354
bags Prof.dr.ing.Dănuţ Julean 1 Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor Generarea suprafeţelor

bags Slide Binder1

Embed Size (px)

DESCRIPTION

bags Slide Binder1

Citation preview

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 1

    Bazele achierii i generrii suprafeelor

    Generarea suprafeelor

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 2

    Suprafee

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 3

    Diverse suprafee reale

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 4

    Generarea suprafeelor teoretice

    M(x,y,z)

    Curba generatoare G

    Curba directoare D

    S

    S

    S (x,z,y)=0

    M

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 5

    Curbe tehnice

    a) constante: Dreapta

    Cercul

    Evolventele

    Elicea cilindrica, conic, globoidal i plan

    Epicicloidele

    Hipocicloidele

    b) cu o vitez constant i una variabil

    Parabola

    Hiperbola

    Elipsa

    Sinusoida

    Spirala logaritmic

    Se realizez prin combinarea micrilor de rotaie i translaie efectuate cu viteze:

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 6

    Suprafee cu generatoare reversibile i nereversibile

    G

    D

    D

    G G

    GD

    D

    D

    DG

    G

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 7

    Generatoare fixe i variabile

    G G

    GDD

    D

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 8

    Suprafee nchise - deschise, interioare - exterioare

    Suprafa nchis

    Suprafa deschis

    Suprafee interioare

    Suprafee exterioare

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 9

    Suprafee funcionale -nefuncionale

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 10

    Generarea suprafeelor reale

    Element auxiliar:Curb material (muchia sculei)Punct material (vrful sculei, granul abaraziv, etc.

    Suprafaa S de generatpe semifabricat

    Scula pentru generat

    MIFD

    MIFG

    MIFG,D - micri de imprimare a formei curbelor generatoare

    D

    G

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 11

    Metode de imprimare a formei curbelor generatoare

    Micare de poziionare

    Micare de generare

    scul

    El. aux identic cu G

    Metoda copieriiMIF = 0

    El. aux identic sau nu cu D sau G

    D

    Metoda rulriiMIF = 1

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 12

    Metode de imprimare a formei curbelor generatoare

    Metoda urmeiMIF = 1

    Element aux. = pct.mat

    D = Traiectoria

    Element aux. = pct.mat

    Curb suplimentar

    Metoda tangenteiMIF = 2 sau 3

    Curb Suplimentar 1

    Curb Suplimentar 2

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 13

    Combinaia copiere-copiere

    D

    G

    Matri

    Semifabricat

    Micare de poziionare

    Poanson

    G i D realizate prin metoda copierii El. aux. pt. G i D curbe materializate pe scul (matri)

    MIFG=0MIFD=0MIFtot=0

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 14

    Combinaia copiere-rulare

    Semifabricat

    Randalina (scul)

    Suprafaa iniial

    Suprafaa generat

    D

    G

    El. aux. G = curba materializat pe scul

    El. aux. D = curba materializata pe scul

    MIFG = 0MIFD = 1MIFtot = 1 (rularea randalinei pe suprafaa semifabricatului)

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 15

    Combinaia copiere-urm

    El. aux. G = curba materializat pe scul (profilul sculei)

    El. aux. D = punct materializat pe scul (vrful sculei)

    MIFG = 0MIFD = 1MIFtot = 1 ( micare complexrealizat cu un mecanism de micri rigid {R,T} )

    Scula (cuit defiletat)

    Semifabricat

    G

    D (elice cilindric)

    R

    T

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 16

    Combinaia copiere-tangent

    El. aux. G = curba materializat pe scul (profilul sculei)

    El. aux. D = punct materializat pe scul (vrful sculei)

    MIFG = 0MIFD = 2MIFtot = 2 ( R1+ o micare complex realizat cu un mecanism de micri rigid {R2,T} )

    Scula (frez disc pt. filetat)

    Semifabricat

    G

    D (elice cilindric)

    R2

    TR1

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 17

    Combinaia rulare - rulare

    D

    G

    Semifabricat

    Scul sferic

    El. aux. G = curba materializat pe scul (cerc)

    El. aux. D = curba materializat pe scul (cerc)

    MIFG = 1 ( Rularea sferei n lungul generatoarei)MIFD = 1 )rularea sferei pe diametrul director)MIFtot = 2

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 18

    Combinaia rulare - urm

    G

    D

    Scula cuit roat

    Semifabricat

    Suprafaaevolventicde generat

    El. aux. G = curba materializat pe scul (profilul evolventic al dintelui sculei)

    El. aux. D = punct materializat pe scul (punctul de tangen al muchiei sculei cu semifabricatul)

    MIFG = 1MIFD = 1MIFtot = 2 (o micare de angrenare realizat cu un mecanism de micri rigid {R1,R2,} i micarea T)

    R1

    R2

    T

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 19

    Combinaia rulare - tangent

    Semifabricat

    R1

    R2 ; R3

    T

    El. aux. G = curba materializat pe scul (profilul rectiliniu al cremalierei format de dinii sculei)

    El. aux. D = punct materializat pe scul (punctul de tangen al muchiei sculei cu semifabricatul)

    MIFG = 1MIFD = 2MIFtot = 1+2- 1/2Mcom = 2Mcom= nr. micri suprapuse (comune)(o micare de angrenare realizat cu un mecanism de micri rigid {R1,R2,} i micarea realizat cu R1 si Tpt rd cu dini drepi sau {R2 ,T} pt. dini inclinai)

    Scula: frez melc-modulsau melc abraziv

    Cremalier materializat dedantura sculei

    G

    DR1

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 20

    Combinaia urm - rulare

    G

    D

    Scula cuit roat

    Semifabricat

    Suprafaaevolventicde generat

    El. aux. G = punct materializat pe scul (punctul de tangen al muchiei sculei cu semifabricatul)

    El. aux. D = curba materializat pe scul (profilul evolventic al dintelui sculei)

    R1

    R2,

    T

    T

    MIFG = 1 (T)MIFD = 1 (o micare de rulare realizat cu un mecanism de micri rigid {R1,R2,} MIFtot = 2

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 21

    Combinaia urm - urm

    Semifabricat: frez

    Scula: cuit de detalonat

    Suprafaa de detalonat:spatele dintelui

    G arc din spirala luiArhimede

    D arc de elice cilindric

    cu pas mare

    El. aux. G = punct materializat pe scul (vrful sculei)

    El. aux. D = punct materializat pe scul (vrful sculei)

    MIFG = 1 (o micare complex realizat cu un mecanism de micri rigid {R1,T1}

    MIFD = 1 (o micare complex realizat cu un mecanism de micri rigid {R2,T2}

    MIFtot = 2

    R1 R2

    T1

    T2

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 22

    Combinaia urm - tangent

    Semifabricatroat dinat

    G arc de evolvent

    Discuri abrazive taler

    R1 R1

    T1

    El. aux. G = punct materializat pe scul (punctul de tangen disc abrayiv semifabricat)

    El. aux. D = punct materializat pe scul (granula abraziv)

    MIFG = 1 (o micare complex pentru generarea evolventei prin rostogolirea semifabricatului )

    MIFD = 2 ( rotirea discurilor i deplasarea T1 a semifabricatului printre ele)

    MIFtot = 3Procedeul de rectificarea roilor dinate MAAG

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 23

    Combinaia tangent - rulare

    T

    R1

    rulare

    El. aux. G = punct materializat pe scul (granula abarziv din punctul de tangen cu semifabricatul)

    El. aux. D = curb materializat pe scul (profilul rectiliniu al dintelui cremalierei identic cu profilul disculuiabraziv)

    MIFG = 2 (micrile R1 i T1)

    MIFD = 1 (o micare complex de rulare realizat de semifabricat )

    MIFtot = 3

    D

    GR1

    Curba suplimentar

    Suprafaa evolventicde rectificat

    Profilul discului = profilul dintelui cremalierei

    Procedeul de rectificarea roilor dinate NILES

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 24

    Combinaia tangent - urm

    Disc abraziv

    G

    D

    Semifabricat

    Suprafaa profilat de rectificat

    MIFD

    El. aux. G = punct materializat pe scul (granula abarziv din punctul de tangen cu semifabricatul)

    El. aux. D = punct materializat pe scul (granula abarziv) care descrie traiectoria identic cu D

    MIFG = 2 (micrile R1 i T1)

    MIFD = 1 (o micare complex de imprimare a formei D )

    MIFtot = 3

    R1

    T1

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 25

    Combinaia tangent - tangent

    Suprafa de generat prin frezare

    G

    D

    El. aux. G = punct materializat pe scul (vrful dintelui frezei)

    El. aux. D = punct materializat pe scul (vrful dintelui frezei)

    Micarea de rotaie R1 care realizeazcurbele suplimentare

    MIFG = 2 (micrile R1 i D1)

    MIFD = 2 (micrile R1 i D2)

    MIFtot = 2+2 1/2Mcom=3

    D1D2

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 1

    bags

    Micrile mainilor-unelte;parametrii spaiali

    1) Parametrii spaiali:

    a) Forma traiectoriei

    b) Lungimea traiectoriei

    c) Viteza

    d) Sensul (direcia)

    e) Poziia punctului iniial

    l

    R

    A

    A

    A1

    A2

    R

    T

    R T

    R

    T

    f) Poziia geometric relativ a traiectoriilor

    g) Poziia geometric absolut a traiectoriilor

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 2

    bags

    Parametrii temporali

    a) Momentul nceperii micrii (absolut sau relativ) care caracterizeaz poziia micrii ntr-un ciclu de micri

    b) Caracterul micrii n timp n sensulcontinuitii:

    - ntrerupt;- nentrerupt (continu)

    v

    t

    Timp de achiere

    +

    -

    Rabotare

    Micarea IIintermitent

    Micarea Iintermitent

    Scul

    Semifabricat

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 3

    bags

    Caracteristica parametrilor

    a) cantitativb) calitativ

    R1

    R2

    R1

    p

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 4

    bags

    Reglarea parametrilor

    forma traiectorieilungimea traiectorieivitezsenspunctul iniial

    5forma traiectorieivitezsens

    3complex

    lungimea traiectorieivitezsenspunctul iniial

    4vitezsens

    2simpl

    concretnumericconcretnumeric

    Parametri pentru reglarea micrii

    deschisnchis

    Traiectoria micriiMicarea de execuie

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 5

    bags

    Mecanisme de transfer

    it

    Xi(t) Xe(t)

    )t(x

    )t(xi

    i

    e

    i

    e

    Lx

    Lx

    Tie

    T

    i

    eT

    ie

    ixx

    ii

    1

    x

    xi

    )i,x(fx

    Raport de transfer:- dimensional- adimensional

    Raport de transmitere

    Ecuaie de transfer

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 6

    bags

    Mecanisme

    z1 z2xi=n1 xe=ne

    n1 n2

    1

    2

    12 n

    z

    zn

    2

    1

    1

    2T

    z

    z

    n

    ni

    xi=n

    xe=v

    n

    vzmiT pznv

    xi=n

    xe=v

    pnv pn

    viT

    p

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 7

    bags

    Mecanisme

    xi=nxe=v

    hnv hn

    viT

    xe=v

    xi=Q

    A

    Qv

    A

    1

    Q

    viT

    xi=nxe=Q

    n

    QiT )n,mz(fQ

    zm

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 8

    bags

    Lanul cinematic nchis de filetare

    Legtur cinematic rigid

    Filetul de generat pe semifabricat

    Mecanism urub-piuli

    Mecanism fictivscul-pies

    R1

    R2T

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 9

    bags

    Lan cinematic pentru strunjire longitudinal

    Legtur cinematic nerigid

    Suprafaa de generat pe semifabricat

    Mecanism urub-piuli

    R1

    R2T

    s

    pScul

    Semifabricat

    Obs. Se nlocuiete cu un mecanism pinion-cremalieracionat de bara de avansuri

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 10

    bags

    Lanul cinematic deschis

    PO

    MR1 I111 2

    3

    Motor electric asincron trifazat

    Mecanism pentru reglarea vitezei de funcionareA mecanismului fictiv scul-pies

    Inversor

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 11

    bags

    Lanul cinematic de filetare

    Motor electric

    PO

    MR1

    MR2Sanie - ghidaj

    Scul

    urub conductor

    I1

    I2

    11 2

    3

    4

    5

    6

    7

    Semifabricat

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 12

    bags

    Strungul universal

    1. Mecanism de reglare MR2 (cutia de avansuri i filete)

    2. Mecanism de reglare MR1 (Cutia de viteze)3. Ppua mobil4. Roat de mn5. Batiu cu ghidaje prismatice6. Sania transversal7. Nonius i urubul transversal8. Sania portcuit9. urubul saniei portcuit10. Roata de acionare a cruciorului port-scul11. Dispozitiv de fixare universal cu 3 bacuri

    12. Vrf rotativ13. urub conductor14. uruburi pentru reglarea jocului15. Ghidaj coad de rndunic16. Portcuit17. Suport portcuit cu schimbare rapid

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 13

    bags

    Motor electric

    PO

    MR1

    MR2

    Sanie - ghidaj

    Scul

    urub conductor

    I1

    I2

    11 2

    3

    4

    5

    67

    Filet conic urubtransversal

    R

    T1 T2

    I3

    Lanul cinematic de filetare conic

    Semifabricat

    MR3

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 14

    bags

    Filetarea cu pas mare i pas mic

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 15

    bags

    Lanul cinematic de detalonareradial

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 16

    bags

    Detalonarea

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 17

    bags

    Lanul cinematic

    pentru mortezarea

    roilor dinate

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 18

    bags

    Lira cu roi de schimb

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 19

    bags

    Maina de mortezat roi

    dinate

    MecanismBiel-manivel

    Motor electric ME

    Cuitroat

    Roat dinatsemifabricat

    Mecanism de reglare MR1 pt. z

    Angrenaj melc roat melcat

    Mec. de reglare MR3 is

    Angrenaj melc roat melcat

    Arboreprincipal

    Buc de conducere

    pt. danturi nclinate

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 20

    bags

    Lanul cinematic

    pentru frezarea cu frez melc-

    modul

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 21

    bags

    Maina de frezat

    roi dinate a cu frez melc-modul

    Motor electric ME

    Mec. de reglare avitezei MR1

    Diferenial

    Frezmelc-modul

    Angrenaj melc-roat melcat

    urubvertical

    R2

    R1

    T

    Mec. de reglareMR4

    Mec. de reglareMR2

    Mec. de reglareMR3

    Rd. Sf.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 22

    bags

    Maina de

    rectificat roi

    dinate cu disc taler

    MAAG

    Cadru

    Corzi metalice

    Corzi metalice

    Tambur

    Mecanism de divizare

    Disc abraz. taler

    Sanie long.

    Sanietransv.

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 1

    Procesul de aschiere

    Generalitati

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 2

    Procesul de aschiere ca sistem

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 3

    Variabilele independente ale procesului de achiere

    Achiabilitatea materialului semifabricatului;

    Geometria sculei achietoare

    Parametrii regimului de achiere;

    Mediul de achiere;

    Caracteristicile mainii-unelte;

    Caracteristicile dispozitivelor utilizate pentrufixarea semifabricatului i/sau a sculei.

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 4

    Variabilele dependente

    Productivitatea procesului;

    Calitatea suprafeei generate prin achiere;

    Nivelul forelor de achiere i puterea consumatde proces;

    Tipul i forma achiilor detaate;

    Temperatura tiurilor sculei, a semifabricatului ia achiilor detaate;

    Uzura i deteriorarea tiurilor sculei.

    Precizia suprafeei prelucrate;

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 5

    Interdependente tipice

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 6

    Clasificarea proceselor de aschiere

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 7

    Teoria achierii

    Mecanica procesului de formare a achiei

    Achierea ortogonal

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 8

    Achieri simple

    a1

    b1

    90a1

    vv 90

    b1

    Scula Scula

    Semifabricat Semifabricat

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 9

    Achieri ortogonale

    90

    a1b1

    v

    Scula

    Semifabricat

    v

    vf

    90

    b1

    Semifabricat

    Scula

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 10

    Parametri geometrici ai rdcinii de achie

    v

    g

    Scula

    Semifabricat

    Suprafaainiial

    Urma planului de baz Pr

    g

    rn

    a 1

    Suprafaa achiat

    Achiadetaat

    Achianedetaat

    Urma planului muchiei achietoare PT

    Plan de msurarePo

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 11

    Solicitarea adaosului de prelucrarea 1 a 1

    F F45A

    O

    A

    BO

    Scula

    Semifabricat Semifabricat

    Scula

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 12

    Cmpul liniilor de alunecare

    C

    Scula

    O

    Cmpul liniilor de alunecaren zona de deformare secundar

    Achie

    Cmpul liniilor de alunecare n zona de deformare primar

    A

    B

    Semifabricat

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 13

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 14

    Modelul Piispanen

    exagereaz neomogenitatea deformaiei;

    neglijeaz frecarea pe faa de degajare;

    presupune forfecarea ntr-un plan orientat dup un unghi arbitrar;

    nu explic curbarea achiei i nici existena unui contact limitat achie-scul.

    a2

    v

    Semifabricatl

    a 1

    Ag Ag

    1

    2

    3

    4

    5

    678910 3 2 1

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 15

    Influena gradului de deformare asupra formei achiei

    Domeniul achiilordiscontinue

    Domeniul achiilorcontinue

    Ten

    siun

    ea d

    e fo

    rfec

    are

    Deformaia specific de forfecare

    gf'1gf"1 gr1

    gf'2gf'2

    gf'3gf'3

    gr2

    gr3

    gr4

    gf

    gf

    Achii continue

    Achiilamelare

    Achii de forfecareAchii de rupere

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 16

    Modele ale formei zonei de deformare

    Semifabricat

    Scula

    Achie detaatZona subirede deformare

    Zona groasde deformare

    Scula

    a) b)

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 17

    Modelul planului de forfecare -Merchant

    tiul sculei se consider perfect ascuit i se neglijeaz frecarea dintre faa de aezare i suprafaa achiat;

    deformarea achiei este bidimensional, neexistnd deformri paralele cu muchia achietoare;

    tensiunile tangeniale i normale sunt uniform distribuite n i pe planul de forfecare;

    viteza de achiere i grosimea achiei nedetaate sunt constante n timpul procesului de achiere;

    procesul de formare a achiei poate fi reprezentat ca i un proces de alunecri succesive ale unor straturi subiri de material, avnd grosimea x de-a lungul planului de forfecare, cu respectarea integritii fiecruia

    Scula

    Semifabricat

    x

    F

    g

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 18

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 19

    Deformaia specific de forfecare

    x

    sf

    g

    gFF tgxctgxKNKNs 1

    s

    FFf

    FFfL

    M1

    M

    K

    O

    N1

    N

    g

    Scula

    x

    Semifabricat

    v

    s

    xgf

    Ff

    Ffa)

    b)

    Fg

    gFFg tgctgf

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 20

    Modelarea deformaiei structurii materialului

    Scula

    A}chia

    Semifabricat

    v

    vc

    F

    g

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 21

    Stabilirea direciei de deformare suplimentar

    KD

    K'D'DA

    KD

    KActg

    1

    1

    1

    1

    F ctg'D'A'DA1

    gFgF tgKDctgKDK'D 11 90

    x'D'AKD 1C C'

    AB B1 A1

    D1

    g

    SculaD

    90-Fg

    x

    x

    K

    D'

    A'

    F

    Semifabricat

    C

    x

    f

    x

    tgctgxctg g

    gFF

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 22

    Vitezele n achierea ortogonal

    Fvfvc

    v

    vc

    g

    g

    Scula

    Semifabricat

    vvv fc

    gFg

    cos

    cos

    v

    vf

    gFF

    cos

    sin

    v

    vc

    x

    v

    tx

    s ff

    g

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 23

    Tasarea achiei

    a2

    g

    Fg

    F

    B O

    A

    a 1

    Scula

    Semifabricat

    A}chie

    C

    gF

    F

    cos

    a

    sin

    aOA

    21

    F

    F

    sin

    cos

    1

    2 g

    a

    a

    F

    gF

    sin

    coska

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 24

    Dependene

    10 1002

    3.5

    5

    6.5

    8

    1 100

    10

    20

    30

    40

    Un

    ghiu

    l de

    forf

    ecar

    e F

    [

    ]

    Coeficientul de ngroare a achiei ka

    g = 18

    g = 0

    g = -6

    g = 6

    Unghiul de forfecare F [ ]

    g = 6

    g = 0

    g = -6

    g =18

    Def

    orm

    aia

    spec

    ific

    de

    forf

    ecar

    e g f

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 25

    Dependene

    0 80 160 240 Viteza de a}chiere v [m/min]

    2

    4

    6

    Coef

    icie

    ntu

    l de

    ingr

    o}a

    re a

    a}c

    hie

    i k a

    g= -10g= +10

    g= +10

    OL37

    OLC60

    g= -10

    0 0,2 0,4 0,6 Grosimea a}chiei a1 [mm]

    2

    4

    6

    8

    Coef

    icie

    ntu

    l de

    ingr

    o}a

    re a

    a}c

    hie

    i k

    ag= -10g= +10

    g= +10g= -10

    OL37

    OLC60

    a)

    b)

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 26

    Echilibrul forelor n achierea ortogonal

    Semifabricat

    SculaFP

    Fr

    FfFnN

    F F'R

    F

    g

    FR

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 27

    Cercul lui Merchant

    F

    g

    g

    g

    FP

    FrFrez

    N

    F

    Fn

    Ff

    F rco

    sgF P

    sin

    g

    Frsing

    FPcosg

    FPcosF

    Fr sinF

    Scula

    a2

    a1

    N

    Ftg

    gg cosFsinFF rP

    gg sinFcosFN r

    g

    g

    tgFF

    FtgF

    rP

    rP

    FF sinFcosFF rPf

    f

    f

    A

    F

    1A

    sinsinFcosF rP FFF

    F sin/baAf 1

    f

    n

    A

    F

    gF tgFF fn

    gF tg

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 28

    Lucrul mecanic specific

    11

    ff

    lA

    sFL

    f

    f

    f

    1

    ff

    A

    F

    sin

    xA

    sFL g

    F

    ffL g

    11

    2fr

    lA

    lFL

    2A

    FLfr

    2A

    FLLL frf

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 29

    Determinarea unghiului de forfecare pe baza principiului lucrului mecanic

    minim

    gF

    gg

    cos

    cosFcosFF

    fRP

    F sin/AFf 1

    gFF

    g

    cossin

    cosAFP

    1

    gFF

    gFg

    F 221P

    cossin

    2coscosA

    d

    dF

    02cos gF

    22

    gF

    gF2

    1

    4

    2

    C gF

  • bags

    Formarea achiei discontinue

    se formeaz n general la prelucrarea materialelor fragile sau n cazul cnd materiale ductile sunt achiate la viteze joase, cu scule avnd unghiuri de degajare mici.

    se datoreaz deformaiilor puternice, mult mai ridicate dect capacitatea de deformare a materialului, precum i frecrii intense dintre achie i faa de degajare a sculei, lucru ce conduce la apariia unor rupturi intermitente n planul de forfecare.

    achiile sunt formate din elemente de achie distincte, care ns datorit temperaturilor i apsrilor specifice mari se pot suda pe poriuni mici.

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 30

  • bags

    Etapele formrii achiilor discontinue

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 31

  • bags

    Etapa 1-a

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 32

    Seciunea instantanee a achiei nedetaate este:

    Grosimea instantanee a achiei nedetaatea1i se poate exprima n funcie de unghiulde forfecare instantaneu Fi

    O

    B

    A

  • bags

    Componenta principal instantanee Componenta principal instantanee a forei de achiere

    este:

    unde:

    b - limea semifabricatului; Fi - unghiul de forfecare instantaneu; Ff - unghiul de forfecare la apariia desprinderii elementului de achie.

    Respectiv:

    Prof.dr.ing.Dnu Julean

  • bags

    Determinarea unghiului de forfecare instantaneu

    Pentru determinarea unghiului de forfecare instantaneu Fi se utilizeaz, similar cazului formrii achiei continue, ipoteza lucrului mecanic minim efectuat de componenta instantanee FPi.

    Prin derivarea n funcie de Fi i egalarea cu zero se obine:

    Respectiv soluia:

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 34

  • bags

    Etapa a 2-a

    n etapa a doua a formrii achiei de rupere, planul de forfecare se extinde de la vrful sculei la suprafaa iniial a semifabricatului, unghiul de forfecare Ff meninndu-se aproximativ constant.

    Grosimea achiei nedetaate este i ea constant.

    Unghiul de forfecare se poate determina la fel ca i la

    formarea achiei continue, cu relaia:

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 35

  • bags

    Modelul zonei groase de deformare

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 36

    Limita OA corespunde nfurtoarei liniilor de alunecare pe care tensiunile de forfecare sunt egale cu limita de curgere c .

    Zona de deformare este constituit dintr-un fascicul de linii de alunecare, pe fiecare din ele, tensiunea de forfecare fiind egal cu limita de curgere a materialului care ns sufer o ecruisare progresiv, funcie de gradul de ptrundere n zona de deformare.

    Limita OB corespunde suprafeei pe care s-a realizat ultima deformaie de alunecare, creia i corespunde tensiunea de curgere la forfecare maxim, materialul fiind ecruisat complet.

  • bags

    Zona de deformare secundar

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 37

    Este limitat de limita CD i faa de degajare a sculei.

    Lungimea ei este aproximativ jumtate din lungimea de contact lc dintre achie i faa de degajare a sculei, iar nlimea ei minim, a2 reprezint n medie 1/10 din grosimea achiei detaate.

    Existena deformaiilor de forfecare secundare conduce la neuniformitatea gradului de deformare a achiei pe grosimea ei, explicnd astfel i tendina de curbare a acesteia.

    Intensitatea acestor deformaii depinde n mod direct de intensitatea frecrii dintre achie i faa de degajare, de geometria tiului, de grosimea achiei nedetaate i de vitez, precum i de existena mediilor de achiere.

  • bags

    Modelul Hitomi Okushima

    Admind cteva ipoteze simplificatoare, Hitomi i Okushima (1961) au realizat o analiz a procesului de formare a achiei bazat exclusiv pe geometria conturului zonei groase de deformare. Ipotezele adoptate sunt:

    materialul semifabricatului se consider ideal din punct de vedere plastic;

    zona groas de deformare primar se consider mrginit de suprafeele plane OA i OB, fiind cuprins ntre unghiurile F1 i F2achia se consider n echilibru pe faa de degajare a sculei, sub aciunea a dou fore egale, colineare i de sens contrar FR i FR.

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 38

  • bags

    Elementele geometrice ale modelului zonei groase

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 39

  • bagsProf.dr.ing.Dnu Julean 40

  • bags

    Deformaia specific de forfecare

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 41

    In punctul A:

    In punctul B:

    Kobayashi i Thomsen:

  • bags

    Aschierea oblic

    Achierea oblic reprezint un caz mai general i mai apropiat de situaiile practice ntlnite, n care muchia achietoare nu mai este perpendicular pe direcia de achiere, ci nchide unghiul cu normala la aceast direcie.

    Se poate dealtfel considera achierea ortogonal ca i un caz particular al celei oblice, cnd = 0.

    Analiza achierii oblice cuprinde aceleai etape ca i la achierea ortogonal, adic determinarea deformaiilor n mrime i direcie, a unghiului de forfecare, a forelor i a lucrului mecanic specific de achiere.

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 42

  • bags

    Achierea oblic

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 43

    In achierea oblic pot fi definite trei unghiuri de degajare, astfel: unghiul de degajare g, definit n planul XOY, normal pe muchia achietoare; unghiul de degajare gv n planul definit de direcia de achiere i axa OZ; unghiul de degajare gc, din planul definit de direcia de achiere i cea de curgere a achiei.

  • bags

    Deformaia achiei

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 44

  • bags

    Stabilirea unghiului direciei de deformare din planul de forfecare

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 45

  • bags

    Coeficientul de comprimare a achiei

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 46

  • bags

    Deformaia specifica de forfecare

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 47

  • bags

    Vitezele n achierea oblic

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 48

  • bags

    Forele n achierea oblic

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 49

  • bags

    Lucrul mecanic specific n achierea oblic

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 50

  • bags

    Direcia de curgere a achiei

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 51

    Relaia empiric Kronenberg:

    Relaia Stabler

    Relaia dedus experimental

  • bags

    Soluia ideal a unghiului de forfecare

    Dac se neglijeaz frecarea dintre achie i faa de degajare, unghiul de forfecare maxim va fi cel care asigur deformarea minim. Prin derivarea relaiei

    i egalarea cu zero se obine o prim soluie ideal:

    Deformare minim se obine ns i n cazul = 0. nlocuind obinem:

    sau:

    Pentru stabilirea condiiei este nevoie ca:

    Pentru a avea o deformare minim, este necesar a avea coeficieni ka i kb unitari, sau este necesar i suficient ca valoarea coeficientului kl s fie unitar. Prof.dr.ing.Dnu Julean 52

  • bags

    Soluia unghiului de forfecare

    n cazul considerrii frecrii dintre achie i scul, i a acceptrii condiiei = , pentru determinarea direciei de curgere a achiei, unghiul de forfecare poate fi determinat cu o relaie similar celei de la achierea ortogonal, adic:

    unde n este proiecia n planul XOY a unghiului de frecare .

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 53

  • bags

    Achierea complex

    achia se formeaz datorit aciunii concomitente a dou sau mai multe tiuri.

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 54

  • bags

    Modelul Usui, Hirota, Masuko

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 55

    Pentru a se asigura o simplitate geometric modelului, s-a considerat c raza la vrful sculei r este nul i c unghiul dintre cele dou muchii achietoare este 90

  • bags

    Elementele geometrice pt.

    achierea complex

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 56

  • bags

    Astfel se poate interpreta procesul de achiere complex, ca i un proces constituit dintr-o nsumare a unor procese de achiere ortogonal de lime infinitezimal realizate cu acelai unghi de degajare ge.

    n aceste procese elementare se realizeaz acelai unghi de forfecare Fe. Pentru aceste procese elementare grosimea achiei nedetaate este constant i egal cu a, n lungul muchiei achietoare principale i descresctoare, a', n lungul muchiei achietoare secundare.

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 57

  • bags

    Lucrul mecanic specific n achierea complex

    Lucrul mecanic specific consumat pentru realizarea procesului de forfecare se determin cu relaia:

    Lucrul mecanic specific consumat pentru nvingerea frecrii dintre achie i faa de degajare, cu relaia:

    Lucrul mecanic specific total consumat n procesul de achiere complex, adic:

    Prof.dr.ing.Dnu Julean 58

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 1

    bags

    Bazele achierii i generrii suprafeelor

    Geometria constructiv a sculelor achietoare

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 2

    bags

    Cinematica proceselor de achiere

    Micarea de achiere

    Micarea de avans

    Punct considerat pe muchie

    Micareaefectiv de

    achiere

    Micarea de achiere

    Punct considerat pe muchie

    Micarea de avans

    Micareaefectiv de

    achiere

    Plan de lucru Pf

    Plan de lucru Pf

    Strunjire Frezare

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 3

    bags

    Elementele prii achietoare

    fata de degajare

    muchia aschietoare secundara

    corpul sculei

    fata de asezareprincipal

    vrful tisului

    fata de asezaresecundara

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 4

    bags

    Geometria prii achietoare

    Direcia de avans

    Faa de aezare principal

    Vrful tiului

    Faa de degajare

    Muchia de achiereprincipal i tiulprincipal

    Faa de aezare secundar Muchia de achiere

    principal i tiulprincipal

    Direcia de avans

    Muchia de achieresecundar i tiulsecundar

    Muchia de achieresecundar i tiulsecundar

    Faa de degajare Vrful tiului

    Faa de aezare secundar

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 5

    bags

    Faete i vrfuri

    Faeta de degajare

    b

    b

    Faeta deazare

    rrb

    N

    N

    rn

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 6

    bags

    Tiul cu faete

    Faeta de degajareFaa de degajare

    Faa de aezare

    Faeta de aezare

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 7

    bags

    Sistemul de referin constructiv Planul de baz constructiv, Pr este un plan care trece prin

    punctul considerat pe muchia de achiere, perpendicular pe direcia micrii de achiere.

    La sculele cu coad prismatic (cuite de strung i rabotez), planul de baz constructiv este paralel cu suprafaa de sprijin a sculei;

    La sculele care execut micare de rotaie (burghie, freze, alezoare etc.), planul de baz constructiv este un plan ce trece prin punctul de achiere considerat i conine axa sculei.

    Planul muchiei de achiere constructiv, PT este planul tangent muchiei tiului n punctul de achiere considerat i perpendicular pe planul de baz al sculei, Pr.

    Planul muchiei de achiere cuprinde ntotdeauna tangenta la muchia de achiere i direcia micrii principale de achiere.

    Planul de msurare constructiv, Po este un plan perpendicular att pe planul de baz constructiv ct i pe planul muchiei de achiere constructiv i trece prin punctul considerat de pe muchia de achiere.

    Direcia de achiere

    Direcia de avans

    Suprafaa de sprijin

    Pr

    PT

    Pf

    Po 90

    90

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 8

    bags

    Planul de lucru, Pf, plan ce trece prin punctul considerat al muchiei de achiere perpendicular pe planul de baz constructiv al sculei, perpendicular sau paralel cu un plan, ax sau muchie a sculei ce se pstreaz la poziionarea sau orientarea sculei n vederea ascuirii, execuiei sau msurrii ei. Acest plan este orientat paralel cu direciile micrii de achiere respectiv de avans.

    Planul posterior al sculei, Pp, este un plan perpendicular pe planul Pfi perpendicular pe planul de baz constructiv al sculei, n punctul de achiere considerat.

    Direcia de achiere

    Direcia de avans

    Suprafaa de sprijin

    Pr

    PT

    Pf

    Po 90

    90

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 9

    bags

    180'rrr

    90fff

    180'rrr p

    p

    Pr

    p

    Pr

    Punct consideratpe ti

    A

    PT

    Pr

    O-O(Po)

    f

    f

    f

    Pr

    InterseciaPT cu Pf

    F-F(Pf)

    Direcia de achiere

    P-P(Pp)

    S

    FF

    O

    O

    P

    P

    S(PT)

    Pp

    Direcia deavans

    PT

    r r

    ' r

    InterseciaPT cu Pp

    Po

    90ooo

    90ppp

    Unghiurileconstructiveale tiului

    unui cuit de strung

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 10

    bags

    Sistemul de referin efectiv sau funcional

    Panul de baz efectiv sau funcional, Pre, este un plan ce trece prin punctul considerat pe ti i care este normal pe direcia rezultant (efectiv) de achiere;

    Planul muchiei achietoare efectiv, PTe, este planul tangent n punctul considerat la profilul muchiei tiului i perpendicular pe planul de baz efectiv Pre;

    Planul de msurare efectiv, Poe, este planul ce trece prin punctul considerat pe tiul sculei i care este perpendicular att pe planul de baz efectiv, Pre, ct i pe cel al muchiei de achiere efectiv, PTe.

    Planul de lucru efectiv Pfe conine cele dou direcii, de achiere i de avans i este normal pe planul de baz efectiv Pre,

    Planul posterior efectiv Ppe este perpendicular pe planul de lucru efectiv Pfe i pe planul de baz efectiv Pre.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 11

    bags

    Unghiul i factorii care influeneaz geometria funcional

    v este viteza de achiere;

    vf - viteza de avans;

    - unghiul direciei de avans msurat n planul de lucru ntre direcia de avans i cea de achiere.

    cosv

    v

    sintg

    f

    Factorii care influeneaz geometria funcional a sculelor sunt: mrimea vitezei de avans; poziia punctului considerat pe tiul sculei; poziia sculei fa de semifabricat.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 12

    bags

    Unghiurile funcionale ale tiuluicuitului de

    strung

    F-F(Pfe)

    Direcia de achiere

    Pre

    P-P(Ppe)

    InterseciaPTe cu Ppe

    S

    Pre

    pe pe

    pe

    P

    P

    O-O(Poe)

    S(PTe)

    Punct consideratpe ti

    Pre e

    O

    F

    O

    F

    PTe

    PTee

    Pre

    e

    e

    A

    InterseciaPTe cu Pfe

    Direcia deavans

    fe

    fe

    fe

    re '

    re

    Poe

    Direcia de rezultant deachiere

    Ppe

    Pr

    180'rerere

    90fefefe 90oeoeoe

    90pepepe

    vve

    vf

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Materiale de scule

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Partea achietoare a sculei

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Solicitri i cerine

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Variaia raportului duritilor Hsc/Hsf cu temperatura

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Duritatea diferitelor materiale de scule

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Concluzii

    duritate mare rezisten mecanic la ncovoiere i tenacitate adecvat stabilitatea termic conductivitate termic i coeficient de dilatare mic prelucrabilitatea ct mai bun pre de cost sczut

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bagsRezistena la rupere

    Re

    ziste

    na

    la c

    ald

    , R

    ezi

    ste

    na

    la u

    zur

    (du

    rita

    tea)

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Proprietile diferitelor materiale de scule

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Apariia cronologic a principalelor materiale de scule

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Oeluri de scule

    Au fost primele materiale de scule utilizate pe scar industrial. Duritatea lor ( 65 HRC) se datoreaz structurii martensitice, obinut prin clire.

    oelurile de scule nealiate conin cca. 1,25 % C i cantiti reduse de Si i Mn.

    duritatea redus la cald permite temperaturi de achiere pn la maximum 200 C.

    la achierea metalelor vitezele de lucru se limiteaz la 10 -15 m/min.

    oelurile de scule se utilizeaz pentru confecionarea sculelor destinate prelucrrii materialelor cu regimuri reduse de achiere

    (alezare, filetare), costul lor fiind n general mai redus.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Oeluri rapide Au aprut ca material de scul n jurul anilor 1900. Au un coninut de 0,6 - 1,6 % C, i conin ntr-o proporie mare (cca. 35 %)

    diferite elemente de aliere: 4 % Cr, 7...18 % W, 4...5 % Mo, 0,9...3 % V, 0.5% Co, (5...7 % carburi mixte).

    Posed o stabilitate termic mai bun (aproxativ pn la 600 C), Au o rezisten la uzur i o duritate sporit (60...67 HRC), datorit coninutului

    i dispersiei uniforme a carburilor n materialul de baz. Aceast influen o au n special carburile, de V i carburile duble de Mo-W.

    Formarea carburilor i clibilitatea sunt favorizate prin alierea cu Cr Datorit unei tenaciti superioare, oelurile rapide sunt nc intens utilizate n

    industrie, innd seama c suport bine solicitrile dinamice ce nsoesc procesul de achiere.

    Sculele achietoare se confecioneaz din oeluri rapide, aproximativ n proporie de 60 %

    Rezistena lor termic ntre 500 - 850 C permite viteze de achiere ntre 25 - 45 m/min, n funcie de procedeu, materialul semifabricatului i condiiile de achiere.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Tipuri de oeluri rapide oeluri cu un coninut ridicat de W (18 %), element care, n special

    mpreun cu Co, asigur o bun stabilitate termic. se utilizeaz la degroarea oelurilor i a fontelor.

    oeluri rapide cu un coninut ridicat de V. coninut mai redus de W (12 %) i Co, comparativ cu oelurile primei

    grupe, posed o termostabilitate mai redus; au aproximativ aceeai rezisten la uzur la un coninut de 4 % V. se utilizeaz pentru confecionarea sculelor pentru finisarea oelului, a

    sculelor pentru maini-unelte automate precum i a sculelor pentru prelucrarea materialelor neferoase;

    datorit rezistenei superioare a tiului se utilizeaz la fabricarea sculelor profilate, de form complex.

    oeluri bogat aliate cu Mo (2 %W i 9 % Mo). posed o foarte bun tenacitate i se utilizeaz pentru confecionarea

    sculelor de toate tipurile.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Stelitele au aprut n anul 1914

    sunt aliaje turnate care nu conin fier n schimb conin mult cobalt (45...50 % Co), 25...30 % Cr i 15...20 % W, acesta din urm facilitnd formarea de carburi.

    coninutul de C este cuprins ntre 1,5...2,5 %.

    structura stelitelor se compune din carburi aciculare (n principal de Cr) i o mas de baz austenitic din eutecticele binare i ternare ale tuturor componentelor aliajului, n special ale Co;

    stelitele formeaz trecerea la aliajele dure i se folosesc pentru scule simple de strunjit, rabotat i frezat.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Carburi metalice sinterizate

    aliajele dure sunt pseudo-aliaje, obinute prin sinterizare

    se compun dintr-o faz de legtur cu rol de liant (un metal cu temperatur joas de topire) i carburi metalice (cu temperatur nalt de topire).

    rolul liantului este de a lega carburile fragile ntr-o structur relativ rigid, obinndu-se astfel o stabilitate termic nalt (9001000 C), o duritate mare (85 -92 HRA), o rezisten la uzur ridicat, precum i o tenacitate satisfctoare

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Carburile mixte sunt de form rotund, carburile de wolfram au forme coluroase, iar spaiul dintre acestea este ocupat de liant.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Plcue din carburi metalice

    Plcuele achietoare amovibile, datorit seriei mari de fabricaie i formei lor relativ simple, se realizeaz prin presare la forma final urmat apoi de sinterizare. Pentru presarea la cald se folosesc matrie din grafit, n care pulberile sunt nclzite la temperatura de sinterizare cu ajutorul rezistenelor electrice sau prin inducie.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Procesul fabricrii carburilor metalice

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Influena coninutului de Co

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Rez

    iste

    nta

    la u

    zura

    Ten

    acit

    atea

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Cermeturi

    conin ntre 60 - 80% TiC, 12% Ni, 12% Mo i, n cantiti mici, WC.

    posed o duritate nalt, o tendin redus la difuziune i la adeziune i o rezisten ridicat la uzur.

    se caracterizeaz printr-o rezisten redus la rupere prin ncovoiere la temperaturi nalte i deci i de o rezisten mai mic a tiului.

    posed o tenacitate bun datorit coninutului ridicat de liant metalic, ceea ce permite utilizarea cermeturilor n condiii similare cu materialele cuprinse n gama P01 - P20, M05 - M15 i K01 -K10.

    sunt utilizate avantajos la viteze mari de achiere, combinate cu avansuri i adncimi de achiere reduse, la operaii de finisare, cnd se urmrete n primul rnd precizie, i o calitate superioar a suprafeei generate.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Materiale de scule acoperite cu straturi

    Esena acoperirii materialelor de scule const n depunerea, pe suprafeele acestora (oel rapid, aliaje dure), prin intermediul unor procedee fizice sau chimice, a unui strat subire (3 - 15 m), de duritate ridicat i avnd o rezisten nalt la temperatur i la uzur. Acest procedeu nu este deci altceva dect un tratament special aplicat suprafeelor sculei. Materialul stratului depus poate fi format din carburi, (HfC, ZrC), nitruri (TiN, HfN, ZrN), carbo-nitruri (TiCN), oxizi (Al2O3) sau diferite combinaii ale acestora.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Straturi depuse pe carburi

    Sursa: Kennametal, Inc., Manufacturing Engineering Magazine, Society of Manufacturing Engineers.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Procedee de depunere

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Plcue din carburi acoperite

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Performane

    0

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Materiale mineralo-ceramice sunt extrem de fragile i nu suport solicitrile la oc, caz n care se produce distrugerea

    tiului prin fisurare i rupere. domeniul de aplicare al acestor materiale ceramice este limitat i de rezistena lor redus

    la rupere prin ncovoiere. se caracterizeaz printr-o deformare plastic nesemnificativ la temperaturi nalte. permit utilizarea unor viteze de achiere mai ridicate dect cele utilizate n cazul folosirii

    aliajelor dure. rezistena la compresiune, la temperatur ambiant, este egal cu cea a aliajelor dure, dar

    la temperatura de 1100C este egal cu rezistena oelului la temperatur ambiant, aceast comportare nefiind valabil n cazul aliajelor dure.

    au rezistena ridicat la uzur, stabilitate chimic i coeficient de frecare redus dintre achie i scul.

    oxidul de aluminiu este rezistent la oxidare, la temperaturile uzuale de lucru i datorit afinitii sale reduse fa de materialele metalice, nu favorizeaz apariia uzurii prin adeziune.

    uzura craterial, att de caracteristic pentru aliajele dure este nesemnificativ

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Materiale oxiceramice

    sunt formate, n proporie de peste 90 %, din oxid de aluminiu (A12O3), ceea ce le confer o culoare deschis, alb;

    se utilizeaz la degroarea i finisarea fontei cenuii, a fontei cu grafit nodular i a fontei maleabile, pn la duritatea de cca. 400 HB, precum i a oelurilor (de cementare i de mbuntire), pn la o rezisten de 1600 N/mm2 i o duritate de 48 HRC.

    datorit sensibilitii ridicate la oc termic, la achierea cu aceste materiale nu se poate rci scula.

    datorit fragilitii ridicate, nu se recomand pentru achierea ntrerupt.

    datorit afinitii chimice i tendinei pentru formarea depunerilor pe ti, nu se recomand, de asemenea, pentru

    achierea aliajelor uoare (aliaje de Al, Mg, Ti)

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Materiale ceramice amestecate

    conin diferite adaosuri, n primul rnd de TiC i/sau WC pe lng alumin

    se deosebesc de cele oxiceramice, prin culoarea lor nchis, printr-o rezisten mai mare la uzura abraziv precum i printr-o sensibilitate redus la ocuri termice.

    se utilizeaz la degroarea i finisarea fontei albe, a fontei maleabile, a fontei cu grafit nodular i a fontei cenuii, pn la o duritate de 700 HB precum i a oelurilor (de cementare, de mbuntire, a oelurilor rapide i a celor nalt aliate) pn la o duritate de 64 HRC i o rezisten de 2400 N/mm2

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Materiale ceramice pe baz de nitrur de siliciu Si3N4

    sunt caracterizate de o duritate ridicat i o rezisten mare la uzur, o mai bun rezisten la ncovoiere i la solicitri variabile, n comparaie cu materialele oxiceramice. n schimb, ele posed o rezisten termic i o stabilitate chimic mai mic.

    se utilizeaz la achierea fontei cenuii i

    a aliajelor de Ni n special prin frezare.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Diamantul se utilizeaz i ca material de scul datorit duritii sale

    extrem de mari, att la confecionarea sculelor abrazive, ct i a sculelor cu geometrie definit;

    este caracterizat de o conductivitate termic ridicat, motiv pentru care temperatura de achiere este mai mic;

    la utilizarea ca material de scul, datorit coeficientului de frecare redus ( = 0,l5...0,05) nu apare tendina de formare a depunerilor pe ti i suprafeele prelucrate au rugoziti foarte mici;

    se utilizeaz att sub form de monocristal ct i sub forma unor corpuri policristaline .

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Diamantul natural

    se utilizeaz pentru scule cu geometrie definit numai ca monocristal;

    proprietatea principal a acestuia este anizotropia proprietilor mecanice (duritate, rezisten, modul de elasticitate) ceea ce impune orientarea lui n suportul port scul, astfel nct fora achietoare s acioneze ntr-o direcie n care duritatea este maxim;

    stabilitatea termic a diamantului este sczut deoarece la 700 - 800 C ncepe deja procesul de grafitizare;

    se poate uza prin difuzie.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Diamantul sintetic

    se obine din grafit pur, n prezena unui catalizator, la temperatura de cca. 3000oC i la presiuni de cca. 56108160108 N/m2. Prin alegerea convenabil a condiiilor de temperatur i de presiune se pot obine cristale avnd dimensiuni de la civa microni pn la civa milimetri.

    realizarea cristalelor sintetice de dimensiuni peste 1 mm nu mai este rentabil, pentru acest domeniu de dimensiuni preferndu-se cristalele de diamant natural.

    monocristalele se utilizeaz mai ales la confecionarea sculelor de gurit i de alezat.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Nitrura de bor cubic cristalin (CBN)

    a aprut ca material de scul la nceputul anilor 70.

    are o duritate apropiat cu cea a diamantului;

    CBN este un material de scule sintetic obinut prin reacia halogenurii de bor cu amoniacul, la temperaturi de 1500 C -2900 C i presiuni de 50108-90108 N/m2, n prezena unui catalizator, de obicei litiu.

    n privina stabilitii termice i chimice, CBN, se situeaz naintea diamantului.

    CBN este inert chimic fa de aliajele cu coninut de C, motiv pentru care se poate utiliza mai eficient la achierea oelului i a fontei, dect diamantul.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Plcue din carburi cu CBN

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Scule cu CBN

    sculele cu geometrie definit din CBN, se utilizeaz i la achierea oelului tratat termic cu duritate mai mare de 45 HRC, a oelului rapid, a oelurilor refractare cu Ni i Co, materiale care sunt greu prelucrabile cu scule din aliaje dure. De asemenea pot fi prelucrate suprafeele pieselor recondiionate prin pulverizarea de pulberi metalice sau prin sudur.

    CBN se folosete att la confecionarea cuitelor de strung ct i a capetelor de frezat, acoperind ntreaga gam a prelucrrilor, de la degroare la suprafinisare.

    achierea cu scule din CBN a materialelor tratate termic se poate transforma ntr-o alternativ, mai productiv, a rectificrii.

    datorit proprietilor i avantajelor acestui material de scule, se prognozeaz pe viitor o lrgire a domeniului lui de aplicare.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 1

    bags

    Forele n procesul de achiere

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 2

    bags

    n procesul de achiere, scula exercit o for FR asupra semifabricatului, datorit creia adaosul de prelucrare este deformat i ndeprtat sub form de achie, simultan cu nvingerea tuturor rezistenelor de forfecare i de frecare.

    conform legilor mecanicii concomitent n semifabricat ia natere o for F'R (reaciunea forei FR), care se numete for achietoare.

    pentru ca procesul de achiere s aib loc, lucrul mecanic dezvoltat de maina-unealt, trebuie s fie mai mare dect lucrul mecanic rezistent, aferent tuturor rezistenelor (de forfecare i de frecare) adic:

    LMU > LFR

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 3

    bags

    Componentele forei rezultante de achiere

    Prezint interes componentele orientate dup direciile sistemului de referincinematic;componenta principal FP, orientat, n direcia micrii principale de achiere, componenta de avans, Ff, avnddirecia micrii de avanscomponenta pasiv (de respingere), Fr orientat dup o direcieperpendicular pe planul de lucru;

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 4

    bags

    Pentru determinarea componentelor forei rezultante de achiere se doresc relaii simple, dependente de mrimile de reglare ale procesului de achiere (t, s, v) eventual de parametri geometrici ai sculei.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 5

    bags

    Influena unghiului de atac principal asupra formei seciunii achiei

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 6

    bags

    Dependena forei specifice KP de grosimea achiei a

    a) liniar b) dublu logaritmic

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 7

    bags

    Influena razei de ascuire rn a tiului

    asupra presiunii specifice de achiere

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 8

    bags

    Parametri de model pentru fore

    Constanta C se determin considernd cazul cnd a = 1mm i b = 1mm, caz n care ea se noteaz cu kP1,1 i se numete valoarea principal a forei specifice de achiere, (kP1,1 este fora specific pentru o seciune imaginar a achiei A = ab = 11 mm2)

    Exponentul P reprezint panta dreptei KP = f(a) n reprezentarea dublu logaritmic

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 9

    bags

    Ecuaiile componentelor

    f

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 10

    bags

    Modelarea liniar a dependenei KP = f(a) pe domenii zecimale ale grosimii

    achiei la prelucrarea oelului OLC 45

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 11

    bags

    Valori principale i valori de cretere ale forelor specifice de achiere

    (v =100m/min, *v =200m/min)

    N/mm2 N/mm2 N/mm2

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 12

    bags

    Alte ecuaii de model

    xFP, yFP exprim influena adncimii de achiere t i a avansului s asupra forei FP, kFP reprezint un coeficient de corecie, iar CFP o constanta de proporionalitate

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 13

    bags

    Dependena calitativ dintre nivelul forei specifice KP i

    factorii de influen importani ai procesului de achiere

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 14

    bags

    Seciunea achiei pentru o scul cu r 0, la degroare i la finisare

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 15

    bags

    Dependena calitativ a nivelului componentelor forei rezultante de achiere n funcie de factori de influen ai

    procesului de achiere

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 16

    bags

    Influena geometriei sculei asupra componentelor de achiere

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 17

    bags

    Calculul puterii de achiere

    unde CP are semnificaia unei energii specifice de achiere, aferent detarii unui volum unitar de achie, iar Q reprezint productivitatea tehnologic de achiere, adic volumul de achii ndeprtat n unitatea de timp

    dac se cunoate momentul de achiere M i turaia n

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 1

    bags

    Bazele achierii i generrii suprafeelor

    Fenomene termice

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 2

    bags

    Bilanul energetic al procesului de achiere

    E2

    Scul

    E3

    E1

    E4

    Achie

    Semifabricat

    E5

    E1 - energia necesar separrii celor dou

    noi suprafee, suprafaa achiat 1 i suprafaa achiei

    2;

    E2

    - energia necesar realizrii deformaiei plastice din zona de forfecare;E3 - energia necesar nvingerii frecrii dintre achie i faa de degajare a sculei, de-a lungul lungimii de contact lc ;E4 - energia necesar nvingerii frecrii dintre scul i suprafaa achiat pe lungimea de contact l

    f;

    E5 - energia necesar asigurrii deplasrii achiei detaate (energia cinetic a achiei).Ecuaia de bilan energetic este:

    i

    5

    1i

    tot EE

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 3

    bags

    Surse de cldura n achierea ortogonal

    coscos

    coscosvFQ

    PD

    vFQ fD

    PnFA FvrCQ 1

    cosksinvF

    Ql

    PFD

    cvFQFD

    Cldura provenita din deformare:

    Cldura provenita din frecarea pe faa de degajare:

    Cldura provenita din frecarea pe faa de aezare:

    f

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 4

    bags

    Frecarea, surs de cldur n procesul de achiere

    N

    F Semifabricat

    Scula

    l c1l c2

    v

    vc

    Achie

    fr AF

    N

    F

    N

    F

    FF

    Ar

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 5

    bags

    Repartizarea cldurii n achie, scul, semifabricat i mediu

    QFD,A

    QD,SF

    QFD,S

    QFA,S

    QD,A

    QFA,SFS

    A,FDA,DA QQQ

    S,FAS,FDS QQQ

    SF,FASF,DSF QQQ

    Qtot

    QQQ

    Qtot

    QQQ SFSAFAFDD

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 6

    bags

    QFD,A

    Q'D,SF

    QFD,S

    QFA,S

    QFA,SF

    Q"D,A,S

    Q"D,SF,S

    Q'D,A

    Q'D,SF

    Q'FD,S

    QFA,SF

    Q'D,A

    Q"D,A

    Q"D,SF,S

    Q'''D,A,M

    Q'''FD,S,M

    QFA,SSQ"FD,S,SF

    QFD,A

    Modificarea repartizrii cldurii n procesul de achiere, n cazul QD,A > QFD,A,respectiv QD,SF > QFA,SF

    Modificarea repartizrii cldurii n procesul de achiere n cazul utilizrii unui mediu de achiere

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 7

    bags

    Diagrame privind influena grosimii achiei, respectiv a vitezei de achiere asupra distribuiei cldurii n achiere

    0

    0.5

    1

    Grosimea achiei nedetaate [mm]

    Ra

    po

    rtu

    l Q

    /Qto

    t

    QFA/Qtot

    QFD/Qtot

    QD/Qtot

    0 1

    0

    0.5

    1

    Grosimea achiei nedetaate [mm]

    Ra

    po

    rtu

    l Q

    /Qto

    t

    QS/Qtot

    QSF/Qtot

    QA/Qtot

    0 0,5 1

    0

    0.5

    1

    Viteza de achiere v [m/min]

    Ra

    po

    rtu

    l Q

    /Qto

    t

    QFA/Qtot

    QFD/Qtot

    QD/Qtot

    0 250 500

    0

    0.5

    1

    Viteza de achiere [m/min]

    Ra

    po

    rtu

    l Q

    /Qto

    tQS/Qtot

    QSF/Qtot

    QA/Qtot

    0 250 500

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 8

    bags

    Influena materialului semifabricatului

    SculPiesAchie

    ~1.57525150CcontinuAliaj de Al

    ~1.54949350Cscurt, de forfecare

    Font

    ~1.52070450Clung i continu

    Oel

    Distribuia cldurii %Temperatura medie de achiere

    Tipul achiei

    Material

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 9

    bags

    Distribuia temperaturilor n rdcina de achie

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 10

    bags

    Msurarea temperaturii de achiere

    1. Metoda termocuplului scul -pies Frecvent utilizat pt. studii experimentale Limitata pentru c nu permite msurarea temperaturii interfeei scul achie Necesit calibrare pentru fiecare pereche de materiale Calibrarea sculei staionare poate da valori diferite pentru cazul achierii

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 11

    bags

    2.Masurrii cu termocuplul artificiali:

    i. metoda propus de Nakayama

    ii. Metoda pentru msurarea temperaturii tiului

    Tribology International 34 (2001) 653682A review of the experimental techniques for the measurement ofheat and temperatures generated in some manufacturing processesand tribologyR. Komanduri, Z.B. Hou

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 12

    bags

    3. Metode bazate pe radiaie infraroieAdecvat pentru determinarea distribuiilor de temperatur

    i. Folosind pirometrul cu radiaieii. Prin fotografiere in infrarou iii. Cu camere termo-digitate

    4. Alte metode:

    i. Metode calorimetriceii. Tehnici metalograficeiii. Vopsele termosensibile

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 13

    bags

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 14

    bags

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 15

    bags

    Modele analitice de calcul a temperaturii de achiere

    Loewen& Shaw (1954): prognozeaztemperatura medie a interfeei scula achieca suma dintretemperatura planului de forfecare la care se adaug creterea de temperatura produsa de frecarea achiei pe fatade degajare:

    FST

    (1-R1)q1

    R1q1R2q2

    (1-R2)q2

    s

    0

    F

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 16

    bags

    Temperatura planului de forfecare

    0

    11

    11

    21

    7540

    Lk

    sin

    aq)R(

    .s

    0= temperatura semifabricatuluia = grosimea achiei nedetaate,k1= conductivitatea termica a materialului semifabricatuluiL1=v f a/4K1 o funcie de viteza, deformare specifica f, grosimea achiei si difuzivitatea K1materialului semifabricatuluiq1= fluxul termic generat pe unitatea de suprafaa in unitateade timp de catre planul de forfecare1-R1= proporia din flux termic preluata de semifabricat

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 17

    bags

    Creterea temperaturii datorita frecrii

    22

    223770

    Lk

    lqR, cF

    lc= lungimea de contact,k2 = conductivitatea termica a achieiL2= o funcie de difuzivitate, viteza de curgere a achiei si lungimea de contactq2= fluxul termic generat de interfaa schie scula pe unitatea de suprafaa in unitatea de timpR2= proporia de flux ce ptrunde in achie

    Sursa: Shaw Metal Cutting Principles

    Source: Shaw Metal Cutting Principles

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 18

    bags

    Simulare digital

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 19

    bags

    Simularea digital

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 20

    bags

    Lichide de achiere

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 21

    bags

    Efectele lichidelor de achiere

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 22

    bags

    Detalierea aciunilor

    Rcirea este eficace cnd lichidul de achiere este capabil sa absoarb i s transporte cldura datorita unei clduri specifice mari, a unei clduri latente de vaporizare mari i a unei conductiviti termice nalte.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 23

    bags

    Proprietile termice ale lichidelor de achiere

    2.550.2131.004Aer

    2.460.2130.920O2

    2.550.1991.046N2

    1.420.1560.837CO2

    14.2210.1600.3551.2552.511Ulei organic

    12.5212.5113.760Ulei mineral

    33.50.4313.641Emulsie de achiere 25%

    3.976Emulsie de achiere 10%

    62.82.2564.186Apa

    Conductivitatea termic

    w/mK

    Cldura specific de vaporizare

    kJ/kg

    Cldura specific

    kJ/kgK

    Lichid

    rcire

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 24

    bags

    Detalierea aciunilor

    Lubrifierea este eficace cnd se formeaz filmul de fluid ntre suprafee. In achiere acest lucru nu poate fi realizat din cauza apsrilor specificefoarte mari care mpiedic penetrarea fluiduluiprintre microneregularitilorsuprafeelor aflate nfrecare . De obicei se realizeaz o lubrifiere la limit.

    Separarea complet a suprafeelor nu este posibil. Aditivii, de tipul celor pentru nalt presiune, folosesc temperaturile nalte i presiunea mare pentru a realiza reacii chimice cu suprafeelemetalice ntre microneregularioti

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 25

    bags

    Coeficieni de frecare

    0.050.08Ulei mineral + 2% MoS2

    0.10Ulei mineral

    0.12Emulsie 110%

    0.16Apa

    0.39Aer

    Coef. de frecareMediu de achiere

    Capa

    citate

    de u

    ngere

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 26

    bags

    Inhibitorii de coroziune

    Molecule lungi ncrcate electric negativ sunt atrase de suprafaa metalica pentru formarea unui strat subire care s previn procesele electrochimice de coroziune

    Pasivizarea prin folosirea nitriilor pentru asigurarea formrii unui film de pasivizare este din ce in ce mai rar utilizata

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 27

    bags

    Proprietile unui lichid de achiere:

    Capacitate de rcire

    Capacitate de lubrifiere

    Capacitate de splare

    Rezisten la presiune

    Rezisten la mbtrnire

    Stabilitate biologic

    Protecie anticorosiv

    Capacitate de emulsionare

    Antispumare

    Compatibilitate cu pielea

    Capacitate de umectare

    Pct. sczut de imflamabilitate

    Transparen

    Filtrabilitate

    Compatibilitate cu cauciucul, etanrile, vopselele, chiturile, etc.

    Lipsa mirosului (inodore)

    ndeprtarea i eliminare uoar

    Prietenoase pentru mediu

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 28

    bags

    Tipuri de medii de achiere

    Aplicate manual:

    Vaseline sau paste

    Lichide aplicate prinpresarea recipientelorelastice

    Spray-uri cu aerosoli

    Paste cu grafit

    Aplicaii:

    Alezare

    Filetare

    gurire, etc

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 29

    bags

    Medii aplicate prin splarea zonei de achiere

    Necesit un sistem de recirculare:

    Lichide neconcentrate ( nu necesit diluare )conin o cantitate mare de uleiuri minerale siaditivi de extrema presiune (EP)

    Asigur o excelent lubrifiere

    Asigur o rcire satisfctoare

    Nu sunt potrivite pentru viteze mari de achiere

    Au costuri mari i riscuri pentru sntate

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 30

    bags

    Emulsii de uleiuri minerale

    Lichide frecvent utilizate, cu aspect lptos obinutprin emulsionarea uleiurilor minerale solubile n ap

    Conin 40-80% ulei mineral i ageni emulsiani+ inhibitori de coroziune +substanebiocide

    Asigur o foarte uoar lubrifiere dar nu asigurprotecie mpotriva depunerilor pe ti

    Pot conine i aditivi sau aditivi EP

    Au viscozitate mic

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 31

    bags

    Lichide semisintetice (micro-emulsii)

    Coninut redus de ulei

    Proporie crescut de emulsianifa de ulei

    Particule de ulei foarte mici

    Translucide sau chiar transparente

    Potrivite pentru rectificare

    Necesit inhibitori de coroziune, ageni bactericizi, aditivi EP ca i celelalte lichide de achiere

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 32

    bags

    Lichide de achiere sintetice

    Nu conin ulei mineral

    Conin:inhibitori de coroziune,ageni biocizi,aditivi sintetici de lubrifiere, ageni de splare

    Soluii transparente

    Au viscozitate foarte mic

    Pot reduce filmele uleioase protectoare pe suprafeele m-u deci necesit atenie la lubrifierea ghidajelor, etc.

    Pot afecta unele vopsele

    Sunt folosite mai ales la rectificare

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 33

    bags

    Structura schematica a lichidelorde achiere

    Emulsie Lichid semisintetic pentru achieri grele

    Source: Leiseder,Metal working Fluids

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 34

    bags

    Structura schematica a lichidelorde achiere

    Lichid semisintetic Lichid sintetic

    Source: Leiseder,Metal working Fluids

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 35

    bags

    Aspecte ecologice

    Lichidele de achiere sunt deeuri a cror depozitare i/saueliminare trebuie s respecte norme i proceduri specifice

    Eliminarea apei recuperate din lichide este i ea reglementat

    Incinerarea deeurilor separate din lichide trebuie fcut cu protejarea aerului

    Eliminarea i anihilarea lichidelor cost

    Aceste costuri precum i pericolul ecologic conduc la achierea uscat (dry machining)

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 36

    bags

    Achierea uscat i beneficiile minimizriicantitii de lichid de achiere

    Source: Weinert, CIRP Annals 53/2/2004

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 37

    bags

    Factori

    Performanele materialului

    Materialul semifabricatelor

    Procedeul de achiere

    Maina-unealt

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean 38

    bags

    Aplicaii:

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Uzura sculelor achietoare

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Cauzele scoaterii din uz a sculelor achietoare

    0

    25

    50

    75

    100

    Oel rapid Carburimetalice

    C

    a

    z

    u

    r

    i

    d

    e

    d

    e

    t

    e

    r

    i

    o

    r

    a

    r

    e

    a

    s

    c

    u

    l

    e

    i

    %

    Uzurnormal

    Deteriorriaccidentale

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Locul i rolul uzurii n procesul de achiere

    EFECTELE UZURII

    Uzura prin abraziuneUzura prin adeziuneUzura prin difuzieUzura prin oxidareUzura prin efect termo-electricUzura prin coroziuneUzura prin eroziuneUzura prin oboseal, etc

    Mecanismede uzur

    UZURA TIULUI

    Modificarearugozitii Afectareapreciziei de prelucrare Creterea suplimentar a forelor i momentelor Cretereacosturilor de fabricaie

    Incrca-rea termic i mecani-c a tiului

    Proprieti-le fizico-chimice ale perechii de material scul i piesRegimul de achiere

    FACTORI

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Ti de scul uzat dup STAS 14046/1-81

    Zona A

    VA

    A A

    B

    BUzur decraterUzur sub

    form de cresttur

    Plan PT

    VBBmaxb

    C

    B

    N

    VBCUzur prindesprindere

    VBB

    VBNb

    /

    4

    Z

    o

    n

    a

    VA

    max

    r

    a

    KLKM

    KB

    KT

    Uzur prin oxidare

    A-A

  • Ti de scul uzat

    CoroKey 2006 Practical tips / Tool wear

  • Faeta uzurii prin desprindere pe faa de aezare

    Remedierey Alegerea unei carburi mai rezistente la uzury Reducerea vitezei de achiere

    CoroKey 2006 Practical tips / Tool wear

  • Uzur sub form de crestturOxidarea n zona limitei adncimii de achiere

    Remedierey Selectarea unei carburi mai rezistente la uzury Selectarea unui unghi de atac mai micy Modificarea adncimii de achiere

    CoroKey 2006 Practical tips / Tool wear

  • Uzur de craterDifuzia dintre materialul sculei i semifabricat

    Remedierey Alegerea unei carburi mai rezistente la uzury Diminuarea vitezei de achiere

    CoroKey 2006 Practical tips / Tool wear

  • Deformarea plastic a tiuluiCldur i apsare specific substanial

    Remedierey Selectarea unei carburi mai rezistente

    la uzury Reducerea vitezei de achiere sau a

    avansuluiCoroKey 2006 Practical tips / Tool wear

  • Fisurarea termicModificri brute de temperatur, solicitri termice ciclice

    Remedierey Stabilizarea temperaturiiy Alegerea unei carburi mai rezistente la

    uzur

    CoroKey 2006 Practical tips / Tool wear

  • Sfrmarea tiuluiSolicitare prea mare a tiului pentru materialul de scul ales

    Remedierey Alegerea unei plcue cu ti mai rezistenty Alegerea unei carburi mai tenace

    CoroKey 2006 Practical tips / Tool wear

  • Fracturarea tiului

    Remedierey Reducerea avansuluiy Reducere vitezei de achierey Alegerea unei carburi mai

    tenaceCoroKey 2006 Practical tips / Tool wear

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Mecanisme de producere a uzurii Exist numeroase teorii i ipoteze privind uzura sculelor

    achietoare, dar ele converg n afirmaia c uzura este consecina aciunii mai multor mecanisme de uzur care acioneaz separat sau se poteneaz unele pe altele.

    Mecanismele de uzur puse n eviden n cazul sculelor achietoare sunt: uzura prin abraziune; uzura prin adeziune; uzura prin difuziune; uzura prin oxidare; uzura prin efect termo-electric; uzura prin coroziune.

  • Depunerea pe tiAderarea materialului semifabricatului pe tiul sculei

    Remedierey Creterea vitezei de achierey Alegerea unei geometri mai

    pozitive

    CoroKey 2006 Practical tips / Tool wear

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Influena vitezei asupra uzurii feei de aezare

    00.040.080.120.16

    0.20.24

    1 10 100

    Viteza de achiere [m/min]

    F

    a

    e

    t

    a

    d

    e

    u

    z

    u

    r

    V

    B

    [

    m

    m

    ]

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Schema procesului de difuziune n cazul tiului din carburi metalice

    Fe C Co

    Achie: OL50

    Scul: P30

    Descompunerea WCi formarea Fe3W3C; (FeW)6C; (FeW)23C6

    WC

    TiC-WC(TaC/NbC)CO-WC-MeC

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Zonele tiului expuse uzurii prin oxidare

    Zone de oxidare

    Depuneri de oxizi

    Crater de uzur

    Faeta de uzur

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Influena mediului de achiere asupra uzurii

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Uzura total a tiului de scul

    Temperatura de achiere

    U

    z

    u

    r

    a

    t

    o

    t

    a

    l

    Uzura prindifuziuneUzura mecanicUzura prinoxidareUzura prinadeziune

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Evoluia parametrilor de apreciere a uzurii n timp

    Timp de achiere,

    P

    a

    r

    a

    m

    e

    t

    r

    u

    l

    d

    e

    u

    z

    u

    r

    KBSKV

    VB

    KT

    Uzura de rodaj

    Uzuranormal

    Uzuraavansat

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Criterii de uzur i uzura limitDatorit uzurii, tiul sculei i pierde treptat capacitatea de achiere, astfel nct

    dup un anumit interval de timp se ajunge n situaia n care scula trebuie schimbat pentru c suprafaa generat nu mai ndeplinete condiiile de precizie dimensional, de form sau de rugozitate impuse. Acest moment se determin cu ajutorul unui indicator care evolueaz corelat cu desfurarea procesului de uzur i care reprezint un criteriu de uzur al sculei.

    n practic se folosesc urmtoarele criterii de uzur: nrutirea brusc a rugozitii suprafeei generate prin achiere; modificarea cotei de prelucrare datorit uzurii vrfului sculei; apariia unei emisii acustice de frecven nalt; creterea componentelor forei rezultante de achiere; nclzirea puternic a semifabricatului; apariia vibraiilor; deteriorri vizibile ale tiului achietor;

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Evoluia uzurii n timp i definirea uzurii limit

    Timpul de achiere,

    VB

    VBlim0,5

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Durabilitatea

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    DurabilitateaDurabilitatea este timpul de achiere efectiv, n anumite condiii bine

    definite, necesar atingerii uzurii limit. La epuizarea durabilitii unei scule achietoare, de regul ea nu i-a pierdut ntreaga capacitate de achiere, dar nu mai asigur satisfacerea cerinelor criteriului de uzur adoptat.

    Durabilitatea se exprima prin: timpul de achiere efectiv - T, n minute; drumul de achiere efectiv, n metri, corespunztor durabilitii sculei: suprafaa achiat, n m2, pe perioada durabilitii sculei: numrul de piese executat n timpul corespunztor durabilitii: volumul de achii ndeprtat, n m3, n timpul corespunztor

    durabilitii:

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Influena vitezei asupra curbelor de uzur

    v3 > v2 > v1

    T3 T2 T1Timp

    VBlim

    U

    z

    u

    r

    a

    V

    B

    t=ct.s=ct.

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bagsv1 vA v2 v3 vB

    log Cv

    TB

    T3

    T1TA

    T2

    logT

    logV

    l

    o

    g

    C

    T

    VBlim= ct.t = ct.s = ct.

    A

    B

    Curba lui Taylor

    vlogkClogTlog T +=

    BA

    BA

    vlogvlogTlogTlogtgk

    ==k

    T vCT =m

    v TCv =k1

    Tv CC =k/1m =

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Influena exponentului k

    l

    o

    g

    T

    log v

    l

    o

    g

    T

    log v

    l

    o

    g

    T

    log v

    T=CT1vk1 T=CT2vk2

    v2

    v1

    1

    1

    2

    T=CT2vk2

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Valori ale exponentului kValoarea exponentului kMaterial

    semifabricatMaterial de scul

    domeniu mediu

    Materiale mineralo-ceramice

    -4-3 -3

    Carburi metalice -5-2,5 -3

    Oel rapid -9-5 -7

    Font Carburi metalice -3,5 -3,5

    Aliaje de Cu Carburi metalice -3,5-3 -3

    Aliaje uoare Carburi metalice -2,5 -2,5

    Oel i oel turnat

  • 2003 Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Factori care influeneaz

    diagrama T-vlog v

    logT

    s

    log v

    logT

    t

    log v

    logT

    log v

    logT

    log v

    logT

    r (CM)

    log v

    logT

    r (Rp)

    log v

    logT

    HB;Rm

    log v

    logT

    VBlim

    log v

    logTLichid deachiere

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Generarea suprafeelor prin achiere

    Strunjirea

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Tipuri de strunjire

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Strunjirea - cinematica

    1000

    nDv

    snvf

    Md

    sarctg

    o90

    Viteza de achiere:

    Viteza de avans:

    Unghiul direciei rezultante de achiere:

    Unghiul direciei de avans:

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Seciunea achiei

    rsa sin

    rsin

    tb

    b

    t

    a

    s=a

    b=t

    s

    s

    r

    n nn

    vf

    vfvf

    a) b) c)

    r

    a

    b

    t

    r =90o

    Parametri tehnologici: t i sParametri geometrici: a i b

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Rugozitatea suprafeelor strunjite

    t

    s

    rR

    max

    'rr= 0

    s/2 s/2

    Rm

    ax

    r

    a) b)

    Suprafaa generatrr

    max

    'ctgctg

    sR

    cnd r = 0

    cnd r 0

    r8

    sR

    2

    max

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Geometria funcional a

    cuitului de strungF-F(Pfe)

    Direcia de achiere

    Pre

    P-P(Ppe)

    InterseciaPTe cu Ppe

    S

    Pre

    pe pe

    pe

    P

    P

    O-O(Poe)

    S(PTe)

    Punct consideratpe ti

    Pre e

    O

    F

    O

    F

    PTe

    PTe

    e

    Pre

    e

    e

    A

    InterseciaPTe cu Pfe

    Direcia deavans

    fe

    fe

    fe

    re '

    re

    Poe

    Direcia rezultant deachiere

    Ppe

    Pr

    ffe ffe

    reo 90costgtg

    re

    M

    o sind

    sarctg

    re

    M

    ooe sind

    sarctg

    re

    M

    ooe sind

    sarctg

    vve

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Influena unghiului de nclinare T

    v (h0)

    h

    v (h0)

    v (h=0)

    oeP

    P-P

    Planul axial al piesei

    DM

    M

    pe

    p

    p

    pe

    pe

    M

    P

    r

    90- r

    O-O

    O

    O

    2

    2

    2h

    d

    harctg

    M

    reo costgarctg

    re

    M

    oo

    hd

    harctg cos

    22

    2

    re

    M

    oo

    hd

    harctg cos

    22

    2

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Unghiurile funcionale in planul de msurare funcional Poe

    re

    M

    re

    M

    ooe

    hd

    harctg

    d

    sarctg

    cos

    2

    sin

    2

    2

    re

    M

    re

    M

    ooe

    hd

    harctg

    d

    sarctg

    cos

    2

    sin

    2

    2

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Geometria funcional la strunjirea transversal

    360s

    2

    D2

    sarctgfM

    360s

    2

    D2

    sarctgffeM

    360s

    2

    D2

    sarctgffeM

    rooeM sin

    360s

    2

    D2

    sarctg

    rooeM sin

    360s

    2

    D2

    sarctg

    a

    feM

    fM

    Pr

    s

    a=s/

    2

    vMveM

    veM'vM'

    fM

    fM'

    M' vfvf

    ct. fM

    Pre

    PT PTe

    vf=ns

    r

    DM

    feM

    f

    n

    M

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Gurirea

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Cinematica procesului de gurire

    vfve

    v

    Micarea deachiere

    Direcia micriide avans

    Direcia micriide achiere

    Direcia micriirezultante de achiere

    1000

    nDv

    b

    snvf

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Geometria constructiva a burghiului elicoidal

    unghiul eliceicanalului

    principal

    2r

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Geometria constructiv a

    burghiului elicoidal

    f

    f

    D1

    b'

    Dm

    Tiulprincipal

    r

    r

    r

    '

    F(Pf)

    F

    S

    S (PT)

    O(Po)PT

    Pr

    Pf

    Tiultransversal

    Tiulsecundar

    r' D1

    Db

    f

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Unghiul de degajare

    D

    M

    D

    b

    pe

    fMf

    Desfurata elicei tiului secundar

    Desfurata elicei ce trece prin punctul M

    tgD

    Dtg

    b

    MM

    f

    b

    MfM tg

    D

    D

    rb

    MoM

    sin

    tg

    D

    Dtg

    tg

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Seciunea achiei la burghiere

    a

    t=Db/2

    sd

    r

    rb

    2

    Dt

    b

    2

    ssd

    rd sinsa

    rsin

    tb

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    r

    H

    Fr

    FP

    Ff

    Db

    d

    Fr

    FP

    Ff

    Fr Fr

    Forele de achieredbakdF P11,1PP

    2/Db

    2/d

    br

    PP1d1,1PPP

    2

    d

    2

    DsinskdFF

    2

    HF2M Pa )dD(5,0dH b

    4

    d

    4

    DsinskM

    2b

    2

    rPP1

    d1,1Pa

    2

    d

    2

    Dsinsk2F

    br

    ff1df1,1a

    /PPMP amuaa

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Geometria funcional la burghiere

    fM

    f

    Pf

    v

    ve

    vf

    PrPre

    feM

    fM

    feM

    Planul de lucru

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Operaii nrudite

    a) Gurirea din plinb) Gurirea cu

    pregurire

    c) Alezarea cu cuit

    d) Lrgirea

    e) Adancirea

    f) Lamarea

    g) Alezarea

    h) Tarodarea

    i) Gurirea adnca

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Frezarea

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Frezarea frontal si cilindrica

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Procedee de frezare - cinematic

    t

    t1

    tt1

    t

    t1

    t

    tt1

    t1

    t

    Frez cilindric Frez deget

    Frez frontalFrez discFrez cilindro-frontal

    Frez frontal

    vf vfvf

    vf vf

    vf

    n n

    n

    n

    nn

    1000

    nDfv

    snvf

    z

    ssd

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Frezarea cilindric

    semifabricat

    semifabricat

    Pf

    Pf

    freza

    freza

    vf

    vft1

    n

    n

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Scule de frezat

    1

    7

    6

    5

    4

    3

    2

    13

    12

    11

    10

    9

    8

    16

    15

    14

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Seciunea achiei la frezarea cilindric

    a

    vf

    amax

    sd

    Freza

    Semifabricat

    nsd

    sinsa d

    f

    1dm

    D

    tsa

    cos/tb

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Seciunea achiei la frezarea frontal

    a'a

    s d

    r

    rd sinsinsa

    Tr cossin

    tb

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Geometria constructiv a dintelui frezei frontale

    P

    O

    F F

    P

    O

    S

    r

    o

    p

    p

    T> 0

    P-P

    O-O

    f

    f

    F-F

    Tiulprincipal

    Tiulsecundar

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Componentele forei rezultante de achiere la frezare

    FT

    FR

    Fa

    FrFy

    Fx

    FRFz

    nPr

    Pf

    Pf

    Fx

    FR

    PfPf

    n

    FT

    FRFp

    Fr

    FyFz

    Fa

    Pr

    a) b)

    a) frontal; b) cilindric

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Variaia componentei principale instantanee FTij care ncarc un ti:

    FTi FTiFTi

    FTimed FTimed FTimed

    a) b) c)a) la frezarea frontal simetric; b) la frezarea cilindric contra avansului; c) la frezarea cilindric n sensul avansului

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Calculul componentei principale i a momentului de achiere

    z

    2zsim

    f

    1

    D

    t2

    iP1

    rP

    T

    P1d1,1P

    ,i,T sinsincos

    stkF

    ,FF

    simz

    1i

    i,TT2

    DFM

    fz

    1i

    ,i,Ta

    sim

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Rectificarea

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Caracteristicile sculelor cu geometrie nedefinit

    Scule abrazive

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Materiale abrazive Electrocorindonul (simbol A dup STAS 10720-84) se obine din

    bauxit i carbon, n cuptoare electrice. El se difereniaz, dup gradul de puritate, n electrocorindon normal (11A), seminobil (41A) si nobil (33A). Acest material abraziv se folosete pentru rectificarea metalelor care dau achii lungi, cu rezisten mare la ntindere, precum i pentru oelurile aliate i nealiate, durificate sau nedurificate, oelurile turnate (ne)aliate, bronzuri rezistente (tenace).

    Carbura de siliciu, (simbol C dup STAS 10720-84) se obine n cuptoare electrice prin reacia dintre cuarul pur (97 - 99,5 % SiO2) i carbon. Carbura de siliciu se folosete n dou variante cu proprieti specifice, carbura de siliciu neagr (21C) i carbura de siliciu verde (22C). Domeniul de utilizare este rectificarea materialelor cu rezisten mai mic, care dau achii scurte, (fonta cenuie, fonta alb, aliajele dure) i rectificarea aliajelor neferoase, a materialelor nemetalice, (sticla, materialele ceramice, cauciucul i materialele sintetice).

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Materiale abrazive Carbura de bor, este mai dur dect carbura de siliciu i se folosete

    aproape exclusiv sub forma granulelor nelegate (libere) pentru lepuirea metalelor dure.

    Nitrura de bor cubic cristalin (CBN), sub form de granule abrazive are duritatea cea mai mare, dup diamant. Este caracterizat de o stabilitate termic mai mare dect cea a diamantului, deoarece primele semne de oxidare apar la peste 1000 C, (la diamant apar la 700 C). Se deosebete de diamant i prin lipsa afinitii chimice fa de componenii de aliere din oeluri. Discurile cu granule din CBN sunt foarte performante i lucreaz azi la viteze de rectificare de 300 m/s.

    Diamantul este cel mai dur material abraziv. El se utilizeaz cel mai frecvent ca o scul auxiliar pentru profilarea suprafeelor active ale corpurilor abrazive, i pentru restabilirea capacitii de achiere a acestora prin ndeprtarea stratului cu granule tocite i mbcsit cu achii.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Liantul Cel mai utilizat liant este cel ceramic (80% din cazuri). Lianii ceramici

    permit o bun gradare a duritii, o porozitate bun i asigur rezisten la influenele lichidului de achiere. Sunt puin sensibili la temperatur, dar foarte sensibili la ocuri. Viteza de rectificare admisibil pentru discurile cu liant ceramic este de 35 m/s.

    Rinile sintetice utilizate ca liani nu sunt sensibile la ocuri i de aceea se folosesc la discurile abrazive destinate pentru debitri, pentru nlturarea bavurilor, etc.

    Lianii minerali (silicai, magnezii), se folosesc la rectificarea uscat a pieselor subiri, sensibile la temperatur (ascuirea sculelor achietoare).

    Lianii organici cum sunt cauciucul i rinile organice se folosesc la debitare sau la corpuri abrazive elastice.

    Lianii metalici obinui prin sinterizarea pulberilor din oel sau din bronz, se folosesc pentru discurile cu granule din diamant sau CBN.

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Fabricaiasculelor abrazive

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Scule abrazive

  • Prof.dr.ing.Dnu Julean

    bags

    Granulaia

    Granulaia este o msur pe