Lucrarea III

CUNOAŞTEREA ŞI VERFICAREA GEOMETRIEI CONSTRUCTIVE A FREZELOR CILINDRICE

a. Scopul şi conţinutul lucrării

- Cunoaşterea parţilor, elementelor geometrice şi destineţiei frezelor

cilindrice, în construcţia de maşini; - Familiarizarea studentului cu metodologia şi aparatura de verificare a

dimensiunilor de bază cât şi a unghiurilor constructive ale frezelor cilindrice.

b. Consideraţii teoretice

Frezele cilindrice sunt caracterizate prin faptul că au z dinţi dispuşi pe o

suprafaţă cilindrică şi sunt utilizate în mod frecvent în construcţia de maşini. Ca părţi principale la oricare freză regăsim o parte activă, care poartă dinţii

prevăzuţi cu tăişuri şi o parte de fixare-poziţionare, concretizată printr-o coadă conică sau cilindrică, sau un alezaj. În general, dinţii frezelor pot fi executaţi în două variante constructive deosebite: frezaţi şi detalonaţi (fig.3.1). După modul de dispunere a acestora pe partea cilindrică se deosebesc freze cu dinţi drepţi şi cu dinţi elicoidali.

Dimensiunile de bază şi unghiurile constructive (α, γ, k, ω, r) ale frezelor cilindrice sunt stabilite de obicei în standarde urmând ca la o astfel de sculă să fie verificate următoarele elemente: diametrul părţii active D, lungimea părţii active 1, lăţimea faţetei şi lungimea tăişului de trecere, bătaia radială a dinţilor, unghiul de aşezare αx, de degajare γx, de atac K, de înclinare a canalului ω).

Fig.3.1a: Parametrii constructivi dimensionali 1 – suprafaţa de degajare; 2 – spatele dintelui;

3 – suprafaţa de aşezare; 4 – canal; 5 – tăiş

Fig. 3.1 b Fig.3.1 c

Pentru definirea unghiurilor parţii active se face apel la un sistem de plane de referinţă constructiv al sculei, format din planul de bază B (materializat de planul xMy, M fiind un punct de pe tăiş), planul tăişului T şi un plan secant S de măsurare.

Fig. 3.1 d

c. Aparatura şi metodologia desfăşurării lucrării

Lucrarea se efectuează pe aparatul prezentat în lucrarea nr.12 utilizând următoarele:

- freze cilindrice diferite, - raportor universal, - şublere, micrometre şi rigle de măsurare, - lupă Brinell.

Măsurarea elementelor geometrice ale frezelor se efectuează după cum urmează:

- Diametrul D al părţii active se determine cu ajutorul micrometrului de exterior sau cu un şubler de precizie, cuprinzând între cele două suprafeţe active ale acestor instrumente faţetele a doi dinţi diametrali opuşi.

- Lungimea părţii active 1 se măsoară cu şublerul sau cu rigla de măsurare. - Lăţimea faţetei (lf) se măsoară cu lupa Brinell. - Lungimea tăişului de trecere se măsoară cu un şubler sau cu lupa Brinell.

- Bătaia radială a tăişurilor, fig.3.1.c, se defineşte ca diferenţa distanţelor, maximă şi minimă, măsurate cu comparatorul 12, între tăişurile efective şi axa de rotaţie când acestea se găsesc în planul de bază. Pentru măsurare freza se fixează în capul divizor, se aduce palpatorul comparatorului 12 în contact cu un punct de pe tăiş, se reglează la zero apoi se aduc pe rând toţi dinţii în faţa palpatorului.

- Unghiul de aşezare αx de pe suprafaţa cilindrică. Se aduce punctul de pe tăişul pe care se execută măsurarea în planul axial al frezei, plan paralel cu planul de bază al aparatului, după care se blochează freza în această poziţie. Se apropie tija comparatorului cu cadran (12), după care se va roti freza cu un unghi θ (distanţa dintre două găuri de pe discul de divizare), iar la comparatorul (12) se va citi mărimea h. Unghiul de aşezare αx se calculează cu relaţia:

θπα

⋅⋅⋅

=D

harctgx

o360 [grade]

în care D este diametrul la care are loc măsurarea. - Unghiul de degajare γx, rezultă prin construcţia sculei în funcţie de unghiul de înclinare ω al canalelor de evacuare a aşchiilor şi se măsoară cu ajutorul comparatorului cu cadran (11) la care ae citeşte mărimea h dacă acesta se deplasează pe suprafaţa de degajare cu o mărime l citită la comparatorul (10). În acest caz unghiul de degajare γx se calculează cu relaţia:

lharctgx =γ [grade]

- Unghiul elicei ω. Palpatorul comparatorului cu cadran (11) va fi adus în contact cu tăişul dintelui, după care prin deplasarea saniei longitudinale cu mărimea l, citită la comparatorul (13) se va citi la comparatorul (11) mărimea h. Unghiul elicei ω se va calcula cu relaţia:

lharctg=θ [grade]

- Conicitatea inversă. Se deplasează sania longitudinală (7) înspre coadă cu mărimea l iar palpatorul comparatorului cu cadran (12) va fi adus în contact cu suprafaţa cilindrică. Dacă la comparatorul (12) se citeşte mărimea h, cu care se micşorează diametrul, atunci conicitatea inversă va fi egală cu:

tgalhk==

2

La această măsurare pentru mărirea preciziei de citire este necesar ca valoarea diviziunii comparatorului (12) să fie de 1 µm. Pentru măsurare, poate fi utilizat şi un micrometru.

În cazul frezelor cu dinţi detalonaţi se va efectua în plus măsurarea adâncimii de detalonare şi bătaia suprafeţei de degajare.

Măsurarea adâncimii de detalonare conduce şi la cunoaşterea unghiului de aşezare, după relaţia:

Dkzarctgπ

α = , [grade]

în care: z este numărul de dinţi ai frezei; D - diametrul exterior al frezei, în mm; k - adâncimea detalonării, în mm. Adâncimea detalonării k se măsoară pe direcţie radială şi este dată ca abaterea,

sesizată de comparatorul cu cadran (12), a curbei de detalonare faţă de circumferinţa circulară pe intervalul de un pas.

Pentru măsurare se aduce tăişul unui dinte al frezei în planul axial după care se apropie palpatorul comparatorului (12) de tăiş. În continuare se imprimă sculei o rotaţie, cu un pas, calculată cu relaţia:

BA

zk

T ==η

în care: k este constanta capului divizor, egală cu 40; B - numărul de găuri pe cercul de divizare, ales ca un multiplu al numarului de

dinţi z. Dacă la rotirea frezei se citeşte indicaţia h la comparatorul (12) atunci

adâncimea de detalonare se calculează cu relaţia:

h

DB

D

k ⋅= 2arcsin2π

[mm]

în care: B - lăţimea dintelui frezei, în mm; D - diametrul frezei, în mm.

Controlul poziţiei radiale a suprafeţei de degajare este necesară numai în cazul frezelor cu dinţi detalonaţi la care γx =0. Verificarea se realizează deplasând palpatorul comparatorului (11) în lungul suprafeţei de degajare după ce tăişul dintelui a fost adus într-un plan axial.

d. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor experimentale - Se determine unghiurile părţii aşchietoare din planul normal N-N utilizând

valorile acestora din planul X-X. - Se fac observaţii asupra mărimii dimensiunilor de bază şi parametrilor

geometrici ai sculei comparându-le cu recomandările din literatura de specialitate şi STAS-urile în vigoare.

- Se execută la scară desenul sculei stabilindu-se totodată şi condiţiile tehnice.

CUNOAŞTEREA ŞI VERIFICAREA GEOMETRIEI CONSTRUCTIVE A FREZELOR MELC

a. Scopul si continutul lucrarii - Cunoaşterea părţilor, elementelor geometriei şi destinaţiei frezelor melc în construcţia de maşini. - Familiarizarea studentului cu aparatele şi instrumentele pentru determinarea dimensiunilor de bază si a unghiurilor constructive ale frezelor melc. b. Consideraţii teoretice Frezele melc sunt scule utilizate la prelucrarea suprafeţelor a căror generatoare rezultă prin rulare. În general astfel de scule sunt folosite la prelucrarea dinţilor tuturor categoriilor de roţi cilindrice. Frezele melc sunt utilizate pentru prelucrarea roţilor cilindrice dinţate (STAS 3092-67), roţilor de lanţ (STAS 8846-72) şi arborilor canelaţi cu profil în evolventă sau rectiliniu (STAS 7678-66 şi STAS 3091-65). Dinţii acestor scule sunt dispuşi pe o elice fig.3.2, cu pas mare şi sunt detalonaţi ( 00=γ ) în scopul realizării unghiurilor de aşezare 00>α . Frezele melc pentru danturat roţi dinţate cilindrice au forma unui melc de referinţa, de obicei tip ND (6845-63), cu profil rectiliniu în secţiune normală pe dinte. Pentru obţinerea unei evolvente corecte ca generatoare a dintelui, in cazul prelucrării cu freza melc a unei roti dinţate cilindrice, este necesar ca dintele sculei sa aibă profilul în evolventa. Daca în locul profilului curbiliniu al dintelui se utilizează un profil rectiliniu, abaterile de la forma dată a profilului dintelui roţii se înscriu în toleranţele prescrise în standarde. Conform schemei din fig.3.2 cât şi STAS 3097-67 la o freza melc se controlează următoarele dimensiuni de baza: eroarea de angrenare (E a ), eroarea elicei dinţilor la o rotaţie (E el ), eroarea elicei dinţilor la trei rotaţii (E 3e ), eroarea elicei dinţilor de la dinte la dinte (E ed ), abaterile pasului (A p ), abaterea cumulată pe trei paşi (A 3p ), eroarea profilului flancului(E fp ), eroarea de poziţie a feţei de degajare (E fd ), bătaia radială a cilindrului de vârf (bD e ), eroarea cumulată a pasului circular (V pc ), abaterea pasului canalelor (A pac ), abaterea grosimii dintelui (A g ), conicitatea cilindrului de vârf (k), bătaia radială a gulerelor (brg), bătaia frontală a gulerelor (bfg) şi abaterea diametrului alezajului (A d ).

Fig.3.2 Parametrii constructive dimensionali

1 – tăiş, 2 – suprafaţa de degajare, 3 – suprafaţa de aşezare, 4 – canal pentru cuprinderea şi evacuarea aşchiilor, 5 – tăiş, 6 – guler, 7 – suprafaţa

frontală a gulerului, 8 – alezaj

Fig.3.3 Forma muchiei aşchietoare

Verificarea calităţii frezelor melc se realizează după cei trei indici de precizie complecşi prevăzuţi în STAS 3097-67, în funcţie de destinaţia sculei aşchietoare. Aceste verificări necesită existenţa unor aparate pentru controlul pasului în lungul cremalierelor, microscoape universale, aparate pentru verificarea continuă a pasului. Abaterea muchiei aşchietoare efective faţă de cea nominală a melcului se poate determina şi indirect prin controlul următoarelor mărimi: pasul canalelor de evacuare a aşchiilor (unghiul elicei ω ), pasul frontal, poziţia radială a suprafeţelor de degajare (unghiul xγ =0), bătaia radială şi conicitatea diametrului exterior, cât şi bătaia radială şi frontală a celor două gulere. c. Aparatura şi metodologia desfăşurării lucrării practice Pentru efectuarea lucrării sunt necesare următoarele:

- freze melc modul pentru roti dinţate cilindrice sau pentru roţi melcate; - şublere, micrometre şi rigle de măsurare;

- lupa de atelier sau lupa Brinell; - aparat pentru măsurarea geometriei sculelor aşchietoare (vezi lucrarea nr. 2). În cadrul lucrării practice se verifică următoarele elemente: Unghiul elicei ω (pasul canalelor elicoidale p e ). Freza se montează pe dornul capului divizor, a cărei bătaie radială este minimă, după care se apropie sania transversală (6) până când palpatorul comparatorului (11), (vezi fig. 3.2), a atins suprafaţa de degajare a dintelui (muchia se găseşte intr-un plan axial) după care se aduce la zero. Deplasând sania longitudinală (7) cu o mărime L citită la comparatorul cu cadran (13), la comparatorul cu cadran (12) se citeşte mărimea h. Unghiul elicei şi pasul canalelor se obţin prin calcul, utilizând relaţiile:

,Lharctge =ω [grade]

,eec ctgDP ωπ ⋅= [mm]

iar unghiul pω , corespunzător diametrului cercului primitiv, se obţine din relaţia:

m

cp D

Parctg=ω

D e - diametrul exterior al frezei, in mm; D m - diametrul mediu al frezei, inscripţionat pe freza. Pasul circular p. Se aduce tăişul unui dinte în plan axial, după care se apropie palpatorul comparatorului cu cadran (11) de suprafaţa de degajare a dintelui,

aducându-l la zero, după care se retrage cu o mărime l astfel încât să permită rotirea frezei cu un pas z/2π ce corespunde la un număr A de găuri de pe discul de divizare, determinat cu relaţia A=k/x*B, în care k=40, iar B este numărul de găuri de pe discul divizor, ales astfel ca să fie multiplul numărului de dinţi ai frezei supusă verificării. Se apropie din nou comparatorul (11) cu cantitatea retrasă, citind numărul de diviziuni faţă de poziţia de zero, se obţine abaterea pasului circular. Toate măsurătorile se execută pe diametrul mediu. Bătaia radială a diametrului exterior. Se aduce tăişul în planul axial după care se apropie comparatorul (12) până când palpatorul acestuia atinge tăişul. Se reglează la zero. Se roteşte freza cu un pas, citindu-se indicaţia comparatorului 12. Diferenţa dintre valoarea maximă şi minimă a citirilor comparatorului (12) reprezintă bătaia radială. Aceste citiri se înregistrează pe un grafic şi într-un tabel. Conicitatea după diametrul exterior. După ce se aduce tăişul în planul axial şi se apropie comparatorul cu cadran (12), (reglat la zero), se deplasează sania longitudinală (7) cu mărimea l citită la comparatorul (13). Dacă la comparatorul (12) se citeşte o mărime h atunci conicitatea este egala cu:

lhk 2=

Bătaia radială a gulerelor. Se apropie comparatorul (12), aducându-l la zero, de unul din gulerele frezei, după care se va roti freza, rotind manivela capului divizor. Diferenţa dintre citirea maximă şi minimă la comparator reprezintă bătaia radială. Bătaia frontală a gulerelor. Se aduce palpatorul comparatorului (11) în contact cu suprafaţa frontală după care se reglează la zero. Rotind freza cu o rotaţie, la comparatorul (11) se citesc valorile maxime şi minime ale abaterii faţă de valoarea de zero, iar prin diferenţă se obţine abaterea frontală. Controlul poziţiei radiale a feţei de degajare. Se efectuează după metodologia prezentată la frezele cilindrice cu dinţi detalonaţi (vezi prima parte a lucrării). Unghiul de aşezare xα şi detalonare k. Se aşează vârful comparatorului cu cadran (12) pe tăişul unui dinte adus în planul de bază după care se imprimă frezei o mişcare de rotaţie cu un unghi θ . Suprafaţa de aşezare principală a dintelui este detalonată, de obicei, după spirala arhimedică şi deci la comparatorul (12) se va înregistra un număr (n) de diviziuni. Valoarea unghiului de aşezare se calculează cu o relaţie de forma:

θπα

⋅⋅

=D

narctgx

0360, [grade]

în care: D e este diametrul exterior al frezei, în mm. Mărimea detalonării se determină cu formula:

xe tg

zDk απ

⋅= , [mm]

în care z este numărul de dinţi ai frezei. Unghiul de aşezare nα . Se roteşte axa frezei în plan vertical cu unghiul ω după care se apropie de tăişul din stânga sau din dreapta palpatorul comparatorului cu cadran (11), reglat la zero, se deplasează în lungul acestuia cu o mărime l citită la comparatorul (10). Dacă la comparatorul (11) s-a înregistrat mărimea h atunci valoarea unghiului de aşezare nα se calculează cu relaţia:

lharctgn =α [grade]

d. Prelucrarea şi interpretarea rezultatelor experimentale Se determină valorile parametrilor geometrici din celelalte plane utilizând relaţiile prezentate în laboratorul nr.2. Se compară rezultatele experimentale cu cele calculate sau standardizate. Se face desenul de execuţie al frezei melc stabilindu-se şi condiţiile tehnice de execuţie. Se fac observaţii asupra calităţii execuţiei frezei verificate.

Anexe:

Freze frontale

Freze pentru suprafeţe profilate

Freze disc Bibliografie:

1. Mihailide Mircea, Irina Croitoru, Mircea Cozmîncă, Sculelor aşchietoare. Concepţie, proiectare, utilizare, format pdf, disponibil la http://www.musif.mt.tuiasi.ro/echipa/mmihailide/mmihailide.html ;

2. Secarǎ, Gh. Proiectarea sculelor aşchietoare. E. D. P. Bucureşti, 1979;

3. * * * Milling, disponibil la http://www.coromant.sandvik.com/, accesat în ianuarie 2007.