STRUNJIRE93PRINCIPALELE PROCEDEE DE ACHIERE7.1 Operaii de strunjireIn construcia de maini se utilizeaz foarte multe piese care au suprafee de revoluie tip arbore sau alezaj. Aceste suprafee se prelucreaz, n majoritatea cazurilor, pe maini unelte din grupa strungurilor cu ajutorul cuitelor.Fig. 7.1. Strunjire longitudinalFig. 7.2. Strunjire de retezareFig. 7.3. Strunjire frontalStrunjirea se realizeaz prin combinarea micrii de rotaie executat de pies cu micarea su micrile de avans (longitudinal respectiv transversal).Fig. 7.4. Strunjire de filetareFig. 7.5. Strungire profilatFig. 7.6. Strungire interioarPentru procedeele de strunjire prezentate n figurile de mai sus se vor elabora schemele de achiere n care sunt trecui principalii parametrici, cinematici i tehnologici necesari realizrii acestor procedee. Schema de achiere st la baza94STRUNJIREproiectrii oricrui tip de scul deoarece din aceasta se deduc elementele constructive ale sculei, care trebuie s satisfac cerinele impuse prin operaia respectiv. In cazul strunjirii longitudinale i transversale vom avea urmtorii parametrii: Parametriicinematici: - viteza de achiere principal: Dn v= [m/min] (7.1) 1000 unde D este diametrul de prelucrat n mm; n, rotaia piesei n rot/min . - viteza de avans: v f = f n[mm/min] (7.2) unde f este avansul de lucru n mm/rot ; n, rotaia arborelui principal n rot/min. Pe lng micarea principal i cea de avans mai avem i micrile de reglaresculei: - micarea de apropiere, care se efectueaz n vederea aducerii sculei n vecintatea zonei de lucru i se poate face manual sau cu avans rapid la strungurile prevzute cu aceast posibilitate ; - micarea de reglare, care este micarea ntre scul i pies ederea realizrii grosimii adaosului de prelucrare ; - micarea de compensare (corecie), prin care se produce compensarea uzurii sculei pentru realizarea cotelor corespunztoare ale piesei. Parametrii tehnologici ai seciunii achiei :- ap, adncimea de achiere, msurat perpendicular pe planul de lucru n mm; - f, avansulde lucru, msurat pe direcia micrii de avans, n mm.7.1.1 Parametrii geometrici ai seciunii achiei:- a=f sin r , grosimea geometric a seciunii achiei, n mm; - b= ap/sin r , limea geomec a achiei, n mm. Pentru diferitele operaii de strunjire se redau schemele de achieren figura 7.7 (a, f): - strunjirea de copiere, fig.7.7,a la care se poate observac exist dou micri de avans, transversal i longitudinal, care se combin n vederea reaii vitezei de avans rezultante care trebuie s se menin tot timpul tangent la generatoarea piesei; - strunjirea conic, fig.7.7,b ;STRUNJIRE95- strunjirea transversal de degroare, fig.7.7,c i cea de finisare, fig.7.7,d ; - strunjirea transversal de finisare, fig.7.7,e; - strunjirea de retezare, fig.7.7,ela care parametrii geometrici ai secii achiei i cei tehnologici sunt egali pentruc unghiul de atac este de 900 ; - strunjirea longitudinal interioar, fig.7.7, f;Fig 7.7 Scheme de achiere la strunjireIn ceea ce privete geometria constructiv i funcional a cuitului de strung, aceasta a fost prezentat amnunit n capitolul anterior.93RABOTARE, MORTEZARE7.2 Rabotarea i mortezareaRabotarea, figura 7.8 este un procedeu de prelucrare la care scula (la mainile derabotat cu o curs a mesei mai mic, numite i epinguri, fig. 7.9) sau masa (pentru mainile la care cursa de lucru este mai mare, numite maini de rabotat) execut n plan orizontal o micare rectilinie alternativ, ca micare principal, iar masa sau scula execut micarea de avans intermitent n timpul cursei n gol a sculei (fig. 7.8., 7.9).Fig.7.8 Parametrii rabotriiFig.7.9 Maina de rabotat (eping)Geometria constructiv a cuitului de rabotat este identic cu cea a cuitului de strunjit i este prezentat n figura 7.10. Deosebirea apare la geometria funcional, care datorit faptului c micarea de avans este intermitent i se execut n timpul cursei n gol alei, face ca viteza de avans s fie egal cu zero. In acest caz viteza rezultant (efectiv) de achiere este egal cu viteza principal, deci i sistemul de referin efectiv vai identic cu cel constructiv. Rezult c geometria efectiv este identic cu cea constructiv. In concluzie, la rabotare i mortezare unde cinematica este identic cu cea dela rabotare nu se poate discuta de geometria efectiv pentru c ea este aceeai cu ceaconstructiv. Mortezarea este prelucrarea la care micarea principal de achiere (rectiliniealternativ) se execut ntr-un plan vertical de ctre scul, iar micarea sau micrile avans se execut intermitent de ctre semifabricat. Se folosesc, n special, n producia de unicate, sau serie mic, deoarece avnd o curs n gol a mainii productivitatea estesczut ( fig. 7.11).RABOTARE, MORTEZARE94Fig.7.10 Geometria constructiv a cuitului de rabotatFig.7.11 Parametrii operaiei de mortezare, [12]Pentru ambele operaii parametrii sunt identici : Parametrii cinematici : - vitezaprincipal de achiere se obine din relaia : 1000 v [cd/min] n cd =vg L 1 +(7.3)v95RABOTARE, MORTEZAREunde ncd este numrul de curse duble pe minut; v, viteza principal de achiere, n m/min; vg, viteza cursei n gol, care este de regul mai mare, n m/min ; L, lungimea cursei, n mm. - Viteza de avans: vf = ncd.f , n mm/curs dubl, (intermitent).Parametrii tehnologici ai seciunii achiei: - ap, adncimea de achiere, n mm ; - f, avansul de lucru n mm/cd . Parametrii geometrici ai seciunii achiei : - a=f sin r , grosimea geometric a seciunii achiei, n mm; - b= ap/sin r , limea geometric a achiei, 7.3 Burghierea7.3.1 Generaliti Burghierea este operaia de achiere executat n vederea obinerii unui aezaj din material plin folosind o scul numit burghiu, care execut o micare principalde rotaie i o micare de avans axial, figura 7.12. Precizia obinut prin acest procedeunu este deosebit de mare, depinznd i de tipul burghiului folosit, la cele mai uzuale (burghiele elicoidale) aceasta fiind corespunztoare claselor de precizie IT 11-12, iar rugozitatea suprafeei fiind slab, Ra 12,5m.Fig.7.12 Operaia de burghiereBURGHIERE94Pentru a nelege mai bine operaia de burghiere i geometria burghiului se face comparaia cu strunjirea interioar, figura 7.13.Fig7.13 Comparaia burghierii cu strunjirea interioarDin figur se poate deduce c spre deosebire de strunjire burghierea se produce folosind dou tiuri, ceea ce face ca productivitatea s fie mai bun i forele mai echilibrateSe poate remarca cuitul elementar (n acest caz n dublu exemplar) cu tiul principal T, tiul secundar T i vrful sculei determinat de unghiul la vrf r . In cazul burghielornghiul de atac se folosete sub forma 2r, fiind unghiul la vrf al burghiului. O problem deosebit n cazul burghielor este cea a eliminrii achiilor pentru c achierea se prouce n interiorul piesei i nu prea exist spaiu pentru evacuarea acestora. Pentru a ajuta eliminarea achiilor se vor lua unele msuri speciale n condbdgdgbdgngfngfnnfgnfgnfgstrucia sculei cum sunt folosirea canalelor elicoidale care formeaz un fel de elevator de achii sau folosirea de fluide de achiere sub presiune la burghiele pentru gurirea adnc. Pentru studiul operaiei de burghiere se va discuta despre cele maiutilizate burghie, adic cele elicoidale numite uneori greit i burghie spirale dei spirala nu particip n nici un fel la construcia burghiului fiind o curb plan spre deosebire de elice care d directoarea canalelor pentru evacuarea achiei. Elementele principale ale unui burghiu elicoidal sunt figura 7.14)Fig.7.14 Elementele burghiului elicoidal95BURGHIEREtiul principal, T; tiul secundar, T, care ia forma unei faete cilindrice de conducere;tiul transversal, Ttr , care unete cele dou tiuri principale; golul pentru evacuareaachiei; spatele dintelui; miezul burghiului.Se poate observa c vrful sculei este la fel ca la cuitul de strung la intersecia tiului principal cu cel secundar i este cel mai solicitat punct al burghiului deoarecela o turaie dat are viteza de achiere cea mai mare.7.3.2 Geometria constructiv a burghiului elicoidal Pentru studiul geometriei constructive a burghiului se stabilete mai nti sistemul de referin constructiv pentru aceast scul. Acesta este format din cele trei plane cunoscute: - planul de referin constructiv, Pr, care este un plan ce trece prin punctul curent de pe ti i conine axa burghiului; - planul constructiv al tiului, PT, perpendicular pe planul de referin coninnd tiul sau tangenta la acesta dac este curbiliniu; - planul ortogonal, Po, care este perpendicular pe amndou i se mai numete i plan de msurare constructiv; - planele suplimentare PF, de lucru i PP, posterior, folosite pentru determinarea unghiurilorlongitudinale i transversale ale burghiului.Pentru studiul geometriei constructive, figura 7.15, se ia un punct M pe tiul principal al sculei prin care se fac seciunile corespunztoare sistemului de referin constructiv: pentru planul ortogonal se face seciunea O-O, care materializeaz intersecia cu planul de referin, seciunea F-F, care reprezint planul de lucru, seciunea P-P pentru planul posterior, paralel cu axa burghiului. Se reprezint seciunile corespunztoare, conform regulilor de reprezentare n proiecie ortogonal cunoscute, obinnd unghiurile geometriei constructive. Se mai face o vedere din A pentru a determina unghiul de nclinare al tiului, T i o seciune ortogonal O1-O1 prin tiul transversal din vefrontal a burghiului. In urma reprezentrii unghiurilor constructive se constat urmtoarele: - o, unghiul de degajare constructiv principal, se gsete n seciunea ortogonal,unde este cel mai apropiat de cel funcional deoarece achia se degaj normal la ti; - F, unghiul de aezare constructiv principal, aflat n seciunea F-F (planul de lucru),aici fiind cel mai apropiat de funcional; - F, unghiul de degajare axial, din seciunea cu planul de lucru, care este chiar unghiul elicei corespunztoare diametruluipunctului M n care se studiaz geometria, F = M , (fig.7.16); - P , unghiul de aezareaxial, din seciunea cu planul posterior;BURGHIERE96- P , unghiul de degajare radial, care depinde de forma canalului elicoidal al burghiului;Fig.7.15 Geometria constructiv a burghiului- T , unghiul de nclinare al tiului, care se msoar n vederea din A, ntre planul de rein i direcia tiului principal; - 2r , dublul unghiului de atac principal, msurat n pde referin ntre direcia tiului i planul de lucru F-F; - r , unghiul de atac secundarat ntre direcia tiului secundar (faeta cilindric de conducere i calibrare) i direcinului de lucru (respectiv direcia probabil de avans); acest unghi d o conicitate invers a burghiului foarte important pentru buna funcionare a acestuia; - , unghiul denclinare al canalelor elicoidale, msurat pe diametrul exterior al burghiului ntredirecia tiului secundar (faeta cilindric) i direcia axial; - o3, unghiul de degajarelui transversal, care este specific burghiului i este puternic negativ (pn la 35o, nfuncie de metoda de ascuire a feei de aezare);97BURGHIERE- o2 = 0, unghiul de aezare al tiului secundar , deoarece faeta este cilindric avnd tenta comun cu traiectoria micrii principale (cerc) a unui punct de pe ti, acesta fiind i scopul faetei de a conduce burghiul n alezajul executat. Definirea unghiurilorconstructive este identic cu cazul strunjirii, deosebirile principale fiind datede renunarea la stabilirea convenional a unghiului principal de aezare n seciunea ortogonal i plasarea acestuia n seciunea planului de lucru unde este n mod natural mai apropiat de unghiul de aezare efectiv.Fig.7.16 Variaia unghiului de nclinare MAlte elemente caracteristice ale geometriei burghiului sunt cele legate de variaia unghiului de degajare, deoarece este legat de canalul elicoidal pentru evacuarea achiilor, valoarea unghiului de atac secundar care d conicitatea invers a burghiului, unghiul de aezare secundar egal cu zero i n special valoarea puternic negativa unghiului de degajare al tiului transversal. Vom analiza pe rnd aceste caracteristici specifice burghiului i implicaiile acestora asupra geometriei constructive aacestei scule.7.3.3 Variaia unghiului de degajare Am remarcat c unghiul de degajare axial, F esteegal cu unghiul elicei corespunztoare cilindrului de diametru DM . Din figura 4se poate face legtura ntre nclinarea elicei n punctul M i nclinarea acesteia pe diametrul maxim sau nominal al burghiului. Desfurnd elicea corespunztoare diametrului DM ipe cea de diametru D se poate deduce relaia urmtoare:tgM =DM tg. D(7.4)Rezult c valoarea unghiului de degajare axial va fi: tg F = tgM = DM tg, D (7.5)BURGHIERE98adic unghiul de degajare axial scade pe msur ce punctul M se apropie de axa burghiului. Valoarea minim a acestui unghi va fi la terminarea tiului principal i debutul tiului transversal. Lund n considerare c unghiul de degajare principal se gsete n planulortogonal vom folosi relaia diedrului pentru determinarea legturii ntre unghiul dedegajare din planul de lucru i cel din planul ortogonal. Intre cele dou plane exist unghiul diedru = 90o- r . Relaia diedrului pentru acest caz va fi : tg F = tg o cos= tg o sin r . (7.6)innd cont de cele dou relaii (7.5) i (7.6) se obine valoarea pentru unghiul de degajare principal ca fiind: D M tg . (7.7) D sin r Din relaia de mai sus se poate trageconcluzia c pentru burghie este o aberaie indicarea unui unghi de degajare al acestuia pentru c acesta depinde de prea muli parametri, cel mai important fiind diametrul pe care se afl punctul curent M. Din acest motiv pentru burghiele elicoidalese recomand n literatura de specialitate cei doi parametri fici din relaia (7.7) i anume unghiul de nclinare al canalelor elicoidale pe diametrul exterior,i unghiulde atac principal, respectiv unghiul la vrf al burghiului 2 r . Tot din relaia (7.7) se trage concluzia c valoarea maxim a unghiului de degajare pentru un unghi de nclinare al canalelor dat este maxim la diametrul exterior, adic n punctul cel mai solicitat al burghiului. Acest fapt este negativ pentru c unghiul de ascuire va fi minim deci rezistena la uzur a burghiului va fi minim n acest punct. tg o =Tiul transversal TtrUn element important al burghiului este tiul transversal, care unete cele dou tiuri principale i are lungimea egal cu diametrul miezului burghiului. Acest ti are o form dedalt (n limba englez se numete chisel edge = ti dalt ) ceea ce face ca unghiul de degjare s fie foarte puternic negativ, dup cum s-a artat anterior. In aceste condiii formarea achiei este foarte deficitar, deformarea materialului achiat foarte mare i deci i forele de achiere foarte mari. S-a constatat experimental c la achierea oelurilor50% din fora axial este dat de acest ti transversal. Mai mult, din punct de vedere teoretic axa burghiului intersecteaz acest ti la mijlocul su, acest punct avnd vitezaprincipal zero i deci numai vitez de avans. In figura 7.17, [7] se red foarte sugestiv variaia unghiului de degajare prin obinerea unor rdcini de achie la diferite diametre ale burghiului, inclusiv pe tiul transversal.93LRGIRE, ADANCIRE, LAMARE, ALEZAREFig.7.17 Variaia unghiului de degajare pe micrografii ale achiei, [7]Din figur se poate observa i modul de formare al achiei pe tiul transversal.Conicitatea invers, rUnghiul de atac secundar al burghiului are o valoare mic, dar o importan invers proporional cu aceasta. Principalele efecte pe care le are unghiul de atac secundar sunt: - evitarea frecrii pe ntreaga lungime activ a burghiului dac lungimea gurii estemai mare ; - evitarea formrii unei coniciti directe prin uzura la colul burghiului; - reducerea tendinei de depunere pe ti prin reducerea temperaturii n zona de achiere. Conicitatea invers a burghiului este obinut la fabricarea burghiului i dac aceastalipsete burghiul nu este bun.LRGIRE, ADANCIRE, LAMARE, ALEZARE947.4 Prelucrarea alezajelor prin lrgire, adncire, lamare, alezare7.4.1 LrgireaPrelucrarea alezajelor dup operaia de gurire, n vederea obinerii unei precizii dimensionale i a suprafeei mai ridicate, se poate face prin operaiile urmtoare : lrgire (fig.7.18,a) sau adncire (fig.7.18,b), echivalente cu strunjirea de degroare de semifinisare; alezare (fig. 7.18,c), broare sau rectificare; lamare, (fig.7.18,d); superfinisare, honuire, lepuire sau rodareabcdFig.7.18 Operaiile de lrgire, adncire, lamare i alezarePrin aceste operaii se obine o mai bun finisare a suprafeei, precizie dimensional maimare precum i anumite condiii de poziie ntre suprafeele prelucrate. Lrgirea este operaia de mrire a diametrului unui alezaj pe ntreaga sa lungime. Parametrii operaiei delrgire, adncire, lamare i alezare sunt identici cu cei de la operaia de burghiere,cu deosebirea c adncimea de achiere nu este egal cu94LRGIRE, ADANCIRE, LAMARE, ALEZAREjumtate din diametru de prelucrat deoarece achierea nu se face din plin, figura 7.19.Fig.7.19 Parametrii operaiei de lrgireOri de cte ori se cere o precizie mai bun a alezajelor dect cea obinut prin burghieresau alte operaii primare (turnare, forjare, matriare) se impune a folosi operaia de lrgire. Aceasta are o precizie dimensional mai bun deoarece scula nu are ti transversal i achiind numai la periferie are o rigiditate mai mare, avnd canalele de evacuare a achiilor mai puin adnci. De asemenea datorit numrului de dini mai mare (3-5 dinirugozitatea suprafeei este mai bun pentru c exist mai multe faete de conducere calibrare. Productivitatea este mai mare pentru c exist un numr mai mare de dini i avansulpe o rotaie este mai mare. Tot la acest lucru contribuie i rigiditatea mai mare precum i lipsa tiului transversal, care face ca fora axial necesar s fie mai mic, astfputnd mri avansul pe dinte. Geometria lrgitorului prezentat n figura 7.20 este asemntore cu cea a burghiului existnd toate caracteristicile acestuia, mai puin tiul transversal care la burghiu are o geometrie puternic negativ, total nefavorabil.Fig.7.20 Geometria lrgitoruluiFolosirea operaiei de lrgire se recomand i n cazul burghierii unor guri mai mari, undese ncepe cu un diametru mai mic al burghiului (avnd diametru cel puin egalLRGIRE, ADANCIRE, LAMARE, ALEZARE95cu dimensiunea tiului transversal al burghiului final. In acest caz al doilea burghiu se poate spune c este pe post de lrgitor cu doi dini.7.4.2 Adncirea Operaia de adncire este asemntoare cu cea de lrgire i de multe ori confndat cu aceasta. Pentru o mai bun distingere ntre cele dou operaii se definete adncireca fiind: Prelucrarea unui alezaj existent prin mrirea diametrului acestuia numai pe o anumit lungime a lui (la capt).Adncirea poate s fie cilindric, dac suprafaa obinut este cilindric i se obine i on, perpendicular pe axa alezajului sau conic dac suprafaa obinut este conic, n acestse mai numete i teire (zencuire). Parametrii operaiei sunt prezentai n figura 7.21. Din punct de vedere al parametrilor cinematici i tehnologici ai seciunii achiei nu exist nici o deosebire ntre lrgire i adncire. La adncirea cilindric parametrii tehnologii ai seciunii achiei sunt egali cu cei geometrici datorit unghiului de atac, care are valoarea de 900.Fig.7.21 Parametrii operaiei de adncirePentru a respecta condiiile de precizie impuse piesei (concentricitatea alezajului mare cu cel iniial i perpendicularitatea suprafeei plane pe axa alezajului), adncitorul poate avea din construcie un cep de ghidare, care asigur concentricitatea i oprecizie corespunztoare a unghiului de atac principal, care la adncirea cilindricare 900.96LRGIRE, ADANCIRE, LAMARE, ALEZARE7.4.3 Lamarea Lamarea este operaia de prelucrare prin achiere a unei suprafee planela captul unui alezaj, de obicei se prelucreaz prin acest procedeu bosajele rmasedin turnare. Denumirea operaiei vine de la numele sculei, lamator, care const dintr-o lam introdus intr-un corp de rotaie, figura 7.22.Fig.7.22 Operaia de lamareDup cum se poate observa din figura 7.22, lamatorul nu lucreaz n interiorul alezajului i ca urmare nu are nevoie de canale elicoidale pentru evacuarea achiilor carese face lateral, datorit forei centrifuge. Parametrii operaiei sunt identici cu ceide la lrgire i adncire. Din punct de vedere al geometriei singura caracteristic deosebit este faptul c are unghiul de degajare egal cu zero, n vederea obinerii unei suprafee mai bune prin efectul de rzuire. Dac suprafaa prelucrat nu este plan se va profila i dintele sculei n conformitate cu forma acesteia i se va obine o lamare profilat.7.4.4 Alezarea Operaia de alezare const din finisarea unei guri cilindrice (sau conice), prelucrat n prealabil cu burghiul sau lrgitorul. Alezarea prelucreaz cu precizie ridicat (clasa V-VII) i la o rugozitate a suprafeei corespunztoare finisrii: Ra =0.8- 1,6 m. Termenul de alezare provine din limba francez, unde se ntlnete denumirea ser, care, in franceza veche, era sub forma alise, cu nelesul de a scurta. Ca urmare,enumirea alezare n limba francez conine i reflect dup prerea noastr operaia dectiv ajustare design, a adaosului de material lsat pentru prelucrare, [13]. Termenul romnesc alezare nu reflect ns acest fapt. n limba englez, pentru alezor se utilizesia reamer, care provine de la cuvntul ream, care, ca verb, nseamn a lrgi, a mrir, denumirea utilizat reflect parial coninutul operaiei. n limba german, operaia aleste numit Reiben cu nelesul a freca, a rzui sau a rade. Ca urmare, denumirea ut operaia de rzuire.LRGIRE, ADANCIRE, LAMARE, ALEZARE97Sintetiznd, se observ c n unele ri, denumirea dat operaiei de alezare reflect conaiei. Acest fapt este binevenit, deoarece o indicare a coninutului operaiei antreneaz de la nceput alezarea corespunztoare a unor parametrii geometrici ai sculei sauparametrii regimului de achiere. De exemplu, dac operaia de alezare s-ar numi rzuirecilindric, atunci de la nceput s-ar ti c este necesar s se adopte un unghi de degajareslab pozitiv, nul sau chiar negativ n scopul rzuirii suprafeei prelucrate i un unghi de aezare nul n scopul presrii i frecrii suprafeei. Cu alte cuvinte, s-ar ti de la put c este de lmurit brbierirea suprafeei corespunztoare termenului englezesc de shavLundu-se n considerare operaiile: - rzuire; - rzuirea danturii; - rzuire cilindric. Oeraia de rzuire capt un neles mai larg deocamdat sub cele trei categorii enumerate. nea ce privete utilizarea alezoarelor, aceasta mbuntete precizia dimensional i netezimsuprafeelor de la gurile prelucrate; nu mbuntete ns abaterile de poziie de exemplua de la axialitatea gurilor prelucrate.Parametrii operaiein figura urmtoare se pot urmri elementele principale ale alezorului. Se vor trece nrevist aceste elemente, precum i ali factori ce intervin.Fig. 7.23 Parametrii operaiei de alezaren scopul finisrii, scula numit alezor, este prevzut cu mai muli dini n numr de z =un unghi de atac r mic (respectiv con de atac mare), astfel nct s se ridice achii subiri. De asemenea, se ia r=0, ceea ce face ca microneregularitile rmase pe suprafaa pisei, s fie, teoretic, nule. Poriunea cu conicitate invers nul98LRGIRE, ADANCIRE, LAMARE, ALEZAREurmeaz imediat dup conul de atac al alezorului i are o lungime egala cu diametrul alezorului. Spre coada alezorului se recomand totui o conicitate invers diferit de zero pentru a permite anumite bti ale cozii alezorului. Este de remarcat existena unei faete cilindrice, pe muchia achietoare secundar (adic r = 0), ceea ce contribuie lao mai bun conducere a sculei n alezajul prelucrat, precum i la o oarecare aciune denetezire a suprafeelor prelucrate. Dup muchia de achiere secundar cilindric, urmeaz oconicitate invers, (respectiv r 0). Aceasta are o aciune multipl: - defavorizeaz aparia depunerilor pe ti; - evitarea deteriorrii suprafeei alezate, datorit btii radiale aozii alezorului; - se evit ridicarea de achii late. n figura urmtoare, (fig.7.24), se d o seciune longitudinal axial prin alezor. Unghiul de 450 de la captul alezoruluinu are un rol achietor ci doar de protejare a muchiilor de achiere la transport i la intrare n achie.Fig.7.24 Geometria alezoruluiPentru a se obine o aciune de rzuire, deci efect de finisare, unghiul de degajare constructiv se ia nul ( = 0). Adaptarea unui unghi de degajare negativ ( < 0) nu d rezultatele scontate. n ceea ce privete unghiul de aezare 0, aceasta se consider, n modconvenional, ntr-o seciune O-O, ortogonal la muchia de achiere principal. Alezorul poate fi cu dini drepi sau elicoidali, nclinai la unghiul de nclinare . Din punct de vedere al procesului de achiere este preferat dantura dreapt, la care viteza efectiv de achiere nu este normal la muchiile de achiere, n cazul danturii elicoidale, vitezade achiere efectiv este aproape normal la muchiile de achiere (fig.7.25) ceea ce nueste recomandabil, aa cum s-a artat cnd s-a vorbit de unghiul de nclinare. Se utilizeaz totui alezoare cu dini elicoidali, atunci cnd este vorba de prelucrarea unui alezaj cu canal de pan (cnd la folosirea unui alezor cu dini drepi este pericol ca dintele s intre n canal). Regimul de achiere are aceiai parametri ca i la lrgire.LRGIRE, ADANCIRE, LAMARE, ALEZARE99Fig. 7.25 Unghiul de nclinare la alezoareReferitor la numrul de dini se recomand ca acesta s fie impar din motive de vibraii,dar n acest caz msurarea alezorului este mai greoaie i din acest motiv se alege unnumr de dini par, dar avnd un pas unghiular variabil de la dinte la dinte, dar egalsimetric. In acest fel sunt satisfcute ambele condiii: reducerea vibraiilor i o msurare uoar.7.5 FREZAREA7.5.1 Generaliti Frezarea este operaia de achiere la care ndeprtarea adaosului de prelucrare se face cu ajutorul unei scule cu mai muli dini numit frez, care execut o micare principal de rotaie i o micare de avans radial (de regul). La aceast operaie diniisunt n contact permanent cu semifabricatul astfel c vom avea o detaare discontinu aachiei. Productivitatea operaiei de frezare este mai ridicat dect la alte operaii unde achierea se produce cu un singur dinte, cum este strunjirea. Dinii sunt aezai pe un corp de rotaie, care are o parte de prindere pe mainaunealt sub form de coad sau alezaj. Discontinuitatea achierii se reflect n apariia vibraiilor, care nsoesc de regulocesul de frezare. Frezarea este de mai multe feluri n funcie de dispunerea tiurilorfa de corpul de rotaie, frontal n cazul n care tiurile se afl pe partea frontal acilindric, dac tiurile sunt pe parte cilindric sau combinaia acestora, adic cilindrorontal cnd avem tiuri principale pe ambele zone ale corpului frezei. Conform figurii7.26 se poate observa c frezarea frontal se poate compara cu o rabotare circular.93FREZAREAFig.7.26 Frezarea frontalFig.7.27 Frezarea cilindricCombinarea micrii de rotaie cu cea de avans face ca traiectoriile dinilor achietori sfie nite trahoide (cicloide scurtate). Distana msurat pe direcia de avans ntre dou traectorii succesive reprezint avansul pe dinte fd, iar avansul pe rotaie va fi fr =f d z unde z este numrul de dini. Dei avansul pe dinte este constant pentru fiecaredinte (avnd n vedere c viteza de avans este considerat constant), grosimea geometrica achiei nu este aceeai, ea depinde de unghiul de contact instantaneu. Forma achieise aseamn cu o virgul, ceea ce face ca pe lng discontinuitatea achierii s mai apar uactor de perturbare care va fi variaia forei de achiere datorat variaiei grosimii achiei pentru fiecare dinte. Spre deosebire de rabotare adncimea de achiere principal,msurat pe direcia axial a frezei, mai este nsoit de o adncime secundar (lateral) denotat cu tl. Adncimea principal de achiere se noteaz cu ap . Frezarea cilindric esteartat n figura 7.27. Se poate observa c n funcie de sensul de rotaie i de cel de avanl piesei pot exista dou cazuri de frezare: n contra avansului (fig.7.28a) i n sensulavansului, (fig.7.28b), dup cum direcia vitezei principale coincide sau nu cu sensul vitezei de avans. Prin frezare se pot prelucra suprafee plane nchise sau deschise, suprafee elicoidale, cilindrice sau profilate prin metoda copierii cu generatoare materializat, sau prin metoda rulrii cnd profilul frezei este profilul conjugat al suprafeei de obinut.aFig.7.28 Frezarea n sensul i n contra avansuluibFREZAREA94Cele dou tipuri de frezare au anumite avantaje i dezavantaje printre care s-ar putea enumera urmtoarele: La frezarea contra avansului (fig.7.28a): Intrarea n achie de la grosimea minim spre cea maxim ceea ce duce la reducerea ocului de intrare a dintelui n material; Reducerea nivelului vibraiilor datorit prelurii eventualelor jocuri ale mecanismului de avans al mainii-unelte; Posibilitatea prelucrrii unor piesecu crust dur; Se pot utiliza maini-unelte cu o rigiditate mai sczut, sau cu un gradde uzur mai ridicat; Datorit razei de ascuire (r , vezi geometria constructiv a cuitului de strung) dintele frezei nu intr n achie de la grosimea 0, ci produce mai nti o deformare plastic a stratului superficial ceea ce produce o rugozitate mai slab, ondulaii i ecruisare a materialului, care face ca dintele urmtor s intre ntr-o zon mai dur dect materialul de baz; acest lucru produce o uzur mai ridicat la scul; Componentaprincipal a forei de achiere tinde s smulg piesa din dispozitiv; Este cea mai uzual metod de frezare, dar se recomand mai mult la degroare sau semifinisare. La frezarea nsensul avansului (fig.7.28b): Dintele frezei intr de la grosimea maxim a achiei ceea ce face ca ocul de intrare al dintelui s fie mai mare dect n cazul precedent; Tinde s ndeprteze flancurile piuliei de avans de urub ceea ce poate duce la instabilitate accentuat n procesul de achiere; se recomand folosirea acestei metode numai la maini care au mecanism de preluarea jocului pe flanc la mecanismul de avans i care aurigiditate ridicat; Se evit intrarea dintelui de la o grosime prea mic de achie rezultnd o rugozitate mai bun; se recomand la operaii de finisare; Datorit evitrii ecruisii durabilitatea sculei crete; Fora principal de achiere tinde s apese piesa n dispozitiv, deci nu exist un pericol de smulgere al acesteia; Se recomand folosirea acestui procedeu la finisare i n cazul unor maini-unelte i al unui sistem tehnologic rigide. Parametrii operaiei de frezare depind, n primul rnd de tipul operaiei, dar exist iparametri constani, care nu depind de tipul frezrii. Printre acestia se pot enumera; Parametrii cinematici viteza principal de achiere: v c = D n / 1000 [m/min] (7.8)95FREZAREAviteza de avans: v f = n f r [mm/min] avansul pe rotaie: f r = f z z [mm/rot] n care: D este diametrul frezei n mm; n, turaia n rot/min; fz , avansul pe dinte n mm/dinte; z, numrul de dini ai frezei. (7.10) (7.9)Parametri tehnologici:adncimea (principal) de achiere- ap, n mm; adncimea secundar (lateral) de achiere- tlmm; avansul pe dinte fz , n mm.Parametri geometrici ai seciunii achiei:limea seciunii achiei, b : b = a p sin r [mm] (7.11)Fig.7.29 Grosimea achieiFREZAREA96grosimea achiei, a: depinde de tipul frezrii i de unghiul instantaneu de contact aldintelui cu semifabricatul.7.5.2 Grosimea achiei la frezarea frontala asimetric Pentru determinarea grosimiiachiei la frezarea frontal asimetric urmrim figura 7.29. Din figur se poate observa ca grosimea achiei depinde de unghiul de contact al dintelui cu piesa i de unghiulde atac r ca i n cazul celorlalte operaii. Din triunghiul dreptunghic format n punctul curent M i care are ca ipotenuz avansul pe dinte fz se poate determina grosimeaa , ca fiind:a = f z sin (7.12)Mai departe, avnd n vedere i proiecia din stnga , jos se poate determina grosimea geometric real a achiei ca fiind:, a = a sin r(7.13)Din relaiile (7.12) i (7.13) rezult c grosimea achiei la frezarea frontal asimetric ese: a = f z sin sin r (7.14) Din relaia (7.14) se poate observa c grosimea maximhiei poate fi egal cu avansul pe dinte, n cazul n care att unghiul de contact ct i unhiul de atac r sunt egale cu 90o. De aici rezult importana alegerii corecte a avansului pe dinte, n sensul ca grosimea real a achiei s nu devin prea mic, acest lucru nsennd o achiere deficitar, cu mari deformaii plastice a stratului superficial i cu o uzur ridicat a sculei.7.5.3 Grosimea achiei la frezarea frontal simetric In figura 7.30 se prezint cazul frezrii frontale simetrice. In acest caz pentru evitarea intrrii dintelui n achie dela o grosime prea mic, cum este n cazul frezrii n contra avansului se alege diametrul frezei mai mare dect limea de frezare. In acest caz fiecare dinte va intra la o anumit grosime de achie, care poate fi reglat prin raportul ntre diametrul frezei i lima de frezat. Pentru mrirea productivitii se construiesc freze frontale cu dini din carburi metalice sinterizate aplicate prin lipire (brazare) sau prin fixare mecanic. Pentru suprafee mari se construiesc capete de frezat de dimensiuni foarte mariavnd un numr considerabil de dini (pn la 200 de dini). Un element important la frezele frontale este punctul de impact al dintelui cu semifabricatul, punct sau zon care se regleaz prin unghiurile de degajare axiale i radiale combinate cu unghiul denclinare al tiului i unghiul de contact dintre pies i capul de frezat.97FREZAREAFig.7.30 Grosimea achiei la frezarea frontalIn lucrarea [7] Kronenberg M. arat detaliat modul de alegere al geometriei pentruobinerea unui contact ct mai favorabil pentru cazurile date. Pentru a ndeplini condiia ca grosimea instantanee a achiei s fie de cteva ori mai mare dect raza de ascuirea sculei se impune condiia: D = (1,25..1,5) t l (7.15) o Dac unghiul de atac pentru partea frontal este de 90 atunci freza va lucra att cu partea cilindric ct i cu cea frontal deci este o frez cilindro-frontal.7.5.4 Grosimea achiei la frezarea cilindric La frezarea cilindric n sensul sau n contra avansului dinii frezei pot fi drepi, adic unghiul T este egal cu 0, caz n care peunghiul de contact cu piesa va trebui s avem cel puin 2 dini aflai simultan n contactpentru ca variaia forelor s nu fie aa de mare. Pentru a calcula numrul de dini aflatsimultan n contact este necesar cunoaterea unghiului maxim de contact max , care rezult din figura 6 n funcie de diametrul frezei i adncimea secundar de achiere.Fig.7.31 Grosimea achiei la frezarea cilindricDin triunghiul dreptunghic construit se poate determina valoarea unghiului maximde contact: cos max = [(D / 2) a p l ] /( D / 2) = 1 2a p l / D (7.16)FREZAREA98Dezvoltnd n serie cosmax i neglijnd termenii de ordin superior, n conformitate cu relaa de mai sus se obine relaia:2 1 max / 2 = 1 2(a p l / D) 2(7.17)sau valoarea n radiani: max = 2(a p l / D)1 / 2respectiv n grade:[rad](7.18) max = 115(a p l / D)[grd](7.19)Avnd n vedere c pasul unghiular (unghiul dintre doi dini consecutivi msurat n plan trnsversal pe axa frezei): = 2 / znumrul de dini n contact simultan cu piesa va avea valoarea:z o = max /(2 / z) = z a pl D(7.20)(7.21)In funcie de adncimea secundar de achiere i diametrul frezei, nu totdeauna se poate ndeplini condiia celor 2 dini n contact. Pentru proiectarea diametrului exterior al frezei n practic se recomand respectarea relaiei: 0,05 (7.22) D Dac nicicum nu se poate respecta condiia de minim 2 dini n contact seva trece la folosirea frezelor cilindrice elicoidale.7.5.5 Freze cu dini elicoidali La acest tip de freze uniformitatea procesului deachiere este net superioar, avnd n vedere c suma limii tiurilor aflate simultan n ccu piesa este aproximativ constant, deci i suma forelor de achiere corespunztoare este constant. Pentru ca uniformitatea s fie mai bun se recomand ca limea piesei, care nazul de fa, fig.7.32, este egal cu adncimea principal de achiere, ap va trebui s fie umultiplu ntreg al pasului axial al frezei.a pl99FREZAREAFig.7.32 Freze cu dini elicoidalia p = pa(7.23)unde este un numr ntreg (1,2 sau 3); ap, adncimea de achiere; pa, pasul axial al danturii frezei. Aceast condiie face ca atunci cnd un dinte iese din achiere un alt dinte s intre n material. Lund n considerare pasul circular al danturii, adic arcul decerc dintre doi dini consecutivi, msurat ntr-un plan perpendicular pe axa frezei,care are valoarea: D (7.24) p= z n care z este numrul de dini i D diametrul frezei sepoate scrie relaia: p a = p ctg (7.25)n care este unghiul de nclinare al danturii. Din relaiile (7.23), (7.24) i (7.25) setrage concluzia final, care stabilete valoarea unghiului de nclinare care trebuieales pentru a respecta condiia iniial impus. D (7.26) tz Valoarea unghiului de nclre nu trebuie luat prea mare deoarece crete foarte mult fora axial care apare datorit acestui unghi. La valori =2,3 se obine o variaie a forei mai mic de 20% , [8]. O alt soluie pentru reducerea vibraiilor este alegerea unui pas unghiular diferit de la dinte la dinte (n jurul unei valori medii), ceea ce mbuntete de asemenea uniformitatea procesului (cazul va fi ntlnit i la alezare unde se impune alegerea unui pas unghiular neuniform), [5]. tg =Geometria constructiv a frezei Pentru stabilirea unghiurilor constructive ale frezelor frontale i cilindro-frontale trebuie stabilit sistemul de referin constructiv. Conform STAS 6599/1-88 sistemul de referin la scule de rotaie are planul de baz constructiv (de referin) normal pe viteza principal de achiere, care este tangent la cercul descris de punctul curent deFREZAREA100pe ti. Rezult c planul de baz constructiv este un plan care trece prin punctul curentde pe ti i conine axa de rotaie a frezei, (fig.7.33).Fig.7.33 Sistemul de referin constructiv la frezeFig.7.34 Geometria constructiv a frezei frontaleDeoarece viteza de avans la frezare este mai mare dect la strunjire din cauza numrului de dini mai mare ( vf =fz z n ), trebuie s lum n considerare schimbarea mai puternic a direciei vitezei efective fa de viteza principal. In concluzie, se consider unghiul principal constructiv de achiere o n seciunea ortogonal, deoarece aici este celmai aproape de unghiul de degajare funcional, dar unghiul de aezare principal se ia cel din seciunea cu planul de lucru (PF), F, deoarece acesta este cel mai apropiat de unghiul funcional de aezare.101FREZAREASe poate observa, de asemenea c unghiul de degajare axial P , va avea valoarea n funcie de unghiul de nclinare al dinilor n caz c acesta exist. Definiiile i modul de me al unghiurilor sunt similare cu cazul strunjirii i rabotrii. Pentru freza cilindro-frontal geometria constructiv se msoar folosind acelai sistem de referin ca i la fa frontal, unghiurile fiind similare (fig.7.35).Fig.7.35 Geometria constructiv a frezei cilindro-frontalePentru freza cilindro-frontal trebuie definite unghiurile constructive att pentrupartea frontal, care conine un ti principal i unul secundar, ct i pentru partea cilindic unde exist numai tiul principal, care are un unghi de nclinare fa de axa frezei ie are rolul unghiului de nclinare T de la geometria cuitului de strung. Unghiurileconstructive principale ale acestei freze sunt: o , unghiul de degajare constructiv principal, msurat n planul ortogonal ntre planul de baz constructiv i planul tangent la faa de degajare; o , unghiul de aezare ortogonal, dar nu principal ca la strunjire, msurat tot n plan ortogonal ntre planul tiului i tangenta la planul feei de aee; F , unghiul de aezare constructiv principal, msurat n planul de lucru PF ntre planul tiului i tangenta la faa de aezare , considerat principal deoarece aici este cel mai apropiat de unghiul de aezare funcional;FREZAREA102P , msurat n planul posterior, paralel cu axa de rotaie a frezei tot ntre palnul tiului faa de aezare numit i unghi de aezare axial; P , unghiul axial de degajare, msuratplanul posterior ntre panul de baz constructiv i tangenta la faa de degajare i care este egal cu unghiul de nclinare al tiului cilindric, ; F , unghiul de degajare radial msurat n planul de lucru; r i r , unghiurile de atac principal i respectiv secundarurate n planul de referin ntre direcia tiurilor respective i planul de lucru; , ungde nclinare al tiurilor de pe parte cilindric; n , unghiul de degajare principal pentru tiul cilindric, msurat n planul ortogonal corespunztor acestui ti, ntre planul deconstructiv i tangenta la faa de degajare; n, unghiul de aezare ortogonal, al tiului cilindric msurat n planul ortogonal ntre planul tiului i faa de aezare sau tangenta laeasta; Fc, unghiul de aezare principal al tiului cilindric msurat n planul de lucru alacestuia. Pentru frezele prevzute cu plcue din carburi metalice sinterizate aplicate prin lipire sau prin fixare mecanic realizarea geometriei constructive se facen funcie de geometria plcuei achietoare i de geometria locaului n care aceasta se aa plcuele folosite pentru frezele frontale raza la vrf a plcuei este, de obicei nlocuit de o teire sau dup pentru formare tiurilor de trecere i a celui de planare (ti de tKolesov). Pentru frezele realizate din oel rapid unghiurile se obin prin ascuire pecele dou fee active: de degajare i de aezare.Freze cu dini detalonai Frezele frontale sau cilindro-frontale de care s-a discutat pn acum au dinii realizai prin frezare, dac sunt din oel rapid i din plcue din matsinterizat n cazul cnd sunt freze cu dini aplicai. O alt metod pentru realizarea dinior frezei este detalonarea. Detalonarea este operaia de realizare a spatelui dintelui unei freze dup o spiral arhimedic n scopul pstrrii unghiului de aezare i a nlilului dup reascuirea frezei. Detalonarea se realizeaz pe strunguri speciale numitestrunguri de detalonat, care permit s se realizeze cinematica necesar realizrii unei spirale arhimedice. De obicei, detalonarea se face la frezele profilate prin depunerea dup o spiral arhimedic a profilului pe spatele dintelui astfel c unghiul deaezare apare ntre tangenta la spirala arhimede, care are aici rolul de fa de aezare itangenta la cercul descris de punctul achietor aflat n rotaie (fig.7.36).103FREZAREAFig.7.36 Freza detalonatPornind de la ideea de a se pstra unghiul de aezare constant dup un numr de reascuirirezult c unghiul dintre tangenta la curb i raza vectoare trebuie s se pstreze constant. Conform geometriei difereniale acest unghi are valoarea: f () (7.27) tg = df () dunde: f() este funcia care descrie curba spatelui dintelui; , unghiul descris de raza vectoare; , unghiul dintre tangent i raza vectoare. Avnd n vedere c unghiul de aezae este egal cu 90o rezult c valoarea acestuia este: 1 df () (7.28) tg = = tg f ()Considernd c valoarea unghiului de aezare va fi constant rezult c valoarea conform relaiei de mai sus va fi egal cu o constant, 1. Rezult: df () (7.29) = 1 d f () Not= , rezult ecuaia diferenial : d = 1 d Integrnd ecuaia (7.29) i lund constanre C=ln rezult ecuaia; ln = 1 + ln sau = e1(7.31)(7.30)FREZAREA104aceast ecuaie reprezint spirala logaritmic, adic spatele dintelui ar trebui s fie o spiral logaritmic i atunci unghiul de aezare se va pstra constant dup fiecare reascuire.Din motive tehnologice i pentru faptul c variaia unghiului de aezare nu este mare, putnd fi neglijat, se renun la spirala logaritmic i se alege spirala arhimedic.Fig.7.37 Curba de detalonareEcuaia acesteia este mai simpl i de asemenea realizarea tehnic a ei este mai uoar. Se locuiete ecuaia (7.30) cu urmtoarea: = 1 Conform relaiei (7.27) unghiul de aezarefi: df () 1 (7.33) = 1 = f () d 1 de unde rezult c pe msur ce freza se reaic crete valoarea unghiului , scade valoarea unghiului de aezare . Totui valorile unghiurilor nu sunt mari aa c variaia se ncadreaz n tolerana admis pentru unghiul de aezCderea spiralei pe raz corespunztoare unui pas unghiular al frezei se numete adncimede detalonare i se noteaz cu , avnd valoarea: tg = = unde este adncimea de detalonare; D, diametrul exterior al frezei; z, numrul de dini al frezei; , unghiul de aezare ales. D tg z (7.34) (7.32)