U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
1 Note de curs
1. Materiale pentru piese şi scule
1.1. Materiale pentru piese 1.1.1. Prelucrabilitatea materialelor
Conform American Society for Metals, prelucrabilitatea prin așchiere este definită ca
„relativa ușurință” ca un material să fie prelucrat mecanic. Un material prelucrabil după
un criteriu nu este neapărat prelucrabil după altul. Spre deosebire de majoritatea
proprietăților fizice ale materialelor, nu există criterii general acceptate pentru
evaluarea prelucrabilității materialelor.
Criteriile utilizate în practică sunt:
• Durabilitatea sculei
Cantitatea de material îndepărtată de o sculă în condiții standard până când intervine
uzura până la un anumit nivel. Din punctul de vedere al standardului ISO pentru
materiale așchietoare, primul criteriu de evaluare este durabilitatea sculei.
• Limita ratei de îndepărtare a materialului
Acest criteriu este aplicabil la materialele ultradure.
• Calitatea suprafeţei prelucrate
Acesta este unul dintre factorii dominanți în cazul prelucrării materialelor ductile.
• Controlul ruperii aşchiei
Ca și mai sus, este aplicabil la materiale ductile.
• Forţa de aşchiere şi puterea necesară aşchiei
Forța de așchiere poate deveni factor limitator când ansamblul mașină-dispozitiv-
piesă-sculă nu are rigiditate suficientă. Pe de altă parte, dacă se limitează regimul de
așchiere „ca să-i fie ușor mașinii”, tipurile de materiale care trebuie așchiate la viteze
mari și cu degajare mare de așchii nu vor fi așchiate corespunzător cerințelor specifice
materialelor piesei și sculei. Exemple: aluminiu, oțeluri austenitice Reducerea
deliberată a puterii de așchiere este un factor limitator privind calitatea suprafeței.
1.1.2. Teste de prelucrabilitate
Standardul de prelucrabilitate a materialelor este ISO 3685-1977. Până la apariția lui,
condițiile și criteriile de test erau formulate de cercetători sau instituții de cercetare,
fiecare cu propriile criterii de formulare a experimentului, respectiv de analiză a
datelor. Rezultatul: o cantitate enormă de date privind prelucrabilitatea și imposibil de
corelat. Standardul normalizează condițiile în care se fac determinările experimentale.
De exemplu, piesa de probă trebuie să aibă un raport lungime/diametru de 1:10 și
trebuie prelucrată între vârfuri. Materialul sculelor trebuie să fie general acceptat
conform standardului (HSS, P30, P10 K20 sau K10).
De exemplu, criteriile de defectare a sculei pentru HSS (oțel rapid) sunt următoarele:
• Rupere;
U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
2 Note de curs
• depuneri pe tăiș de 0,3 mm – valoare medie;
• depuneri pe tăiș de 0,6 mm – maximum; depunerea nu trebuie să aibă
neregularități sau să aibă înălțime mare.
Similar, criterile pentru sculă din carburi metalice unde primul criteriu este adâncimea
craterului creat pe fața/fețele de degajare ale sculei.
Pentru scule ceramice, criteriile de evaluare sunt similare celor pentru oțel rapid (HSS)
Deci, pentru majoritatea materialelor pentru scule criteriul de defectare este
depunerea pe tăiș, în timp ce la prelucrarea cu viteze mari a fontei criteriul este
formarea de cratere pe fața de degajare.
Câteva comentarii privind condițiile de lucru pentru materialul pentru piesei și influența
unora dintre proprietățile mecanice:
• Materialele cu limită de curgere foarte înaltă și capabilitate de durificare în
timpul procesului de așchiere („auto călire”) generează temperaturi ridicate pe
suprafața sculei;
• Pe lângă necesarul mare de putere de așchiere, prelucrarea de materiale
ductile duce la obținerea unei suprafețe de slabă calitate;
• Materialele cu reziliență mare tind să genereze așchii lungi, care sunt greu de
rupt;
• Materialele cu capacitate mare de călire în timpul procesului de așchiere cer o
cantitate mai mare de energie în planul de forfecare. Este posibil ca scula să
taie peste o suprafață călită de trecerea unei scule anterioare;
• Temperatura suprafeței sculei se poate reduce dacă se asigură o bună
conductibilitate termică;
• Materialele care tind să reacționeze chimic la temperaturi ridicate cu materialul
sculei pot deteriora sculele.
Material Viteză de aşchiere
[m/min]
Oţel călit 16.50
Oţel moale 34.00
Fontă (mediu călită) 21.00
Oţeluri aliate 27.78
Oţeluri carbon de calitate 30.03
Oţeluri pentru automate 51.05
Oţeluri austenitice (inoxidabile) 30.78
Bronzuri 34.50
Aluminiu 90.02
Alamă 180.18
1.2. Tipuri de materiale 1.2.1. Oțeluri
Oțelurile cu foarte puțin carbon (foarte slab aliate – până la 0,15%C) au
ductilitate/maleabilitate mare și, de aici, prelucrabilitate scăzută. Așchiile tind să adere
la suprafața sculei și devin greu de fragmentat, ceea ce creează incidente. Rezistența
U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
3 Note de curs
mecanică mare generează mai multă căldură ceea ce duce la temperaturi mai ridicate
pe suprafața sculei. Rugozitatea suprafeței prelucrate este dificil de controlat, datorită
uzurii.
Elementele de aliere adăugate oțelului cu foarte puțin carbon îmbunătățesc
prelucrabilitatea în funcție de prezență și procentaj. Creșterea conținutului de carbon
reduce maleabilitaea oțelului, ceea ce duce la reducerea forței și a puterii de așchiere.
Se constată o îmbunătățire a calității suprafeței prelucrate. Deși căldura generată
scade, presiunea pe fața de degajare este în continuare mare. Carbonul adăugat
îmbunătățește rezistența mecanică și duritatea materialului de prelucrat.
În aceleași condiții de prelucrare, pentru oțeluri cu carbon peste 0,3%, necesarul de
putere și temperatura suprafeței sculei cresc o dată cu scăderea conținutului de
carbon. Calitatea suprafeței prelucrate se îmbunătățește odată cu creșterea
carbonului către 0,35%. Odată cu depășirea acestui prag calitatea suprafeței scade
din nou.
Alte elemente de aliere adăugate oțelurilor slab aliate (cu Mn, Cr etc.) măresc
proprietățile mecanice și duritatea. În general, uzura sculei crește cu conținutul de
elemente de aliere, dar celelalte caracteristici de prelucrabilitate rămân neschimbate.
Prelucrabilitatea este puternic influențată de tratamentul termic. Ca o regulă generală,
duritatea materialului tratat termic trebuie să fie la limita inferioară a durității prescrise
de proiect.
O problemă importantă în așchierea oțelurilor este variația durabilității sculei. În
condițiile utilizării de carburi metalice la viteze mari de așchiere, variația duratei de
viață a sculei este provocată de incluziunile nemetalice în materialul de prelucrat, care
se lipesc de fața de degajare a sculei, formând o barieră vitroasă instabilă. Deși
fenomenul nu este atât de pronunțat la sculele bazate pe carburi metalice (WC-Co)
sau din oțel rapid, aceste materiale pentru scule nu așchiază eficient oțelul. Aici intră
in scenă oțelurile pentru automate.
1.2.2. Oțeluri pentru automate
Denumirea acestei clase de oțeluri provine de la utilizarea lor ca materiale special
pregătite (compoziție chimică și proprietăți chimice) pentru a fi prelucrate pe mașini
automate sau cu comandă numerică. După cum se va vedea mai jos, utilitatea acestor
oțeluri este că sunt mai previzibile în exploatare în ceea ce privește prelucrabilitatea
– în special în ceea ce privește durabilitatea sculei.
Tipic, aceste oțeluri conțin următoarele elemente de aliere: S(0,1-0,3%), Pb(0,1-
0,35%) și mici cantități de Bi, Se, Te și P. Aceste elemente de aliere reduc semnificativ
forța și puterea de așchiere, temperatura la nivelul sculei și uzura.
Conținutul de Mn al acestor oțeluri trebuie să fie suficient de mare ca să „absoarbă”
chimic sulful (producând MnS – sulfură de mangan).
Calitatea suprafeței prelucrate și controlul așchiei pot fi controlate mai bine. Dar, cel
mai important avantaj este acela că scula se comportă uniform. Astfel, durabilitatea
sculei poate crește foarte mult față de oțelurile obișnuite.
U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
4 Note de curs
Proprietățile mecanice ale oțelurilor pentru automate sunt mai bune față de cele ale
oțelurilor obișnuite, dar la un preț mai mare. Totuși se poate ajunge la un compromis
de cost între material, prelucrare și funcționalitatea produsului în favoarea acestor
materiale.
1.2.3. Oțeluri inoxidabile
Oțelurile inoxidabile au trei tipuri de microstructură: austenitică, feritică și martensitică.
Toate aceste oțeluri au rezistență mecanică mai mare decât oțelurile slab aliate. Mai
mult, aceste oțeluri au un interval mare între limita curgere și limita de rupere, față de
cele slab aliate. La fel, necesarul de putere de așchiere și temperatura la suprafața
sculei sunt mai mari decât la oțelurile obișnuite. Datorită conținutului ridicat de
elemente de aliere, oțelurile inoxidabile conțin carburi – care sunt abrazive. De aceea,
sculele se uzează foarte repede.
Oțelurile inoxidabile austenitice se autocălesc în timpul prelucrării și au conductibilitate
termică redusă. Aceste caracteristici reduc sever prelucrabilitatea la toate aspectele.
Pe lângă temperaturile ridicate din procesul de prelucrare, așchiile tind să se lipească
de suprafața sculei și sunt greu de fragmentat. Acest fenomen este cu atât mai evident
cu cât scula prelucrează o suprafață deja prelucrată și călită superficial datorită
prelucrării. O sculă bine ascuțită, viteză de avans și adâncime de așchiere mari sunt
recomandările pentru a evita uzura excesivă a sculei prelucrând o suprafață durificată
din cauza prelucrării anterioare.
Pentru a îmbunătăți prelucrabilitatea scăzută a oțelurilor inoxidabile austenitice, se
adaugă sulf, seleniu și telur pentru a reduce maleabilitatea. Un oțel astfel elaborat se
numește „oțel inoxidabil pentru automate”. Sunt mai scumpe, iar elementele de aliere
introduse reduc oarecum rezistența la coroziune.
1.2.4. Fonte
Cu grafit lamelar sau cu grafit nodular, fontele au o prelucrabilitate foarte bună. Grafitul
– lamelar sau nodular – inițiază ruperea așchiei în planul de forfecare.
Prelucrarea se face cu uzură mică a sculei, cu o forță de așchiere mică, capacitate
mare de așchiere și putere consumată mică. Calitatea suprafeței rezultate este bună.
Așchiile fontei cu grafit lamelar se fragmentează în bucăți foarte mici, în timp ce
așchiile fontei cu grafit nodular sunt mai mari, dar suficient de ușor de fragmentat.
Datorită calității suprafeței obținute, deseori nu mai este nevoie de operații
suplimentare de rectificare. Durabilitatea sculei scade mai mult din cauza durității
materialului piesei. Au fost, însă, dezvoltate scule ceramice care lucrează la turații
foarte mari.
O altă aplicație privind sculele ceramice pentru fontă călită, având duritate de 430HB
sau mai sus și viteze de așchiere de până la 50 m/min. Se poate utiliza și CBN (nitrură
cubică de bor – material cu duritate similară diamantului industrial), la durități de 55-
58 HRC (600-650 HB), la viteze de 80 m/min. Este recomandat un unghi de așezare
mai mare pentru așchierea fontei cu grafit nodular pentru a evita atașarea așchiilor de
fața sculei (depuneri pe tăiș).
U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
5 Note de curs
1.2.5. Aliaje pe bază de nichel
Aceste aliaje sunt dintre cele mai greu de prelucrat datorită posibilității lor de a se căli
în timpul procesului de așchiere și datorită existenței de componente (faze) abrazive
pe bază de carburi. Pragul de temperatură de deformare plastică și difuzia materialului
pot apare la viteze mult mai mici decât la așchierea oțelurilor.
Din cauza autocălirii materialului, viteza de avans este foarte importantă. Dacă este
prea joasă, scula taie material călit de la trecerea anterioară. Dimpotrivă, la viteze mari
chiar dacă suprafața rezultată este acceptabilă, forțele în sculă din timpul așchierii pot
duce la ruperea ei. Ca un compromis între aceste extreme, trebuie să se respecte
viteze de avans de 0,18…0,25 mm/min. Pentru a elimina uzura sculei, trebuie să se
utilizeze scule cu unghi de degajare pozitiv.
Se recomandă și creșterea vitezei de așchiere. La utilizarea de carburi tip WC-Co (cu
cobalt), viteza de așchiere poate ajunge la 60 m/min. Sculele pentru oțeluri nu dau
rezultate – tind să se rupă repede. Nici acoperirile cu carburi matalice nu au dat
rezultate semnificative.
Totuși, acoperirile cu CBN (Nitrură Cubică de Bor) și materiale ceramice au dat
rezulate la așchierea aliajelor de nichel pentru temperaturi înalte – de exemplu oțeluri
austenitice. Viteza de așchiere poate ajunge la 250 m/min.
1.2.6. Aliaje pe bază de aluminiu
Aluminiul pur este foarte maleabil. Așchiile tind să se lipească de suprafața sculei,
rezultând depuneri fibroase, greu de îndepărtat. Este greu să se obțină o suprafață de
calitate bună, în special la viteze de așchiere mici. Totuși, aliajele de aluniniu au o
bună prelucrabilitate. Aluminiul turnat, având ca principal element de aliere siliciul, are
un nivel bun de prelucrabilitate.
Aceste aliaje conțin particule de siliciu abraziv care pot reduce viața sculei. De aceea,
sunt prelucrate mult mai economic la viteze reduse (de așchiere și de avans).
Adăugarea de cupru poate mări nu numai rezistența materialului, dar și viața sculei.
Datorită maleabilității reduse, așchiile se fragmentează ușor. Aliajele aluminiu agneziu
și aluminiu-zinc-magneziu au o bună prelucrabilitate. Vitezele de așchiere pot urca
până la 300 mm/min, pentru scule din oțel rapid și până la 2000 m/min carburi metalice
(WC-Co – wolfram și cobalt). Prelucrabilitatea aluminiului forjat poate fi îmbunătățită
prin metale cu punct de topire scăzut precum bismut și plumb.
1.2.7. Cuprul și aliajele sale
Cuprul pur are o slabă prelucrabilitate. Cuprul foarte slab aliat este utilizat pe scară
largă în electronică și fitinguri (instalații). Viteza de așchiere la prelucrarea acestor mici
piese este limitată de turația maximă a mașinii care le prelucrează. Rezultă un maxim
de 200...220 m/min.
La prelucrarea cuprului nu se formează depuneri pe tăiș. Forțele asupra sculei sunt
foarte mari datorită suprafeței mari de contact pe fața de degajare și a unghiului mic
de forfecare. Rezultă așchii lungi care nu se fragmentează de la sine existând riscul
zgârierii suprafeței finale. La găuri adânci forțele sunt atât de mari că pot rupe burghiul.
U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
6 Note de curs
De aceea, cuprul pur, de înaltă conductibilitate, este privit ca unul dintre materialele
greu prelucrabile.
1.3. Materiale pentru scule Pentru scule se folosește o gamă largă de materiale, cum sunt: oțelurile pentru scule,
materialele ceramice și diamantul. Este important a se face deosebirea între utilizările
diferitelor materiale pentru scule. De asemenea, este important să se cunoască
diferențele între materiale și, de aici, utilizările corecte pentru diferitele cazuri de
prelucrare.
O sculă pentru așchierea metalelor trebuie să aibă următoarele caracteristici:
• Duritate și rezistență mecanică la temperaturi ridicate;
• Tenacitate, pentru a evita spargerea zonei active a sculei, în special în cazurile
de întreruperi de material sau variații de duritate;
• Rezistență la uzură
Oțelurile rapide sunt mai tenace decât carburile de wolfram/tungsten, însă nu la fel de
rezistente la uzură. De aceea rezistă la regimuri intense de așchiere. Pe de altă parte,
lipsa tenacității la carburile metalice le face puțin rezistente la regimuri neuniforme de
așchiere și șocuri.
Cu mijloace corespunzătoare de ghidare/fixare pe suporții pentru plăcuțele amovibile
(specifice port-sculelor de strung sau capetelor de frezat) se obțin plăcuțe cu duritate
și tenacitate apropiate de ceea ce oderă diamantul.
Carburile metalice, acoperite cu diverse materiale, au proprietăți superioare.
Materialele utilizate pentru acoperiri sunt: carbura de titan, nitrura de titan, materialele
ceramice, diamantul industrial și carbo-nitrura de titan.
De obicei se folosesc două tipuri de procese de acoperire a plăcuțelor așchietoare:
• depunere chimică de vapori – materialul suport (substratul) este plasat într-un
cuptor cu temperatură înaltă și atmosferă controlată. Materialul de acoperire
este depus pe materialul suport cu ajutorul unui câmp magnetic;
• depunere fizică de vapori – acest proces este similar cu cel de depunere
chimică, cu excepția faptului că starea inițială a materialului de bază este cea
solidă. Uneori, se folosește o rază laser cu impulsuri
Două tipuri de diamante pot fi utilizate pentru așchiere: diamantele industriale și cele
sintetice cu structură policristalină. Datorită faptului că aceste materiale sunt carbon
pur, ele au afinitate față de oțeluri carbon și alte materiale feroase. De aceea, nu pot
fi folosite decât la materiale neferoase.
Prin structura sa cristalină, nitrura cubică de bor (CBN – cubic boron nitride), este
similară diamantului. Și acest material poate fi folosit la acoperirea plăcuțelor
așchietoare. Există limitări în ceea ce privește utilizarea sa: trebuie folosită numai la
regimuri de așchiere cu turații joase și adâncimi mari de așchiere.
Cu toate acestea, CBN trebuie utilizată ca material pentru prelucrări de finisare, în
principal din cauza durității sale extreme și a faptului că este casantă. Rigiditatea
U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
7 Note de curs
mașinii-unelte și a dispozitivului condiționează stabilitatea plăcuțelor acoperite cu
CBN, dar și cu diamant.
Pentru a îmbunătăți și mai mult rezistența la uzură și rezistența mecanică, materialele
de acoperire pentru zona activă a sculei așchietoare, sunt întărite prin armarea
stratului depus. Aceste scule, bazate pe carbură de siliciu, se pot folosi la prelucrarea
materialelor compozite și neferoase, dar nu sunt utile la prelucrarea fontelor și
oțelurilor.
2. Definirea grupurilor părinte Folosirea grupurilor-părinte minimizează procesul de definire a informațiilor din
operaţii atunci când sunt folosite în mod repetat şi stabileşte conceptul de moştenire
a caracteristicilor astfel încât parametrii pot fi transmişi de la părinte către obiectele
componente. O operație trebuie să aiba definit minim grupul părinte sculă și MCS, cu
alte cuvinte nu putem genera traiectoria unei operații fără să avem definite aceste
informații pentru unele tipuri de operații este chiar obligatoriu să definim geometria
înainte de a crea operația (strunjire). De asemenea, poate fi utilă definirea acestor
grupuri în cazul unor operaţii ce folosesc aceleaşi date, pentru a nu le specifica de
fiecare dată.
2.1. Grupul Program Grupul părinte program permite gruparea şi ordonarea operaţiilor în programe,
operaţiile cuprinse în fiecare astfel de program vor fi executate împreună pe maşina
cu comandă numerică. De exemplu putem grupa într-un program toate operaţiile
necesare prelucrării părţii superioare a unei piese. Prin gruparea operaţiilor şi
ordonarea acestora în cadrul programului se poate genera codul maşină prin
intermediul post procesării.
Afişarea ON sub forma Program Order permite vizualizarea operaţiilor subordonate
programelor, precum şi ordinea în care acestea vor fi executate pe maşina unealtă.
Este singura modalitate de vizualizare a ON în care ordinea operaţiilor are importanţă.
Nu este obligatorie folosirea programelor atunci când avem de-a face doar cu o
singură operaţie în fişier, însă atunci când avem mai multe operaţii acestea trebuie
grupate în program. Nu putem postprocesa operaţii ce aparţin de două programe
diferite, ele vor fi grupate automat de către sistem într-un program. Programele, la
rândul lor, pot conţine alte programe şi/sau operaţii. Înaintea postprocesării, operaţiile
pot fi ordonate în cadrul aceluiaşi program sau
mutate dintr-unul într-altul.
Pentru a crea un nou părinte Program se apasă
butonul Create Program din toolbarul Insert.
Dacă dorim ca acest program să aibă un alt părinte
se poate alege respectivul din lista Program. Numele
se introduce în câmpul Name.
Numele programului, dar şi al sculelor geometriei,
metodelor şi operaţiilor, nu trebuie să conţină spaţii
U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
8 Note de curs
şi trebuie să fie scrise cu litere mari, dacă se folosesc litere mici ele vor fi automat
convertite.
2.2. Grupul Tool Grupul Tool defineşte sculele de tăiere. Procesul de
creare a unui grup părinte-sculă, coincide cu crearea
propriu-zisă a sculelor. Acestea pot fi create plecând
de la un template sau pot fi aduse dintr-o bibliotecă.
Pentru a crea un părinte Tool nou se apasă butonul
Create Tool din toolbarul Insert. Din fereastra
Create Tool template-ul se poate alege din lista
Type, principalele tipuri fiind cele legate de Mill, Drill
şi Turning, corespunzând frezării, găuririi respectiv
strunjirii. În funcţie de tipul template-ului anterior
selectat, zona Tool Subtype poate conţine tipuri
diferite de scule. Se alege un anume subtip şi se
apasă butonul OK după care se intră în fereastra de
definire a respectivei scule (vom discuta ulterior
despre aceasta).
2.3. Grupul Geometry
Grupul Geometry defineşte geometria de
prelucrare precum şi orientarea piesei pe maşina
unealtă. Putem specifica informaţii precum Part
(piesa finită), Blank (semifabricatul), Check
(geometrie de evitat), orientarea sistemului de
coordonate al maşinii – MCS, planul de siguranţă,
materialul piesei ş.a. Deşi specificarea geometriei
poate fi făcută în interiorul operaţiei, poate fi
deosebit de util să definim geometria în cadrul
grupului Geometry pentru a o folosi la mai multe
operaţii în loc să specificăm acea geometrie de
fiecare dată. Grupurile geometrie pot conţine alte
grupuri şi/sau operaţii, informaţiile fiind moştenite
pe cale ierarhică.
2.4. Grupul Method
Grupul Method defineşte tipul de prelucrare
(degroşare, semifinisare, finisare). De asemenea,
poate defini parametri precum toleranţe, adaos de
prelucrare, viteze de avans. Deşi este mai puţin
folosit (toţi aceşti parametri pot fi controlaţi din
interiorul operaţiei), acest grup poate fi util în cadrul
companiilor prin standardizarea anumitor operaţii.
U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
9 Note de curs
3. Definirea sculelor După cum am arătat anterior, definirea sculelor este sinonimă cu definirea grupului
părinte Tool, aceste scule devenind părinţi pentru operaţiile de prelucrare.
Pentru a crea o sculă se apasă butonul Create Tool din toolbarul Insert. Apare
fereastra Create Tool ce conţine în zona Tool Subtype tipurile de sculă disponibile
pentru template-ul ales din lista Type. Dacă dorim aducerea unei scule din bibliotecă
se apasă butonul Retrieve Tool from Library.
Pentru frezarea 3D (mill_contour) avem
disponibile următoarele tipuri de freze: freză
cilindro-frontală (MILL), freză cu cap sferic
(BALL_MILL), freza de tip butoiaș (BARREL),
freza de tip T (T_CUTTER). După alegerea
subtipului respectiv, opţional se poate schimba
numele implicit în câmpul Name, după care se
apasă butonul OK.
Apare fereastra de definire a parametrilor sculei
(ex: o freză cilindrofrontală). Parametrii se introduc
în câmpurile corespunzătoare din zona
Dimensions. Astfel avem următorii parametri:
Diameter – diametrul frezei;
Lower Radius – raza de colţ;
Taper Angle – unghiul de înclinare;
Length – lungimea totatlă;
Flutes length – lungimea tăişului;
Flutes – numărul de dinţi.
Se mai pot stabili şi alţi parametri cu privire la materialul
sculei (pentru calculul automat al regimurilor de
aşchiere), numărul sculei, regiştrii de ajustare şi
compensare etc.
De notat că sistemul propune o vizualizare a sculei în
fereastra grafică în funcţie de valoarea parametrilor
introduşi. Un mare avantaj al acestei vizualizări este
faptul că putem deplasa şi roti scula pe modelul 3D cu
ajutorul sistemului de coordonate ce apare în centru
frezei, astfel putând verifica dacă aceasta poate
pătrunde în anumite zone, este îndeajuns de lungă etc.
Secţiunea Holder (port sculă) permite definirea unei
portscule prin intermediul parametrilor corespunzători
din zona Holder Steps (diametru, înălțime și unghi de
înclinare). Definirea se face pe segmente, după
U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
10 Note de curs
completarea unui segment, se apasă butonul
Add New Set până se ajunge la forma
finală. De asemenea, se pot aduce portscule din
librărie folosind zona Library.
După apăsarea butonului OK scula va fi salvată
şi va putea fi folosită ca părinte pentru alte
operaţii de prelucrare.
Dacă dorim definirea altor tipuri de scule alegem
din zona Tool Subtype, după care apăsăm
butonul OK.
4. Definirea geometriei După cum s-a precizat mai sus, crearea
operațiilor pe baza părinților anterior definiți,
prezintă un mare avantaj prin faptul că nu mai
este nevoie să respecificăm elementele
respective la fiecare operație. Definirea
geometriei în cadrul unui părinte este mai
importantă decât în cazul altor părinți. Procesul
de selectare a geometriei poate fi o operație
destul de îndelungată și migăloasă, de aceea
poate fi util să definim geometria în cadrul părinților atunci când mai multe operații
folosesc aceleași informații geometrice.
În cazul anumitor operații, cum ar fi strunjirea sau unele operații de Cavity Mill este
obligatorie includerea geometria în cadrul unor părinți specifici. Grupul părinte
geometrie depinde mult de templateul inițializat la intrarea pentru prima dată în
Manufacturing. Astfel avem geometrii specifice frezării, strunjirii etc. Vom discuta în
cele ce urmează elementele comune, urmând ca cele specifice să fie discutate în
cadrul capitolelor corespunzătoare.
4.1 Definirea geometriei MCS Un element comun tuturor operațiilor este definirea sistemului de coordonate MCS
(MCS_MILL în cazul frezării, MCS_SPINDLE în cadrul strunjirii). Acesta permite atât
definirea sistemului e coordonate al mașinii cât și a unor informații specifice geometriei
auxiliare.
Indiferent de templateul inițializat, sistemul creează automat un MCS corespunzător.
Practic orice operație trebuie să aibă ca părinte un astfel de sistem de coordonate
pentru a putea fi post-procesată ulterior. Deși un caz mai rar întâlnit (cel mai adesea
se editează MCS-ul deja existent), pentru a crea un nou MCS se apasă butonul
Create Geometry din toolbarul Insert, din zona Geometry Subtype se alege iconița
, apoi se apasă OK. Acest sistem de coordonate poate fi subordonat unui alt
părinte, folosind lista Geometry; denumirea acestuia se poate schimba în câmpul
Name.
U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
11 Note de curs
Dacă se dorește editarea acestuia se execută dublu
click pe acesta (trebuie să avem afișat ON în modul
Geometry). Fereastra de definire conține mai multe
zone:
• Machine Coordinate System – permite
definirea propriu-zisă a orientării sistemului
de coordonate. Procesul este similar cu
definirea WCS.
• Clearance – permite definirea zonei de
siguranță în care se retrage scula între
operații sau la trecerea într-o nouă zonă de
prelucrare. Din lista Clearance Options
alegem una din opțiunile dorite, după care
definim parametrii ceruți.
• Avoidance – permite definirea unor puncte
suplimentare în care se plasează scula
înainte sau după operație (From Point, Start Point, respectiv Return Point, Go
Home Point).
4.2. Definirea geometriei Workpiece Geometria Workpiece permite specificarea unor informații cu privire la geometria
piesei finite, a semifabricatului, a elementelor de evitat etc. Ca și în cazul MCS
geometria Workpiece este inițializată automat în funcție de templateul folosit. În cele
mai frecvente cazuri, în ON (modul Geometry), vom avea deja afișat părintele MCS,
având subordonat Workpiece.
Procesul de definire al unui nou Workpiece este asemănător cu cel al definirii MCS-
ului, numai că din lista Geometry Subtype se alege iconița Workpiece.
Dacă dorim editarea Workpiece-ului (pentru a specifica geometria) se execută dublu
click pe Workpiece (ON trebuie să fie în modul Geometry); vom avea mai multe zone:
• Geometry – permite specificarea
geometriei propriu-zise pentru piesa finită
(Specify Part), semifabricat
(Specify Blank) și a geometriei de evitat
(Specify Check). Se apasă butonul
corespunzător geometriei după care se
selectează elementele dorite. După ce
este definită geometria se activează și
butonul Display pentru a evidenția
ulterior geometria;
• Offsets – permite definirea unei distanțe
de offset ce se adaugă la suprafața piesei;
U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
12 Note de curs
• Description – permite definirea unui material al piesei de prelucrat (în cazul
calculării automate a regimului de prelucrare). Structura ierarhică de afișare a
părinților geometrie ne furnizează informații cu privire la gradul de subordonare
a acestora. Astfel, o operație subordonată direct geometriei Workpiece va
moșteni automat atât datele din Workpiece cât și pe cele din MCS.
5. Parametrii mișcărilor de prelucrare Parametrii de prelucrare (Cutting
Parameters) sunt informații cu privire la
modul în care se face prelucrarea propriu-
zisă. Se accesează apăsând butonul
Cutting Parameters din zona Path Settings.
Deși diferă în mod substanțial în funcție de
tipul prelucrării (frezare-strunjire). Fereastra
Cutting Parameters are o interfață ușor de
utilizat datorită regiunii din dreapta în care, în
funcție de poziția cursorului sau de opțiunea
selectată, sistemul reprezintă o imagine cu
privire la câmpul activ.
În cazul frezării există anumite opțiuni
comune pentru toate aceste operații.
Fereastra Cutting Parameters este
structurată pe mai multe pagini (taburi):
• Strategy – cuprinde parametri cu
privire la strategia de prelucrare. Diferă destul
de mult în funcție de tipul operației de frezare,
elementele mai comune fiind legate de tipul și
ordinea tăierii (zona Cutting), definirea
semifabricatului ca offset (Blank Distance);
• Stock – conține setări pentru definirea
adaosului ce rămâne după operația curentă
(pentru a fi eventual înlăturat cu următoarele
operații. Astfel, există adaos general (Part),
adaos pe semifabricat (Blank Stock), adaos suplimentar pentru elementele de
evitat (Check Stock) și a celor de limitare (Trim Stock). Tot în această pagină
putem introduce valori pentru toleranțele folosite de sistem în calculul
traiectoriei;
• Corners – permite modificarea modului în care NX calculează traiectoria în
zona colțurilor. Astfel putem aplica netezirea (Smoothing), ajustarea vitezei de
avans pe arce (Adjust Feed Rate) și la colțuri (Feed Slow Down);
• Connections – permite setări cu privire la prelucrarea zonelor piesei (Cut
Order) și diverse optimizări cu privire la traiectoria piesei;
• Containment – este destul de diferit în funcție de tipul operației, la Cavity Mill
avem zone în care putem defini modul în care este calculat semifabricatul
U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
13 Note de curs
rezultat în urma operației curente (In Process Workpiece), modul în care se
ține cont de portsculă (Tool Holder), prelucrarea zonelor mici ca întindere
(Small Closed Areas), prelucrarea cu o sculă de referință anterioară
(Reference Tool). În acest din urmă caz sistemul va calcula și prelucra doar
zonele rămase de la scula anterioară;
• More – cuprinde setări cu privire la: zona suplimentară de siguranță (Part Safe
Clearance), zone de subtăiere (Undercut), planul inferior limită de prelucrare
(Lower Limit Plane).
6. Parametrii mișcărilor netăietoare Mișcările netăietoare (Non Cutting Moves) sunt comenzi ce permit evitarea
coliziunilor cu piesa sau cu elementele de fixare. Aceste mișcări pot face următoarele:
• poziționează scula înainte, după și între mișcările tăietoare;
• creează segmente de traiectorie care leagă alte segmente de prelucrare pentru
a forma o traiectorie unitară a operației;
• mișcările netăietoare pot fi atât deplasări simple pentru angajarea și retragerea
de material (Engage/Retract) dar și serii mai complexe de mișcări de angajare,
retragere și transfer folosite pentru piesele mai complicate ce au elemente de
evitat și zone distincte de tăiere.
Aceste mișcări pot fi definite și în grupul părinte MCS, urmând ca în operație să definim
doar mișcările de angajare sau retragere specifice operației. În același MCS avem
definit în mod implicit un plan de siguranță (Clearance Plane) situat la 10 mm
deasupra celui mai înalt punct al piesei. Toate operațiile subordonate acestui MCS vor
moșteni automat aceste setări.
U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
14 Note de curs
Pentru a defini mișcările netăietoare local, în operație se folosește butonul Non
Cutting Moves din zona Path Settings. Conținutul ferestrei este similar în cadrul
operațiilor de frezare, la strunjire având de-a face cu alte opțiuni.
În cazul frezării, fereastra Non Cutting Moves este structurată pe mai multe pagini:
• Engage – cuprinde mișcările de angajare a sculei în material (din punctul de
angajare până la prima așchie), de obicei aceste mișcări se fac cu viteză de
avans redusă. Sunt divizate în patru zone:
- Closed Area - zone închise din geometria piesei ce nu comunică cu
exteriorul (buzunare). Aceste zone prezintă o dificultate de prelucrare
mai deosebită întrucât angajarea în material se face în plin și nu treptat
ca în cazul zonelor deschise. Necesită fie utilizarea unor scule cu
geometrie și calități deosebite, fie executarea anterioară a unor găuri
(Pre-Drill Points). Tipul de angajare poate fi specificat din lista Engage
Type, astfel avem mai multe opțiuni:
Helical – opțiunea implicită permite angajarea pentru planul de
tăiere sub forma unei spirale a cărei parametri pot fi specificați în
U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
15 Note de curs
câmpurile corespunzătoare. Executând click în aceste câmpuri
sistemul afișează o imagine sugestivă cu privire la funcția
parametrului respectiv.
Ramp on Shape – este asemănătoare cu opțiunea Helical,
numai că în locul spiralei vom avea segmente de dreaptă ce o
aproximează rezultând astfel o traiectorie formată din mai puține
segmente.
Plunge – angajarea se face direct de la înălțimea specificată în
câmpul Hight.
Same as Open Area – angajarea va fi identică cu cea specificată
în zona Open Area.
- Open Area – cuprinde setări cu privire la angajarea în zonele deschise
ale piesei (angajarea se face din exteriorul piesei). Avem mai multe
opțiuni ce pot fi alese din lista Engage Type. Cele mai importante fiind:
Same as Closed Area – angajările se vor face cu setările din
Closed Area.
Linear – angajarea se face după o linie a cărei lungime este dată
de câmpul Length, iar unghiul pe care în face cu direcțiile
principale este specificat în câmpurile Swing și Ramp Angle.
Linear-Relative to Cut – ca și în cazul anterior, numai că direcția
de angajare va fi tangentă la primul segment de tăiere.
Arc – angajarea se face după un arc.
Point – angajarea se face plecând de la un punct specificat.
Linear Along Vector – angajarea se face linear de-a lungul unui
vector și pe o distanță specificate.
- Initial Closed Area și Initial Open Area – permit stabilirea unor
parametri diferiți pentru angajările iniţiale (de la începutul operaţiei);
• Retract – permite crearea de mișcări netăietoare plecând de la piesă către
geometria de evitat sau către un punct de retragere. Mișcările de retragere sunt
similare cu cele de angajare, de altfel și opțiunea implicită este Same as
Engage. Dacă se doresc mișcări diferite, acestea se aleg din lista Retract
Type.
• Start/Drill Points – această pagină permite stabilirea unor parametri cu privire
la regiunile de angajare și la definirea unor puncte de angajare. Avem mai multe
zone:
- Overlap Distance – permite introducerea unei valori de suprapunere a
traiectoriei în zona punctului de angajare pentru a obține o calitate mai
bună a suprafeței.
- Region Start Points – stabilește punctul în care să se facă angajarea.
Putem stabili acest punct ca fiind mijlocul (Mid Point) sau colțul (Corner)
primului segment de tăiere.
- Pre-Drill Points – după cum am explicat anterior, angajarea se poate
face și direct în material cu ajutorul unor găuri executate anterior.
Această zonă permite definirea punctelor de la care să se facă această
angajare, puncte situate pe axa găurii executate.
U.V.A.B. – Facultatea de Inginerie Fabricaţia Asistată de Calculator – sem. II – Master
16 Note de curs
• Transfer/Rapid – opțiunile din această pagină specifică modalitatea în care
scula se deplasează de la o zonă de prelucrat la alta. De obicei, această
deplasare se face prin intermediul planului de siguranță stabilit eventual la
definirea MCS (zona Clearance). Zonele Between Regions și Within
Regions stabilesc modalitatea de transfer între regiuni, respectiv în interiorul
acestora. În zona Initial and Final definește tipul mișcării de apropiere
(Approach) și de îndepărtare (Departure) între zona de siguranță și angajare.
• Avoidance – dacă nu au fost definite anterior prin intermediul grupului părinte
MCS se pot specifica punctele de dinainte de angajare (From Point și Start
Point) și de după retragere (Return Point și Go Home Point).
• More – permite setarea opțiunilor de verificare a coliziunii cu elementele de
evitare (Collision Check) precum și stabilirea compensării razei sculei (Cutter
Compensation).