l3_mu

Departamentul MMUT Cadre didactice: dr.ing. T. Botea / dr.ing. D. Gubencu Disciplina: MAINI-UNELTE Student:

Lucrarea 3

FREZAREA SUPREFEELOR

3.1. Procesul de frezare

Frezarea este procedeul de achiere la care scula numit frez execut ntotdeauna micarea de achiere de rotatie I (fig. 3.1; 3.2), iar semifabricatul, uneori i scula, efectueaz micarea de avans II rectilinie sau curbilinie, generndu-se, de regul, suprafee plane, fasonate sau profilate.

Prin frezare se obin precizii dimensiona1e IT6 IT8 i caliti ale suprafeelor Ra=0,80...12,5 m. Productivitatea prelucrrii este mai mare dect la strunjire, rabotare sau mortezare deoarece achiaz

simultan mai muli dini.

Fig. 3.1 Fig. 3.2

Frezele sunt scule multiple, care au mai muli dini identici plasai echidistant pe suprafaa lateral sau frontal a unor corpuri de rotaie.

3.2. Elementele seciunii achiei i ale regimului de achiere Exist dou variante de frezare: periferic, cu suprafaa cilindric a frezei (fig. 3.1), i frezarea

frontal, respectiv cilindro-frontal (fig. 3.2). n ambele cazuri, traiectoria unui punct de pe tiul dintelui descrie o cicloid alungit.

La frezare se definesc trei avansuri: Avansul pe dinte fz [mm/dinte] este deplasarea relativ dintre scul i semifabricat, n direcia de

avans, la rotirea frezei cu unghiul dintre doi dini vecini, adic pasul unghiular: = 360o/zF, = 2/zF. El caracterizeaz rezistena mecanic a dintelui, regimul de achiere, forele i puterea de frezare.

Avansul pe rotaie fr [mm/rot] este deplasarea relativ dintre scul i semifabricat, n direcia de


avans, la o rotaie a frezei: fr = fzzF, unde zF este numrul de dini ai frezei. El caracterizeaz rugozitatea suprafeei.

Avansul pe minut fm [mm/minut] este deplasarea relativ dintre scul i semifabricat, n direcia de avans, ntr-un minut: fm = frn = fzzFn. Limea de frezare ap [mm] la frezarea periferic (fig. 3.1) sau adncimea de achiere la frezarea

frontal (fig. 3.2) este mrimea ptrunderii sculei n semifabricat msurat perpendicular pe planul de lucru (planul de lucru este planul determinat de direcia de achiere i direcia de avans).

Lungimea de contact al [mm] este ptrunderea sculei n semifabricat msurat paralel cu planul de lucru i perpendicular pe direcia de avans.

Grosimea achiei (nedetaate sau nominale) h [mm], la unghiul de poziie (fig. 3.1.a), este distana dintre dou suprafee de achiere consecutive msurat perpendicular pe prima.

Limea achiei (nedetaate sau nominale) b [mm], este lungimea de contact ntre muchia achietoare a dintelui i semifabricat. Ea depinde de unghiul de nclinare a dintelui frezei: b = t/cos. La frezare, fiecare dinte detaeaz o achie cu seciune variabil sub form de virgul, grosimea achiei h variaz de la 0 la o valoare maxim. Din ABC (fig. 3.1.a), n care se asimileaz arcul de cicloid alungit AC cu tangenta la micarea de achiere n C, rezult sin= zfh , respectiv sinmax = zfh , n care este unghiul de contact dintre scul i semifabricat, a crui valoare se determin din OQN:

Fl Da /21cos = sau Fl Da /2/sin = , DF fiind diametrul frezei. Seciunea variabil a achiei determin fore i solicitri variabile pe dinte ceea ce provoac vibraii

la achiere, uzura sculei i nrutirea calitii suprafeei achiate. Pentru dintele i n achiere s-a notat cu i i i unghiurile de poziie la intrarea n achiere, respectiv la ieirea din achiere. La calculul forei i puterii de frezare se utilizeaz grosimea medie hmed a achiei corespunztoare 1ui /2:

Flzzmed Daffh /2/sin == , respectiv seciunea medie a achiei bhq medmed = . Pentru a micora variaia forelor de frezare, se recomand s achieze simultan 3...20 =z dini pe arcul de contact . Seciunea total medie a achiilor detaate qmed se deduce din volumul de achii prelevate ntr-un minut:

[mmml faaV = 3/min] de cei z0 dini mprit la viteza de achiere nDv F = : )/()( nDfaaq Fmlmed = [mm2], DF n [mm].

Numrul de dini care achiaz simultan se calculeaz cu formula la

freze cu dini drepi i la freze cu dini nclinai, n care pasul axial

2/360/0 FoFo zzz ==ax

oF

o pazz /360/0 +=tgpp cax /= , iar pasul circular FFc zDp /= [mm].

Viteza optim de achiere 1a frezare se determin din tabele, nomograme sau cu relaii experimentale de forma [m/min], n care T [min] este

durabilitatea frezei, Cv

nF

ryz

xl

mqFv KzafaTDCv vvvvv = )/()(0

v coeficient care caracterizeaz materialul semifabricatului i condiitile de lucru, iar Kv coeficient de corecie cnd prelucrarea are loc n condiii diferite de cele etalon pentru care se dau n tabele valorile lui Cv i ale exponenilor. Viteza periferic, tangenial a frezei 1000/nDv F = [m/min] se ia egal (sau mai mic) cu viteza optim v0 de achiere. Elementele regimului de achiere la frezare sunt: al, fz, fr, fm, v, n. ,

Timpul de baz la frezare se calculeaz cu formula: meib filllt /)( ++= [min], n care l lungimea de frezare, li lungimea de intrare, )( lFli aDal = la frezare cilindric, )(5,0 22 lFFi aDDl = ,

mm lungimea de ieire; i numrul de treceri. 5...1=le


3.3. Frezarea n sensul i contra avansului Exist dou scheme de achiere la frezare: frezarea n contra avansului (fig. 3.3.a), cnd sensul

vitezei de achiere v i cel al vitezei de avans vf n punctul M de tangen sunt contrare, i frezarea n sensul avansului (fig. 3.3.b) cnd cele dou micri sunt de acelai sens.

La frezarea n contra avansului dintele atac materialul semifabricatului progresiv, de la grosime minim h = 0 la hmax, avnd tendina de a ridica semifabricatul de pe masa mainii, fora vertical Fv fiind orientat n sus. Din cauza rotunjirii tiului dintelui rn ntr-o seciune normal, dintele nu poate ptrunde n material pn cnd h rn, materialul ecruisndu-se crete uzura tiului i se nrutete calitatea suprafeei generate.

Fig. 3.3

La frezarea n sensul avansului acest fenomen nu se ntlnete, dintele intrnd n material la hmax (fig. 3.3b). Fora vertical Fv fiind orientat n jos d o stabilitate mai bun semifabricatului fixat n dispozitivul de prindere, iar calitatea suprafeei i precizia de prelucrare sunt superioare. Are dezavantajul c la intrarea dintelui n material la grosime maxim a achiei se produc ocuri mari i, deoarece fora orizontal FH este n sensul avansului II, la maini uzate cu joc axial ntre urubul mesei i piuli, masa are un mers sacadat, avansul pe dinte crete brusc cu valoarea jocului axial, existnd pericolul de rupere a dinilor frezei. Frezarea n sensul avansului se evit la semifabricate care au pe suprafa crust dur de turnare cu incluziuni de nisip sau coaj de laminare sau forjare cu under, care ar duce la uzura rapid a tiului. n acest caz, se aplic frezarea n contra avansului, dintele intr sub crusta dur care se fisureaz i se desprinde fr s fie atins de ti. n general, la degroare se aplic frezarea n contra avansului, iar la finisare n sensul avansului. Uneori, ea se aplic i la degroarea oelurilor aliate i refractare lipsite de crust care se ecruiseaz uor, durabilitatea frezei i productivitatea crescnd de 2...3 ori fa de frezarea n contra avansului.

3.4. Tipuri de freze, operaii i faze de prelucrare

Pentru generarea unei game variate de suprafee plane, fasonate, profilate ale pieselor exist mai multe tipuri de freze (fig. 3.5) care se clasific dup mai multe criterii: a. Dup prelucrarea dinilor: exist freze cu dini frezai (fig. 3.4.a) i freze cu dini detalonai (fig. 3.4.b). Dinii detalonai se utilizeaz la freze profilate, inclusiv frezele de danturat (disc-modul) (fig. 3.5.j), deget modul (fig. 3.5.k), melc modul (fig. 3.5.l), i freze de filete (fig. 3.5.m), la care faa de aezare A se realizeaz prin strunjire de detalonare dup o spiral arhimedic, pstrndu-se practic constant unghiul de aezare ct i profilul dinilor dup reascuiri, care se fac numai pe faa de degajare A. Dup reascuiri, golul dintre dini crete i rezistena dintelui scade. Frezele cu dini frezai se ascut n mod obinuit pe faa de

Departamentul MMUT Cadre didactice: dr.ing. T. Botea / dr.ing. D. Gubencu Disciplina: MAINI-UNELTE Student: aezare A, golul se micoreaz i robusteea dintelui crete.

b. Dup felul suprafeei pe care sunt aezai dinii: sunt freze cilindrice (fig. 3.5.a) cu dini dispui pe suprafaa cilindric, freze cilindro-fontale (fig. 3.5.b, c, d) avnd dinii pe suprafaa lateral i frontal, freze disc (fig. 3.5, f, d) cu dinii dispui pe una, dou sau trei fee, freze unghiulare cu dini dispui pe suprafee tronconice (fig. 3.5.h), freze profilate cu dini dispui pe suprafaa lateral profilat (fig. 3.5.i, j, k, l).

Fig. 3.4

c. Dup direcia dinilor: sunt freze cu dini drepi (fig. 3.5, f, g), freze cu dini nclinai sau elicoidali (fig. 3.5, a, b, c) i freze cu dini n direcii oarecare. Dintele elicoidal atac progresiv semifabricatul, lucreaz mai linitit i asigur o evacuare bun a achiilor. Fora axial care apare trebuie orientat spre alezajul conic al arborelui principal sau compensat cu dou freze cuplate cu dini nclinai n sensuri inverse (fig. 3.5, n).

d. Dup forma suprafeei generate: sunt freze pentru suprafee plane (fig. 3.5, e, b), pentru canale (fig. 3.5, c, d, f), pentru suprafee profilate (fig. 3.5, i), pentru danturat (fig. 3.5, j, k, l), pentru frezarea filetelor (fig. 3.5, m), pentru retezat (fig. 3.5, g). e. Dup modul de fixare: exist freze cu alezaj (fig. 3.5, a, b, f, g, h) i freze cu coad cilindric sau conic (fig. 3.5, c, d, e). f. Dup construcia frezei: (legtura dinilor cu corpul) sunt freze monobloc (fig. 3.5, a...n) i freze cu dini demontabili (fig. 3.5, p).

3.5. Generarea suprafeelor prin frezare

Prin frezare se pot genera o gam variat de suprafee. Suprafee plane orizontale se pot genera cu freze cilindrice (fig. 3.6, a) sau frontale cu capete de frezat (fig. 3.6, b) sau cu freze cilindro-frontale, suprafee plane verticale (fig. 3.6, c, d, e), suprafee plane nclinate cu freze unghiulare (fig. 3.6, f) sau prin nclinarea semifabricatului (fig. 3.6, g), eventual prin nclinarea arborelui principal pe maini de frezat verticale (fig. 3.6, h), precum i frezarea simultan a suprafeelor plane cu freze combinate (fig. 3.6, i). Canalele de pan se pot prelucra cu freze disc (fig. 3.6, j, k, m) sau deget (fig. 3.6, l). Canalele n T (fig. 3.6, n) i n form de coad de rndunic (fig. 3.6, p) se prelucreaz cu frez cu coad pentru canale, respectiv cu freze unghiulare conice cu coad. Profilele semirotunde se pot prelucra cu freze semirotunde convexe (fig. 3.6,q), respectiv concave (fig. 3.6, r). Suprafeele profilate oarecare sau speciale (danturi, filete) se genereaz cu scule adecvate simple, combinate sau prin copiere.

3.6. Maina de frezat universal de sculrie FUS-200 P

Maina de frezat universal de sculrie tip FUS asigur 12 turaii la arborele principal i tot attea avansuri, motorul electric M avnd dou turaii (1500/750 rot/min). Organele de comand ale mainii FUS sunt date n fig. 3.7.

Fig. 3.5

Fig. 3.6

Departamentul MMUT Cadre didactice: dr.ing. T. Botea / dr.ing.Disciplina: MAINI-UNELTE Student:

1. Se identific diferite tipuri de freze existente n laborator.

Fig. 3.7 Maina de frezat universal pentru sculrie FUS

1 arborele principal; 2, 3 manete de schimbare a turaiilor arborelui principal; 4 manivel pentru avans longitudinal; 5 manet pentru blocarea consolei; 6 roat de mn pentru avans manual vertical; 7 manet pentru cuplarea avansului; 8 ntreruptor pentru pompa de rcire; 9 motor electric; 10 ntreruptor pentru motorul capului de frezat; 11 buton de oprire; 12 buton de pornire; 13 comutator pentru schimbarea turaiei motorului; 14, 15 manete pentru schimbarea avansurilor; 16 roat de mn pentru avans manual transversal.

Mainile de frezat universale pentru sculrie (FUS) sunt prevzute cu o serie de accesorii ca: dispozitiv de frezare rapid (fig. 3.8, a), dispozitiv de mortezat (fig. 3.8, b), dispozitiv de frezat universal vertical (fig. 3.8, c), dispozitiv de frezare elicoidal, etc. care asigur efectuarea unei game foarte variate de prelucrri. Ambele maini mai dispun de accesorii ca: platou rotativ, cap divizor, dornuri portfreze, buce elastice, etc.

3.7. Activitate aplicativ

Fig. 3.8 Accesorii speciale ale mainii de frezat FUS

D. Gubencu

Departamentul MMUT Cadre didactice: dr.ing. T. Botea / dr.ing. D. Gubencu Disciplina: MAINI-UNELTE Student: 2. Se stabilete succesiunea operaiilor i fazelor de prelucrare a piesei din figura 3.9, alegndu-se maina, sculele, dispozitivele de prelucrare i instrumentele adecvate de msur i control. Suprafeele a i b se prelucreaz simultan cu setul de freze din figura 3.9.b, iar canalul T cu freza deget (fig. 3.9.c) i apoi cu freza pentru canale T (fig. 3.9.d).

Fig. 3.9

3. Se stabilete regimul optim de achiere pentru diferitele faze de prelucrare astfel: se calculeaz adaosul total At pe fiecare tip de suprafa ca diferen ntre dimensiunile

semifabricatului i ale piesei; se alege numrul de treceri la degroare iD i finisare iF n funcie de adaosul total de prelucrare,

puterea motorului electric, fora admisibil a mecanismului de avans i rezistena sculei; n msura posibilitilor, se va adopta iD = 1; iF = 1.

se determin adaosul la degroare AD = 0,9At i la finisare AF = 0,1At. se calculeaz lungimea de contact al la frezare periferic (suprafeele a i b din fig. 3.9) alD = AD/iD,

alF = AF/iF, respectiv adncimea de achiere ap la frezare frontal (cilindro-frontal) (suprafaa c din fig. 3.9) aD = AD/iD, aF = AF/iF.

n funcie de materialul piesei i tipul frezei se alege avansul pe dinte fz [mm/dinte] (tab. 3.1) i viteza optim de achiere vo [m/min] (tab. 3.2).

se alege freza DF [mm], zF; se determin turaia neces la frez nnec = 1000 vo/(DF) [rot/min] i se alege de la maina de frezat

turaia efectiv nef nnec. se calculeaz avansul pe minut necesar efFznecm nzff = [mm/min] i se alege de la main valoarea

efectiv fm ef , la valoarea cea mai apropiat de cea calculat; se recalculeaz viteza real de achiere 1000/efFr nDv = [m/min] se regleaz la main valorile efective nef i fm ef. Cnd se lucreaz cu mai multe freze simultan

(complet de freze), se aleg valorile minime pentru n i fm.

4. Se determin timpul de baz efmfiL

bt = [min], unde L = li + l + le . 5. Se regleaz maina i se prelucreaz piesa. Fazele de degroare se realizeaz n contra avansului, iar cele de finisare n sensul avansului. 6. Se msoar piesa obinut i se completeaz tab. 3.4.


Tab. 3.1. Avansuri pe dinte fz [mm/dinte] la frezarea suprafeelor Materialul

semifabricatului Tipul frezei*

Tip Rm

daN/mm2Cilindric

Cilindro-frontal

Disc Cu coad Profilat

Cap de frzezare cu

dini din oel rapid

Cap de frezare cu dini din carburi

Oel carbon 50 0,20 0,25 0,07 0,05 0,04 0,30 0,10

Oel carbon 70 0,10 0,15 0,06 0,03 0,03 0,20 0,08

Oel aliat 100 0,08 0,10 0,05 0,02 0,02 0,15 0,05 Oel

turnat 50 0,15 0,20 0,06 0,04 0,03 0,20 0.08

Font cenuie 18 0,20 0,25 0,07 0,05 0,04 0,30 0,10

Font maleabil 37 0,20 0,25 0,07 0,05 0,04 0,30 0,10

Alam 58 0,20 0,25 0,07 0,05 0,04 0,30 0,15 Bronz 28 0,15 0,20 0,06 0,04 0,03 0,20 0.10

Aluminiu - 0,15 0,20 0,07 0,05 0,04 0,20 0.10 Cupru - 0,20 0,25 0,10 0,05 0,05 0,30 0,12

* la prelucrri de finisare, valorile din tabel se nmulesc cu 0,8 Tab. 3.2. Viteze optime de aschiere vo [m/min] la frezarea suprafeelor Materialul

semifabricatului Tipul frezei

Tip Rm

daN/mm2Cilindric

Cilindro-frontal

Disc Cu coad Profilat

Cap de frzezare cu

dini din otel rapid

Cap de frezare cu dini din carburi

Oel carbon 50 15 25 18 28 15 25 18 28 18 25 20 30 120 180

Oel carbon 70 14 20 16 22 14 20 15 24 14 20 15 25 80 120

Oel aliat 100 10 18 12 20 10 18 12 20 10 18 12 20 40 70 Oel

turnat 50 12 18 14 20 12 18 14 22 12 18 15 22 60 100

Font cenuie 18 14 20 16 20 14 20 16 25 14 20 16 25 60 100

Font maleabil 37 14 20 16 22 14 20 16 25 14 20 16 25 60 100

Alam 58 30 50 40 60 30 50 40 60 30 50 50 70 150 200 Bronz 28 25 40 40 50 30 50 30 40 25 40 40 -60 100 150

Aluminiu - 30 50 40 50 30 50 30 50 25 40 40 60 100 200 Cupru - 250-300 300-400 300-400 300-400 300-400 400 500 800 000


Tab. 3.3

Dimensiuni nominale N [mm]

Dimensiuni efective E [mm]

Eroarea de prelucrare

100= NNE [%]Observaii

80 18,5 63,2 12,5 17,9 14 10 4,6 4,4

3.2. Elementele seciunii achiei i ale regimului de achiere3.3. Frezarea n sensul i contra avansului3.4. Tipuri de freze, operaii i faze de prelucrare3.5. Generarea suprafeelor prin frezare3.6. Maina de frezat universal de sculrie FUS-200 P3.7. Activitate aplicativ

l3_mu

Documents