PAPER TITLE (MAXIMUM 2 ROWS)

SCIENTIFIC PAPERS

CNC Technologies 2011 Summer School 18-23 june

Aspecte Tehnico-Economice La prelucrarea filetelor pe MASINI UNELTE COMANDA NUMERicaStudent: COTESCU tefanConductor tiinific: Conf.dr.ing. Doru BARDACREZUMAT: Prezenta lucrare are ca scop identificarea procedeelor de filetare posibile pe MUCN de tip masina de frezat/centru de prelucrare prin frezare si aspecte legate de dezvoltarea si aplicabilitatea acestora.CUVINTE CHEIE: Filet, Tarodare, Frezarea Filetelor, Comanda Numerica.

1 INTRODUCERe.Elementele principale ale filetului Forma si dimensiunile filetelor se reprezinta prin sectiunea axiala conform cu figura 1.

Figura 1. Sectiune axiala a unei asamblari filetate cu profil simetric Portiunea de suprafata filetata pe care surubul si piulita sunt in contact pe inaltinea radiala t2, suporta intreg efortul axial. Celelalte parti care nu sunt in contact trebuie sa fie astfel dimensionate incat sa nu impiedice contactul flancurilor filetelor. Dimensiunile care determina pozitia flancurilor servesc ca baza si sint egale, atat pentru surub cat si pentru piulita.

Pasul filetului p este distanta dintre doua flancuri consecutive avand aceeasi inclinare, masurata paralel cu axa surubului. Filetul este cu un singur inceput, daca avansarea axiala a piulitei la o simpla rotatie este egala cu pasul. Jumatatea unghiului flancurilor filetului este unghiul cuprins intre perpendiculara pe axa si unul dintre cele doua flancuri ale filetului. La filetele simetrice, ambele unghiuri sant egale; La cele asimetrice sunt diferite si se noteaza cu 1 si 2.

Diametrul mediu al flancurilor filetului surubului d2 este distanta intre doua flancuri opuse.

Diametrul exterior al filetului surubului d este distanta intre punctele extreme ale filetului, masurata perpendicular pe axa.

Diametrul inferior al filetului surubului d1 este distanta masurata perpendicular pe axa intre punctele cele mai apropiate ale filetului de axa surubului.

Dimetrul mediu al flancurilor filetului piulitei D2 este distanta perpendiculara pe axa, intre doua flancuri opuse. Daca diametrul mediu este considerat in mijlocul flancului filetului ascutit, atunci D2 este diametrul unui cilindru coaxial pe care grosimea filetului este egala cu golul intre doua filete consecutive.

Diametrul exterior al filetului piulitei D este distanta masurata perpendicular pe axa intre punctele extreme ale filetului piulitei.

Diametrul interior al filetului piulitei D1 este distanta masurata perpendicular pe axa intre punctele cele mai apropiate ale filetului de axa piulitei.

Inaltimea teoretica a filetului surubului t, cu varful ascutit este:

(1) Inaltimea reala a filetului surubului t1, respectiv a filetului piulitei T1, este distanta masurata perpendicular pe axa intre doua puncte extreme ale filetului surubului/piulitei , respectiv

(2) Inaltimea utila de contact a filetului t1 este distanta luata perpendicular la axa, a lungimii de contact a flancurilor

(3) Profilul teoretic al filetului surubului sau al piuliteieste profilul fata de care se masoara abaterile.

(4)

2 Tehnologia prelucrarii filetelor prin frezare pe mucnStudiul de fata isi propune analiza metodelor de realizare a tehnologiilor de fabricare si programare CN pentru filetare prin tarodare respectiv prin frezare.Executarea filetelor pe masini de frezat se poate realiza atat prin tarodare cat si prin frezare.Frezarea filetelor este o metoda din ce in ce mai folosita. Pentru aceasta prelucrare este nevoie de o interpolare elicoidala. Deasemenea scula folosita la astfel de prelucrari este de constructie relativ complexa. Profilul sculei copiaza pe cel al filetului, facand un singur dinte sa fie compus din trei muchii taietoare continue. Tehnica de prelucrare a filetelor permite atat prelucrarea filetelor interioare cat si exterioare, de diferite diametre, dar cu acelasi pas. Forta de aschiere este mai mica si viteza de aschiere mai mare decat la tarodare. 1 Specializarea Inginerie Avansata Asistata de Calculator, Facultatea IMST;

E-mail: Cotescu.stefan@ymail.com2.1 Prelucrarea filetelor cu tarodulTarozi sunt scule aschietoare utilizate la filetarea interioara. Conditiile constructive ale tarozilor sunt prevazute in standarde.

Partea aschietoare (activa) a tarodului, numita si con de atac, este de forma tronconica, pentru a usura introducerea acestuia in alezajul de filetat.

Partea de calibrat serveste la ghidarea tarodului in timpul filetarii si calibrarea gaurii filetate, iar capul patrat la fixarea tarodului in timpul filetarii manuale in dispozitivul portscula.

Canalele au rolul de a evacua aschiile metalice precum si de a forma muchiile aschietoare.

Factorii care determin alegerea procedeului de prelucrare, n ordinea importanei acestora, sunt urmtorii:

caracteristicile geometrice ale filetului (form i precizie);

tipul produciei;

materialul piesei.

2.1.1 Prelucrarea filetelor interioare cu tarodulAcest procedeu de prelucrare a filetelor interioare este utilizat n toate tipurile de producie, dar este singurul posibil pentru realizarea gurilor filetate de diametre mici.

Datorit faptului c tarodul poate fi rectificat uor, precizia prelucrrii este superioar altor procedee.

Prelucrarea poate fi realizat mecanic, caz n care filetul rezult dintr-o singur trecere, sau manual. n acest ultim caz, datorit necesitii de a avea fore de prelucrare mai mici, se utilizeaz seturi de 2, 3 tarozi pentru divizarea adaosului total de prelucrare.

Prelucrarea mecanic a filetelor se poate realiza pe:

strunguri;

maini de gurit;

maini verticale de filetat;

agregate (maini speciale);

n acest caz, parametrii regimului de achiere sunt:

avansul axial

Chiar dac prelucrarea filetului are loc prin autonurubare, pentru executarea primelor spire este necesar realizarea acestui avans.

Viteza de achiere, , care depinde de pasul i diametrul filetuului, de materialul piesei i de durabilitatea tarodului. De exemplu, la prelucrarea unei guri filetate intr-o pies din OLC 45, relaia de calcul este:

(4)

2.1.2 Aspecte specifice privind prelucrarea filetelor cu tarodul

Stabilirea diametrului gurii nainte de filetare. Deoarece prelucrarea cu tarodul produce deformri plastice ale materialului piesei, se impune stabilirea corect a dimensiunii gurii nainte de filetare i teirea ei.

Reglarea exact a lui

Dac nu poate fi realizat cu precizie, se utilizeaz o mandrin compensatoare cu arc pentru prinderea tarodului, asigurnd autonurubarea lui.

Limitarea cursei tarodului la filetarea gurilor nfundate.

Forma gurilor filetate realizabile prin tarodere este prezentat n figura 2 a,b.

Figura 2 a) Sectiune gaura filetata strapunsa

Figura 2 b) Sectiune gaura filetata infundataPentru limitarea cursei tarodului se folosesc limitatoarele de curs, iar pentru evitarea ruperii lor se utilizeaz mandrine speciale cu cuplaj de siguran.2.1.3 Exemplificarea modului de lucru privind realizarea tehnologiei de fabricatie si programarea NC.Se consider operaia de prelucrare a gaurilor filetate din a piesei de tip disc din fig. 3.

Figura 3 Sectiune prin piesa de tip discPentru aceasta se propun urmatoarele echipamente si mijloace de lucru: Masina de frezat verticala; Dispozitiv de orientare si fixare; Tarod M10x1.5 si burghiu 8.5; Semifabricat, material Mild Steel EN8;In scopul intocmirii documentatiei tehnologice este necesara stabilirea urmatoarelor elemente specifice operatiei: stabilirea fazelor operaiei: se are n vedere faptul c operaia se execut pe o main de frezat verticala, semifabricatul este orientat si fixat intr-un dispozitiv special i c ambele guri filetate se execut n aceeai operaie;

stabilirea valorilor parametrilor regimului de achiere i a elementelor de reglat pe maina unealt. Parametrii regimului de achiere se stabilesc conform recomandrilor din literatura de specialitate .

In ceea ce priveste norma de timp se iau in considerare datele rezultate din programul de simulare CAM.

Se va prezenta programul CN generat in urma programarii in EdgeCAM

OPERATIA 10

Faza 1: gaurire la cota 8.5 mm gaura strapunsas=0.10 mm/rot

v=26.3 m/min

n=790 rot/min

Mt=282 daNxmm

Fz=113 daN

Pe=0.38 kW

Faza 2:Filetare M10x1.5 pe toata adancimea

s=1.5 mm/rot

t=0.75 mm

n=155 rot/min

rot/min

Figura 4 Filetare cu tarodulIn urma simularii prelucrarii celor doua gauri filetate a rezultat urmatorul timp efectiv 4min39sec (fig. 5).

Figura 5 Simulare timp efectiv EdgecamProgramul CN pentru prelucrarea celor doua gauri si filete este urmatorul:

**********************************

O0001

(Disc)

G20 G90 G40

(DEFINE OPERATION : MILLING HOLE OPERATION)

T01 M06 (8.5 MM DIA JOBBER DRILL)

G54

T02

S790 M3

M7

G0 X1.378

G43 H01 Z0.1969

G99 G81 X1.378 Y0.0 Z-0.6123 R0.1969 F1.02 M41

M98 P0010

G28 X0 Y0 Z0

M9

M5

X0.0 Z26.125

T02 M06 (M10 X 1.5 RH SPIRAL FLUTE TAP)

G54

T01

S155 M3

M7

G0 X1.378

G43 H02 Z0.1969

G99 G84 X1.378 Y0.0 Z-0.4724 R0.1969 F9.15

M98 P0010

Z26.125

M5 M9

X0.0

M30

%

:0010

X-1.378

G80

M99

2.2 Tehnologia prelucrarii filetelor prin frezare

Scule folosite

Metode de aplicare

Frezare filetelor se aplica la piese care nu se pot prelucra pe strung (nu sunt piese de revolutie), si este o alternativa eficienta a filetarii cu tarod/filiera sau strunjirii filetelor.

Acest tip de scule permit filetarea pe aproape intreaga lungime a alezajului.

Faptul ca scula nu este in aschiere pe toata circumferinta alezajului permite un control mai mare al tipurilor de aschii rezultate.

Utilizarea frezelor pentru filetare impune urmatoarele avantaje si dezavantaje:

Avantaje

Aceeasi scula pentru filete pe stanga si pe dreapta;

Aceeasi scula pentru o gama variata de diametre, fara sa existe limita superioara;

Filetarea se realizeaza pe aproape toata lungimea alezajului;

Pot fi ajustate la tolerantele specificate;

Prezinta o solutie de preferat pentru prelucrarea la adancimi mari, pentru evitarea vibratiilor;

Control al tipurilor de aschii; Permite evacuarea buna a aschiilor;

Ofera rezultate favorabile la prelucrari pe materiale durificate;

In cazul spargerii sculei, aceasta este usor de scos din alezaj, fara a dauna geometria piesei;

Dezavantaje

Frezele de filetare lasa urme de avans. In functie de pas, diametrul alezajului si bataia radiala, filetul va devia de la profilul teoretic.

Fortele de aschiere relativ mari pot cauza devierea de la profilul teoretic.

Figura 6 Parametrizare a procesului de frezare a filetelor (Guillaume Fromentin & Grard Poulachon-2010)2.2.1 Metode de aplicareSe recomanda metoda down-milling la prelucrarea filetelor (fig. 6).

Figura 7. Strategii de aschiere a filetelor (Technical guide-Sandvik Coromant 2010)La prelucraea materialelor dure sau alte materiale greu de prelucrat, se recomanda impartirea adaosului de prelucrare in mai multe treceri.Prelucrarea filetelor pe dreapta se face pozitionand scula in partea inferioara a alezajului cat mai aproape de fundul acestuia, aschierea realizandu-se prin interpolarea elicoidala in sensul invers acelor de ceasornic directia de aschiere fiind de jos in sus. Filetele pe stanga se prelucreaza tot pe traictorie elicoidala invers acelor ce ceasornic, dar incepand de sus catre fundul alezajului.

Figura 8. Exemplu de deviatie de la profilul filetului (Technical guide-Sandvik Coromant 2010)Frezele de filetat vor crea o deviatie neglijabila de la profilul teoretic. Aceasta depinde de relatia dintre diametrul de prelucrat si diametrul aschietor, si deasemenea de pas. O regula pentru evitarea acestei deviatii este ca relatia intre diametrul de prelucrat si diametrul aschietor sa fie mai mare 1.5.

2.2.2 Prelucrarea filetelor exterioare folosind CoroMill 327 si CoroMill328

Figura 9. Prelucrarea filetelor interioare si exterioare prin frezare (Technical guide-Sandvik Coromant 2010)Toate placutele sunt folosite in principal pentru filetare interioara. Totusi, toate profilele partiale ale placutelor (profil V), pot fi utilizate si pentru filetare exterioara.

Exemplu:

CoroMill 327: 327R12-22 100VM-TH.

Recomandari:

Pas 1 mm pana la 2 mm (min 1, max 2)

ar maxim 1.2mm

Concluzii:

Pentru filetare interioara, pasul de 2mm este suficient, pe cand ar este 1.2mm *( ar max 1.2mm ).Pentru filetare exterioara, pasul de 2 mm nu este suficient, pe cand ar este1.4mm *( ar max 1.2mm ).

A se folosi pas de la 2.5mm la 3.5mm pentru a realiza filetele.

2.2.3 Cerinte privind masina unealta

Prelucrarea filetelor prin frezare necesita miscari simultane ale axelor X, Y si Z.

Axele X si Y determina diametrul filetelor, in timp ce axa Z controleaza pasul.

Aschierea filetelor prin frezare se face de preferinta fara lichid de racire.

Diferite sisteme de microlubrifiere, care utilizeaza aer necomprimat si cantitati mici de ulei special, pot fi utilizate la evacuarea favorabila a aschiilor.

2.2.4 Programarea masinii

La programare va trebui luat in considerare diametrul sculei aschietoare. Corectia de raza permite ajustarea usoara a tolerantelor filetului. In caz o toleranta este realizata prea strans, compensatia poate fi ajustata (redusa) la valoarea de corectie de raza.Sculele de tip CoroMill Plura au valori individuale ale corectiei de raza marcate parteade prindere a sculei(RPRG)2.2.5 Recomandari privind regimul de aschiere

Figura 10. Diametrele ce determina viteza de aschiere (Technical guide-Sandvik Coromant 2010)

(6)La prelucrari interioare, periferia sculei se va roti mai repede decat axa centrala a sculei(fig.9)Programarea vitezei de avans [mm/min] , pe cele mai multe masini, se face in functie de axa arborelui principal. Acest lucru trebuie luat in considerare in calculul regimuliu de aschiere pentru exitarea unei vieti mai scurte a sculei, virbratiilor sau chiar distrugere a sculei.Sculele CoroMill Plura au o suprafata mai mare de contact frezele conventionale pentru filetare de acelasi lungime, si deseori un raport defavorabil lungime-diametru.

Aceeasi viteza de aschiere care este folosita pentru freze conventionale poate fi folosita si pentru freze de filetat.

Pentru o aschiere de adancime mica, viteza de avans nu trebuie sa depasasca 0.15 pentru a obtine un profilul dorit.

Figura 11.Strategii privint sensul si directia interpolarii la frezarea filetelor (Technical guide-Sandvik Coromant 2010)2.2.6 Exemplificarea modului de lucru privind realizarea tehnologiei de fabricatie si programarea NC pentru frezarea filetelor.

Se pastreaza acelasi parametrii ai regimului de aschiere pentru gaurire, folosinduse burghiul

8.5 MM DIA JOBBER DRILL.

Figura 12 Simulare gaurire a unei piese de tip disc (Edgecam)Iar pentru filetarea prin frezare se utilizeaza o freza din baza de date a programului de simulare EdgeCAM , si anume M10x1.5 Multi Flute ThreadMill (fig 13)

Figura 13. Freza pentru filetat (Baza de date cu scule a programului dedicat Edgecam)Astfel, programul CN pentru prelucrarea celor doua gauri filetate prin burghiere si frezare, se prezinta sub urmatoarea forma:

**********************************

O0001(Disc)

G20 G90 G40

(MILLING HOLE OPERATION)

T01 M06 (8.5 MM DIA JOBBER DRILL)

G54

T01 S790 M3

M7

G0 X1.378

G43 H00 Z0.1969

G99 G82 X1.378 Y0.0 Z-0.6123 P5 R0.1969 F1.02 M41

X-1.378

G80

(DEFINE OPERATION : THREAD MILLING OPERATION)

G28 X0 Y0 Z0

M9

M5

X0.0 Z26.125

T02 M06 (M10x1.5 Multi Flute ThreadMill)

G54

T00

S500 M3

M7

G0 X1.378

G43 H00 Z0.1969

G1 Z-0.4872 F0.79

G41 X1.4027 Z-0.4724 D60

G17 G94 G3 X1.378 Y0.0247 Z-0.4577 I-0.0247 J0.0 K0.0591 F0.59

X1.3532 Y0.0 Z-0.4429 I0.0 J-0.0247 K0.0591

X1.378 Y-0.0247 Z-0.4281 I0.0248 J0.0 K0.0591

X1.4027 Y0.0 Z-0.4134 I0.0 J0.0247 K0.0591

G40 G1 X1.378 Z-0.3986 F0.79

G0 Z0.1969

X-1.378

G1 Z-0.4872

G41 X-1.3532 Z-0.4724 D60

G3 X-1.378 Y0.0247 Z-0.4577 I-0.0248 J0.0 K0.0591 F0.59

X-1.4027 Y0.0 Z-0.4429 I0.0 J-0.0247 K0.0591

X-1.378 Y-0.0247 Z-0.4281 I0.0247 J0.0 K0.0591

X-1.3532 Y0.0 Z-0.4134 I0.0 J0.0247 K0.0591

G40 G1 X-1.378 Z-0.3986 F0.79

G0 Z0.1969

G28 X0 Y0 Z0

M9

M5

X0.0 Z26.125

M30

%3 CONCLUZII

In urma studiului rezulta urmatoarele solutii pentru utilizarea procedeelor de filetare:

Filetele pieselor de tip carcasa, corpuri complexe sau alte corpuri care nu sunt de revolutie, se recomanda a se prelucra prin frezare in situatia in care acestea prezinta mai multe valori ale diametrelor filetate, filete interioare cat si exterioare, pe stanga sau pe dreapta, sau alte particularitati legate de dimensiune(adancime), cu conditia sa aiba acelasi pas.

Tarodarea se va utiliza la acelasi tip de piese, pe masini de gaurit, de filetat, sau masini de frezat care permit filetarea, in conditiile unor diametre mici si foarte mici, sau atunci cand valorile mari ale fortelor de aschiere nu permit prelucrarea prin frezare.Deasemenea filetarea manuala prin tarodare se impune la piesele unicat sau serie mica, cazuri in care din considerente tehnico-economice nu este eficienta prelucrarea pe masini.

4 BIBLIOGRAFIE

[A1] Andrei N., Elemente tehnologice pentru prelucrarile prin aschiere[A2] Amza Gh., Procese de operare, vol IV[F1] Guillaume Fromentin & Grard Poulachon, Geometrical analysis of thread millingpart 1: evaluationof tool angles [H1] Hollanda D., Aschiere si scule aschietoare[K1]A. V. Kirichek and A. N. Afonin- StressStrain State of the Thread-Milling Tool and Blank

[V1] Vlase A., Regimuri de aschiere, adaosuri de prelucrare si norme tehnice de timp, vol I

[V2] Vlase A., Regimuri de aschiere, adaosuri de prelucrare si norme tehnice de timp, vol II[C1] **** Catalog Frezare Sandvik Coromant[C2] **** Articol Tech Tips-Thread Milling Basics

[C3] **** Note de curs EdgeCAM-NC programming67

_1240485065.unknown

_1397472558.unknown

_1397472799.unknown

_1397491436.unknown

_1397560554.unknown

_1397472573.unknown

_1240485373.unknown

_1240485414.unknown

_1240488173.dwg

_1240485392.unknown

_1240485154.unknown

_1100240018.unknown

_1100240915.unknown

_1100239858.unknown