Upload
pintescu-adrian
View
230
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf
1/15
PRECIZIA LA
ACHIERE
17.1. Generaliti
Precizia unei piese prelucrate prin achiere este caracterizat de ansamblulurmtoarelor categorii abateri i tolerane:
- precizia geometric afectat de abaterile de form, poziie i ondulaii,care sunt cuprinse n categoria macrogeometrie i rugozitatea suprafeeicare este numitmicrogeometria suprafeei.
- precizia strii fizico-mecanice a suprafeei, care se refer lamicroduritatea superficial, starea de ecruisare i adncimea stratuluiecruisat, tensiunile remanente i tratamentele termochimice aplicatesuprafeelor achiate ale pieselor.
- Precizia dimensional, n concordancu recomandrile de pe desenul deexecuie i cu clasele de precizie recomandate pentru piesa respectiv.
- Abaterile de ordinul 1, care se refer la forma geometrica suprafeelorobinute fa de forma teoretic recomandat pe desen (form conic,butoi, a etc.).
- Abaterile de ordinul 2, care se referla ondulaii i care sunt caracterizatede un pas mare n raport cu nlimea lor.
- Abaterile de ordinul 3 i 4, care se refer la rugozitate adic la profilulmicrogeometriei reale a suprafeei prelucrate; cele de ordinul 3 sunt celerezultate n urma formei i cinematicii sculei, iar cele de ordinul 4 suntcele cu caracter aleatoriu ca: depuneri pe ti, smulgeri de material,deformaii plastice, pori, etc.
- Abateri de poziie, sunt cele care arat diferena ntre poziia relativ asuprafeelor reale fa de poziia teoretic recomandat(perpendicularitate, simetrie, paralelism, etc.)
17.2 Macroneregulariti
Cauzele principale ale abaterilor de formi poziie sunt:- abaterile mainilor-unelte de la forma i geometria proiectat:
rectilinitatea ghidajelor, neparalelismul ghidaje-arbore principal, care secopiazpe piese i dau abaterile amintite;
7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf
2/15
PRECIZIA LA ACHIERE312
- deformaiile termice ale sculei i ale semifabricatului, care se manifestndeosebi n regim nestaionar cnd temperatura este variabil;
- abaterile iniiale ale semifabricatelor, care se copiaz pe piesa finitproducnd fore variabile care produc deformaii ale sistemului tehnologic
crend abateri la piesa finit.- Tensiunile remanente interne rmase de la elaborarea semifabricatelor.- Ecruisarea stratului superficial i distrugerea structurii sub linia de
achiere.
17.2.1 Deformarea elastica semifabricatului
Considernd o operaie de strunjire a unui semifabricat prins n universal i liberla cellalt capt, conform figuri 17.1 se poate observa c datorit forelor deachiere acesta face o sgeat maxim la captul liber. Datorit sgeiiadncimea de achiere este egal cu adncimea teoretic din care se scadevaloarea fmax, a sgeii maxime fcut de semifabricat. Deoarece sgeata estemai mic spre ncastrarea semifabricatului va rezulta cadncimea de achiereva fi din ce n ce mai mare spre parte de prindere, de unde rezult c forma
piesei va fi conic.
Fig.17.1 Forma conicla o piesncastratla un capt
Considernd cfora rezultantde achiere este datde relaia:
yR F12.1F = , (17.1)
unde FR este fora rezultant, iar Fy este fora principal de achiere, sgeata
maximobinutva avea valoarea:
7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf
3/15
PRECIZIA LA ACHIERE 313
IE3
lF12,1f
3y
max
= , (17.2)
n care l este lungimea n consola semifabricatului;E, modulul de elasticitate, n daN/mm2;
I, momentul de inerie al seciunii semifabricatului , n mm2.Rezultcdiametrul pentru captul liber d1va fi:
maxmax''
1 f2t2d)ft(dt2dd +=== , (17.3)unde t este adncimea de achiere.Pentru a limita abaterile datorate deformaiilor elastice ale piesei se va stabili osgeat admisibil n funcie de tipul prelucrrii (degroare 0,1-0,2 mm saufinisare din tolerana de execuie a cotei respective) i se va limita avansul delucru n aa fel nct sgeata maximdatde formula (17.2) sfie mai micsaucel mult egalcu sgeata admisibil.Considernd restricia aceasta i formula forei principale de achiere se ajungela:
adm3yFxF
pFy fIE3lfaC12,1yy , (17.4)
de unde se obine valoarea avansului pentru care se respectcondiia de precizieimpus:
Fyy
y3xF
pFy
adm
laC12,1
IE3ff
. (17.5)
Cu ajutorul acestei relaii se stabilete valoarea limit a avansului de lucrupentru care precizia impuseste respectat.
Pentru alte tipuri de prindere valoarea sgeii maxime se stabileteconform relaiilor corespunztoare :
IE
lF12,1f
3y
max
= , (17.6)
n care = 110, pentru prinderea n universal i vrf, (fig17.2);= 70, pentru prinderea ntre vrfuri, (fig.17.3).
7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf
4/15
PRECIZIA LA ACHIERE314
Fig.17.2 Forma butoi la prinderea n universal i vrf
Fig.17.3 Forma butoi la prinderea ntre vrfuri
Stabilirea sgeii admisibile se poate face i pornind de la adaosul minim definisare necesar la ultima operaie. In acest caz se ine seama de rugozitateamaximi de grosimea stratului deformat de sub linia de achiere.
17.2.2 Deformarea termic
Ca urmare a cldurii produse n procesul de achiere temperaturasemifabricatului i a sculei cresc i la un moment dat se ajunge n regim
staionar. Datorit creterii temperaturii se produce o dilatare, care producealungirea sculei ceea ce duce la abateri dimensionale.
7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf
5/15
PRECIZIA LA ACHIERE 315
Cele mai importante influene ale regimului de achiere sunt: creterea temperaturii sculei datorituzurii; influena vitezei de achiere asupra temperaturii sculei; influena avansului de lucru nu este foarte mare:
influena adncimii de achiere are o mai mare pondere dect avansulasupra alungirii termice a cuitului de strunjit; unghiul de degajare nu are o influensemnificativasupra deformaiilor
termice ale sculei; seciunea transversal a cuitului are o influen marte asupra
deformaiilor termice ale cuitului; rcirea cuitului reduce foarte mult deformaia termic.
17.2.3 Ondulaii
Aceste abateri, (fig.17.4) au aspectul unor valuri care se succed periodic att pedirecia vitezei principale de achiere ct i pe cea a direciei de avans. Ceea cedistinge ondulaiile de rugozitate este raportul ntre lungimea de und inlimea acestora, care este de ordinul zecilor sau sutelor fa de rugozitateunde este de ordinul unitilor.
Fig. 17.4 Ondulaii
Dacse observondulaii care nu au caracter periodic nseamnceste vorba de
alt tip de abateri de la forma geometric i nu de ondulaii. In general acestearezultca urmare a unor fenomene vibratorii care nsoesc procesul de achiere,cedri elastice ale sistemului tehnologic, unele bti radiale sau frontale aledinilor unor scule achietoare.
17.3 Microneregulariti
Microneregularitile formeaz rugozitatea suprafeei. Cercetrile efectuateasupra influenei rugozitii asupra rezistenei generale a pieselor prelucrate prin
achiere, n special rezistena la oboseal. Aceast influen se datoreazefectului de concetratori de tensiuni ale rizurilor de pe suprafaa prelucrat
7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf
6/15
PRECIZIA LA ACHIERE316
precum i a tensiunilor remanente i a stratului distrus de sub linia de achiere.Dupcum s-a artat exist rugoziti de ordinul 14 i acestea se vor analizasuccint n cele ce urmeaz.
17.3.1 Rugoziti din grupa nti
Acestea sunt caracterizate prin periodicitatea apariiei lor, perioada fiind egalcu mrimea avansului generator sau director. Mrimea acestor rugoziti poatefi calculatexact.
Fig.17.5. Rugozitatea de ordin
nti
Fig.17.6. Schema de calcul a
rugozitii de ordinulnti la strun ire
In cazul strunjirii, rugozitatea calculat(teoretic) are valoarea: In cazul n care cuitul nu are razla vrf (fig.17.5.a i fig. 17.6.a):
Rc= BDAD = BD .ctg r
CD = BD .ctg r
f = AD + CD = BD. (ctg r+ ctg r )
Rezultvaloarea rugozitii teoretice :
/
rr
c ctgctg
fR
+= , (17.7)
unde: f este avansul n mm/rot;r- unghiul de atac principal;
7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf
7/15
PRECIZIA LA ACHIERE 317
r- unghiul de atac secundar.
In cazul n care cuitul are raza de racordare r(fig.17.5.b i fig.17.5.b):
Rc= O1B - EC
Rezultvaloarea rugozitii teoretice :
4
frrR
22
c =
sau cu aproximaie:
r8
fR2
c= . (17.8)
In cazul frezrii frontale (pentru prelucrarea suprafeelor plane) relaiilede calcul sunt asemntoare cu cele din cazul strunjirii.
In cazul frezrii cilindrice (fig.8.2.8) nlimea rugozitii calculate este:
Fig. 17.7 Rugozitatea de ordin nti (geometric)la frezare
r8
u
rz8
uR
2
z
2
2
c == , (17.9)
unde u reprezint avansul director pe rotaie al frezei, r i z reprezint raza i
numrul de dini ai sculei , iar uz reprezintavansul director pe dinte. Este de
7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf
8/15
PRECIZIA LA ACHIERE318
remarcat faptul c rugozitatea real la frezarea cilindric este cu pn la douordine de mrime mai mare dect cea calculat.
17.3.2 Rugoziti din grupa a doua
Rugozitile din grupa a doua (fig.17.8) se datoreazfenomenelor plastice legatede formarea achiei, precum i unor fenomene dinamice.
Se prezinturmtoarele forme:1. Ondulaii (1) ale suprafeei prelucrate n raport cu suprafaa
teoretica piesei. Acestea se datoreazapariiei de vibraii n timpul prelucrriiprin achiere.
2. Solzi de depunere (2) lucioi i duri. Se prezint sub forma unorsolzi sau a unor suprafee lucioase a cror duritate depete duritatea
materialului piesei. Acetia sunt particule desprinse din depunerile de pe tiulsculei care s-au rupt de pe acesta i au fost nglobate n masa de baza piesei.
3. Fisurile (3) sunt urme ale locurilor n care s-a fcut desprindereaachiei de pe suprafaa prelucrat. Apar n cazul prelucrrilor cu unghi dedegajare negativ sau n cazul prelucrrii materialelor fragile, urma smulgeriiachiei gsindu-se sub suprafaa prelucrat.
4. Cratere sau poroziti (4) apar la smulgerea unor particule durecare au fost nglobate n masa de baza piesei. La prelucrarea fontelor apar deasemenea cratere prin smulgerea grunilor de grafit.
Fig. 17.8 Rugoziti din grupa a doua
O caracteristicmportanta acestor rugoziti este capariia lor are uncaracter aleator i reprezint un procent mult mai mare dect rugozitateacalculatn cadrul rugozitii totale a suprafeei.In tabelul 17.2 sunt prezentate limitele valorilor rugozitilor n cazuldiferitelor tipuri de prelucrri.
7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf
9/15
PRECIZIA LA ACHIERE 319
Tabelul 17.2 Valori informative ale rugozitii suprafeelor obinute prin diferiteprocedee tehnologice
Denumirea procedeuluitehnologic
Valori medii ale rugozitii, Ra , [m]
100 25 6.3 1.6 0.4 0.1 0.025
50 12.5 3.2 0.8 0.2 0.05 0.012
Turnarea n forme de nisip x x xTurnarea n forme coaj x x x x xTurnare n cochil x x x x xTurnare sub presiune x x x x xTurnare de precizie x xMatriare x x x
Ambutisare x xExtrudare x x xForjare x x x x xStrunjire - degroare x xStrunjire - semifinisare x xStrunjire - finisare x x x xRabotare - degroare x x xRabotare - semifinisare x xRabotare - finisare (cuit lat) x xMortezare x x xBurghiere x xLrgire x x xAdncire x xAlezare - semifin xAlezare - fin x x Frezare cilindricdegroare x x xFrezare cilindric-finisare x x xFrezare frontaldegroare x xFrezare frontalsemifinisare x x x
Frezare frontalfinisare x x xBroare x x x x Rectificare - degrosare xRectificare - finisare x x xRectificare foarte fin x xPolizare x x xLepuire x x x xLustruire x x x x x x xHonuire x x x x x xSuperfinisare x x x
7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf
10/15
PRECIZIA LA ACHIERE320
17.4 Influena parametrilor procesului de achiere asuprarugozitii suprafeelor prelucrate
Asupra calitii suprafeelor prelucrate prin achiere au o mare influen toate
elementele sistemului de prelucrare, aa cum sunt prezentate n figura 17.9.
Fig.17.9 Influena elementelor sistemului tehnologic
17.4.1 Influena materialului achiat
Formarea rugozitilor din grupa a doua depinde de modul de detaare a achiei,deci de caracteristicile plastice, respectiv de constituenii chimici imetalografici ai materialului. Materialele fragile i cele cu formaiuni decementit grosolan vor prezenta asperiti datorit ondulaiilor, smulgerilor ifisurrilor [7].
a) b)
Fig. 17.10 Rugozitatea n funcie de material
7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf
11/15
PRECIZIA LA ACHIERE 321
Tabelul17.1A
spectealecalitiisuprafeelo
r,[1
]
7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf
12/15
PRECIZIA LA ACHIERE322
Tabelul17.1
Asp
ectealecalitiisuprafeelor,
(continuare)
7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf
13/15
PRECIZIA LA ACHIERE 323
Materialele tenace cu coninut mic de carbon avnd tendina pronunatdeadeziune i deformare a tiului de depunere vor prezenta rugoziti mari, nspecial sub forma solzilor de depunere, care pe msura creterii coninutului decarbon sub form de perlit precum i cu creterea rezistenei se vor atenua
treptat, [1].O influen important o are structura materialelor. In lucrarea [4] esteprezentat comportarea materialelor cu structur de perlit globular, perlitlamelar, sorbit i troostit.
17.4.2 Influena parametrilor regimului de achiere
In figura 8.3.3. este artat modul n care viteza influeneaz rugozitatea. Laviteze mici, valoarea Ry este mic. La viteze de 20-30 m/min, ea capt o
valoare maximdatorit fenomenelor legate de formarea tiului de depunere,dup care la viteze mai mari (peste 50 m/min), rugozitatea va scdea fiindformat n general numai de urmele lsate de scul i de ondulaiile datoratevibraiilor.
Avansul influeneaz ntr-o mare msur valoarea rugozitii. De faptcriteriul principal de stabilire a avansului l constituie valoarea rugozitii.
La avansuri mici (0.1-0.2 mm/rot) valoarea vitezei corespunztoaremaximului rugozitii se deplaseaz spre 25-30 m/min, n timp ce la avansurimai mari se deplaseazspre viteze mai mici (15 m/min). De asemenea la valori
mici ale avansului, rugozitateavariaz foarte puin. Aceasta aratjusteea teoriilor moderne care afirmc la finisare nu este necesar a semicora la maximum avansuldeoarece aceasta nu conduce la ombuntire a rugozitii i totodatdeterminmicorarea productivitii.
La finisare mbuntirearugozitii se poate obine printr-omrire a vitezei de achiere. Cele
prezentate anterior sunt valabile n cazul prelucrrii materialelor tenace(fig.17.11).
Fig. 17.11 Rugozitatea n funcie de vitez
In cazul prelucrrii materialelor fragile (font, bronz etc.) curba Ry= f(v),nu prezint un maxim ci are o variaie monoton, datorit faptului c nu maiapar deformaii plastice iar adeziunea molecular ntre materialul sculei i al
piesei este redus. Influena adncimii de achiere asupra rugozitii esteneglijabil din punct de vedere teoretic, dar este considerabil n realitate prinamplificarea fenomenelor dinamice care apar n proces.
7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf
14/15
PRECIZIA LA ACHIERE324
17.4.3 Influena geometriei sculei
Teoretic, unghiurile de atac principal (r) i secundar (r) influeneazn aceiaimsur valoarea rugozitii i anume cu micorarea acestor unghiuri, valoarearugozitii se micoreaz. In practicse alege o valoare ct mai mica unghiului
de atac secundar, chiar faet cu acest unghi egal cu zero (geometrie de tipKolesov), deoarece unghiul de atac principal se alege dupalte criterii dect
Fig. 17.12 Rugozitatea n funcie de unghiurile de atac(a-unghi de atac principal; b- unghi de atac secundar)
rugozitatea. n figura 17.12 se observcodatcu creterea unghiurilor ri r ,rugozitatea se mrete, lucru pus n evidenn special la avansuri mari.
Pentru finisare, n cazul n care rigiditatea sistemului scul-mainunealt-dispozitiv de prindere semifabricat-semifabricat este mare, se pot folosicuite ce prezint un ti intermediar cu unghi de atac nul (fig 17.13,a) caz ncare se obine o netezite foarte bun a suprafeei. La cuitul de tip Kolesov(fig.17.13,b), condiia ca netezirea sfie foarte bun, frurme este ca : b f;unde b este limea tiului intermediar cu unghi de atac nul i f reprezintavansul. Folosirea acestui tip de geometrie se poate face numai dacprecizia derealizare i poziionare a faetei de trecere este foarte bun. In cazul unuineparalelism ntre axa de rotaie a piesei i faet se produc erori hiperbolice,care apar ca ondulaii ale suprafeei. De asemenea, crete i fora de respingeredin partea piesei precum i fora de frecare.
Fig.17.13 Tipuri de cuite
In cazul construciei cuitelor cu unghi de atac mic apare o forapreciabil(Fx) pe direcia x, care are tendina de a determina apariia vibraiilor.
7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf
15/15
PRECIZIA LA ACHIERE 325
Deci n cazul sistemelor de prelucrare mai puin rigide se va prefera folosireaunui unghi de atac de valoare mare (fig.17.13,c).
Cercetrile teoretice i experimentale au condus la concluzia c pentrucondiiile de achiere larg utilizate (semifinisare i finisare) la modificarea
unghiului de degajare () are loc o variaie minor a rugozitii cu o uoartendinde micorare a nlimii asperitilor la trecerea de la valori negative lacele pozitive. Prin mrirea unghiului de aezare () se creeaz condiiifavorabile pentru micorarea rugozitii, deoarece raza tiului se va micora iardeformaiile plastice se vor diminua ca urmare a unei suprafee de contact maimici i a unei uzuri mai puin accentuate a tiului sculei. La valori mai mici aleunghiului de aezare, uzura feei de aezare (VB) fiind mai pronunat,neregularitile datorate profilului uzat al tiului apar mai repede i sunt mai
pronunate sub influena frecrilor mari dintre faa de aezare a cuitului i piesa
de prelucrat.Influena unghiului de nclinare (T) asupra rugoziti prezintimportanpractic numai atunci cnd se trece de la valori negative ale unghiului T, lavalori pozitive. Se tie cla valori negative achia este dirijatdinspre sculspresuprafaa prelucrat, ceea ce duce la nrutirea calitii acesteia. La cuitele definisare este raional sa se adopte o valoare pozitiva acestui unghi.
Uzura sculei are i ea o mare influen asupra rugozitii. La amorsareaprocesului de uzur rugozitatea scade deoarece suprafeele active ale sculei seauto-netezesc, iar apoi pe msurce uzura crete, crete i rugozitatea.
Folosirea fluidelor de achiere duce la scderea rugozitii prin efectul dercire i mai ales prin efectul de ungere.
BIBLIOGRAFIE
1. Beju, Livia, Contribuii asupra studiului calitii suprafeelor prelucrate prin achiere cuscule cu tiuri multiple. Tezde doctorat. Universitatea Politehnica Bucureti, 1997.
2. Brndau,D., .a. Bazele achierii i generrii suprafeelor. Lucrri de laborator . I.I.S.Sibiu, 1997.
3. Duca,Z Bazele teoretice ale prelucrrilor pe maini unelte. Editura didactic si
pedagogic, Bucureti, 1969.4. Enache,St.La qualite des surfaces metaliques. Editura tehnic, Bucureti, 1994.5. Lazrescu,I. Teoria achierii metalelor i proiectarea sculelor. Editura didactic si
pedagogic, Bucureti, 1964.6. Minciu, C., Predincea, N. Bazele achierii i generrii suprafeelor. Editura Institutului
Politehnic din Bucureti, 1992.7. Oprean, A., .a. Bazele achierii i generrii suprafeelor. Editura didactici pedagogic,
Bucureti, 1981.8. Popescu, I. Teoria achierii. Editura Universitii din Craiova, 1994.9. Steiu, G. .a. Teoria i practica sculelor achietoare. Editura Universitii din Sibiu,
1994.
10. Smith,G.T.Advanced Machining. The Handbook of Cutting Technology. IFS Publications,Springer Verlag, 1989.