et de Recherche Operationnelle, 1969

9. BOHOSIEVICI, C., CĂRĂUŞU, C. Optimizarea parametrilor regimului de aschiere prin

programare geometrică la frezarea frontală, în Construcţia de Maşini, Bucureşti, nr. 6, 1997

10. BOHOSIEVICI C. Modelarea şi optimizarea proceselor de fabricaţie, Junimea, laşi, 1999

11. BOROŞ E. OPRIŞ D. Introducere în optimizare liniară şi aplicaţii Ed. Facla, Timişoara, 1979

12. BOTEZ E. "Bazele generării suprafeţelor pe maşini unelte" Ed. tehnică Bucureşti, 1966

13. BRAGARU A. Bazele optimizării proceselor tehnologice în construcţia de maşini

Ed.Institutului politehnic Bucureşti, 1978

14. BRAGARU A., PICOŞ C, IVAN N. Optimizarea proceselor şi echipamentelor tehnologice

Ed. Didactică şi Pedagogică Bucureşti 1996

15. BRECKNER W. Introducere în teoria problemelor de optimizare convexă cu restricţii

Ed.Dacia, Cluj Napoca, 1974

16. CARLSSON, T., STJERNSTOFT, T., A model for calculation ofthe geometrical shape ofthe

cutting tool - work piece interiace, CIRP Annals - Manufacturing technology, voi. 50/1 /2001,

17. CEFRANOV E., AMARANDEI D., SEMENCIUC D Calculul regimului optim de aschiere

şi a duratei ciclului de prelucrare pe maşini automate, în Construcţia de maşini, Bucureşti, nr.

1-2,

1996


18. CELIUSTCHIN A. N. Vlianie razmerov strujchi na usilie rezanie metalov, Moskva, 1952

19. CHIORESCU GH. Introducere matematică în optimizare şi control Matrix Rom, Bucureşti 2001

20. CHIRIŢĂ GH. Cercetări privind dependenţa parametrilor de rugozitate funcţie de parametrii

regimului de aschiere, la strunjirea oţelului 17 CrNH6, în Construcţia de Maşini, Bucureşti, nr.

3, 1999

21. CHIRIŢĂ GH. Model matematic pentru determinarea parametrilor regimului optim de aschiere,

la broşarea suprafeţelor plane în Construcţia de Maşini, Bucureşti, nr. 12, 1998

22. COZMÎNCĂ M., CONSTANTINESCU Bazele generării suprafeţelor pe maşini unelte, 1992

23. COZMÎNCĂ M., PANAIT S., CONSTANTINESCU C. Bazele aşchieni Ed. Gh. Asachi, laşi,

1995

24. CROITORU I. Cercetări privind îmbunătăţea metodologiilor de evaluare a forţelor de

aschiere, Teză de doctorat, laşi 2000

25. CRUM L. W. Ingineria valorii (trad, I. engleză) Ed Tehnică, Bucureşti, 1976

26. DANCEA I. Metode de optimizare, Ed. Dacia, Cluj Napoca, 1976

27. DANTZING G. Applications et prolengements de la programmation lineaire Dunod Paris, 1966

28. DANTZING G. B., DEMPSTER M., KALLIO M. Programarea liniară a sistemelor mari voi. I, II

(trad. I. engleză, Ed. Tehnică, 1990)

29. DIŢU V. Determinarea durabilităţii optime a cuţitelor de strung cu plăcuţe mineralo-ceramice la

prelucrarea oţelului RUL 1V având duritate ridicată, în Tehnologii Calitate Maşini Materiale,

laşi 1996

30. DIŢU V. Noi aspecte privind determinarea durabilităţii optime la prelucrarea diverselor

materiale cu plăcuţe din carburi metalice fixate mecanic, în Tehnologii Calitate Maşini

Materiale, laşi 1996

31. DRAGAN I. Tehnici de bază în programarea liniară Ed. Tehnică Bucureşti, 1976

32. DRĂGHICI G. CHIRIACESCU T.S. Contribuţii la calculul durabilităţii sculei şi regimului de

aschiere, în Buletinul Institutului Politehnic din Braşov, seria A, 1968

33. DRĂGHICI G., IVAN N. V. Programarea liniară mai bună ca programarea convexă în unele

cazuri de determinare a parametrilor optimi de exploatare a sculelor, Construcţia de Maşini,

12,568-601,1971

34. DRĂGULĂNESCU E. şi alţii Synthese sur certaines modeles mathematiques couramment

utilises pour la determination de la durabilite des outils de tournage comme indicateur de la

capacite de tournage des ceux-ci, în: Bulletin Ştiinţific Univ. Politehnică Bucureşti, seria A, voi.0,

nr. 3-4, 1998

35. DUCA Z. Contribuţii la problema determinării regimului optim de aschiere, în Metalurgia în

construcţia de maşini, VIII, 3, 1956

36. DUŞINSCHII V. V. Optimizaţia tehnologhiceskih proţessov v maşinostroenii Izd. Tehnika Kiev

1977

37. ENACHE ŞT., MINCIU C. Aşchiere şi scule aşchietoare I. P. Bucureşti, Rotaprint, 1979


38. EPUREANU A. Tehnologia constmcţiei de maşini, Ed. Didactică şi Pedagogică Bucureşti 1983

39. FELDSTEIN E.l. Osnovî raţionalinoi exploataţii rejuscih instrumentov Maşinostroenie, Moskva

1965

40. GASS S. Linearprogramming Mc. Grow-Hill Book Co., New-York, 1969

41.GLUCK A. Metode matematice în industria chimică. Elemente de optimizare Ed. Tehnică,

Bucureşti 1971

42. HUDA, M., A., YAMADA, K., Investigation of temperature at tool - chip interface in tuming

using two color purometer Journal of Manufacturing Science and Engineering – Transaction

ASME voi. 124, nr. 2 /2002,

43. HUSU A. s.a. Serohovatosti poverhnostei (teoretiko-veroiatnostmîi podhod) Izd. Nauka,

Moscova, 1975

44. IONESCU C. I. TANASE I. Influenţa condiţiilor de aşchiere asupra prelucrabilităţii oţelurilor

inoxidabile austenitice, în Construcţia de maşini, Bucureşti, nr. 3, 1995

45. IONESCU C. şi alţii Cercetări experimentale privind influenţa regimului de lucru asupra

rugozităţii suprafeţei prelucrate la strunjirea de finisare a oţelului 13CrNi30 în: Construcţia de

Maşini, Bucureşti, nr. 8-9,1997

46. IONESCU C. şi alţii Influenţa parametrilor regimului de aşchiere asupra rugozităţii suprafeţei

prelucrate prin strunjire a oţelurilor inoxidabile austenitice tip Ti-Ni-Cr, în Construcţia de Maşini,

Bucureşti, nr. 7, 1995

47. IONESCU C. ş.a Modelarea matematică a parametrilor regimului de aşchiere la prelucrarea

unor oţeluri inoxidabile austenitice în: Construcţia de Maşini, Bucureşti, nr. 7, 1995

48. IONESCU I. Aspecte calitative asupra prelucrării prin strunjire a oţelului 17734 (din LW), în

Construcţia de maşini, nr. 12, 2000

49. IONESCU I., Dumitraş M. Influenţa condiţiilor de lucru asupra calităţii suprafeţei prelucrate la

strunjirea de finisare a oţelului 17734 (din LW), în Construcţia de maşini, nr. 1, 2001

50. IONESCU I., RÎNDAŞU V Cercetări privind factorii de influenţă a rugozităţii suprafeţei strunjite

a pieselor din oţeluri tip HGSA, în Construcţia de maşini, Bucureşti, nr. 7, 1995

51. IONESCU R. Rugozitatea suprafeţei poate constitui un criteriu de evaluare a procesului de

suprafinisare, în Construcţia de maşini, Bucureşti, nr. 2-3, 1997

52. IVAN N. V. Bazele optimizării proceselor tehnologice în construcţia de maşini, Ed. Universităţii

din Braşov, 1983

53. IVAN N. V. Calculul regimurilor optime de aşchiere prin programare convexă, Construcţia de

maşini, XXV, 3, p 151-156, 1973

54. IVAN N. V. Programarea algoritmului Simplex pe calculatoare electronice în vederea calcului

regimurilor optime de aşchiere, Buletinul Universităţii din Braşov, A XIV, p 407-416,1972

55. JEN, T., C, ANAGONYE, A., V. An improved transient model of tool temperatures in metal

cutting, Journal of Manufacturing and Engineering - Transaction of ASME voi. 123, nr. 1 /2001,

56. JOHN L. YANG & JOSEPH C. CHEN A Systematic Approach for Identifying Optimum Surface


Roughness Performance in End-Milling Operations, Journal of industrial technology –Volume

17, Number 2 - February 2001 to April 2001

57. KARAMANY Y, PAPAI F Determination of turning machine performance by nonlinear

programming Inst. J. Mach. Toii Des. And Res. 1978

58. KELLEY J. E. The cutting plane method forsolving convex programs SIAM J. 8, p 703-

712,1960

59. KLUŞIN M. I., GORDON M.B. Forţele de frecare pe faţa de degajare a sculei şi influenţa lor

asupra procesului de aşchiere a metalelor, în Buletinul Construcţia de Maşini (Vestnik

Maşinostroienia), nr. 3 1952]

60. KORSAKOV V. S. Precizia prelucrării mecanice (trad. din I. rusă) IDT Bucureşti 1963

61. KRAVCENKO A. Ovleanii parametrov obrabotki na vih deistruosie na zadnei povernosti

instrumenta, în Vestnik Maşinostroenia, nr. 6, 1989 ]

62. LADSON L.S. Teoria optimizării sistemelor mari (trad. din I. engleză) Ed. Tehnică Bucureşti

1975

63. LARIN M. N. Optimalnîe gheometriceschie parametri rejuşcei ceasti instrumentov, Oboronghiz

1963

64. LĂZĂRESCU I. Aşchierea şi scule aşchietoare EDP Bucureşti 1979

65. LĂZĂRESCU I. Teoria aşchierii şi proiectarea sculelor Ed. Didactică şi Pedagogică Bucureşti

1964

66. LITEANU C, RICA I. Optimizarea proceselor analitice Bucureşti 1985

67. LUNGU I. Optimizarea regimului de lucru la superfinisare, în Construcţia de maşini, Bucureşti,

nr. 11, 1996

68. MAKAROV A. D. Optimizaţia proţessov rezania Izd. Maşinostroienie, Moskva, 1976

69. MANDARA D. SAVAGE & JOSEPH C. CHEN Effects of Tool Diameter Variations in On-Line

Surface Roughness Recognition System, Journal of industrial technology - Volume 15,

Number 4 - August 1999 to October 1999

70. MARUSEIAC I. Metode de rezolvare a problemelor de programare neliniară Ed. Dacia, Cluj,

1973

71. MINCIU C, PREDINCEA N. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor I. P. Bucureşti, 1992

72. MONOSTORY L, VIHAROS, ZS. J. Hybrid Al and simulation supported optimisation of

process chains and production plants CIRP Annals - Manufacturing technology, vol.

50/1 /2001,

73. NEACŞU M. Funcţiile rugozitate pentru plăcuţele aşchietoare din carturi metalice, acoperite

cu straturi dure, de producţie românească, în Construcţia de maşini, nr. 2-3, 2001

74. NEACŞU M. Funcţiile uzură pentru plăcuţele aşchietoare din carturi metalice, acoperite cu

straturi dure, de producţie românească, în Construcţia de maşini, nr. 2-3, 2001

75. NEKRASOV S.S. Soprotivlenie krupik materiallov rezania izdatelstvo, Moskva, Izd.

Maşinostroienie, 1971 ]


76. OANCEA N. "Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor" Lit. Univ. Galaţi, 1978

77. OPREAN A., MINCIU C. Criteriu energetic de determinare a parametrilor optimi ai regimului de

aschiere, în Buletinul l. P. Bucureşti 1981

78. OPREAN A., s.a. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor Ed. Didactică şi Pedagogică

Bucureşti 1981

79. PANAITS. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor, Rotaprint, laşi, 1992

80. PANAIT S., ROMANESCU I., OJOG E. Influenţa proprietăţilor fizico-chimice ale materialului

de prelucrat şi aşchietor asupra uzurii sculei aşchietoare, în Buletinul Institutului Politehnic din

laşi, secţia V, 1995

81. PARAMONOV V. F Interdependenţa între parametrii de aschiere, în Buletinul Construcţia de

Maşini (Vestnik Maşinistroenia), nr. 7, 1956, traducere IDP

82. PICOS C. Calculul adaosurilor de prelucrare şi a regimurilor de aschiere Bucureşti, Ed.

Tehnică, 1966

83. PICOŞ C. Prelucrabilitatea prin aschiere a aliajelor feroase

84. PICOŞ C. ş.a. Influenţa vitezei de aschiere şi a avansului asupra vibraţiilor pe direcţia

componentei Py la strunjirea longitudinală, în Buletinul Institutului Politehnic laşi, 1975

85. PICOŞ C, BOHOSIEVII C, SLĂTINEANU L. Bazele optimizării proceselor tehnologice, laşi,

1983

86. PICOŞ C, SLĂTINEANU L Contribuţii privind determinarea analitică a rugozităţii suprafeţei

prelucrate prin aschiere în Construcţia de maşini, nr. 4,1979

87. PLEŞCA M., RÎNDAŞU V., SOLOMON GH. Aspecte privind rugozitatea la strunjire, în

Construcţia de maşini, Bucureşti, nr. 1-2, 1998

88. POP V. TOADER C. Modelarea şi optimizarea proceselor metalurgice Univ. Baia Mare, 1994

89. POPESC U I. Contribuţii la stabilirea tehnologiei optime de prelucrare a aliajelor de aluminiu pe

strunguri automate Teză de doctorat, I. P. Bucureşti, 1970

90. POPESCU I. O nouă metodă de evaluare a rugozităţii în Tenologii Calitate Maşini Materiale,

ediţia X, oct. 1996

91. POPESCU I. Optimizarea procesului de aschiere Scrisul Românesc, Craiova, 1987

92. POPESCU I. Optimizarea regimurilor de aschiere după criteriul energetic, în Buletinul Ştiinţific,

seria Tehnică-matematică, Institutul de învăţământ superior Sibiu, voi. II, 1979

93. POPOV M., MITRICĂ I. , DECIU E. Studiul regimurilor optime de aschiere pe strung a

oţelurilor româneşti OLC 45, OL 70, OL 60, în Metalurgia şi construcţia de maşini 8,1960

94. PREDINCEA N. TĂNASE I. Metode analitice de calcul pentru strudiul transferului de călură în

procesul de aschiere în Tenologii Calitate Maşini Materiale, nr. 15, 1996 PRUTEANU O.V, PRUTEANU M, NEDELCU D. Relaţii între parametrii regimului de aschiere şi rugozitate şa rectificarea plană, în Construcţia de Maşini, Bucureşti, nr. 4-5, 1995 95. PRUTEANU O.V, PRUTEANU M, NEDELCU D. Relaţii între parametrii regimului de aschiere

şi rugozitate şa rectificarea plană, în Construcţia de Maşini, Bucureşti, nr. 4-5, 1995

96. SECARĂ GH. Aşchierea metalelor. Generarea suprafeţelor prin aşchiere Univ din Braşov,


1985

97. SEGAL RiCA Contribuţii la studiul interdependenţelor dintre influenţele parametrilor de lucru

asupra deformaţiilor plastice la aşchierea oţelurilorTeză de doctorat, laşi 1999

98. SHERWOOD J.A., QUIMBZ, Optimization of the manufacturing process of a titanium

aluminide metal matrix composite using a viscoplastic constitutive theory, în Journal of

Engieneering Materials and Technology, voi. 118, april 1996

99. SHOUCKRY A.S. Metal cutting and plasticity theory, în Wear, 55, nr. 2, 1979 ]

100. SINDILÂ GH. Cercetări experimentale privind influenţa geometriei sculei şi a regimului de

aşchiere asupra rugozităţii suprafeţelor la strunjirea frontală a aluminiului 99,5 extrudat,

Tehnologii Calitate Maşini Materiale, laşi 1996

101. TAKASHI U. Temperature measurement of CBN tool in turning of hight hardness

stell CIRP Annals - Manufacturing technology, voi. 48 /1 /1999,

102. TAKASHI U., Temperature measurement of CBN tool in tuming of hight hardness stell,

CIRP Annals - Manufacturing technology, voi. 48 /1 /1999,

103. TALOI D. Optimizarea proceselor tehnologice Ed. Academiei R. S.România,

Bucureşti 1987

104. TALOI D., FLORIAN E. şi alţii Optimizarea proceselor metalurgice Ed. Didactică şi

Pedagogică, Bucureşti 1983

105. TĂNASE I. IONESCU CI. Cercetări privind unii factori de influenţă a rugozităţii suprafeţei

prelucrate la strunjirea oţelurilor inoxidabile austenitice, în Construcţia de maşini, Bucureşti,

nr.3, 1995

106. TĂRÂŢĂ D.F. Influenţa sculei aşchietoare la aşchierea oţelurilor inoxidabile austenitice, în

Tehnologii Calitate Maşini Materiale, laşi 1996

107. TEODORESCU M. ŢÂRU E. Influenţa materialului prelucrat asupra forţei Fz la strunjirea de

finisare, în Construcţia de Maşini, nr.4, 1979

108. VEDA T. Temperature on flank face of cutting tool in hight speed milling, CIRP Annals -

Manufacturing technology, voi. 50/1 /2001,

109. VINCENTIU D. Programare geometrică. Algoritmi, programme, rezultate numerice" Ed.

R.S.R. 1975

110. VLASE A., BENDIC V. Theoretic-experimental reasearches on optimizing the tool's

working life and the cutting speed boring the W1-4306 stainless steel, în: Bulletin ştiinţific

Univ. Politehnică Bucureşti, seria D, voi. 55, nr. 1-2, 1993

111. VLASE A., şi alţii Regimuri de aşchiere, adaosuri de prelucrare şi norme tehnice de timp,

Ed. Tehnică, Bucureşti 1983

112. WU S.M., ERMER D.S., HILL W.J. An exploratory study of Taylor tool life equation by

powertransformation, Journal of Engineering for Industry, Trans. ESME, B, 88, 1, 81-92,1966

113. ZAMFIRACHE M. POPESCU D. Uzura şi durabilitatea plăcuţelor din carburi metalice la

strunjirea oţelului aliat E35NCD16, în Construcţia de Maşini, Bucureşti, nr. 12, 2001


114. ZAMFIRACHE M. Rugozitatea suprafeţei prelucrate la strunjirea unor oţeluri inoxidabile, în

Construcţia de maşini, Bucureşti, nr. 2-3, 1999

115. ZAMFIRACHE M. Rugozitatea suprafeţelor prelucrate la strunjirea oţelului aliat E35NCD16

în Construcţia de Maşini, Bucureşti, nr. 12, 2002 ZAMFIRACHE M. Uzura şi durabilitatea plăcuţelor din carburi metalice la strunjirea unor aliaje de titan, bifazice, în Construcţia de Maşini, Bucureşti, nr. 2-3, 1999

Documents

Optimizarea sistemelor de fabricatie.pdf