17 precizia la aschiere.pdf

7/22/2019 17 Precizia la aschiere.pdf

1/15

PRECIZIA LA

ACHIERE

17.1. Generaliti

Precizia unei piese prelucrate prin achiere este caracterizat de ansamblulurmtoarelor categorii abateri i tolerane:

- precizia geometric afectat de abaterile de form, poziie i ondulaii,care sunt cuprinse n categoria macrogeometrie i rugozitatea suprafeeicare este numitmicrogeometria suprafeei.

- precizia strii fizico-mecanice a suprafeei, care se refer lamicroduritatea superficial, starea de ecruisare i adncimea stratuluiecruisat, tensiunile remanente i tratamentele termochimice aplicatesuprafeelor achiate ale pieselor.

- Precizia dimensional, n concordancu recomandrile de pe desenul deexecuie i cu clasele de precizie recomandate pentru piesa respectiv.

- Abaterile de ordinul 1, care se refer la forma geometrica suprafeelorobinute fa de forma teoretic recomandat pe desen (form conic,butoi, a etc.).

- Abaterile de ordinul 2, care se referla ondulaii i care sunt caracterizatede un pas mare n raport cu nlimea lor.

- Abaterile de ordinul 3 i 4, care se refer la rugozitate adic la profilulmicrogeometriei reale a suprafeei prelucrate; cele de ordinul 3 sunt celerezultate n urma formei i cinematicii sculei, iar cele de ordinul 4 suntcele cu caracter aleatoriu ca: depuneri pe ti, smulgeri de material,deformaii plastice, pori, etc.

- Abateri de poziie, sunt cele care arat diferena ntre poziia relativ asuprafeelor reale fa de poziia teoretic recomandat(perpendicularitate, simetrie, paralelism, etc.)

17.2 Macroneregulariti

Cauzele principale ale abaterilor de formi poziie sunt:- abaterile mainilor-unelte de la forma i geometria proiectat:

rectilinitatea ghidajelor, neparalelismul ghidaje-arbore principal, care secopiazpe piese i dau abaterile amintite;


2/15

PRECIZIA LA ACHIERE312

- deformaiile termice ale sculei i ale semifabricatului, care se manifestndeosebi n regim nestaionar cnd temperatura este variabil;

- abaterile iniiale ale semifabricatelor, care se copiaz pe piesa finitproducnd fore variabile care produc deformaii ale sistemului tehnologic

crend abateri la piesa finit.- Tensiunile remanente interne rmase de la elaborarea semifabricatelor.- Ecruisarea stratului superficial i distrugerea structurii sub linia de

achiere.

17.2.1 Deformarea elastica semifabricatului

Considernd o operaie de strunjire a unui semifabricat prins n universal i liberla cellalt capt, conform figuri 17.1 se poate observa c datorit forelor deachiere acesta face o sgeat maxim la captul liber. Datorit sgeiiadncimea de achiere este egal cu adncimea teoretic din care se scadevaloarea fmax, a sgeii maxime fcut de semifabricat. Deoarece sgeata estemai mic spre ncastrarea semifabricatului va rezulta cadncimea de achiereva fi din ce n ce mai mare spre parte de prindere, de unde rezult c forma

piesei va fi conic.

Fig.17.1 Forma conicla o piesncastratla un capt

Considernd cfora rezultantde achiere este datde relaia:

yR F12.1F = , (17.1)

unde FR este fora rezultant, iar Fy este fora principal de achiere, sgeata

maximobinutva avea valoarea:


3/15

PRECIZIA LA ACHIERE 313

IE3

lF12,1f

3y

max

= , (17.2)

n care l este lungimea n consola semifabricatului;E, modulul de elasticitate, n daN/mm2;

I, momentul de inerie al seciunii semifabricatului , n mm2.Rezultcdiametrul pentru captul liber d1va fi:

maxmax''

1 f2t2d)ft(dt2dd +=== , (17.3)unde t este adncimea de achiere.Pentru a limita abaterile datorate deformaiilor elastice ale piesei se va stabili osgeat admisibil n funcie de tipul prelucrrii (degroare 0,1-0,2 mm saufinisare din tolerana de execuie a cotei respective) i se va limita avansul delucru n aa fel nct sgeata maximdatde formula (17.2) sfie mai micsaucel mult egalcu sgeata admisibil.Considernd restricia aceasta i formula forei principale de achiere se ajungela:

adm3yFxF

pFy fIE3lfaC12,1yy , (17.4)

de unde se obine valoarea avansului pentru care se respectcondiia de precizieimpus:

Fyy

y3xF

pFy

adm

laC12,1

IE3ff

. (17.5)

Cu ajutorul acestei relaii se stabilete valoarea limit a avansului de lucrupentru care precizia impuseste respectat.

Pentru alte tipuri de prindere valoarea sgeii maxime se stabileteconform relaiilor corespunztoare :

IE

lF12,1f

3y

max

= , (17.6)

n care = 110, pentru prinderea n universal i vrf, (fig17.2);= 70, pentru prinderea ntre vrfuri, (fig.17.3).


4/15


Fig.17.2 Forma butoi la prinderea n universal i vrf

Fig.17.3 Forma butoi la prinderea ntre vrfuri

Stabilirea sgeii admisibile se poate face i pornind de la adaosul minim definisare necesar la ultima operaie. In acest caz se ine seama de rugozitateamaximi de grosimea stratului deformat de sub linia de achiere.

17.2.2 Deformarea termic

Ca urmare a cldurii produse n procesul de achiere temperaturasemifabricatului i a sculei cresc i la un moment dat se ajunge n regim

staionar. Datorit creterii temperaturii se produce o dilatare, care producealungirea sculei ceea ce duce la abateri dimensionale.


5/15


Cele mai importante influene ale regimului de achiere sunt: creterea temperaturii sculei datorituzurii; influena vitezei de achiere asupra temperaturii sculei; influena avansului de lucru nu este foarte mare:

influena adncimii de achiere are o mai mare pondere dect avansulasupra alungirii termice a cuitului de strunjit; unghiul de degajare nu are o influensemnificativasupra deformaiilor

termice ale sculei; seciunea transversal a cuitului are o influen marte asupra

deformaiilor termice ale cuitului; rcirea cuitului reduce foarte mult deformaia termic.

17.2.3 Ondulaii

Aceste abateri, (fig.17.4) au aspectul unor valuri care se succed periodic att pedirecia vitezei principale de achiere ct i pe cea a direciei de avans. Ceea cedistinge ondulaiile de rugozitate este raportul ntre lungimea de und inlimea acestora, care este de ordinul zecilor sau sutelor fa de rugozitateunde este de ordinul unitilor.

Fig. 17.4 Ondulaii

Dacse observondulaii care nu au caracter periodic nseamnceste vorba de

alt tip de abateri de la forma geometric i nu de ondulaii. In general acestearezultca urmare a unor fenomene vibratorii care nsoesc procesul de achiere,cedri elastice ale sistemului tehnologic, unele bti radiale sau frontale aledinilor unor scule achietoare.

17.3 Microneregulariti

Microneregularitile formeaz rugozitatea suprafeei. Cercetrile efectuateasupra influenei rugozitii asupra rezistenei generale a pieselor prelucrate prin

achiere, n special rezistena la oboseal. Aceast influen se datoreazefectului de concetratori de tensiuni ale rizurilor de pe suprafaa prelucrat


6/15


precum i a tensiunilor remanente i a stratului distrus de sub linia de achiere.Dupcum s-a artat exist rugoziti de ordinul 14 i acestea se vor analizasuccint n cele ce urmeaz.

17.3.1 Rugoziti din grupa nti

Acestea sunt caracterizate prin periodicitatea apariiei lor, perioada fiind egalcu mrimea avansului generator sau director. Mrimea acestor rugoziti poatefi calculatexact.

Fig.17.5. Rugozitatea de ordin

nti

Fig.17.6. Schema de calcul a

rugozitii de ordinulnti la strun ire

In cazul strunjirii, rugozitatea calculat(teoretic) are valoarea: In cazul n care cuitul nu are razla vrf (fig.17.5.a i fig. 17.6.a):

Rc= BDAD = BD .ctg r

CD = BD .ctg r

f = AD + CD = BD. (ctg r+ ctg r )

Rezultvaloarea rugozitii teoretice :

/

rr

c ctgctg

fR

+= , (17.7)

unde: f este avansul n mm/rot;r- unghiul de atac principal;


7/15


r- unghiul de atac secundar.

In cazul n care cuitul are raza de racordare r(fig.17.5.b i fig.17.5.b):

Rc= O1B - EC

Rezultvaloarea rugozitii teoretice :

4

frrR

22

c =

sau cu aproximaie:

r8

fR2

c= . (17.8)

In cazul frezrii frontale (pentru prelucrarea suprafeelor plane) relaiilede calcul sunt asemntoare cu cele din cazul strunjirii.

In cazul frezrii cilindrice (fig.8.2.8) nlimea rugozitii calculate este:

Fig. 17.7 Rugozitatea de ordin nti (geometric)la frezare

r8

u

rz8

uR

2

z

2

2

c == , (17.9)

unde u reprezint avansul director pe rotaie al frezei, r i z reprezint raza i

numrul de dini ai sculei , iar uz reprezintavansul director pe dinte. Este de


8/15


remarcat faptul c rugozitatea real la frezarea cilindric este cu pn la douordine de mrime mai mare dect cea calculat.

17.3.2 Rugoziti din grupa a doua

Rugozitile din grupa a doua (fig.17.8) se datoreazfenomenelor plastice legatede formarea achiei, precum i unor fenomene dinamice.

Se prezinturmtoarele forme:1. Ondulaii (1) ale suprafeei prelucrate n raport cu suprafaa

teoretica piesei. Acestea se datoreazapariiei de vibraii n timpul prelucrriiprin achiere.

2. Solzi de depunere (2) lucioi i duri. Se prezint sub forma unorsolzi sau a unor suprafee lucioase a cror duritate depete duritatea

materialului piesei. Acetia sunt particule desprinse din depunerile de pe tiulsculei care s-au rupt de pe acesta i au fost nglobate n masa de baza piesei.

3. Fisurile (3) sunt urme ale locurilor n care s-a fcut desprindereaachiei de pe suprafaa prelucrat. Apar n cazul prelucrrilor cu unghi dedegajare negativ sau n cazul prelucrrii materialelor fragile, urma smulgeriiachiei gsindu-se sub suprafaa prelucrat.

4. Cratere sau poroziti (4) apar la smulgerea unor particule durecare au fost nglobate n masa de baza piesei. La prelucrarea fontelor apar deasemenea cratere prin smulgerea grunilor de grafit.

Fig. 17.8 Rugoziti din grupa a doua

O caracteristicmportanta acestor rugoziti este capariia lor are uncaracter aleator i reprezint un procent mult mai mare dect rugozitateacalculatn cadrul rugozitii totale a suprafeei.In tabelul 17.2 sunt prezentate limitele valorilor rugozitilor n cazuldiferitelor tipuri de prelucrri.


9/15


Tabelul 17.2 Valori informative ale rugozitii suprafeelor obinute prin diferiteprocedee tehnologice

Denumirea procedeuluitehnologic

Valori medii ale rugozitii, Ra , [m]

100 25 6.3 1.6 0.4 0.1 0.025

50 12.5 3.2 0.8 0.2 0.05 0.012

Turnarea n forme de nisip x x xTurnarea n forme coaj x x x x xTurnare n cochil x x x x xTurnare sub presiune x x x x xTurnare de precizie x xMatriare x x x

Ambutisare x xExtrudare x x xForjare x x x x xStrunjire - degroare x xStrunjire - semifinisare x xStrunjire - finisare x x x xRabotare - degroare x x xRabotare - semifinisare x xRabotare - finisare (cuit lat) x xMortezare x x xBurghiere x xLrgire x x xAdncire x xAlezare - semifin xAlezare - fin x x Frezare cilindricdegroare x x xFrezare cilindric-finisare x x xFrezare frontaldegroare x xFrezare frontalsemifinisare x x x

Frezare frontalfinisare x x xBroare x x x x Rectificare - degrosare xRectificare - finisare x x xRectificare foarte fin x xPolizare x x xLepuire x x x xLustruire x x x x x x xHonuire x x x x x xSuperfinisare x x x


10/15


17.4 Influena parametrilor procesului de achiere asuprarugozitii suprafeelor prelucrate

Asupra calitii suprafeelor prelucrate prin achiere au o mare influen toate

elementele sistemului de prelucrare, aa cum sunt prezentate n figura 17.9.

Fig.17.9 Influena elementelor sistemului tehnologic

17.4.1 Influena materialului achiat

Formarea rugozitilor din grupa a doua depinde de modul de detaare a achiei,deci de caracteristicile plastice, respectiv de constituenii chimici imetalografici ai materialului. Materialele fragile i cele cu formaiuni decementit grosolan vor prezenta asperiti datorit ondulaiilor, smulgerilor ifisurrilor [7].

a) b)

Fig. 17.10 Rugozitatea n funcie de material


11/15


Tabelul17.1A

spectealecalitiisuprafeelo

r,[1

]


12/15


Tabelul17.1

Asp

ectealecalitiisuprafeelor,

(continuare)


13/15


Materialele tenace cu coninut mic de carbon avnd tendina pronunatdeadeziune i deformare a tiului de depunere vor prezenta rugoziti mari, nspecial sub forma solzilor de depunere, care pe msura creterii coninutului decarbon sub form de perlit precum i cu creterea rezistenei se vor atenua

treptat, [1].O influen important o are structura materialelor. In lucrarea [4] esteprezentat comportarea materialelor cu structur de perlit globular, perlitlamelar, sorbit i troostit.

17.4.2 Influena parametrilor regimului de achiere

In figura 8.3.3. este artat modul n care viteza influeneaz rugozitatea. Laviteze mici, valoarea Ry este mic. La viteze de 20-30 m/min, ea capt o

valoare maximdatorit fenomenelor legate de formarea tiului de depunere,dup care la viteze mai mari (peste 50 m/min), rugozitatea va scdea fiindformat n general numai de urmele lsate de scul i de ondulaiile datoratevibraiilor.

Avansul influeneaz ntr-o mare msur valoarea rugozitii. De faptcriteriul principal de stabilire a avansului l constituie valoarea rugozitii.

La avansuri mici (0.1-0.2 mm/rot) valoarea vitezei corespunztoaremaximului rugozitii se deplaseaz spre 25-30 m/min, n timp ce la avansurimai mari se deplaseazspre viteze mai mici (15 m/min). De asemenea la valori

mici ale avansului, rugozitateavariaz foarte puin. Aceasta aratjusteea teoriilor moderne care afirmc la finisare nu este necesar a semicora la maximum avansuldeoarece aceasta nu conduce la ombuntire a rugozitii i totodatdeterminmicorarea productivitii.

La finisare mbuntirearugozitii se poate obine printr-omrire a vitezei de achiere. Cele

prezentate anterior sunt valabile n cazul prelucrrii materialelor tenace(fig.17.11).

Fig. 17.11 Rugozitatea n funcie de vitez

In cazul prelucrrii materialelor fragile (font, bronz etc.) curba Ry= f(v),nu prezint un maxim ci are o variaie monoton, datorit faptului c nu maiapar deformaii plastice iar adeziunea molecular ntre materialul sculei i al

piesei este redus. Influena adncimii de achiere asupra rugozitii esteneglijabil din punct de vedere teoretic, dar este considerabil n realitate prinamplificarea fenomenelor dinamice care apar n proces.


14/15


17.4.3 Influena geometriei sculei

Teoretic, unghiurile de atac principal (r) i secundar (r) influeneazn aceiaimsur valoarea rugozitii i anume cu micorarea acestor unghiuri, valoarearugozitii se micoreaz. In practicse alege o valoare ct mai mica unghiului

de atac secundar, chiar faet cu acest unghi egal cu zero (geometrie de tipKolesov), deoarece unghiul de atac principal se alege dupalte criterii dect

Fig. 17.12 Rugozitatea n funcie de unghiurile de atac(a-unghi de atac principal; b- unghi de atac secundar)

rugozitatea. n figura 17.12 se observcodatcu creterea unghiurilor ri r ,rugozitatea se mrete, lucru pus n evidenn special la avansuri mari.

Pentru finisare, n cazul n care rigiditatea sistemului scul-mainunealt-dispozitiv de prindere semifabricat-semifabricat este mare, se pot folosicuite ce prezint un ti intermediar cu unghi de atac nul (fig 17.13,a) caz ncare se obine o netezite foarte bun a suprafeei. La cuitul de tip Kolesov(fig.17.13,b), condiia ca netezirea sfie foarte bun, frurme este ca : b f;unde b este limea tiului intermediar cu unghi de atac nul i f reprezintavansul. Folosirea acestui tip de geometrie se poate face numai dacprecizia derealizare i poziionare a faetei de trecere este foarte bun. In cazul unuineparalelism ntre axa de rotaie a piesei i faet se produc erori hiperbolice,care apar ca ondulaii ale suprafeei. De asemenea, crete i fora de respingeredin partea piesei precum i fora de frecare.

Fig.17.13 Tipuri de cuite

In cazul construciei cuitelor cu unghi de atac mic apare o forapreciabil(Fx) pe direcia x, care are tendina de a determina apariia vibraiilor.


15/15


Deci n cazul sistemelor de prelucrare mai puin rigide se va prefera folosireaunui unghi de atac de valoare mare (fig.17.13,c).

Cercetrile teoretice i experimentale au condus la concluzia c pentrucondiiile de achiere larg utilizate (semifinisare i finisare) la modificarea

unghiului de degajare () are loc o variaie minor a rugozitii cu o uoartendinde micorare a nlimii asperitilor la trecerea de la valori negative lacele pozitive. Prin mrirea unghiului de aezare () se creeaz condiiifavorabile pentru micorarea rugozitii, deoarece raza tiului se va micora iardeformaiile plastice se vor diminua ca urmare a unei suprafee de contact maimici i a unei uzuri mai puin accentuate a tiului sculei. La valori mai mici aleunghiului de aezare, uzura feei de aezare (VB) fiind mai pronunat,neregularitile datorate profilului uzat al tiului apar mai repede i sunt mai

pronunate sub influena frecrilor mari dintre faa de aezare a cuitului i piesa

de prelucrat.Influena unghiului de nclinare (T) asupra rugoziti prezintimportanpractic numai atunci cnd se trece de la valori negative ale unghiului T, lavalori pozitive. Se tie cla valori negative achia este dirijatdinspre sculspresuprafaa prelucrat, ceea ce duce la nrutirea calitii acesteia. La cuitele definisare este raional sa se adopte o valoare pozitiva acestui unghi.

Uzura sculei are i ea o mare influen asupra rugozitii. La amorsareaprocesului de uzur rugozitatea scade deoarece suprafeele active ale sculei seauto-netezesc, iar apoi pe msurce uzura crete, crete i rugozitatea.

Folosirea fluidelor de achiere duce la scderea rugozitii prin efectul dercire i mai ales prin efectul de ungere.

BIBLIOGRAFIE

1. Beju, Livia, Contribuii asupra studiului calitii suprafeelor prelucrate prin achiere cuscule cu tiuri multiple. Tezde doctorat. Universitatea Politehnica Bucureti, 1997.

2. Brndau,D., .a. Bazele achierii i generrii suprafeelor. Lucrri de laborator . I.I.S.Sibiu, 1997.

3. Duca,Z Bazele teoretice ale prelucrrilor pe maini unelte. Editura didactic si

pedagogic, Bucureti, 1969.4. Enache,St.La qualite des surfaces metaliques. Editura tehnic, Bucureti, 1994.5. Lazrescu,I. Teoria achierii metalelor i proiectarea sculelor. Editura didactic si

pedagogic, Bucureti, 1964.6. Minciu, C., Predincea, N. Bazele achierii i generrii suprafeelor. Editura Institutului

Politehnic din Bucureti, 1992.7. Oprean, A., .a. Bazele achierii i generrii suprafeelor. Editura didactici pedagogic,

Bucureti, 1981.8. Popescu, I. Teoria achierii. Editura Universitii din Craiova, 1994.9. Steiu, G. .a. Teoria i practica sculelor achietoare. Editura Universitii din Sibiu,

1994.

10. Smith,G.T.Advanced Machining. The Handbook of Cutting Technology. IFS Publications,Springer Verlag, 1989.

17 precizia la aschiere.pdf

Documents