Embed Size (px)
Citation preview
BROSAREA
124
7.6 BROŞAREA
7.6.1 Generalităţi Broşarea este o operaţie de prelucrare prin aşchiere a suprafeţelor interioare şi exterioare, profilate sau nu, pentru o producţie de serie sau masă, rezultând o calitate a suprafeţei corespunzătoare finisărilor (Ra ≤ 0,8 µm) şi o precizie dimensională foarte mare (clasa 6-7 de precizie) cu ajutorul unei scule numită broşă. Aceasta este o sculă cu mai mulţi dinţi, modul de generare al suprafeţei rezultând din figura 7.38.
Fig.7.38 Schema operaţiei de broşare
Se remarcă faptul că la acest procedeu de generare, nu există decât mişcare principală, iar avansul este obţinut prin dispunerea relativă a dinţilor broşei în aşa fel încât fiecare dinte să fie deplasat cu avansul pe dinte faţă de cel anterior. In acest fel se poate spune că avansul este materializat pe scula aşchietoare. Din acest motiv cinematica maşinilor de broşat este foarte simplă neavând lanţ cinematic de avans. Din punct de vedere al metodei de generare broşele sunt scule care lucrează după principiul generatoarei materializate. Având în vedere precizia şi complexitatea sculei aşchietoare, broşarea este o operaţie scumpă, acesta fiind şi motivul pentru care nu se foloseşte decât la producţia de serie mare sau masă unde productivitatea foarte mare compensează preţul ridicat al operaţiei. Clasificarea broşelor se face după mai multe criterii printre care sunt:
♦ Traiectoria mişcării principale: - cu mişcare de aşchiere rectilinie; - cu mişcare de aşchiere elicoidală; - cu mişcare de aşchiere circulară.
♦ După modul de acţionare: - broşe de tracţiune, solicitate la întindere; - broşe de compresiune (folosite pe prese).
BROSAREA
125
♦ După construcţie: - monobloc; - din mai multe bucăţi (asamblate fix sau demontabil).
♦ După schema de aşchiere:
- broşare după profil; - broşare prin generare; - broşare progresivă;
7.6.2. Scheme de aşchiere la broşare
Pentru proiectarea unei broşe trebuie, mai întâi stabilită schema de broşare. Aceasta este o schemă care arată modul de îndepărtare al adaosului de prelucrare de către fiecare dinte sau segment al broşei şi de aici rezultă construcţia sculei, modul de generare al suprafeţei, calitatea suprafeţei şi tehnologia de execuţie a broşei. In figura 7.39 sunt prezentate schemele de aşchiere pentru o suprafaţă închisă, poligonală şi pentru una deschisă.
a b c
Fig.7.39 Scheme de broşare Din figură rezultă următoarele: a) Broşarea după profil la care supraînălţarea pe dinte, az este normală la
profilul suprafeţei de prelucrat. Din acest motiv forma dinţilor broşei va fi identică cu forma profilului piesei de prelucrat. Lăţimea aşchiei b va fi, în acest caz, egală cu perimetrul profilului de broşat, ceea ce va da o valoare mare, care combinată cu valoarea foarte mică a grosimii aşchiei va duce la o secţiune de aşchie de formă subţire cu dezavantajele aferente:
- apăsare specifică foarte mare datorată raportului de formă al secţiunii aşchiei b/a foarte defavorabil, ceea ce duce la forţe foarte mari de broşare şi la o uzură ridicată a broşei;
- grosime de aşchie apropiată de raza de ascuţire rβ ceea ce impune o ascuţire foarte atentă a broşei;
BROSAREA
126
- număr mare de dinţi ai broşei, ceea ce ridică probleme deosebite privind lungimea broşei;
- probleme de înmagazinare a aşchiei în golul dintelui datorită lăţimii mari a aşchiei.
Avantajul acestui tip de broşare este simplitatea constructivă, relativă a broşei b) Broşarea prin generare (fig.7.39b), la care supraînălţarea pe dinte az se ia
pe direcţia adaosului de prelucrare maxim, dinţii ne mai având forma profilului de prelucrat. Si în acest caz lăţimea aşchiei rezultă mare, ceea ce impune grosimi mici ale acesteia. Rezultă aceleaşi dezavantaje ca mai sus, dar avem avantajul realizării mai simple a broşei, în special în cazul alezajelor poligonale unde forma dinţilor va fi circulară.
c) Broşarea progresivă (fig.7.39c), la care supraînălţarea pe dinte se ia tot pe direcţia normală la direcţia adaosului maxim de prelucrare, dar lăţimea aşchiei se împarte pe mai mulţi dinţi, astfel că, tăişurile principale vor fi pe partea laterală a dintelui şi cele secundare pe conturul dintelui. In acest caz principalul avantaj este al micşorării lăţimii aşchiei, astfel putând lua grosimi de aşchie mai mari şi îmbunătăţind în acest mod raportul de formă al secţiunii aşchiei. Principalele avantaje ale acestei scheme sunt:
- grosimea aşchiei az mai mare, care duce la apăsare specifică de aşchiere mai mică şi deci la forţe de aşchiere mai mici şi la o uzură mai redusă a sculei;
- număr mai mic de dinţi ai broşei, c a urmare a adaosului pe dinte mai mare, deci o lungime mai mică a broşei;
Dezavantajele acestui mod de generare sunt: - necesitatea unui gol al dintelui mai mare datorită grosimii mai
mari a aşchiei, ceea ce duce la un pas mai mare al broşei. In figura 7.40 se prezintă un grafic ce arată modul de variaţie al apăsării specifice de aşchiere pentru cele trei scheme de broşare analizate.
Fig.7.40 Apăsarea specifică de aşchiere, [10]
BROSAREA
127
Alegerea corectă a schemei de broşare se face analizând toate elementele de mai sus, de la caz la caz, având în vedere că orice suprafaţă poate fi prelucrată prin oricare din schemele de broşare amintite sau prin combinarea acestora. Desigur, pentru anumite forme ale profilului piesei rezultă o anumită schemă de broşare ca fiind cea mai avantajoasă.
7.6.3 Geometria broşelor Deoarece la broşare mişcarea efectivă de aşchiere este identică cu cea principală, ne existând o mişcare de avans, geometria constructivă este şi ea identică cu cea funcţională (efectivă). Rezultă că unghiurile constructive vor fi identice cu cele funcţionale. Unghiul de degajare, γo se ia în funcţie de materialul de prelucrat, conform tabelului 1. La dinţii de calibrare, înspre coada broşei unghiul degajare se ia mai mic pentru a se obţine un efect de răzuire, care duce la îmbunătăţirea calităţii suprafeţei ca şi în cazul alezării. Tabelul 7.1
Materialul de prelucrat γo
<600 MPa 15..18 600..1000 MPa 12..15
Oţel Rm
>1000 MPa 8..10 > 180 8..10 Fontă HB > 180 4..8
Fontă maleabilă 10 Aluminiu 12..15 Bronz 0..5 Cupru tehnic pur 15 Alamă fragilă 2 Alamă moale 6 Compoziţie pentru lagăre (babbit) 10..15
Unghiul de aşezare αo se ia mai mic decât ar fi necesar în mod normal, deoarece duce la slăbirea tăişului şi la pierderea dimensiunii broşei după reascuţire, în special la broşele de interior. Pentru broşele exterioare valorile acestuia pot fi mai apropiate de valorile normale ţinând cont că aici nu are importanţă reducerea dimensiunii broşei după reascuţire. Valorile recomandate sunt redate în tabelul 2. Tabelul 7.2
αo Tipul broşei Partea de aşchiere Finisare, calibrare
Broşă interioară Broşă exterioară
2..3o30’ 10o
0o30’..1o 10o
Unii autori recomandă valori mai mari ale unghiului de aşezare [10], între 2 şi 4o pentru partea de aşchiere şi un unghi de 1o la dinţii de finisare, iar pentru cei de calibrare valoarea de 0o30’.
BROSAREA
128
La orice tip de broşă se va lua pentru întărirea tăişului o faţetă aşchietoare f=0,005 mm. La broşele care au tăiş secundar se ia un unghi de aşezare α’=0o30’. Pentru broşele care lucrează cu o lăţime de aşchie mai mare se prevăd canale pentru fragmentarea aşchiilor (fig.7.41).
Fig.7.41 Fragmentatoare de aşchii
La aceste canale care au un rol foarte important în îmbunătăţirea raportului de formă al secţiunii aşchiei, trebuie avut în vedere un unghi de aşezare lateral de minim 0o30’ pentru a reduce frecarea şi a înlătura pericolul ciobirii dinţilor broşei. Un alt unghi constructiv care apare mai ales la broşele de exterior, este unghiul de înclinare λT. Acest unghi se alege având în vedere ca suma tăişurilor aflate simultan în aşchiere, bi să fie constantă. Calculul acestei sume se poate face analitic sau grafic conform figurii 7.42.
Fig.7.42 Lăţimea aşchiei la broşarea exterioară
7.6.4 Grosimea aşchiei la broşare Broşarea este o operaţie de finisare, aşa că vom avea de-a face cu o aşchie subţire. Mărirea grosimii acesteia duce la înrăutăţirea rugozităţii suprafeţei precum şi la pericolul înfundării canalului de aşchii datorită unei aşezări necorespunzătoare a aşchiei în acest canal. La unele operaţii de broşare, unde
BROSAREA
129
avem tăişuri secundare (broşarea canalelor de pană), acestea au un unghi de aşezare foarte mic ceea ce face ca pe această porţiune aşchia să fie ruptă şi nu aşchiată. Dacă se măreşte grosimea aşchiei, creşte şi zona pe care se produce această rupere ceea ce va înrăutăţi şi mai mult procesul de aşchiere. Ca valoare practică pentru canale de pană se poate lua valoarea az ≤ 0,08 mm . Literatura de specialitate [13] recomandă unele formule de calcul pentru grosimea aşchiei la broşare, astfel:
pentru broşe cilindrice şi pentru alezaje canelate:
sxsz DCa ⋅= (7.35)
pentru broşarea canalelor de pană:
sx
sz bCa ⋅= (7.36)
unde D este diametrul părţii de calibrare; b, lăţimea canalului de pană; Cs şi xs coeficienţi conform tabelului 7.3.
Tabelul 7.3 Broşe cilindrice Broşe canelate Broşe canale de pană Materialul
De broşat Cs xs Cs xs cs xs Oţel Rm<600 0,015 0,40 0.0107 0,60 0,021 0,50
Oţel Rm ≤800 0,012 0.40 0,096 0,60 0,018 0,50 Fontă cenuşie şi
maleabilă 0,0091 0,53 0,0182 0,50 0,0234 0,60
Bronz 0,0046 0,65 0,00135 0,50 0,0225 0,60 Compoziţie lagăre 0,0058 0,65 0,0155 0,50 0,0230 0,60
In nici un caz nu se recomandă un adaos pe dinte az < 0,01, deoarece din cauza razei de ascuţire nu se va mai ridica aşchie ci se va produce numai o tasare plastică a materialului, astfel că dintele următor va avea de ridicat o aşchie mai mare putând să se rupă. La broşarea progresivă se pot adopta valori mai mari ale adaosului pe dinte, mergând până la valori az= 0,2..0.4 mm sau chiar mai mult (max.0,7..1mm), deoarece aici aşchia este mai puţin lată şi de asemenea dinţii sunt ascuţiţi pe părţile laterale înlăturându-se fenomenul de rupere a aşchiei pe tăişurile laterale.
7.6.5 Viteza de aşchiere la broşare Având în vedere că operaţia de broşare este o operaţie de finisare trebuie ţinut cont de fenomenul depunerilor pe tăiş, care are o influenţă puternic negativă asupra calităţii suprafeţei. Astfel viteza de aşchiere aleasă trebuie să evite zona în care există aceste depuneri. Se cunoaşte că acest lucru se produce la viteze mici (sub 10 m/min) sau la viteze mari (peste 80 m/min), în cazul oţelurilor.
BROSAREA
130
Rezultă ca viteza va trebui aleasă în una din aceste zone chiar dacă din calcule s-ar găsi o valoare în afara acestei restricţii. Pentru a calcula viteza tehnologică se poate folosi formula generală de calcul:
vyvz
mv
p kaT
Cv⋅
= (7.37)
unde Cv şi yv sunt coeficienţi ce se găsesc în baze de date sau în literatură; T, durabilitatea sculei, care se ia mare (90…480 min) deoarece scula este foarte scumpă .
7.6.6 Particularităţi ale procesului de broşare Fenomenele fizice care apar la detaşarea aşchiei la broşare sunt influenţate de toate particularităţile arătate mai sus:
Raportul de formă al secţiunii aşchiei foarte defavorabil – grosime de aşchie foarte mică şi lăţime mare; Aşchiere neliberă- aşchia este detaşată atât pe grosime cât şi pe lăţime; Degajarea aşchiei într-un spaţiu închis, golul dintelui; Unghiuri de aşezare mici (mai ales la broşele interioare).
Fig.7.43 Golul dintelui la broşă
Detaşarea aşchiei se face foarte greu datorită grosimilor foarte mici de aşchie, în special la schemele de broşare după profil şi la broşarea prin generare. Datorită acestei grosimi mici de aşchie influenţa razei de ascuţire este foarte mare. La grosimile de aşchie specifice finisării grosimea aşchiei este de acelaşi ordin de mărime cu raza la vârf, ceea ce duce la creşterea foarte mare a presiunii de aşchiere şi la aşchierea cu unghi real de degajare negativ. Acest lucru duce la creşterea foarte accentuată a forţelor de aşchiere şi la apariţia fenomenului de deformare plastică a materialului din stratul superficial, care accentuează prin fenomenul de ecruisare uzura sculei. In figura 7.44 se poate observa creşterea apăsării specifice de aşchiere în funcţie de grosimea aşchiei. Acest fenomen
BROSAREA
131
negativ se poate evita numai în cazul folosirii broşării progresive unde, datorită grosimilor de aşchie de peste 0,2 mm presiunea de aşchiere scade simţitor. Alt aspect negativ este cel legat de caracterul neliber al aşchierii şi de acumularea aşchiei în spaţiul închis dintre dinţii broşei. In figura 7.43 este prezentat modul în care aşchia se spiralează în spaţiul dintre dinţi şi măsurile care se iau pentru rezolvarea acestei probleme (raza de racordare a spaţiului dintre dinţi, forme speciale pentru mărirea volumului acestui spaţiu, executarea de fragmentatoare de aşchii pentru reducerea lăţimii acesteia). In cazul profilelor curbilinii fenomenele de deformare suplimentară care apar sunt şi mai puternice datorită diferenţei de lungime dintre conturul exterior şi cel interior.
Fig.7.44 Variaţia apăsării specifice de aşchiere
La aceste profile este absolut necesară executarea fragmentatoarelor de aşchie. Pentru uniformizarea forţelor de aşchiere cu consecinţe în reducerea vibraţiilor, este necesar ca pe lungimea piesei de broşat să se afle simultan în contact un număr minim de 2 dinţi. Acest număr nu trebuie să depăşească 6…8 dinţi deoarece în acest caz cresc prea mult frecările dintre sculă şi semifabricat şi de asemenea forţele de aşchiere. Colţurile care apar la broşe trebuie eliminate deoarece acestea se ard la ascuţire, chiar cu precauţiile luate prin folosirea fluidelor de răcire. Eliminarea acestora trebuie avută în vedere chiar de la proiectarea piesei prin folosirea razelor de racordare, care reduc şi pericolul apariţiei de concentratori de tensiuni. Dacă pe piesă nu se recomandă expres o rază de racordare sau o teşire la colţuri aceasta trebuie făcută neapărat la broşă.
BROSAREA
132
Broşele sunt scule foarte sensibile şi precise astfel că se va da cea mai mare atenţie atât la execuţia lor, la tratamentul termic, ascuţire şi păstrarea lor precum şi la folosirea acestora în atelierele de prelucrări mecanice. După [13] broşarea nu depăşeşte 2% din totalitatea procedeelor de prelucrare mecanică, chiar în cazul producţiei de serie mare sau masă.
7.6.7 Forţele de aşchiere la broşare Datorită presiunilor de aşchiere mari care se produc la detaşarea aşchiei în procesul de broşare şi a faptului că se află simultan în aşchiere mai mulţi dinţi, forţele care apar sunt foarte mari. Acest lucru face ca solicitările mecanice din sistemul tehnologic să fie şi ele mari şi însoţite de componente dinamice datorate vibraţiilor care sunt şi ele prezente. La prelucrarea unor profile închise componentele de respingere normale la suprafaţa prelucrată se anulează reciproc, astfel că va apare numai forţa principală care va avea direcţia pe direcţia mişcării principale de aşchiere. Forţa de tracţiune care apare va fi rezultanta forţelor de aşchiere pe fiecare dinte multiplicată cu numărul de dinţi aflaţi simultan în contact cu piesa şi corectată cu anumiţi factori de corecţie care ţin de forţele de frecare, caracteristicile materialului prelucrat, tipul broşării şi alţii. Forţa principală de aşchiere poate fi determinată cu relaţia:
o1yy zFF ⋅= (7.38) în care Fy1 este forţa de aşchiere pe un dinte, obţinută din relaţia:
baCF 1zp1y ⋅⋅= −µ (7.39)
unde Cp şi µ depind de materialul prelucrat şi condiţiile de aşchiere; az este adaosul pe dinte; b, lăţimea aşchiei. Numărul de dinţi aflaţi simultan în aşchiere se determină din relaţia:
1p
Lz p
o += (7.40)
unde Lp este lungimea piesei de prelucrat ; p, pasul broşei. Forţa de tracţiune necesară va fi :
kzbaCF oxzpt ⋅⋅⋅⋅= (7.41)
unde parametrii au aceeaşi semnificaţie ca mai sus, iar: x = 1-µ este exponentul grosimii aşchiei; k, coeficient de corecţie în funcţie de unghiul de degajare, fragmentatori de aşchii etc.
BROSAREA
133
Pentru suprafeţe plane există formule speciale, care sunt redate în literatura de specialitate, [10, 13]. O problemă specifică procesului de broşare este apariţia vibraţiilor. Acestea apar datorită discontinuităţii procesului de aşchiere: dinţii broşei intră succesiv în aşchiere astfel că forţa este pulsatorie între o valoare minimă şi una maximă corespunzătoare momentului când avem numărul maxim de dinţi aflaţi simultan în aşchiere. Frecvenţa de variaţie a forţei este dată de frecvenţa de intrare a dinţilor în aşchiere, care depinde de viteza de tragere şi de pasul broşei. De obicei, aceste vibraţii sunt de joasă frecvenţă (sub 20 Hz), [12]. Aceste vibraţii influenţează negativ calitatea suprafeţei prelucrate. O altă influenţă negativă este asupra sistemului tehnologic, care poate să intre şi el în vibraţie prin fenomenul de rezonanţă. Pentru reducerea acestor vibraţii se foloseşte de câte ori este posibil unghiul de înclinare λT≠0, care duce la uniformizarea forţelor şi la reducerea amplitudinii vibraţiilor. O altă metodă este de a se lua pasul broşei variabil de la dinte la dinte, în jurul unei valori nominale calculate. Variaţia pasului este de câteva zecimi (max 0,5 mm), dar influenţa este foarte bună deoarece duce la o defazare a forţei perturbatoare faţă de vibraţie prin întârzierea intrării dintelui fată de faza vibraţiei, ducând în acest mod la amortizarea vibraţiilor. Un alt tip de vibraţii sunt cele autoinduse, autovibraţiile. Acestea apar datorită specificului procesului de broşare şi se manifestă mai puternic la broşarea după profil şi prin generare unde lăţimea aşchiei este mai mare. Se ştie că lăţimea aşchiei este factorul determinant în apariţia acestui tip de vibraţii. Aceste autovibraţii au frecvenţe mai mari decât cele amintite mai sus (50-200Hz), fiind catastrofale pentru rugozitate. Pentru reducerea lor se execută canale de fragmentare a aşchiilor pentru a reduce lăţimea aşchiei. In cazul folosirii metodei de generare prin broşare progresivă autovibraţiile sunt mai reduse.
BROSAREA
134
7.7 Filetarea
7.7.1. Procesul de filetare Filetele sunt printre cele mai folosite tipuri de îmbinare demontabilă în construcţia de maşini. Acestea se pot realiza prin mai multe procedee de prelucrare, dintre care cele prin aşchiere sunt:
filetarea cu cuţitul pe strung; filetarea cu tarodul sau filiera; frezarea filetelor; filetare cu capete de filetat; rectificarea cu discuri abrazive.
Modul de realizare a filetelor depinde de precizia de realizare a filetului, posibilitatea realizării rugozităţii flancurilor filetului şi seria de fabricaţie. Flancurile filetului sunt suprafeţe elicoidale pentru realizarea cărora este necesară o mişcare de rotaţie şi una de translaţie axială. De regulă se prelucrează cu generatoarea materializată ( având forma filetului ce trebuie realizat- metric, rotund trapezoidal etc.) şi directoarea cinematică (strunjire, frezare, rectificare) sau materializată (tarodare, filetarea cu filiera).
7.7.2. Filetarea pe strung Prin acest procedeu se poate fileta cu ajutorul cuţitelor profilate (normale, disc sau tangenţiale) de filetat, sau a bacurilor de filetare având profilul în funcţie de profilul filetului de realizat. Filetarea cu cuţite normale de filet se execută în mai multe treceri, deoarece lăţimea aşchiei este destul de mare şi secţiunea aşchiei este de formă subţire, astfel că apar forţe şi deformaţii mari. La fiecare trecere se face o mişcare de reglare a adâncimii trecerii, astfel că avem mai multe moduri de a fileta după direcţia mişcării de reglare, figura 7.45.
Fig7.45. Scheme de aşchiere la filetarea prin strunjire
FILETAREA
135
La prelucrarea cu avans radial (fig.7.45a ) raportul de formă al secţiunii aşchiei este defavorabil deoarece lăţimea aşchiei este mare şi grosimea mică. Condiţiile de aşchiere sunt diferite pe cele două flancuri astfel că rugozitatea şi uzura sculei nu vor fi egale. Schema din figura 7.45b este mai favorabilă deoarece raportul de formă al aşchiei se îmbunătăţeşte pentru flancul stâng al danturii , tăişul din stânga ridicând majoritatea adaosului de prelucrare, dar pe flancul drept aşchia devine şi mai subţire, deformaţiile plastice mai mari şi rugozitatea mai slabă. Cea mai bună schemă din punct de vedere al aşchierii este cea din figura 7.45c unde avansul de reglare este paralel cu flancul filetului. In acest fel lucrează numai tăişul principal, raportul de formă al secţiunii aşchiei este mai favorabil (aşchia este mai groasă) şi rugozitatea flancurilor mai bună. De asemenea şi uzura sculei este mai puţin intensă deoarece lucrează numai tăişul principal, care ridică în totalitate adaosul de prelucrare. Singura problemă dificilă este precizia realizării paralelismului avansului de reglare cu flancul filetului. Mărimea avansului de reglare depinde de pasul filetului:
pentru p=2…6 mm se iau 4..8 treceri; pentru filete trapezoidale cu pas mare, p=10…16 mm până la 25 de treceri.
Deoarece la prelucrarea filetelor avansul de lucru este egal cu pasul (f = p), viteza devans poate avea valori destul de mari, în special la filetele cu pas mare, putând ajunge să fie de aceeaşi mărime cu viteza principală de aşchiere. Tinând cont de acest lucru trebuie avută în vedere variaţia geometriei funcţionale pe cele două flancuri ale filetului, figura 7.46.
Fig.7.46 Geometria efectivă pe flancurile filatului, [9]
Analizând cele trei cazuri din figura 7.46 se pot constata următoarele:
în cazul cuţitelor de filetat cu faţă de degajare paralelă cu axa filetului (fig.7.46 a) unghiurile de degajare efective pe flancul stâng şi drept nu sunt egale, γse > 0 şi γde < 0. De asemenea unghiurile de a. De asemenea unghiurile de aşezare pe cele două flancuri nu sunt egale: αse < αde . Rezultă că formarea aşchiei pe cele două flancuri este diferită şi de asemenea forţele de aşchiere sunt diferite dacă se alege avansul de reglare radial. Din cauza unghiurilor de aşezare diferite rugozitatea pe flancul
FILETAREA
136
drept va mai slabă decât cea de pe flancul stâng şi în fine uzarea celor două flancuri nu va fi egală. Pentru cuţitele cu faţa de degajare identică cu cazul dinainte, dar cu feţele de aşezare ascuţite asimetric pentru a se asigura egalitatea unghiurilor de aşezare se menţin problemele legate de unghiul de degajare şi apare problema unghiurilor β, de ascuţire inegale. Aceasta duce la o uzare neuniformă a cuţitului pe cele două flancuri. Pentru uniformizarea unghiurilor de degajare se poate realiza o suprafaţă de degajare în trepte pentru cele două flancuri, dar această soluţie complică construcţia cuţitului. În cazul aşezării cuţitului cu faţa de degajare normală pe elicea filetului, (fig.7.46c) se egalizează atât unghiurile efective de degajare cât şi cele de aşezare, condiţiile de aşchiere sunt identice pe cele două flancuri şi uzura este de asemenea uniformă. Apare problema determinării corecte a profilului cuţitului, care nu mai este identic cu profilul filetului deoarece planul de generare nu mai corespunde cu planul feţei de degajare a sculei.
Cuţitele normale pentru filet se iau de regulă, pentru filete cu pas mic cu unghi de degajare egal cu zero. Dacă acest unghi este diferit de zero apare din nou problema determinării profilului sculei pornind de la profilul filetului. Diferenţa între cele două profile este cu atât mai mare cu cât unghiul de degajare este mai mare şi cu cât adâncimea profilului este mai mare.
7.7.3. Filetarea cu tarodul Tarodul este o sculă pentru prelucrarea filetelor interioare, provenită dintr-un şurub căruia i s-au creat condiţii de aşchiere, (fig.7.47): s-au executat canale pentru evacuarea aşchiilor şi apariţia tăişurilor, con de atac pe care s-a ascuţit faţa de aşezare, materialul din care s-a executat scula s-a tratat termic până la duritatea cerută şi s-a prevăzut cu o parte de prindere şi antrenare . Un dinte al tarodului poate fi considerat ca o succesiune de cuţite de filetat decalate cu pasul filetului şi de asemenea decalate radial pe porţiunea conului de atac, asamblate pe un corp de rotaţie. Prin aceasta se realizează o productivitate mai mare decât la filetarea cu un singur cuţit. Geometria tarodului este prezentată în figura 7.47. Unghiul principal de atac se alege în funcţie de materialul de prelucrat şi de tipul găurii (de trecere sau înfundată) şi formează conul de atac pe lungimea l1.
FILETAREA
137
Fig 7.47. Geometria constructivă a tarodului
Unghiul de aşezare principal este considerat cel din secţiunea ortogonală,
α0 şi apare ca urmare a detalonării care se execută pe faţa de aşezare pe lungimea conului de atac. La unii tarozi, rectificaţi se face o mică detalonare, cu un unghi de aşezare foarte mic şi pe lungimea l2 a părţii de conducere - calibrare pentru a reduce frecarea şi a extrage mai uşor tarodul după cursa activă de filetare. Pentru uniformizarea condiţiilor de aşchiere pe cele două flancuri ale filetului se poate executa şi la tarod un unghi de înclinare λT, care face canalul de aşchii elicoidal pe porţiunea conului de atac, ca în figura 7.48.
Fig.7.48 Tarozi cu unghi de înclinare
FILETAREA
138
Direcţia de înclinare a canalelor elicoidale are influenţă asupra eliminării aşchiilor astfel încât la tarodarea găurilor înfundate sensul înclinării trebuie să coincidă cu sensul filetului. Ca şi în cazul filetării cu cuţitul grosimea aşchiei la tarodare ridică probleme având de-a face cu o secţiune de aşchie de formă subţire, defavorabilă din punct de vedere al deformaţiilor şi al solicitării sculei. In figura 7.49 este prezentat modul de ridicare al adaosului de prelucrare pe porţiunea a 4 paşi ai tarodului.
Fig.7.49 Grosimea aşchiei la tarodare
Considerând că lungimea conului de atac pi l1 ⋅= unde i este numărul de paşi ai filetului pe conul de atac, iar p este pasul filetului. Dacă l1= 2p profilul unei spire a filetului este executat complet după două rotaţii ale tarodului. Reprezentând tarodul în patru poziţii succesive, figura 7.49, materialul cuprins între liniile corespunzătoare poziţiilor II şi III va fi ridicat la o rotaţie a tarodului. Inălţimea filetului H1 fiind ridicată la i rotaţii şi considerând numărul de dinţi ai tarodului z, grosimea aşchiei pe un dinte va fi:
ziHtg
zi/Ha 1
r1
z ⋅=κ= (7.42)
şi având în vedere relaţiile de mai sus rezultă:
rz tgzpa κ= (7.43)
Grosimea geometrică a aşchiei va fi:
rz cosaa κ= (7.44)
FILETAREA
139
Raportul az/p este o caracteristică a tarozilor, astfel pentru tarozi rectificaţi pentru prelucrarea piuliţelor această valoare este: 0,012…0,02, iar pentru tarozi de mână este 0,06…0,1 [13]. Aria secţiunii ridicate de o muchie aşchietoare va fi:
baS ⋅= [mm2] (7.45)
Aria totală a secţiunii aşchiei va fi:
2HBS ⋅
= [mm2] (7.46)
unde B este lăţimea bazei filetului; H, înălţimea filetului . La prelucrarea filetului cu tarozi de mână adaosul total de prelucrare este îndepărtat de un set de 2 sau 3 tarozi pentru a reduce momentul de torsiune necesar la filetare. Pentru setul de 3 tarozi se consideră 60% din adaosul total pentru tarodul numărul 1, 30% pentru tarodul 2 şi pentru tarodul tarodul 3 10%. Canalele pentru evacuarea aşchiilor au o importanţă mare la tarozi deoarece ele trebuie să îndeplinească următoarele condiţii: - să permită o bună rulare a aşchiilor în canal; - să nu introducă concentratori de tensiune prin forma lor; - să nu taie cu spatele dintelui la extragerea tarodului din gaura filetată; - să permită o ascuţire fără trepte a feţei de degajare.
7.7. 4. Filetarea cu filiera
Filiera este destinată prelucrării filetelor exterioare şi poate fi considerată că provine dintr-o piuliţă căreia i s-au creat condiţii de aşchiere, similar cu tarodul. In figura 7.50 este prezentată o filieră rotundă şi în figura 7.51, geometria acesteia. Se poate considera că şi filiera este compusă din mai multe cuţite de filetat decalate pentru formarea unghiului de atac principal.
FILETAREA
140
Fig7.50 Filiera
Schema de aşchiere este similară cu cea a tarodului, cu deosebirea că aşchia este mult mai groasă deoarece lungimea conului de atac este mai mică, de regulă fiind:
p)2...5,1(l1 = [mm]. (7.47)
La filiere conul de atac principal se execută pe ambele părţi astfel că filiera poate aşchia simetric indiferent de partea cu care se poziţionează pe piesă.
Fig. 7.51 Geometria filierei
RECTIFICAREA
141
Realizarea unghiului de aşezare a filierei se realizează pe conul de atac prin detalonare, la fel ca în cazul tarodului iar între unghiul de aşezare din secţiunea ortogonală şi cea radială există relaţia:
rr0 costgtg κ⋅α=α (7.48)
Faţa de degajare a filierei este formată de găurile executate pentru a apare muchia aşchietoare. Unghiul de degajare este măsurat între tangenta la faţa de degajare şi direcţia radială (planul de referinţa). Pentru uniformizarea unghiului de degajare se poate executa pe înălţimea filetului o teşire cu ajutorul unui disc abraziv astfel încât unghiul de degajare este acelaşi pentru toată înălţimea filetului. 7.8 Rectificarea
7.8.1 Generalităţi
Spre deosebire de procedeele de prelucrare prin aşchiere cu scule având muchii aşchietoare bine definite rectificarea sau abrazarea este un procedeu la care scula are tăişurile nedefinite, ca fiind muchiile unor granule abrazive legate între ele. Distribuţia tăişurilor este probabilistică şi de asemenea şi geometria lor. Corpurile în care sunt reţinute granulele au forme geometrice bine definite şi se numesc corpuri abrazive. Rectificarea se foloseşte acolo unde:
• Se impune o precizie dimensională şi o calitate a suprafeţei superioară;
• Toleranţele de formă şi poziţie sunt foarte strânse; • Materialele nu se pot prelucra prin alte procedee datorită durităţii; • Se cere o suprafaţă de calitate superioară estetică sau funcţională.
Necesităţile tot mai mari pentru operaţii de rectificare au impus dezvoltarea acestui procedeu în sensul măririi productivităţii şi al preciziei. Având în vedere specificul acestei operaţii principalele caracteristici ale acesteia sunt:
• Grosimi de aşchie mici şi foarte mici; • Viteza de aşchiere foarte mare; • Preponderenţa unghiurilor de degajare puternic negative; • Aşchierea cu mai multe tăişuri aflate simultan pe porţiunea de
contact; • Dezvoltarea unei cantităţi mari de căldură cu pericolul apariţiei
unor arsuri ale suprafeţei, în special la rectificările intensive.
RECTIFICAREA
142
Principalele procedee de rectificare sunt: Plană (fig.7.52): cu periferia corpului abraziv, (7.52.a,b);
cu partea frontală a acestuia, (7.52.b,c); Rotundă, (fig.7.53): longitudinală (7.53.a,b);
de pătrundere, (7.53.c,d); Profilată De copiere Suprafeţelor elicoidale Danturi roţilor dinţate Fără centre, fig.7.54 a,b
Tot operaţii de rectificare se consideră şi şlefuirea cu bandă abrazivă sau prelucrarea cu granule libere sau semilibere (emulsii abrazive).
Fig.7.52 Rectificarea plană
RECTIFICAREA
143
a. b.
c. d.
Fig.7.53 Rectificarea cilindrică
a. b.
Fig.7.54 Rectificarea fără centre
7.8.2 Construcţia corpurilor abrazive Corpurile abrazive sunt compuse din trei componente principale: granule abrazive, liant şi pori, figura 7.55, fiecare având rolul său bine definit.
RECTIFICAREA
144
Fig.7.55 Structura unui corp abraziv Componenta principală formată din granule abrazive poate fi naturală sau sintetică, acestea fiind cele mai răspândite. Principalele materiale abrazive folosite la construcţia corpurilor abrazive sunt: electrocorindonul, carbura de siliciu, carbura de bor, nitrura cubică de bor şi diamantul. Electrocorindonul este un material obţinut din bauxită şi cărbune prin calcinare în cuptoare electrice. După conţinutul în trioxid de aluminiu se clasifică după cum urmează: ♦ negru având 70…75% Al2O3; ♦ normal cu 94…97 % Al2O3 de culoare cărămizie; ♦ seminobil cu 97…989% Al2O3 de culoare roz sau albă; ♦ nobil, cu peste 99% Al2O3 de culoare albă. Se foloseşte în special la materialele cu aşchii lungi, cu rezistenţă mare la rupere, la oţelurile aliate sau nealiate, turnate, bronzuri tenace. Carbura de siliciu se obţine în cuptoare electrice prin calcinarea cuarţului pur (97… 99,5% SiO2 ) şi cărbune. Se foloseşte pentru prelucrarea materialelor care dau aşchii scurte, cu rezistenţă mai mică la rupere cum sunt fonta cenuşie, fonta dură, metalele dure, materialele neferoase sau materialele nemetalice cum sunt sticla, ceramica sau materialele sintetice. Carbura de bor se obţine la fel cu cea de siliciu şi este mai dură decât aceasta. Se foloseşte aproape în exclusivitate sub formă de granule libere pentru operaţia de lepuire.
RECTIFICAREA
145
Nitrura cubică de bor (CBN) care se obţine din nitrură hexagonală de bor similar cu obţinerea diamantului artificial şi are o duritate foarte apropiată de diamant (dacă se consideră duritatea pe scara Mohs între 9 şi 10 trioxidul de aluminiu se află la 9,1 iar nitrura cubică de bor la circa 9,8). Denumirile comerciale sub care se găseşte sunt: Borazon, Cubonit, Elbor . Este mai stabilă decât diamantul deoarece primele semne de oxidare apar peste 1000oC iar la diamant în jurul valorii de 700oC. De asemenea este mai potrivită pentru abrazare deoarece afinitatea chimică faţă de fier este mai redusă. Diamantul este cel mai dur material cunoscut fiind folosit la construcţia corpurilor abrazive sub formă de granule obţinute artificial. Se obţine la presiuni foarte mari (70.000 bari) şi temperaturi ridicate (2000oC) prin transformarea alotropică a grafitului care cristalizează în sistem hexagonal compact. Nu se poate folosi la materiale feroase deoarece are tendinţă ridicată de combinare cu fierul şi grafitizează în jurul valorii de 700oC. Principalele caracteristici ale corpurilor abrazive sunt:
Ganulaţia, care caracterizează mărimea granulei abrazive şi se măsoară în µm. Se mai poate da şi în numărul de ochiuri pe ţol al sitei prin care trece respectiva granulă. După mărimea granulelor acestea se clasifică astfel:
• granulaţie grosolană (6…24); • granulaţie medie (30…60); • granulaţie fină (70…180); • granulaţie foarte fină (pulberi şi micropulberi) (peste 220).
Alegerea granulaţiei pentru corpul abraziv se face în funcţie de ductilitatea materialului de prelucrat, aceasta fiind mai mare cu cât materialul este mai ductil. De asemenea cu cât suprafaţa trebuie să fie mai fină se alege o granulaţie mai fină. Pentru creşterea productivităţii granulaţia se ia mai grosolană. Duritatea corpurilor abrazive este diferită de noţiunea clasică de duritate deoarece avem de-a face cu un corp eterogen. In acest caz prin duritate se înţelege rezistenţa liantului la smulgerea granulei. Prin această definire este evident că duritatea corpului abraziv nu are nimic de-a face cu duritatea granulei ci mai mult cu rezistenţa liantului. Sunt definite următoarele clase de duritate: A, B, C, D- extrem de moale; E, F, G - foarte moale; H, I, J, K- moale; L, M, N, O- mijlocie; P, Q, R, S -dură;
RECTIFICAREA
146
T, U, V, W- foarte dură; X,Y, Z- extrem de dură. O metodă de apreciere a acestei durităţi este prin suflarea unui jet de aer sub presiune foarte mare un anumit timp şi măsurarea adâncimii craterului format prin smulgerea granulelor. Pentru o mai bună apreciere a durităţii corpului abraziv în timpul lucrului s-a introdus noţiunea de duritate efectivă, care se referă la comportarea discului în contact cu piesa. Astfel, duritatea efectivă a corpului abraziv este mai mare la viteze de aşchiere mari şi avansuri mici deoarece volumul de granule îndepărtat este mai redus la acelaşi volum de material al piesei îndepărtat. In acest caz predomină uzura granulelor prin tocire. Duritatea corpului abraziv se alege după următoarele criterii: cu cât materialul piesei este mai dur cu atât mai moale trebuie să fie corpul abraziv (uzura granulelor este mare şi cresc forţele astfel că trebuie să se smulgă granulele uzate pentru a apare granule noi). Cu cât suprafaţa de contact este mai mică, duritatea se alege mai mare (la rectificarea exterioară). Cu cât viteza discului este mai mare şi adâncimea de pătrundere mai mică duritatea discului se ia mai mică. Alegerea unor corpuri abrazive dure impune folosirea unor maşini-unelte cu rigiditate mare. Prin fenomenul de uzură al granulelor (tocire), forţele de aşchiere pe granulă cresc şi astfel liantul cedează la un moment dat producând desprinderea granulelor şi apărând fenomenul de autoascuţire. De regulă această autoascuţire apare la un anumit regim de lucru, care se recomandă de producătorul corpului abraziv în funcţie de materialul prelucrat. Lucrând la acest regim, apare prin îndepărtarea granulelor o modificare dimensională a corpului abraziv, care trebuie compensată prin îndreptarea discului cu ajutorul diamantului. Această îndreptare se face mai ales la corpurile abrazive profilate şi are şi rol de ascuţire a corpului abraziv deoarece îndepărtează granulele tocite şi duce la apariţia celor noi. Porozitatea corpului abraziv are o importanţă mare în ceea ce priveşte productivitatea operaţiei. Cu cât volumul porilor este mai mare se poate detaşa o aşchie mai mare. Pentru a obţine pori mari trebuie să avem un liant de bună calitate deoarece este necesară şi o rezistenţă mare a punţilor de liant.
Structura corpurilor abrazive Volumul unui corp abraziv este compus din trei elemente principale: granule, liant şi pori. Structura unui corp abraziv se poate determina folosind diagrama ternară (diagrama Norton) din figura 7.56.
RECTIFICAREA
147
Fig.7.56 Diagrama ternară (Norton) pentru corpuri abrazive
Considerând volumul corpului abraziv ca fiind 100% acesta este format din:
(%)V(%)V(%)V%)100(V plgd ++=
unde Vd este volumul discului abraziv; Vg , volumul granulelor abrazive; Vl , volumul liantului; Vp , volumul porilor. Pentru Vg dat şi pentru un anumit material de liant, duritatea discului
abraziv va depinde de raportul între volumul liantului şi al porilor. Pentru o duritate dată şi un Vg dat volumul porilor poate fi modificat numai prin îmbunătăţirea materialului liantului.
Structura este normată în 15 grade de structură de la 0 la 14. Structura 0 este corespunzătoare la o granulaţie de 62% şi se numeşte şi structură închisă. Pentru fiecare grad volumul de granule scade cu 2%.
Liantul este constituit dintr-un material mai moale decât granulele şi este solicitat atât mecanic cât şi termic. Cel mai utilizat liant este cel ceramic, urmat de răşini sintetice lianţi minerali, organici şi metalici.
Lianţii ceramici sunt cei mai folosiţi deoarece permit o foarte bună gradare a durităţii, porozitate mare, rezistenţă la acţiunea fluidelor de răcire, rezistenţă termică bună. Dezavantajul acestora este că sunt puţin sensibili la şoc.
RECTIFICAREA
148
Răşinile sintetice au avantajul că nu sunt sensibile la şocuri şi din acest motiv se recomandă la discuri abrazive de grosimi reduse cum sunt cele folosite pentru debitare sau debavurare. Lianţii minerali care sunt de obicei din silicaţi sau magneziţi se folosesc la rectificarea uscată a pieselor subţiri, sensibile la temperatură cum sunt şi sculele aşchietoare. Lianţii metalici sunt de obicei pulberi de oţel sau fonte care se sinterizează împreună cu granule abrazive foarte dure, din diamant sau din nitrură cubică de bor. Lianţii organici sunt cauciucul sau răşinile naturale şi se folosesc la discuri de debitat.
Pentru ilustrarea structurii unui disc abraziv se foloseşte diagrama ternară din figura 7.56 numită şi diagrama Norton. Din această diagramă se poate afla structura şi duritatea unui disc abraziv. Toate discurile sunt cuprinse în regiunea haşurată, care corespunde unei compoziţii reale a discului abraziv. Pe cele două laturi ale triunghiului se află conţinutul de granule, în dreapta şi cel al liantului şi respectiv al porilor pe latura de jos. Dacă se ia un punct A din zona haşurată care corespunde unui volum de granule de 48% deci având o structură 7 pe scara de structuri, coborând după direcţia α se află volumul liantului Vl =40% şi volumul porilor de 12%. După linia β se poate citi şi volumul porilor şi duritatea discului care corespunde durităţii C.
7.8.3 Formarea aşchiei la rectificare
Având în vedere că tăişurile discurilor abrazive sunt formate de granulele care au o geometrie preponderent negativă şi sunt dispuse stohastic pe suprafaţa activă a corpului abraziv, ridicarea aşchiei se aseamănă cu cea de la operaţia de frezare, dar are cu totul alte aspecte datorate şi vitezelor de aşchiere mai ridicate şi a adâncimilor de aşchiere mai mici. Traiectoriile granulelor abrazive sunt aceleaşi cu cele de la frezare: cicloide alungite (trahoide), dar datorită numărului forte mare de granule distanţa dintre două traiectorii succesive este foarte mică şi de asemenea şi unghiul β al vârfului aşchiei este foarte mic. Apar probleme deosebite privind deformarea materialului până la intrarea practică în aşchie, la fel ca la frezarea în contra avansului. Pentru a pune în evidenţă fenomenele care se produc s-au făcut încercări cu granule singulare şi s-a constatat că pe secţiunea teoretică a unei aşchii de rectificare se disting trei zone: I - deformarea elastică până la care nu s-a produs nici un fel de aşchiere, deoarece grosimea aşchiei fiind prea mică se produce numai deformare elastică, datorită razei de rotunjire a muchiei aşchietoare; zona II - deformare plastică, în cadrul căreia deşi creşte grosimea de aşchie aceasta nu depăşeşte valoarea critică pentru a se ridica material sub formă de aşchie şi se produce numai deformare plastică; zona III - în care după depăşirea valorii critice a grosimii de aşchie se produce aşchierea propriu-zisă (figura 7.57).
RECTIFICAREA
149
Fig.7.57 Tipul aşchiei la rectificare
Experimentele efectuate au dus la obţinerea unei diagrame de legătură între lungimea teoretică de contact, unghiul de interferenţă β şi raza discului abraziv. [5] .
Fig.7.58 Delimitarea zonelor elastice, plastice şi de aşchiere, [11]
Se poate trage concluzia că dacă unghiul β este prea mic, sub 38’ nu are loc aşchiere, peste această valoare apare zgârierea, respectiv deformarea plastică şi de abia peste 55’ apare şi aşchia. Tendinţele în domeniul rectificării sunt axate în prezent pe folosirea unor regimuri de lucru intense, în scopul măririi productivităţii. Astfel, apare noţiunea de rectificare rapidă. Folosirea acestei metode trebuie făcută numai în urma unor studii deoarece puterea consumată creşte foarte mult. De asemenea discurile trebuie construite din materiale speciale pentru a nu se dezintegra şi nu în
PROCEDEE DE SUPERFINISARE
150
ultimul rând, broşele de hiperturaţie care se folosesc impun folosirea unor lagăre speciale. Folosirea rectificării rapide impune şi folosirea unor lichide cu mare putere de răcire şi cu debit foarte mare deoarece cantitatea de căldură produsă prin aceste procedee este foarte mare. Pe lângă efectul de răcire fluidele de aşchiere trebuie să aibă şi un efect mare de spălare a aşchiilor. 7.9 Procedee de suprafinisare Obţinerea unei calităţi deosebite a suprafeţelor precum şi a unei precizii deosebite impune folosirea unor procedee speciale numite generic de suprafinisare sau superfinisare. Prin aceste procedee se obţine o rugozitate extrem de bună (Ra = 0,0125…0.02 µm) şi o precizie dimensională de ordinul micronilor, corespunzătoare IT5-IT7, cu condiţia ca şi semifabricatul să aibă o precizie corespunzătoare (Ra = 0,4…1,6µm), [13]. Adaosurile de prelucrare la aceste procedee sunt foarte mici, scopul principal al acestora fiind obţinerea unei netezimi deosebite a suprafeţei. Principalele procedee de suprafinisare utilizate în construcţia de maşini sunt: lepuirea, honuirea, rodarea, superfinisarea şi lustruirea. 7.9.1 Lepuirea
Este procedeul de îndepărtare pe cale mecanică sau mecano-chimică a unor particule de material de pe suprafaţa piesei cu ajutorul unor granule abrazive sub formă de emulsii sau paste introduse între piesă şi sculele de lepuit formate din discuri din materiale mai moi decât materialul de prelucrat (fontă moale, cupru, alamă, plumb, oţel moale etc). Granulele abrazive sunt din categoria pulberi sau micro-pulberi de oxid de aluminiu, oxid de crom, carbură de siliciu, carbură de bor sau pulberi de diamant sau nitrură cubică de bor. Granulaţia acestora corespunde pentru degroşare la 100…200 µm, iar la finisare la 3…20 µm. Piesele se introduc între două discuri de lepuit, fig.7.59 unde se introduce şi pasta de lepuit. Cele două discuri execută mişcări de rotaţie cu o anumită excentricitate între axele de rotaţie, astfel încât traiectoriile pieselor să fie îndreptate spre exteriorul discurilor.
PROCEDEE DE SUPERFINISARE
151
Fig.7.59 Lepuirea , [13]
Vitezele de aşchiere la lepuire sunt cuprinse între 10 şi 100 m/min, iar presiunea discurilor de 0,5…3,5 daN/cm2. Adaosul de prelucrare este de 0,005…0,012 mm pentru degroşare şi de 0,004…0,008 mm pentru finisare. Prelucrarea de lepuire se face pentru suprafeţele active ale calelor, calibrelor, instrumentelor de măsură şi control, bilelor şi rolelor pentru rulmenţi şi a feţelor active ale sculelor aşchietoare. Ca fluid de aşchiere se foloseşte petrol sau petrol cu ulei amestecate cu pasta de lepuit. Lepuirea se poate face şi cu ajutorul unui jet de emulsie cu pulbere de lepuit aplicată asupra piesei de lepuit. Jetul de emulsie sau chiar de aer comprimat se aplică oblic faţă de suprafaţa piesei.
7.9.2 Honuirea Honuirea este operaţia de finisare prin abrazare a unor suprafeţe interioare sau exterioare cu ajutorul unor scule numite honuri. Acestea sunt prevăzute cu o serie de bare abrazive, montate elastic pe un corp de rotaţie pentru a se putea “umfla” ca urmare a mişcării de rotaţie şi prin forţa centrifugă să apese pe suprafaţa de honuit, fig 7.60. Mişcarea de rotaţie a honului este însoţită şi de o mişcare de translaţie astfel că, urmele de la operaţia de honuire au un aspect de reţea, având şi rolul de a reţine mai bine uleiul pentru ungere la cilindrii motoarelor cu ardere internă la care este specifică operaţia de honuire. Prin această operaţie se obţine o precizie corespunzătoare claselor IT3…IT4, iar rugozitatea maximă Rmax = 1…2 µm, [13].
PROCEDEE DE SUPERFINISARE
152
Fig7.60 Honuirea, [13]
Scula este confecţionată din bare abrazive de electrocorindon pentru materialul de prelucrat oţel, alamă, bronz, aliaje de aluminiu sau materiale sintetice şi din carbură de siliciu pentru honuirea fontei. Granulaţia pentru honuire se ia 4-16 pentru degroşare şi M7-M28 pentru finisare. Duritatea barelor abrazive se ia între clasele K…P (cu atât mai moale cu cât materialul de honuit este mai dur). Presiunea barelor abrazive se ia de 10…15 da/cm2 pentru oţel călit şi de 2…8 da/cm2 pentru oţel necălit, iar la finisare presiunea se micşorează. Fluidul de aşchiere folosit este amestecul de petrol şi ulei în cantităţi mari fiind necesară filtrarea acestuia pentru a fi refolosit. Adaosul de prelucrare pentru honuire este de 0,01..0,1 mm. Mişcarea de rotaţie a honului se efectuează astfel ca viteza de aşchiere să fie de 10-35 m/min (de 50…100 ori mai mică decât la rectificare) , iar la honuire participă de 100….1000 ori mai multe granule decât la rectificare. Traiectoriile granulelor nu trebuie să se suprapună astfel că se impun anumite rapoarte între mişcarea axială care se face cu o anumită frecvenţă (curse duble/min) în funcţie de turaţia honului. Cursa honului se ia 1/3 din lungimea lui şi depăşeşte în
PROCEDEE DE SUPERFINISARE
153
ambele părţi lungimea suprafeţei honuite. Unghiul de încrucişare al urmelor honului se ia de 450…600. 7.9.3 Superfinisarea
Superfinisarea numită şi vibronetezire este procedeul de netezire executat cu ajutorul unor bare abrazive de granulaţie foarte fină, cu mişcări de lucru foarte complexe (până la 12 mişcări combinate) cu viteze de aşchiere şi presiuni reduse în prezenţa unui lubrifiant abundent. Schema de prelucrare prin superfinisare depinde de forma suprafeţei care trebuie prelucrate. In figura 7.61 se poate observa schema unei superfinisări a unei suprafeţe cilindrice la care scula 2 execută o mişcare rectilinie alternativă vc cu o frecvenţă de 500… 1500 cd/min şi o amplitudine de 1,5…6,5 mm, o mişcare de avans circular vfc şi una de avans longitudinal vfl , iar piesa execută o mişcare de avans circular cu viteza de avans circular vp 5..40 mm/min, [1]. Principiul prelucrării este ca o granulă abrazivă să execute cât mai multe mişcări distincte fără ca traiectoriile să se suprapună.
Fig.7.61 Superfinisarea
7.9.4 Rodarea
Rodarea constă în suprafinisarea unei îmbinări care trebuie să fie foarte precisă şi de obicei etanşă prin introducerea unor granule abrazive între cele două piese şi aplicarea unei mişcări relative între piesele conjugate. Se aplică la robinetele de gaz metan, supapele de la motoarele cu ardere internă sau alte aplicaţii. In figura 7.62 se observă rodarea unei supape pe scaunul acesteia.
PROCEDEE DE SUPERFINISARE
154
Fig.7.62 Rodarea
Prin rodare se execută de fapt uzura de rodaj a celor două piese conjugate. Pasta de rodare conţine oxid de crom, silicagel, grăsimi vegetale, acizi oleici, petrol lampant şi săruri vegetale.
7.9.5 Superfinisarea în câmp ultrasonor,[1] Acest procedeu îmbunătăţeşte calitatea suprafeţei prelucrate nu numai sub aspectul netezimii ci şi al proprietăţilor fizico-mecanice prin fenomenul de ecruisare. Energia ultrasonică se aplică cu ajutorul unui concentrator de energie ultrasonică având în capăt o bilă, figura 7.63.
Fig.7.63 Superfinisarea ultrasonică, [1]
PROCEDEE DE SUPERFINISARE
155
Conform schemei din figura 7.63 piesa de prelucrat execută o mişcare de rotaţie şi o mişcare de avans longitudinal alternativă. Concentratorul de ultrasunete 2, apăsat pe suprafaţa piesei cu o anumită forţă, transmite vibraţiile ultrasonice de frecvenţă 18…42 KHz şi amplitudine 12…50 µm generate de către un generator de ultrasunete 3, prin intermediul unei bile, pe suprafaţa piesei 1. Prin acest procedeu se obţin precizii dimensionale foarte bune, de ordinul 1..2 sutimi şi rugozităţi Ra< 0,125 µm. Se obţine şi o durificare de 60% a suprafeţei prin efectul de ecruisare.
BIBLIOGRAFIE
1. Amza, Gh. ş.a. Aşchierea şi microaşchierea materialelor . Bucureşti, Ed. Bren, 2000. 2. Armarego, E.I.A. şi Brown, R.H. The Machining of Metals, Prentice Hall Englewood Cliffs, New Jersey,
1969. 3. Boothroyd, G. Fundamentals of Machining Metals and Machine tools. International students edition,
Tokyo,McGraw-Hill, Kogakusa, Ltd.1985. 4. Brîndaşu, P.D., Muntean, A. , Beju,L., Bădescu, M. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor- Lucrări de
laborator. Sibiu, Ed. Universităţii, 1997. 5. Deacu, L. Kerekes, L., Julean, D., Cărean, M. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor, Univ. Tehnică,
Cluj-Napoca, 1992. 6. Konig, W. Fertigungsverfahren, Band2, Schleifen, Honen, Lappen. VDI-VerlagGmBH , Dusseldorf,1980. 7. Kronenberg, M. Grundzuge der zerspanungslehre Band, I,II, III. Berlin-Gottingen-Heidelberg, New-York,
Springer, 1969. 8. Lăzărescu,I. Teoria aşchierii metalelor şi proiectarea sculelor. Bucureşti, Ed.didactică şi pedagogică,
1964. 9. Lăzărescu, I., Abrudan, G., Bejan, E., Steţiu, G. Aşchiere şi scule aşchietoare. Bucureşti, , Ed.didactică şi
pedagogică, 1976 10. Minciu, C., Matache, V. Proiectarea şi tehnologia sculelor pentru mecanică fină. Bucureşti, Ed. Tehnică,
1981. 11. Oancea, N. Contribuţii asupra îmbunătăţirii geometriei burghielor elicoidale. Teză de doctorat. Institutul
Politehnic Cluj-Napoca, 1975. 12. Oprean,A. ş.a. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor. Bucureşti, Ed.didactică şi pedagogică, 1981. 13. Şteţiu G., Lazărescu, I., Oprean,C. şi Steţiu M. Teoria şi practica sculelor aşchietoare. Vol.I, II, III, Sibiu,
Editura Universităţii, 1994. 14. Sen, G.C. şi Bhattacharyya, A. Principles of cutting Metals. Calcutta, New Central Book Agency 8/1
Chintamoni, Das Lane,1970.
