FACULTATEA DE CONSTRUCȚII DE MAȘINI ȘI ......FACULTATEA DE CONSTRUCȚII DE MAȘINI ȘI MANAGEMENT...

FACULTATEA DE CONSTRUCȚII DE MAȘINI ȘI MANAGEMENT INDUSTRIAL

2

UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GHEORGHE ASACHI” DIN IAŞI

ŞCOALA DOCTORALĂ A FACULTĂŢII

DE CONSTRUCŢII DE MAŞINI

ŞI MANAGEMENT INDUSTRIAL

CONTRIBUŢII TEORETICE ŞI EXPERIMENTALE

LA STUDIUL PRELUCRABILITĂŢII PRIN GĂURIRE CU BURGHIUL

TEZĂ DE DOCTORAT REZUMAT

Ing. Vasile Manole

Conducător de doctorat : Prof. univ. dr. ing. Laurențiu Slătineanu

IAŞI, 2017


3

CUPRINS

Cap. 1. SITUAȚIA ACTUALĂ A CUNOȘTINȚELOR TEHNICE ȘI ȘTIINȚIFICE PRIVIND

PROCESUL DE PRELUCRARE PRIN GĂURIRE CU BURGHIUL UTILIZÂND FORȚE

CONSTANTE DE AVANS …………………………….…………………………………………......5

1.1. Apariția procedeelor de prelucrare prin găurire cu burghiul………………………….5

1.2 Aspecte generale privind procesul de prelucrare prin găurire cu burghiul……………6

1.3 Importanța cunoașterii caracteristicilor de prelucrabilitate prin găurire cu burghiul….7

1.4 Mașinile de găurit și caracteristicile acestora………………………………………….7

1.5 Evoluția cercetărilor privind prelucrabilitatea prin găurire cu burghiul și utilizând forțe

constante de avans………………………………………………………………………………….....7

1.6 Metoda de măsurare a forțelor la găurirea cu burghiul……………………………….9

1.7 Influența materialului semifabricatului asupra indicatorilor de prelucrabilitate………….9

1.8 Influența factorilor constructiv-funcționali ai sculei asupra procesului de găurire cu

burghiul…………………………………………………………………………………………….....9

1.9 Influența formei părții active a tăișului…………………………………………………..10

1.10 Concluzii……………………………………………………………………………….10

Cap. 2. OBIECTIVELE ACTIVITĂȚII DE CERCETARE PRIVIND GĂURIREA CU BURGHIUL

………………………………………………………………………………………........................11

Cap. 3 CONTRIBUȚII TEORETICE LA STUDIUL PRELUCRABILITĂȚII PRIN GĂURIRE CU

BURGHIUL, UTILIZÂND FORȚE CONSTANTE DE AVANS ……………….………………….12

3.1 Elemente de bază privind procesul de găurire cu burghiul utilizând forțe constante de

avans………………………………………………………………………………………………...12

3.2 Analiza sistemică a procesului de găurire cu burghiul…………………………………..12

3.3 Analiza procesului de prelucrare cu burghiul prin intermediul diagramei Ishikawa…….14

3.4 Analiza SWOT a procesului de găurire cu burghiul……………………………………...15

3.5 Utilizarea metodei diagramei de idei în cazul unui echipament pentru studiul

prelucrabilității prin găurire cu burghiul, utilizând forțe constante de avans………………………..16

3.6 Selectarea unei scheme de lucru pentru evaluarea prelucrabilității prin găurire cu burghiul,

utilizând forțe constante de avans…………………………………………………………………....17

3.7 Utilizarea metodei proiectării axiomatice pentru conceperea unui echipament utilizabil la

studiul prelucrabilității prin găurire cu burghiul și folosind forțe constante de avans………………..21

3.8 Factori capabili să exercite o influență asupra valorilor indicilor de prelucrabilitate…….23

3.9 Concluzii………………………………………………………………………………...23

Cap. 4. MATERIALE ȘI ECHIPAMENTE PENTRU STUDIUL PROCESULUI DE PRELUCRARE

PRIN GĂURIRE CU BURGHIUL, UTILIZÂND FORȚE CONSTANTE DE AVANS …………..25


4

4.1 Stabilirea materialelor pentru studiul procesului de prelucrare prin găurire cu burghiul

utilizând forțe constante de avans…………………………………………………………………...25

4.2 Echipament pentru studiul procesului de prelucrare prin găurire cu burghiul, utilizând forțe

constante de avans…………………………………………………………………………………..26

4.3 Echipamente pentru studiul procesului de prelucrare prin găurire cu burghiul utilizând

forțe constante de avans …………………………………………………………………………….27

4.3.1 Balanța analitică de tip Partner RADWAG AS20……………..........................27

4.3.2 Microscopul digital de tip Intel Play QX3 plus………………………………...27

4.4 Concluzii………………………………………………………………………………...28

Cap. 5. CONTRIBUȚII EXPERIMENTALE LA STUDIUL PRELUCRABILITĂȚII PRIN

GĂURIRE CU BURGHIUL UTILIZÂND FORȚE CONSTANTE DE AVANS …………………..29

5.1 Aspecte generale privind dezvoltarea unor cercetări experimentale în legătură cu

prelucrabilitatea prin găurire cu burghiul utilizând forțe constante de avans………………………..29

5.2 Etalonarea echipamentului utilizat pentru efectuarea cercetărilor experimentale privind

prelucrabilitatea prin găurire cu burghiul și folosind forțe constante de avans………………………29

5.3. Posibilități de stabilire a unor modele matematice empirice ……………………………31

5.4. Utilizarea metodei celor mai mici pătrate pentru prelucrarea matematică a rezultatelor

experimentale……………..………………………………………………………………………...31

5.5. Planificarea încercărilor experimentale…………………………………………………31

5.6 Rezultate experimentale obținute prin utilizarea metodei celor mai mici pătrate la studiul

prelucrabilității prin găurire cu burghiul, utilizând forțe constante de avans ………………………32

5.7. Rezultatele obținute în cazul epruvetelor din oțel 1 C 45, utilizând metoda Taguchi în

cazul evaluării prelucrabilității prin găurire cu burghiul, utilizând forțe constante de avans

……………………………………………………………………………………………………....34

5.8 Concluzii………………………………………………………………………….....35

Cap. 6. CONCLUZII GENERALE, CONTRIBUȚII PROPRII ȘI DIRECȚII VIITOARE DE

CERCETARE………………………………………………………………………………….........37

6.1 Concluzii generale rezultate din studiul literaturii de specialitate in legătură cu evaluarea

prelucrabilității prin găurire cu burghiul…………………………………………………….............37

6.2 Contribuții proprii teoretice și experimentale……………………………….…………...37

6.3. Concluzii finale și intenții de continuare a cercetărilor………………………………….39

Referințe bibliografice………………………………………………………………………………40

Lista lucrărilor publicate în perioada activității doctorale…………………………………………149


5

CAP. 1. SITUAȚIA ACTUALĂ A CUNOȘTINȚELOR TEHNICE ȘI ȘTIINȚIFICE

PRIVIND PROCESUL DE PRELUCRARE PRIN GĂURIRE CU BURGHIUL UTILIZÂND

FORȚE CONSTANTE DE AVANS

1.1.Apariția procedeelor de prelucrare prin găurire cu burghiul

O dată cu evoluția societății, uneltele s-au dezvoltat, astfel încât să fie cât mai simplu de

utilizat.

Burghiul este o sculă care se utilizează pentru a realiza găuri în semifabricate din diverse

materiale metalice, din lemn, din material plastic. Vârful și tăișurile laterale ale acestei scule sunt

esențiale pentru utilizarea lui la realizarea găurilor.

Cu mai mult de 35.000 de ani în urmă, Homo Sapiens a avut ocazia de a identifica beneficiile

folosirii unor instrumente rotative. În esență, se recurgea la rotirea unei bucăți din piatră de stâncă

ascuțită, strânse între mâini, pentru a se obține o gaură într-un obiect din alt material. În acest fel, s-a

ajuns la conturarea soluției pentru o mașina de găurit de mână, prin folosirea unei tije netede, fixate

perpendicular într-un punct pe piesa de prelucrat, după care tija urma a fi antrenată între palme, până

la pătrunderea treptată în material.

Un exemplu de sculă din vechea Dacie este sfredelul confecționat dintr-o bară de fier, având

forme diferite în secțiune transversală (oval, rotundă, pătrată). Acestea au fost deformate plastic în

partea superioară sau au un capăt de formă pătrată, pentru a putea fi fixate într-un mâner din lemn,

pentru a putea fi învârtite manual; alte asemenea scule au formă de linguriță, cu vârful și marginile

foarte bine ascuțite (a se vedea figura 1.1) (Uneltele, 2014).

Fig. 1.1 Sfredele dacice din fier

(Uneltele, 2014)

În perioada Evului Mediu, s-au înregistrat încercări de folosire a unor operații de frezare și de

strunjire, ele fiind apreciate ca un prim pas în dezvoltarea mașinilor-unelte. Ca sursă de mișcare, se

folosea apa sau forța musculară a omului.


6

Fig. 1.2 Metodă de obținere a găurilor

utilizată în vechimea îndepărtată (Îndrumar, 2014)

Cele dintâi burghie par să fi fost folosite încă din

secolul al XVI-lea, ele dispunând atunci de un

mâner din lemn. Burghie, dar și alte scule pentru

tâmplărie, au fost găsite la bordul navei Carrack,

considerându-se că aceste scule care ar fi fost

inventate de Mary Rose.

La mijlocul secolului al XVIII-lea, importanța unor

ramuri industriale așa cum erau mineritul și industria textilă a

condus și la o dezvoltare rapidă a mijloacelor de producție.

Fig. 1.3 Mașină hidraulică de găurit, concepută de către

Leonardo da Vinci (1452-- 1519)

Astfel, în anul 1765, Smeaton a construit o mașină de

prelucrat alezaje lungi. In 1775, Wilkinson a propus o variantă

îmbunătățită a mașinii lui Smeaton.

1.2 Aspecte generale privind procesul de prelucrare prin găurire cu burghiul

Găurirea cu burghiul (burghierea) este operația tehnologică de prelucrare prin așchiere care

are drept scop obținerea unor găuri (alezaje) în material plin, putându-se executa o asemenea

prelucrare pe mașinile de găurit, pe mașinile de frezat, pe strunguri, pe mașinile de alezat și frezat.

După operația de găurire, găurile mai pot fi prelucrate prin teșire, lărgire, alezare, adâncire sau prin

filetare (Duca et al., 1962; Sauer, 1966; Dițu, 2008; Oprean et al., 1981; Sauer 1982și Ionescu, 1999;

Bohosievici și Pruteanu, 1974; Pruteanu et al., 1981; Neagu et al., 2002; Cănescu, 1972).

Prelucrabilitatea este proprietatea unui material care se referă la capacitatea sa de a fi ușor

de prelucrat. Ea poate fi evaluată, de exemplu, prin luarea în considerare a productivității procesului,

deci a volumul materialului detașat într-un anumit interval de timp (Gherman et al., 2011).

Prelucrabilitatea prin găurire cu burghiul este o proprietate tehnologică ce aparține

materialului supus prelucrării și ea se referă la capacitatea acestuia de a suporta prelucrări prin găurire

cu ajutorul unei scule așchietoare de tip burghiu (Grămescu, 1982; Epureanu et al., 1983; Bohosievici

și Pruteanu, 1974; Pruteanu et al., 1981; Pruteanu, 1990).


7

1.3 Importanța cunoașterii caracteristicilor de prelucrabilitate prin găurire cu burghiul

Cunoașterea caracteristicilor de prelucrabilitate a materialelor prin găurire cu burghiul este

importantă atunci când se pune problema stabilirii valorilor parametrilor regimului de așchiere de

către tehnolog, dar și în alte secvențe ale activității de proiectare a tehnologiilor de prelucrare, așa

cum sunt cele de alegere a mașinii-unelte, a sculelor și dispozitivelor, a eventualei prezențe și a naturii

lichidelor de răcire-ungere etc. (Slătineanu, 1980).

1.4 Mașinile de găurit și caracteristicile acestora

Mașinile de găurit pentru obținerea unor găuri de mic diametru pot fi amplasate și pe o masă

de lăcătușărie (banc). Ele au o construcție simplă și sunt destinate pentru prelucrarea găurilor cu

diametrul de până la 12 mm și un gabarit redus.

O astfel de mașină poate fi observată în figura

1.4; este vorba despre o mașină de găurit de tip

G12,5.

Fig. 1.4 Mașina pentru găurit de masă, de

tip G 12,5: 1 – masa mașinii ; 2 - coloana;

3 - corpul mașinii; 4 - electromotorul; 5 - con de

trepte; 6 - arbore principal; 7 - maneta pentru

realizarea avansului; 8 - manivela pentru

deplasarea pe verticală a corpului mașinii;

9 - maneta de blocare; 10 - roata pentru

deplasarea motorului și întinderea curelei

trapezoidale (Duca et al. 1962)

1.5 Evoluția cercetărilor privind prelucrabilitatea

prin găurire cu burghiul și utilizând forțe constante de

avans

Primii cercetători implicați în studiul prelucrabilității

prin găurire cu burghiul cu forță constantă de avans au fost

Keep și Lorentz (Picoș et al., 1975).

Fig. 1.5 Schema de lucru pentru utilizarea metodei

găuririi cu forță constantă de avans (Picoș et al., 1975)


8

T. Grǎmescu, (1982) a realizat în cadrul laboratorului de Tehnologia Construcțiilor de Mașini

de la Institutul Politehnic din Iași o instalație pentru

studiul prelucrabilității prin așchiere a fontelor ce

utilizează forță constantă de avans.

Fig. 1.6 Schema instalației pentru studiul

prelucrabilității prin găurire cu burghiul:

1 - păpușă; 2 - roată de schimb; G - greutăți; 3 -

burghiu; 4 - epruvetă; 5 și 6 - butoane de pornit

respectiv oprit mașina; 7 - releu de timp; 12 - releu

pentru oprirea bruscă a burghiului prin frânare în

contracurent; 9 - contor de ture; 10 - disc gradat

pentru măsurarea lungimii găurii prelucrate, capabil să

asigure o precizie de 0,02 mm; 8 - contor de energie

(Grămescu, 1982; Pruteanu, 1990)

Šalak et al. (2005) au elaborat un test de găurire

cu burghiul utilizând forțe constante de avans la găurirea

unor probe din oțel (fig. 1.7). S-a luat în considerare

rigiditatea burghiului, această proprietate fiind apreciată

ca importantă pentru acuratețea rezultatelor finale.

Fig. 1.7 Schema echipamentului pentru testarea

prelucrabilității materialelor prin găurire cu burghiul și

folosind forțe constante de avans: 1 - mandrina pentru

orientarea și fixarea burghiului; 2- probă; 3-menghină; 4-

placă; 5-tija verticală de susținere a plăcii portprobă; 6-

braț; 7-greutate (Šalak et al., 2005)

Gherman et al. (2011) au propus o soluție constructivă

pentru un dispozitiv destinat evaluării prelucrabilității prin

găurire cu burghiul și utilizând forțe constante de avans (fig. 1.8

și 1.9).

Fig. 1.8 Reprezentare schematică a zonei de prelucrare

din cazul unui echipament de determinare a prelucrabilității prin

găurire cu burghiul și folosind forțe constante de avans

(Gherman et al., 2011)


9

Într-o altă lucrare, Gherman et al. (2012) au

utilizat metoda Taguchi pentru prelucrarea

rezultatelor experimentale obținute în cadrul unor

teste de prelucrabilitate efectuate pe probe din alamă,

la găurirea cu burghiul folosind forțe constante de

avans.

Fig. 1.9 Schema de găurire cu burghiul

utilizând forțe constante de avans în cazul testării

prelucrabilității unor probe din alamă (după Gherman

et al., 2012)

1.6 Metoda de măsurare a forțelor la găurirea cu burghiul

În figura 1.10 este schițată instalația dinamometrică de măsurare a forțelor la găurirea cu

burghiul, schemă utilizată în cadrul experimentelor realizate de către T. Grămescu (1982).

Fig. 1.10 Schema instalației de măsurare a forțelor la găurirea cu burghiul (Grămescu, 1982)

1.7 Influența materialului semifabricatului asupra indicatorilor de prelucrabilitate

Interdependența între unele proprietăți ale materialului și valorile indicatorilor de prelucrabilitate a

sugerat posibilitatea de utilizare a respectivelor proprietăți pentru evaluarea prelucrabilității prin

așchiere (Slătineanu, 1980).

1.8 Influența factorilor constructiv-funcționali ai sculei asupra procesului de găurire cu

burghiul. La prelucrarea găurilor cu burghiul, caracteristicile constructiv – funcționale ale burghiului

pot exercita o influență semnificativă asupra valorilor diferiților indicatori de prelucrabilitate prin

găurire cu burghiul.


10

1.9 Influența formei părții active a tăișului

Partea activă a tăișului sculei așchietoare este un factor ce afectează valorilor unor indicatori

de prelucrabilitate; ea poate avea diverse forme, respectiv tăiș activ format din două drepte

intersectate, tăiș constituit din două drepte racordate printr-un arc de cerc, tăiș de formă curbilinie,

tăiș activ constituit dintr-un tăiș principal, un tăiș auxiliar și un tăiș secundar, tăiș activ format dintr-

un tăiș principal, un tăiș secundar, un tăiș auxiliar și un tăiș de trecere (Mihailide, 1993).

1.10 Concluzii

În cadrul primului capitol al tezei, au fost formulate observații referitoare la evoluția istorică

a inventării și utilizării sculelor așchietoare de tip burghiu și respectiv în legătură cu prelucrabilitatea

materialelor prin găurire cu burghiul. Atât cercetătorii români, cât și cei din străinătate, au abordat

probleme referitoare la metode și soluții tehnologice de proiectare și dezvoltare a unor noi încercări

experimentale, dar și a unor noi procedee de găurire, ulterior unele dintre acestea din urmă fiind

aplicate cu succes în practica industrială. Urmărirea evoluției informațiilor în domeniul de interes a

subliniat faptul că acum câteva mii de ani au fost concepute și realizate obiecte de care ne folosim și

în prezent, chiar dacă unele dintre ele au suportat îmbunătățiri semnificative. Consultarea literaturii

de specialitate a permis mai buna cunoaștere a unor scheme de prelucrare mai rar utilizate, a unor

metode îmbunătățire de calcul și de proiectare a produselor și proceselor, afirmația fiind valabilă

inclusiv în domeniul prelucrării găurilor cu ajutorul burghiului. Au fost analizate câteva conceptele

esențiale pentru realizarea unor cercetări referitoare la prelucrabilitatea prin găurire cu burghiul, la

caracteristicile procesului de găurire cu burghiul și alte aspecte aflate în conexiune cu acestea.


11

Cap. 2. OBIECTIVELE ACTIVITĂȚII DE CERCETARE PRIVIND GĂURIREA CU

BURGHIUL

Cunoașterea unor avantaje specifice utilizării metodei de evaluare a prelucrabilității prin

găurire cu burghiul, metodă bazată pe existența unor forțe constante de avans, așa cum rezultă ele din

literatura de specialitate și din propria experiență a autorului tezei, a făcut posibilă elaborarea unor

obiective privind conceperea și materializarea unor cercetări în aceasta direcție:

1. Cunoașterea echipamentelor din Departamentul de Tehnologia Construcțiilor de Mașini al

Facultății de Construcții de Mașini și Management Industrial din cadrul Universității Tehnice

„Gheorghe Asachi” din Iași, echipamente pe care se vor putea realiza prelucrări prin găurire cu

burghiul; se apreciază ca fiind utilă cunoașterea modului de funcționare și utilizarea echipamentelor

existente în diferitele laboratoare din departamentul menționat anterior;

2. Examinarea metodelor folosite în prezent pentru efectuarea încercărilor de evaluare a

prelucrabilității cu forță constantă de avans, a aspectelor care ar putea suporta îmbunătățiri și

elaborarea unor propuneri care să permită obținerea de noi informații privind prelucrabilitatea

materialelor prin găurire cu burghiul, inclusiv prin folosirea echipamentelor cunoscute și existente în

laboratoarele din departament sau prin modificarea acestor echipamente;

3. Identificarea unor metode de stimulare a creativității tehnice care să poată fi utilizate pentru

conturarea unor noi soluții pentru echipamentele destinate realizării încercărilor experimentale de

studiere a prelucrabilității prin găurire cu burghiul utilizând forțe constante de avans;

4. Identificarea unor echipamente susceptibile de folosire în cadrul cercetărilor experimentale

cu privire la prelucrabilitatea prin găurire cu burghiul utilizând forțe constante de avans, aplicarea

unei metode care să conducă la alegerea optimă a uneia sau a mai multor variante de echipamente sau

de metode de cercetare a prelucrabilității;

5. Prin luarea în considerare a neajunsurilor unora dintre soluțiile existente în prezent pentru

studiul prelucrabilității folosind forțe constante de avans, realizarea a cel puțin unui echipament

îmbunătățit, pe care să poată fi dezvoltate cercetări experimentale privind prelucrabilitatea prin

găurire cu burghiul utilizând forțe constante de avans; studierea modului în care, prin variația valorilor

unor factori de intrare în procesul de găurire cu burghiul, se înregistrează modificarea valorilor

indicatorilor de prelucrabilitate;

6. Realizarea unor cercetări experimentale preliminare de evaluare a prelucrabilității prin

găurire cu burghiul utilizând forțe constante de avans, pentru ca ulterior să fie posibilă mai buna

stabilire a valorilor factorilor de intrare în proces, prin utilizarea unui experiment factorial planificat.


12

Cap. 3 CONTRIBUȚII TEORETICE LA STUDIUL PRELUCRABILITĂȚII PRIN

GĂURIRE CU BURGHIUL, UTILIZÂND FORȚE CONSTANTE DE AVANS

3.1 Elemente de bază privind procesul de găurire cu burghiul utilizând forțe constante

de avans

Procesul de obținere a găurilor cu burghiul se bazează pe utilizarea unui burghiu având, în

construcția cel mai des întâlnită, două tăișuri principale unite printr-un tăiș transversal; o mișcare de

avans și o mișcare de rotație realizate de sculă și/sau de către semifabricat conduc la dezvoltarea

progresivă a unui orificiu având o axă rectilinie și o secțiune transversală circulară (fig. 3.1).

Fig. 3.1 Schema de lucru la găurirea cu burghiul: n - mișcare de rotație;

f - mișcarea de avans axial; F - forța axială; Mt- momentul de torsiune ce

acționează asupra burghiului

3.2 Analiza sistemică a procesului de găurire cu burghiul

În scopul de a evidenția, factorii care pot să afecteze valorile parametrilor de interes tehnologic

și corelațiile dintre factorii de intrare și parametrii de ieșire ai procesului de prelucrare a găurilor cu

burghiul, se poate recurge la metoda analizei sistemice. În general, în cadrul analizei sistemice, se ia

în considerare procesul analizat (în cazul de față, procesul de găurire cu burghiul) ca un sistem, căruia

îi sunt atașați factori de intrare și parametri de ieșire și, eventual, posibili factori perturbatori.

Ca factori de intrare (sau variabile independente) în procesul de așchiere, se poate lua în

considerare:

- parametrii regimului de așchiere;

- caracteristicile geometrice ale părții așchietoare a sculei (burghiului);

- caracteristicile materialului sculei așchietoare (compoziție chimică, proprietăți

fizico-mecanice etc.);

- proprietățile materialului semifabricatului (compoziție chimică, proprietăți fizico-

Mecanice, stare structurală etc.);

- caracteristicile echipamentelor de prelucrare (mai puțin cele ale sculei așchietoare,


13

acestea fiind menționate într-un paragraf anterior; ar putea fi vorba aici, deci, de caracteristicile de

interes ale dispozitivelor de orientare și fixare a sculelor și semifabricatelor și respectiv de

caracteristicile mașinii-unelte pe care se efectuează încercarea de prelucrabilitate);

- tipul și proprietățile lichidului de răcire-ungere etc.

Fig. 3.2 Reprezentare grafică corespunzătoare analizei sistemice a procesului de găurire cu burghiul

În calitate de parametri de ieșire (sau caracteristici tehnologice) ai procesului de găurire cu

burghiul, se pot folosi:

- Productivitatea procesului de prelucrare;

- Costul prelucrării;

- Durabilitatea sculei așchietoare (a burghiului);

- Numărul de piese prelucrate într-un anumit interval de timp;

- Modificarea unor caracteristici ale echipamentului de prelucrare (de exemplu, prin

uzarea unor componente ale acestuia);

- Impactul asupra mediului;

- Precizia de prelucrare și rugozitatea suprafeței prelucrate etc.

Folosind abordarea Taguchi, putem identifica factorii ce pot perturba procesul de așchiere și

care ar putea fi vibrațiile, variația posibilă și necontrolată a proprietăților materialului semifabricatului

sau a celor ale materialului sculei așchietoare etc.


14

3.3 Analiza procesului de prelucrare cu burghiul prin intermediul diagramei Ishikawa

Diagrama Ishikawa este un instrument grafic folosit pentru explorarea și evidențierea modului

în care factorii de intrare într-un anumit proces ar putea influența valorile parametrilor de ieșire din

respectivul proces; se pot observa unele asemănări între aspectele urmărite în principal în cazul

metodei de analiză sistemică și cele specifice unei elaborări a diagramei Ishikawa.

Fig. 3.3. Utilizarea diagramei Ishikawa pentru a evidenția factorii care exercită influență asupra

productivității procesului de așchiere

Reprezentarea grafică aferentă diagramei Ischikawa este denumită uneori și diagramă cauză

- efect sau diagramă în os de pește. În general, obiectivul urmărit prin utilizarea acestei diagrame

este cel de identificare a principalelor cauze care pot genera o problemă ce trebuie rezolvată

(Managementul proiectelor, 2015).

Dacă luăm în considerare factorii capabili să afecteze productivitatea procesului de găurire cu

burghiul (fig. 3.3), se poate constata că devine posibilă analiza următorilor factori:

- Parametrii regimului de așchiere (adâncimea de așchiere ap, avansul axial f, viteza de

așchiere v);

- Tipul și proprietățile materialului corespunzător părții active a sculei de găurire (proprietățile

mecanice, rezistența la uzură, rezistența la coroziune etc.);

- Caracteristicile geometrice ale zonei active a sculei de găurit (diametrul burghiului, unghiul

de degajare, unghiul de așezare, lungimea tăișului transversal etc.);

- Caracteristicile dinamice și cinematice ale echipamentelor de prelucrare (gama de turații ale

arborelui principal, valorile avansului axial, puterea motorului electric, rigiditatea sistemului

tehnologic etc.);


15

- Tipul, proprietățile și metoda de recirculare a lichidului de răcire-ungere în zona de

prelucrare etc.

3.4 Analiza SWOT a procesului de găurire cu burghiul

Analiza SWOT este o metodă utilizată de obicei în domeniul afacerilor, în scopul de a obține

o imagine de ansamblu, dar și unele detalii privind anumite aspecte ale problemei examinate; prin

extensie, analiza SWOT poate fi utilizată și în cazul unui obiect (de exemplu, în cazul unei structuri

materiale) sau în cel al unui proces ce trebuie examinat (Analiza SWOT, 2014).

Tabelul 3.1. Rezultatele folosirii metodei analizei SWOT a procesului de găurire

Puncte tari (strengths, S):

Îndepărtarea relativ simplă a așchiilor, care

sunt deplasate spre suprafața de ieșire din gaură,

prin canalele elicoidale existente în scula

așchietoare;

Disiparea căldurii rezultate în zona de

așchiere cu precădere în materialul masiv al

semifabricatului;

- Sculele utilizate în procesul de găurire sunt

relativ ușor de achiziționat și au dimensiuni într-

o gamă destul de largă;

- Echipamentele de prelucrare sunt accesibile

și au structuri relativ simple;

- Instruire ușoară a operatorilor care

materializează procese de găurire;

- Obținerea unei precizii relativ bune în ceea

ce privește diametrul găurii și a unei rugozități

apreciate de obicei ca acceptabile etc.

Puncte slabe (weaknesses, W):

- Există posibilitatea ca pentru unele diametre

ale găurilor să nu fie identificate scule

standardizate;

- Nu este posibil un control precis al poziției

vârfului sculei și al bătăii radiale a sculei, în

vederea realizării unei valori precise ale

diametrului găurii în curs de obținere;

- Ascuțirea manuală a burghiului nu oferă o

geometrie precisă și la valorile dorite ale

parametrilor geometrici ai părții așchietoare a

burghiului, iar ascuțirea mecanică face necesară

existența unui echipament specializat;

- Sunt necesare aparate relativ complexe pentru

verificarea geometriei părții active a sculei

așchietoare și unele dintre aceste aparate au un

caracter specializat, fiind posibilă utilizarea lor

doar la verificarea burghielor etc.

Oportunități (opportunities, O):

- Apariția unor materiale noi pentru

realizarea părții active a burghiului sau pentru

acoperirea acestuia, asemenea materiale fiind

caracterizate prin proprietăți mecanice și

tehnologice superioare celor cunoscute;

- Încercările de identificare a unor geometrii

optimizate ale burghielor, de concepere și

materializare a unor echipamente de prelucrare

mai accesibile se intensifică, fiind posibilă

reducerea prețurilor de achiziție și solicitând

niveluri mai scăzute de calificare a operatorilor

direcți implicați în folosirea proceselor de

găurire cu burghiul;

- Este posibil să se utilizeze procesul de găurire

pentru dezvoltarea unor metode de evaluare a

prelucrabilității prin găurire cu burghiul.

Amenințări (threats, T):

- Este posibilă apariția unor scule utilizabile

pentru realizarea găurilor plecând de la soluții

constructive diferite de cele specifice folosirii

burghielor clasice;

- Apariția pe piață a unor noi tehnologii de

prelucrare a găurilor, tehnologii care nu folosesc

mașinile de găurit;

- Dezvoltarea unor soluții constructive de

roboți capabili să înlocuiască în bună măsură

mașinile de găurit convenționale și respectiv

apelul la operatori pregătiți pentru folosirea

mașinilor de găurire convenționale etc.;

- Apariția unor materiale foarte greu sau

imposibil de prelucrat prin procedee clasice de

găurire.


16

3.5 Utilizarea metodei diagramei de idei în cazul unui echipament pentru studiul

prelucrabilității prin găurire cu burghiul, utilizând forțe constante de avans

Diagrama de idei este o reprezentare grafică sub formă arborescentă, în care informațiile

structurate sunt incluse în subcriterii, prin luarea în considerare a cunoștințele științifice și tehnice

disponibile la un moment dat în domeniul de interes. (Seghedin 2011). Principalele etape ale aplicării

metodei diagramei de idei ar putea fi cele menționate în continuare.

1) Stabilirea domeniului tehnic și științific aflat în conexiune cu obiectul supus analizei.

2) Dezvoltarea unor teme de creație tehnică; aceasta are loc prin luarea în considerare a

unor noi soluții tehnice sau cel puțin a unor soluții tehnice îmbunătățite, inclusiv prin analiza soluțiilor

caracterizate de existența anumitor probleme (aspecte dezavantajoase) (Plăhteanu, 1999; Belous,

1990).

Se poate constata că posibilele subansambluri sau criterii de generare a unor variante

constructive distincte de echipamente, plecând de la folosirea unei mașini de găurit de banc, au fost

următoarele:

A. Modul de orientare și fixare a sculei așchietoare (a burghiului); acesta ar putea fi

amplasat pe sania portburghiu, pe masa mașinii de găurit sau pe un alt dispozitiv aflat între arborele

principal și masa mașinii;

B. Modul de orientare și fixare a semifabricatului; și în acest caz s-ar putea lua în

considerare amplasarea pe sania de susținere a subsistemului portburghiu, pe masa mașinii de găurit

și respectiv într-un dispozitiv aflat între arborele principal și masa mașinii;

C. Componenta care realizează mișcarea de avans, aceasta ar putea fi burghiul, proba pe

care se va efectua încercarea experimentală de prelucrabilitate prin găurire, după cum ar putea exista

și o variantă presupunând realizarea mișcării de avans atât de către burghiu, cât și de către probă;

D. Componenta care execută mișcarea de rotație necesară materializării unui proces de

prelucrare a găurilor cu burghiul; mișcarea de rotație ar putea fi realizată de către burghiu, de către

probă sau atât de către burghiu, cât și de către probă;

E. Combinarea anumitor soluții de asociere a mișcărilor necesar a fi materializate în cadrul

unui proces de găurire cu burghiul; se poate constata că am putea lua în considerare rotirea burghiului

și realizarea mișcării de avans de către probă, dar și rotirea semifabricatului și realizarea mișcării de

avans de către burghiu.


17

Fig. 3.4 Diagrama de idei valabilă în cazul unui echipament utilizabil pentru evaluarea

prelucrabilității prin găurire (pe diagramă au fost evidențiate variantele de subansambluri

corespunzătoare soluției selectate în final și anume A2B1C2D1E1)

3.6 Selectarea unei scheme de lucru pentru evaluarea prelucrabilității prin găurire

cu burghiul, utilizând forțe constante de avans

S-a luat în considerare necesitatea folosirii unei metode de evaluare a prelucrabilității prin

găurire cu burghiul, cu forță constantă de avans și dezvoltarea unui echipament adecvat acestui scop.

S-a stabilit următoarele criterii: A: Costul minim pentru echipamente și pentru cercetarea

experimentală; B: Durata scăzută a testului de evaluare a prelucrabilității; C: Consum mic de

materiale pentru realizarea echipamentului și a încercărilor experimentale; D: Îndepărtarea ușoară a

așchiilor desprinse din materialul semifabricatului, în timpul încercării experimentale; E: Ușurința de

măsurare a valorilor unor parametri de prelucrabilitate, de manevrare și de întreținere a

echipamentelor; F: Riscuri minime de generare a accidentelor în timpul efectuării testelor.

Pentru selectarea acestor criterii și stabilirea unei ordini a soluțiilor posibile prin luarea în

considerare a acestor criterii, o serie de informații utile au fost incluse în tabelul 3.2, în care au fost

înscrise, de asemenea, rezultatele comparării a două câte două dintre criteriile adoptate. S-au atribuit

valoarea 1 unui criteriu, atunci când acesta a fost considerat mai important decât criteriul cu care s-a


18

efectuat comparația și respectiv valoarea 0, atunci când criteriul analizat a fost apreciat ca fiind mai

puțin important și respectiv valori de 0,5, atunci când cele două criterii sunt considerate a fi de

importanță egală.

În figura 3.5 au fost incluse variante distincte pentru schemele de prelucrare susceptibile a fi

utilizate în cadrul unei încercări de evaluare a prelucrabilității prin găurire cu forță constantă de

avans. Se poate observa că aceste scheme sunt următoarele: a - atât mișcarea de rotație, cât și cea de

avans axial sunt efectuate de către burghiu, mișcarea de avans fiind realizată în lungul unei direcții

verticale, de sus în jos, semifabricatul fiind poziționat sub scula așchietoare; b – mișcarea de rotație

este realizată de către burghiu, iar mișcarea de avans este executată de jos în sus, de către semifabricat;

c – mișcarea de rotație este realizată de către burghiul aflat sub semifabricat, în timp ce acesta din

urmă (semifabricatul) execută mișcarea de avans axial, de sus în jos; d – mișcarea de rotație este

executată de către semifabricat, în timp ce burghiul, aflat deasupra semifabricatului, realizează

mișcarea de avans axial spre semifabricat; e – semifabricatul aflat deasupra burghiului realizează atât

mișcarea de rotație, cât și cea de avans, aceasta din urmă de sus în jos.

Fig. 3.5. Scheme de prelucrare ce ar putea fi aplicate pentru a evalua prelucrabilitatea prin găurire

cu burghiul, folosind forțe constante de avans (nt - mișcare de rotație efectuată de sculă, nw- mișcare

de rotație efectuată de către semifabricat, ft - mișcare de avans efectuate de către sculă, fw – mișcare

de avans efectuată de semifabricat)


19

Tabelul 3.2. Determinarea valorilor corespunzătoare ponderilor (coeficienților de importanță)

criteriilor aplicate pentru selectarea unui dispozitiv de evaluare a prelucrabilității prin găurire cu

burghiul și folosind o forță constantă de avans

Criterii Numărul deciziei (comparației)

Suma

deciziilor

pozitive

Coeficient

de

importanță

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Ni Ki=Ni

DC

A 0.5 1 0.5 1 0.5 3.5 0.233

B 1 0 0.5 0.5 0.5 2.5 0.166

C 1 0 0 0 0.5 1.5 0.1

D 0.5 1 0.5 1 1 4 0.266

E 1 0.5 0.5 0.5 0.5 3 0.2

F 0 0 0 0.5 0 0.5 0.033

Ni – suma deciziilor pozitive; Dc – numărul deciziei

Valorile corespunzătoare coeficienților de importanță pentru fiecare criteriu de selecție au

permis stabilirea ordinii criteriilor de selecție, ordine care ar putea fi DAEBCF, deoarece valorile

coeficienților de importanță au valori în această ordine (KD> KA> KE> KB> KC> KF).

Ulterior, s-au calculat coeficienții de importanță (numerele valorice) pentru fiecare dintre

soluțiile identificate ca fiind utilizabile pentru o schemă de prelucrare corespunzătoare încercării de

prelucrabilitate prin găurire cu burghiul, utilizând forțe constate de avans. Rezultatele au fost incluse

în tabelul 3.3. Numărul valoric NVj pentru fiecare dintre soluții corespunde unei relații de forma:

Nvi=

N

i 1

KijKi, (3.1)

în care factorii Kij sunt coeficienții de semnificație ai fiecăreia dintre soluțiile a, b, c, d, e, determinate

succesiv pentru fiecare dintre criteriile A, B, C, D, E, F, Ki sunt coeficienții de importanță ai fiecăruia

dintre criteriile luate în considerare.

Tabelul 3.3. Elemente pentru determinarea valorilor factorilor de importanță aferenți soluțiilor

propuse, prin luarea în considerare a anumitor criterii

Soluția

Criteriul A

Decizia Suma

deciziilor

pozitive

Nj

Semnificați

a factorilor

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

a 0 1 1 0.5 0 2.5 0,16

b 1 1 0 1 0.5 3.5 0,23

c 0 0 1 0.5 1 2.5 0,16

d 0.5 0.5 0 1 0 2 0,13

e 0 0 0.5 0.5 1 2 0,13

f 0.5 0.5 0 0.5 0 1.5 0,1

Soluția Criteriul B

Decizia


20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Suma

deciziilor

pozitive

Nj

Semnificația

factorilor

a 1 0 1 0.5 1 3.5 0,23

b 0 0.5 0.5 1 1 3 0,2

c 0 0 0 0 0.5 0.5 0,03

d 0.5 1 0 1 0 2.5 0,16

e 0 1 1 1 0.5 3.5 0,23

f 1 0 1 1 0.5 3.5 0,23

Soluția

Criteriul C

Decizia Suma

deciziilor

pozitive

Nj

Semnificați

a factorilor 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

a 0.5 0 1 0 0.5 2 0,13

b 0 0.5 0.5 0 1 2 0,13

c 0.5 0 1 1 0 2.5 0,16

d 1 1 0 0 0.5 2.5 0,16

e 1 1 1 1 1 5 0,33

f 0.5 0 0 0 1 1.5 0,1

Soluția Criteriul D

Decizia Suma

deciziilor

pozitive

Nj

Semnificați

a factorilor 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

a 1 1 0.5 0 0.5 3 0,2

b 0 0 0.5 0.5 0 1 0,06

c 1 1 0.5 0 1 3.5 0,23

d 0.5 0 0.5 0.5 0.5 2 0,13

e 0 0.5 0 0.5 1 2 0,13

f 0 0 1 0 0 1 0,06

Soluția Criteriul E

Decizia Suma

deciziilor

pozitive

Nj

Semnificați

a factorilor 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

a 0.5 1 0 0 1 2.5 0,16

b 0 0.5 0 1 1 2.5 0,16

c 0.5 0.5 0 0 0 1 0,06

d 0.5 0 0 1 1 2.5 0,16

e 1 0 1 1 0.5 3.5 0,23

f 1 0.5 0.5 0 0.5 2.5 0,16

Soluția Criteriul F

Decizia Suma

deciziilor

pozitive

Nj

Semnificați

a factorilor 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

a 1 1 1 1 0 4 0,26

b 0 0 0 0 1 1 0,06


21

c 1 0.5 0.5 0 1 3 0,2

d 0 0 0.5 0.5 1 2 0,13

e 1 1 0 1 0.5 3.5 0,23

f 0.5 1 0 0 0 1.5 0,1

Nve=0.233 × 0.16 + 0.166 × 0.23 + 0.1 × 0.13 + 0.266 × 0.2 + 0.2 × 0.16 + 0.033 ×

0.26=0.01927

Nve=0.233 × 0.23 + 0.166 × 0.2 + 0.1 × 0.13 + 0.266 × 0.06 + 0.2 × 0.16 + 0.033 ×

0.06=0.00406

Nve=0.233 × 0.16 + 0.166 × 0.03 + 0.1 × 0.16 + 0.266 × 0.23 + 0.2 × 0.06 + 0.033 ×

0.2=0.0097810

Nve=0.233 × 0.13 + 0.166 × 0.16 + 0.1 × 0.16 + 0.266 × 0.13 + 0.2 × 0.16 + 0.033 ×

0.13=0.00922

Nve=0.233 × 0.13 + 0.166 × 0.23 + 0.1 × 0.33 + 0.266 × 0.13 + 0.2 × 0.23 + 0.033 ×

0.23=0.0203286

Nve=0.233 × 0.1 + 0.166 × 0.23 + 0.1 × 0.1 + 0.266 × 0.06 + 0.2 × 0.16 + 0.033 ×

0.1=0.00676

Luând în considerare numerele valorice corespunzătoare soluțiilor identificate, în ordine

descrescătoare, s-a obținut succesiunea c-e-a-d-b (ținând cont că 0,146> 0.1327> 0,092> 0.0597>

0,053); acest lucru înseamnă că soluția cea mai convenabilă pentru echipamentul de evaluare a

prelucrabilității prin găurire cu burghiul utilizând forțe constante de avans corespunde sistemului de

prelucrare simbolizat inițial de litera c. Pe baza rezultatelor analizei, a fost conceput un echipament

de evaluare a prelucrabilității prin găurire cu burghiul sub forță constantă de avans, prin luarea în

considerare a variantei c.

3.7 Utilizarea metodei proiectării axiomatice pentru conceperea unui echipament

utilizabil la studiul prelucrabilității prin găurire cu burghiul și folosind forțe

constante de avans

Proiectarea axiomatică este o metodă de proiectare care utilizează instrumente matematice de

tip matrice pentru a analiza și a transforma cerințele clientului în cerințe funcționale, în parametri de

proiectare și în variabile de proces (Slătineanu L. et. al 2013). Două axiome sunt considerate esențiale

în proiectarea axiomatică:

- Axioma independenței, care implică independența funcțiilor necesar a fi îndeplinite

de către produs. Este important de subliniat posibilitatea de a lua în considerare în mod eronat

independența funcțională ca independența pur fizică;


22

- Axioma informației, care arată că între cele două matrice corespunzătoare unui

proiect, trebuie să selecteze aceea ce are nevoie de un număr minim de informații pentru utilizator.

Plecând de la necesitățile clientului, cerințele funcționale (în limba engleză, functional

requests, FR) valabile în cazul echipamentului pentru studierea prelucrabilității prin găurire cu

burghiul și folosind o forță de avans constantă ar putea fi:

FR1- Orientați și fixați scula de găurire (burghiul), pentru a realiza procesul de prelucrare;

FR2- Realizați mișcarea de rotație;

FR3- Orientați și fixați proba;

FR4- Realizați o mișcare de avans sub acțiunea unor forțe de avans de mărime constantă;

FR5- Orientați și fixați mandrina pentru poziționarea probei;

FR6- Orientați și fixați mandrina pentru scula de găurire (burghiu).

Parametrii de proiectare specifici ai dispozitivului (s-a folosit prin convenție denumirea de

parametri de proiectare dat fiind faptul că în limba engleză se folosește, de asemenea, conceptul de

design parameters, DP) ar putea fi:

DP1: Mandrina adecvată pentru orientarea și fixarea sculei de găurire (a burghiului);

DP2: Arborele principal al mașinii de găurit de banc;

DP3: Menghina pentru orientarea și fixarea probei din materialul a cărui

prelucrabilitate prin găurire urmează a fi studiată;

DP4: Platou pe care ar putea fi amplasate diferite greutăți, pentru generarea unor

forțe constante de avans;

DP5: Mandrina portprobă atașată saniei deplasabile a mașinii de găurit de banc;

DP6: Menghină pentru orientarea și fixarea mandrinei portburghiu, antrenate în

mișcare de rotație cu ajutorul unui motor electric amplasat pe masa mașinii de găurit de banc.

Matricea corespunzătoare cerințelor funcționale și parametrilor de proiectare menționați

anterior este cea prezentată în tabelul 3.4.

Tabelul 3.4 Matricea corespunzătoare proiectării axiomatice a unui echipament pentru studiul

prelucrabilității prin găurire cu burghiul și folosind forță constantă de avans

FP/DP DP1 DP2 DP3 DP4 DP5 DP6

FP1 X

FP2 X

FP3 X

FP4 X

FP5 X

FP6 X


23

Informațiile cuprinse în tabelul 3.4 pot fi exprimate matematic și prin intermediul unei relații

matematice matriceale, de forma:

6

5

4

3

2

1

00000

00000

00000

00000

00000

00000

6

5

4

3

2

1

DP

DP

DP

DP

DP

DP

X

X

X

X

X

X

FR

FR

FR

FR

FR

FR

În relația matematică anterioară, s-au folosit o matrice distinctă pentru evidențierea cerințelor

funcționale și a parametrilor de proiectare și respectiv o altă matrice pentru relevarea anumitor

corelații între cerințele funcționale și parametrii de proiectare.

Analiza informațiilor existente în tabelul 3.4 și a celor ilustrate prin relația (3.2) arată că este

vorba despre o proiectare necuplată, existând câte un subansamblu adecvat pentru materializarea

fiecărei cerințe funcționale.

Utilizarea metodei proiectării axiomatice a permis o mai clară definire a cerințelor cărora

trebuie să le corespundă echipamentul pentru studiul prelucrabilității prin găurire folosind forțe

constante de avans și respectiv o identificare a acelor componente ale echipamentului care trebuie

luate în considerare pentru îndeplinirea fiecăreia dintre cerințele formulate anterior.

3.8 Factori capabili să exercite o influență asupra valorilor indicilor de prelucrabilitate

Există mai multe grupuri de factori capabili să exercite o influență asupra valorilor indicilor

de prelucrabilitate. Unele dintre aceste grupuri sunt următoarele:

- Compoziția chimică și structura metalurgică a materialului piesei de prelucrat;

- Proprietățile mecanice ale materialului piesei (rezistența la tracțiune, duritate, alungirea pe

unitatea de lungime, etc.);

- Proprietățile fizice ale materialului piesei de prelucrat (temperaturi de topire și de fierbere,

conductivitate termică, căldură specifică etc.).

3.9 Concluzii

1. Analiza informațiilor din literatura de specialitate referitoare la prelucrarea găurilor cu

burghiul și la aspectele specifice unui asemenea proces de așchiere a permis confirmarea

posibilităților de utilizarea a acestui proces pentru evaluarea prelucrabilității prin găurire, utilizând

forțe de avans constante.

(3.2)


24

2. Utilizarea metodei analizei sistemice a facilitat luarea în considerare a procesului de găurire

în calitate de sistem și respectiv clarificarea unor aspecte privind factorii de intrare în proces și

respectiv parametrii de interes tehnologic, atât în cadrul procesului de găurire în general, cât și în

cazul unor încercări de evaluare a prelucrabilității prin găurire cu burghiul și forțe constante de avans,

în particular.

3. O mai bună evidențiere a complexității factorilor de intrare luați în considerare în cazul

procesului de găurire a fost posibilă prin utilizarea diagramei Ishikawa.

4. Folosirea metodei diagramei de idei a permis relevarea variantelor pentru diferitele

subansambluri ale unui echipament utilizabil la evaluarea prelucrabilității prin găurire cu burghiul,

prin intermediul unor forțe constante de avans.

5. Prin exploatarea informațiilor puse la dispoziție de metoda analizei valorii și a observațiilor

anterioare, a fost selecționată o soluție de echipament susceptibilă a fi utilizată pentru evaluarea

prelucrabilității prin găurire cu burghiul și folosind forțe constante de avans.

6. Utilizarea unor principii din proiectarea axiomatică a facilitat o clarificare a măsurii în care

necesitățile clientului (în cazul de față, necesitățile cercetătorului) pot fi luate în considerare în

vederea stabilirii cerințelor funcționale și a parametrilor de proiectare, în cazul unui echipament

pentru studiul prelucrabilității prin găurire cu burghiul și folosind forțe constante de avans.


25

Cap. 4. MATERIALE ȘI ECHIPAMENTE PENTRU STUDIUL PROCESULUI DE

PRELUCRARE PRIN GĂURIRE CU BURGHIUL, UTILIZÂND FORȚE CONSTANTE DE

AVANS

Echipamente și materiale pentru studiul sau materializarea procesului de prelucrare

prin găurire cu burghiul utilizând forțe constante de avans

Pentru realizarea cercetării experimentale, au fost necesare epruvete din diferite materiale și

echipamente pentru materializarea sau cercetarea procesului de prelucrare prin burghiere cu forțe

constante de avans.

4.1 Stabilirea materialelor pentru studiul procesului de prelucrare prin găurire cu

burghiul utilizând forțe constante de avans

Pentru stabilirea materialelor necesare în studiul procesului de prelucrare prin găurire cu

burghiul folosind forțe constante de avans, s-a ținut cont de faptul că materialele pot dispune, în

general, de anumite caracteristici fizico-mecanice, termo-mecanice, termice, tehnologice,

caracteristici speciale și caracteristici economice. S-a apreciat că din punctul de vedere al evaluării

prelucrabilității prin găurire cu burghiul, prezintă importanță în mod deosebit unele dintre

caracteristicile fizico-mecanice, termo-mecanice, termice și cele tehnologice.

4.2 Echipament pentru studiul procesului de prelucrare prin găurire cu burghiul,

utilizând forțe constante de avans

Cercetările experimentale privind procesul de găurire cu burghiul utilizând forțe constante de

avans s-au realizat pe o mașină de frezat și găurit de mici dimensiuni, de tip Proxxon, mașină care

este disponibilă în Departamentul de Tehnologia Construcțiilor de Mașini al Facultății de Construcții

de Mașini și Management Industrial din cadrul Universității Tehnice „Gheorghe Asachi” din Iași.

Această mașină permite executarea unor găuri de diametre mici în condiții similare celor ce corespund

folosirii unei mașini de găurit de banc, ea fiind de altfel concepută inclusiv pentru prelucrarea găurilor

cu burghiul. Mașina – unealtă permite rotirea saniei portsculă cu un unghi de până la 900, fiind posibilă

deci și prelucrarea unor suprafețe caracterizate printr-o anumită înclinare în raport cu suprafața

orizontală de orientare a mesei mașinii. Se poate menționa că mașina are capacitatea de a realiza

prelucrări prin găurire oblică, frezare a unor suprafețe plane, frezare a canalelor etc.


26

Fig. 4.1 Echipament de tip Proxxon

pentru prelucrări prin frezare și

găurire, completat cu dispozitive

pentru evaluarea prelucrabilității prin

găurire cu forțe constante de avans

S-a apelat în acest caz la aceeași

minimașina de găurit și frezat de tip

Proxxon (mașină menționată anterior)

în calitate de componentă de bază

pentru dezvoltarea unui echipament

necesar în cadrul cercetării

experimentale a prelucrabilității prin

găurire cu burghiul și folosind forțe constante de avans; unele detalii ale acestui echipament pot fi

observate în figura 4.1. Pe minimașina de găurit și frezat au fost montate accesorii ce au permis

efectuarea unor încercări de prelucrabilitate prin găurire cu forțe constante de avans.

Fig. 4.2. Reprezentare schematică a

zonei de prelucrare în cazul echipamentului

de evaluare a prelucrabilității prin găurire

cu burghiul și folosind forțe constante de

avans: n - mișcarea de rotație a burghiului;

f - mișcare axială de avans a probei


27

4.3 Echipamente pentru studiul procesului de prelucrare prin găurire cu burghiul

utilizând forțe constante de avans

4.3.1 Balanța analitică de tip Partner RADWAG AS20

Fig. 4.3 Balanță analitică de tip Partner RADWAG AS20

Pentru evaluarea productivității procesului de

găurire cu burghiul folosind forțe constante de avans și în

mod concret pentru determinarea maselor probelor înainte

și după efectuarea încercărilor experimentale, a fost

utilizată o balanță analitică de tip Partner RADWAG

AS20.

4.3.2 Microscopul digital de tip Intel Play QX3 plus

Microscopul digital de tip Intel Play QX3 plus poate fi utilizat în asociere cu un calculator

electronic, dispunând de facilități prin care pot fi obținute imagini ale unor probe, la o rezoluție

acceptabilă.

O imagine a microscopului digital

de tip Intel Play QX3 plus este cea

prezentată în figura 4.6.

Fig. 4.4 Microscopul digital Intel Play

QX3 plus


28

4.4 Concluzii

1. În cadrul activităților de pregătire a cercetării experimentale, au fost executate epruvete din

materiale diferite. Dacă în cadrul cercetărilor preliminare s-au efectuat teste și pe epruvete din

materiale nemetalice, atunci când s-au efectuat încercări în conformitate cu cerințele unui experiment

factorial ortogonal s-au folosit numai epruvete din materiale metalice (oțel 1 C45, aluminiu, cupru

electrotehnic).

2. În calitate de scule așchietoare folosite pentru evaluarea prelucrabilității prin găurire cu

forță constantă de avans, s-au utilizat burghie elicoidale scurte, cu diametre cuprinse între 1 și 3 mm,

din oțel rapid Rp5. În unele cazuri, s-a recurs la o selectare a burghielor, pentru a se asigura o dispersie

minimă a diametrelor acestora.

3. Observațiile formulate ca urmare a desfășurării cercetărilor experimentale au condus la

conceperea unei soluții îmbunătățite de echipament pentru studiul prelucrabilității prin găurire

folosind forțe de avans constante, echipament pentru care a fost elaborată documentația

corespunzătoare unei propuneri de invenție.


29

Cap. 5. CONTRIBUȚII EXPERIMENTALE LA STUDIUL PRELUCRABILITĂȚII

PRIN GĂURIRE CU BURGHIUL UTILIZÂND FORȚE CONSTANTE DE AVANS

5.1 Aspecte generale privind dezvoltarea unor cercetări experimentale în legătură

cu prelucrabilitatea prin găurire cu burghiul utilizând forțe constante de avans

Așa cum s-a precizat anterior, prelucrabilitatea este capacitatea unui material de a fi prelucrat

în condiții avantajoase din punctul de vedere al producătorului. S-a menționat, de asemenea,

posibilitatea de a utiliza criterii diferite pentru evaluarea prelucrabilității, plecând de la fenomene și

procese distincte ce au loc în timpul prelucrării prin așchiere, în cazul de față fiind vorba despre o

prelucrare cu ajutorul unei scule de tip burghiu.

5.2 Etalonarea echipamentului utilizat pentru efectuarea cercetărilor experimentale

privind prelucrabilitatea prin găurire cu burghiul și folosind forțe constante de avans

Întrucât soluția constructivă a echipamentului folosit pentru dezvoltarea cercetărilor

experimentale nu permitea folosirea unor greutăți apte să acționeze în lungul unei direcții care să

coincidă cu axa de rotație a burghiului, a fost necesară realizarea unei operații de etalonare, pentru a

se stabili corespondența care există între greutățile amplasate pe platan și forța de avans exercitată

asupra saniei.

Pentru a se stabili mărimea forței de avans necesare în vederea executării unei găuri cu ajutorul

unui burghiu având un diametru de 1 mm, presupunând un avans de lucru f=2,93 mm/rot și o probă

realizată din oțel 1C45, s-a folosit relația recomandată în literatura de specialitate (Picoș et al., 1992)

pentru calculul forței de așchiere la găurirea cu burghiul:

Fz=CapxFzfyFzHBnFz, (5.1)

în care C este o constantă, xFz, yFz și nFz sunt exponenți ale căror valori s-au determinat pe cale

experimentală, ap – adâncimea de așchiere, f – avansul de lucru (în lungul axei burghiului), HB –

duritatea materialului probei sau semifabricatului.


30

Fig. 5.1. Amplasarea dinamometrului pe masa

mașinii de găurit,

în vederea efectuării operației de etalonare.

Tabelul 5.1. Rezultatele operației de etalonare a

subsistemului de încărcare

Nr.

Greutatea

pe placă

(daN)

Forța generată

(div)

1 0,5 3,63

2 1,0 6,36

3 1,5 8,18

4 2,0 11,81

5 2,5 15,45

6 3,0 18,18

7 3,5 20,00

8 4,0 24.54

9 4,5 28.18

10 5,0 30,00

Rezultatele prezentate în tabelul 5.1 au fost utilizate pentru a construi diagrama din figura 5.2.

Pe diagramă a fost înscris și modelul empiric obținută prin utilizarea metodei celor mai mici pătrate;

se constată faptul că subsistemul de încărcare (de asigurare a forței constante de avans) are o

comportare liniară, deoarece coeficientul de corelație este R2 ≈ 1.

Fig. 5.2. Diagrama de calibrare a subsistemului de încărcare


31

5.3. Posibilități de stabilire a unor modele matematice empirice

Determinarea unui model matematic se poate face pe baza rezultatelor unor experimente

practice efectuate în cadrul unei cercetări științifice, asigurându-se condiții pentru analiza, prelucrarea

și interpretarea rezultatelor experimentale obținute.

5.4. Utilizarea metodei celor mai mici pătrate pentru prelucrarea matematică a

rezultatelor experimentale

Metoda matematică a celor mai mici pătrate este o metodă prin care se poate obține o soluție

a unui sistem de ecuații supradeterminat (care are mai multe ecuații decât necunoscute).

5.5. Planificarea încercărilor experimentale

Cercetătorul englez Ronald Fischer a propus cel dintâi utilizarea unei metode de planificare

a experiențelor, într-o lucrare publicată în anul 1935. Ulterior, cercetătorul japonez G. Taguchi a avut

în vedere utilizarea unor planuri ortogonale factoriale fracționate, constatând că în cadrul unui plan

complet de experiențe, este posibil ca nu toate încercările să fie de importanță practică egală.

Tabelul 5.2. Condiții de lucru și rezultatele experimentale obținute în cazul epruvetelor din oțel 1 C

45

Nr.

experiment

Variabile independente Variabilă

dependentă

Diametrul

burghiului,

d (mm)

Forța de avans,

F (daN)

Turația,

n (min-1)

Adâncimea

găurii după 30 s,

h (mm)

1 2 3 4 5

1 1,0 3,68 1331 0,17

2 2,0 3,68 1331 0,60

3 1,0 4,40 1331 4,70

4 2,0 4,40 1331 1,24

5 1,0 3,68 2150 0,38

6 2,0 3,68 2150 0,90

7 1,0 4,40 2150 0,45

8 2,0 4,40 2150 7,74


32

5.6 Rezultate experimentale obținute prin utilizarea metodei celor mai mici pătrate la

studiul prelucrabilității prin găurire cu burghiul, utilizând forțe constante de avans

Pentru prelucrarea matematică a rezultatelor experimentale, în vederea determinării prin

metoda celor mai mici pătrate a unor funcții de tip putere, așa cum s-a menționat anterior, s-a utilizat

un program specializat de calculator, elaborat de către conf. dr. ing. Gheorghe Crețu (Crețu, 1992).

În cazul epruvetelor din oțel 1 C 45, s-a obținut relația:

(5.2)

Funcția de tip putere valabilă în cazul rezultatelor experimentale obținute pentru epruvetele

din aluminiu are aspectul:

ℎ = 2,734 ∙ 10−7𝑑0,0919𝐹0,408𝑛2,255 (5.3)

În cazul epruvetelor din cupru, funcția de tip putere este de forma:

ℎ = 19,726𝑑−0,518𝐹1,622𝑛−0,523 (5.4)

Modelele matematice empirice au fost utilizate pentru formularea unor observații asupra

prelucrabilității prin găurire cu burghiul și forțe constante de avans în cazul celor trei materiale din

care au fost realizate epruvetele. Au fost de asemenea executate o serie de diagrame, pentru

evidențierea influenței exercitate de către factorii de intrare în proces (diametru burghiului, mărimea

forței de avans, turația burghiului) asupra adâncimii găurii realizate în epruvetă pentru o durată

prestabilită a încercării experimentale (30 de secunde).

Astfel; în cazul epruvetelor din aluminiu, se constată o mărire a valorii indicatorului de

prelucrabilitate adâncime a găurii, atunci când are loc mărirea forței de avans F și respectiv cea a

turației n a burghiului, ceea ce era de așteptat. În acest caz, influența cea mai mare asupra adâncimii

h a găurii corespunde turației n a burghiului, căreia îi este atașată o valoare maximă a exponentului

în relația empirică. O influență redusă se manifestă, pentru intervalul de variație studiat, din partea

diametrului burghiului, pentru care se înregistrează, de altfel, valoarea absolută cea mai scăzută și cea

mai apropiată de zero.

În diagrama din figura 5.3, a fost reprezentată variația adâncimii h a găurii pentru toate cele

trei materiale supuse cercetării (oțel 1C45, cupru și aluminiu). Graficele confirmă ordinea așteptată a

materialelor, din punctul de vedere al prelucrabilității prin găurire cu forță constantă de avans: într-

adevăr, adâncimile cele mai mici s-au obținut pentru oțelul 1C45, urmate de cele corespunzătoare

cuprului și apoi de cele aferente aluminiului. Se verifică astfel prelucrabilitatea mai bună în cazul

aluminiului, în comparație cu prelucrabilitatea (din punctul de vedere al găuririi cu forță constantă de

avans) cuprului și îndeosebi cu cea corespunzătoare oțelului 1C45. Această constatare poate fi pusă


33

în legătură cu rezistența mecanică la rupere mai scăzută a aluminiului, în comparație cu valorile

rezistenței la rupere din cazul cuprului și oțelului.

Așa cum s-a menționat, au fost sesizate și aspecte ce necesită o mărire a numărului de încercări

experimentale și a gamei de variație a mărimilor factorilor de intrare, pentru o mai bună clarificare a

influențelor exercitate de către acești factori asupra adâncimii găurii realizate în condițiile încercării

de prelucrabilitate; se intenționează, de altfel, o extindere în viitor a cercetărilor experimentale pentru

acele domenii pentru care pot fi identificate explicații suplimentare și care ar putea justifica mai bine

comportarea materialelor studiate din punctul de vedere al găuririi cu forță constantă de avans.

Fig. 5.3. Influența forței F și a turației n asupra adâncimii h a găurii, în cazul epruvetelor din

aluminiu (d=1 mm)

Fig. 5.4. Influența forței F asupra adâncimii h a găurii, în cazul epruvetelor din oțel 1C45, pentru

două turații ale burghiului (d=2 mm)


34

Fig. 5.5. Influența forței F asupra adâncimii h a găurii, în cazul epruvetelor din material distincte

(d=1 mm, n=1300 rot/min))

Fig. 5.6. Influența forței F asupra adâncimii h a găurii, în cazul epruvetelor din cupru (d=1 mm,

F=1,5 daN)

5.7. Rezultatele obținute în cazul epruvetelor din oțel 1 C 45, utilizând metoda Taguchi în

cazul evaluării prelucrabilității prin găurire cu burghiul, utilizând forțe constante de avans

A fost realizată o prelucrare a rezultatelor experimentale, în vederea stabilirii unor modele

matriceale, în conformitate cu principiile metodei Taguchi. Astfel, în cazul rezultatelor obținute pe

epruvetele din oțel 1C45, s-a ajuns la un model de forma:

h~ = 2,0225+ - corespunzător mediei generală

+[-0,5975 0,5975][d]+ - efectul mărimii diametrului d al

burghiului

+[-1,511 1,511][F]+ - efectul mărimii F a forței de avans

+[-0,345 0,345][n]+ - efectul turației n a burghiului


35

F,,

,,d

t

6835421351

36575273251 - efectul interacțiunii dF

n

,,

,,F

t

287512881

4697302871 - efectul interacțiunii Fn

ndt

03275,58251,0

5345,25115,1 - efectul interacțiunii dn

Pe baza modelelor de tip matriceal, au fost trasate diagrame ce pun în evidență variația

răspunsului mediu în raport cu nivelurilor fiecăruia dintre cei trei factori de intrare în proces și

respectiv cu cele ale interacțiunilor lor.

Fig. 5.12. Graficul variației răspunsului mediu în raport cu interacțiunile dF, dn, Fn și dFn (d –

diametrul burghiului, F – mărimea forței constante de avans, n – turația mișcării de rotație a

burghiului, epruvete din oțel 1 C 45)

5.8 Concluzii

1. Cercetările experimentale au urmărit, pe de o parte, verificarea modului în care echipamentul

conceput și realizat în vederea evaluării prelucrabilității prin găurire cu burghiul și utilizând forțe de

avans constante corespunde cerințelor inițiale, iar pe de altă parte dezvoltarea unor investigații

experimentale pentru trei materiale metalice diferite, materiale caracterizate prin proprietăți mecanice

diferite și, prin urmare, și prin posibile prelucrabilități diferite prin găurire cu burghiul, din punctul

de vedere al unor indicatori specifici metodei ce folosește forțe constante de avans.

2. Câteva cercetări experimentale preliminare au probat posibilitățile de folosire a echipamentului

și au oferit informații concrete privind valorile factorilor de intrare specifici fiecăruia dintre cele trei

materiale din care s-au executat epruvete, în vederea dezvoltării unor investigații privind

0,00000

0,50000

1,00000

1,50000

2,00000

2,50000

3,00000

3,50000

4,00000

4,50000

5,00000

1 2

Rasp

usu

ri m

edii

pen

tru

in

tera

ctiu

nil

e

dF

, dn

, F

nsi

dF

n

Niveluri ale interactiunilor dF, dn, Fn si dFn

0,92000

2,02250

0,75000

2,57500

0,41500

4,32000

Interactiuni

0,64000

2,970002,02250

F; d=2

n: F=1

n; F=2

n; d=1

F; d=1

4,09500

2,435000,38500

0,27500

4,49000


36

prelucrabilitatea lor prin găurire; aceste materiale au fost oțelul 1C45, cuprul electrotehnic și

aluminiul. Era de așteptat ca, datorită unor proprietăți fizico-mecanice destul de diferite ale acestor

materiale, să se obțină și valori diferite ale indicatorilor de prelucrabilitate ce se puteau determina cu

ajutorul echipamentului conceput și realizat.

3. Au fost concepute și materializate planuri de cercetare experimentale în concordanța cu

cerințele unui experiment factorial planificat, cu trei variabile independente și două niveluri de

experimentare pentru fiecare dintre variabilele luate în considerare. Așa cum s-a menționat anterior,

la stabilirea valorilor corespunzătoare celor două niveluri ale variabilelor independente, s-a ținut cont

de rezultatele unor încercări experimentale preliminare.

4. Într-o primă etapă, rezultatele experimentale au fost prelucrate matematic, folosindu-se un

program de calculator bazat pe metoda celor mai mici pătrate. În acest sens, a fost posibilă stabilirea

unor modele matematice empirice, preferându-se (în concordanță, de altfel, cu modelele matematice

existente în literatura de specialitate) funcții de tip putere, funcții de natură să permită formularea

directă a unor aprecieri referitoare la influența exercitată de către factorii de intrare în proces asupra

parametrului de ieșire. Aceste modele matematice empirice au fost utilizate pentru elaborarea unor

reprezentări grafice care completează în mod sugestiv informațiile referitoare la afectarea valorilor

parametrului de ieșire din proces (adâncimea găurii obținute pentru o durată a procesului de 30 s) de

către valorile factorilor de intrare în proces (diametrul d al burghiului, mărimea forței de avans F și

turația n a mișcării de rotație a sculei așchietoare). Au fost formulate explicații ale variațiilor

constatate în cazul indicatorului de prelucrabilitate adâncimea găurii obținute sub acțiunea unei forțe

cunoscute de avans, în raport cu valorile variabilelor independente luate în considerare (diametrul d

al burghiului, mărimea F a forței de avans, turația n a burghiului).

5. A fost utilizată metoda Taguchi, metodă de natură să ofere informații și asupra posibilelor

influențe exercitate de către interacțiunile grupurilor de câte doi factori de intrare sau de către grupul

tuturor celor trei factori de intrare în proces. Au fost elaborate reprezentări grafice corespunzătoare

variației răspunsurilor medii pentru fiecare dintre factorii de intrare în proces și respectiv pentru

interacțiunile lor; aceste reprezentări grafice au completat informațiile referitoare la modul în care

sunt afectate valorile parametrului de răspuns de către factorii de intrare în proces.

6. Au fost elaborate modele matriceale corespunzătoare rezultatelor experimentale pentru fiecare

dintre cele trei material pe care s-au efectuat cercetări experimentale, în concordanță cu cerințele

specifice utilizării metodei Taguchi.


37

Cap. 6. CONCLUZII GENERALE, CONTRIBUȚII PROPRII ȘI DIRECȚII

VIITOARE DE CERCETARE

6.1 Concluzii generale rezultate din studiul literaturii de specialitate in legătură cu

evaluarea prelucrabilității prin găurire cu burghiul

S-a efectuat o cercetare documentară, urmărindu-se atât aspecte specifice prelucrabilității prin

găurire cu burghiul, cât și informații având un caracter mai general, referitoare la prelucrarea prin

așchiere sau la procesul de găurire cu burghiul, în general.

Din studiul literaturii de specialitate accesibile, s-a constatat că procedeele clasice de

prelucrare prin găurire cu burghiul utilizează în mod obișnuit o mișcare de avans efectuată de către

burghiu de sus în jos.

Pentru materialelor metalice, indicatorii de prelucrabilitate înregistrează valori diferite, în

funcție de criteriile și metodele de evaluare folosite la determinarea lor.

Luând în considerare diferitele metode de evaluare a prelucrabilității prin burghiere, au fost

formulate o serie de observații generale ce au fost identificate prin consultarea literaturii de

specialitate. Diversele cercetări efectuate până în prezent în legătură cu evaluarea prelucrabilității prin

burghiere au avut în vedere utilizarea unor metode distincte, dar și o analiză mai amănunțită asupra

modului în care se poate acționa prin intermediul unor factori de intrare în proces în vederea

îmbunătățirii condițiilor de prelucrare. Metodele rapide de evaluare a prelucrabilității sunt avantajate

de timpul scurt de lucru pentru observarea comportării materialului studiat în cazul unui anumit

proces de așchiere, dar se apreciază că, în acest fel (prin utilizarea unor metode rapide), nu se vor

obține în mod neapărat rezultate suficient de precise.

Studiul literaturii de specialitate în ceea ce privește încercările de prelucrabilitate prin așchiere

cu forțe constante de avans a evidențiat ca o direcție actuală de cercetare efectuarea unor investigații

valabile pentru cazul obținerii găurilor de mic diametru (cu diametre cuprinse între 1 și 10 mm) și

respectiv al obținerii unor găuri cu diametre mai mici de 1 mm (microgăurire).

6.2 Contribuții proprii teoretice și experimentale

S-a constatat că orientarea și fixarea semifabricatului/ probei într-o mandrina atașată arborelui

principal al mașinii de găurit cu coloană sau al unei mașini de găurit de banc și apelându-se la o

mișcare de avans de lucru de sus în jos, spre burghiul aflat pe masa de lucru a mașinii, contribuie la

o îndepărtare mai bună a așchiilor rezultate în timpul procesului de prelucrare, devenind posibilă o

reducere a duratei prelucrării, a forței axiale și respectiv o creștere a durabilității sculei.


38

Studiul condițiilor în care se desfășoară procesul de găurire cu burghiul a permis realizarea

unei analize sistemice a respectivului proces, cu separarea și evidențierea factorilor de intrare, a

parametrilor de ieșire din proces și respectiv a factorilor perturbatori, adică a acelor factori mai puțin

susceptibili de control, dar care pot exercita influență asupra valorilor parametrilor de ieșire din

procesul de găurire și deci și asupra valorilor indicatorilor de prelucrabilitate.

Informații suplimentare corespunzătoare procesului de găurire cu burghiul și în mod concret

în legătură cu productivitatea procesului de găurire s-au obținut prin folosirea unei analize Ishikawa

și prin elaborarea unei reprezentări grafice în concordanță cu cerințele specifice acestei metode de

analiză.

A fost realizată o analiză SWOT, apreciindu-se că în acest mod se poate completa imaginea

corespunzătoare procesului de găurire cu burghiul și implicit cea legată de evaluarea prelucrabilității

materialelor printr-un asemenea procedeu de prelucrare, prin luarea în considerare a ceea ce înseamnă

punctele tari și cele slabe, respectiv amenințările și oportunitățile aferente procesului de prelucrare

supus analizei.

Ca urmare a analizelor efectuate și a utilizării unor metode de selectare optimă a soluției pentru

echipamentul de evaluare a prelucrabilității prin găurire cu burghiul și folosind forțe constante de

avans, a fost concepută o soluție ce presupunea realizarea, de către semifabricat, a unei mișcări de

avans de sus în jos, în timp ce motorul de antrenare a burghiului în mișcare de rotație este amplasat

pe masa mașinii de găurit. În definitivarea soluției constructive a echipamentului au fost utilizate și

elemente specifice metodei proiectării axiomatice.

Încercările experimentale s-au efectuat în conformitate cu cerințele unui experiment factorial

planificat, cu trei variabile independente (diametrul d al burghiului, mărimea forței de avans F și

turația n a mișcării de rotație a burghiului), la două niveluri și prin luarea în considerare, în calitate

de indicator de prelucrabilitate, a adâncimii h a găurii realizate pentru o durată a procesului de găurire

de 30 s.

Rezultatele experimentale au fost prelucrate matematic cu ajutorul unui program de calculator

ce are la bază metoda celor mai mici pătrate. În acest fel, au fost dezvoltate modele matematice

empirice, capabile să evidențieze influența exercitată de variația între anumite limite a mărimilor

factorilor de intrare asupra mărimii parametrului de răspuns (adâncimea găurii obținute în condiții

prestabilite). Argumente legate de utilizarea preferențială, în literatura de specialitate, a unor funcții

de tip putere, au condus la adoptarea unui asemenea tip de funcție și pentru modelele matematice

empirice propuse. Informații sugestive au fost obținute încă prin elaborarea unor reprezentări grafice

ce iau în considerare modelele matematice empirice determinate.


39

S-a apreciat că rezultatele experimentale pot fi interpretate prin utilizarea unor principii

specifice metodei Taguchi, metodă de natură să ofere informații inclusiv în legătură cu influența

exercitată asupra parametrului de răspuns de către interacțiunile unor grupe de câte doi factori de

intrare in proces sau de către interacțiunea tuturor celor trei factori de intrare în proces. Au fost

realizate, ca atare, calculele necesare pentru evidențierea, cu ajutorul metodei Taguchi, atât a

influenței directe a fiecărui factor de răspuns, cât și a influenței interacțiunilor factorilor în cauză.

Pentru toate cele trei materiale utilizate în cadrul încercărilor experimentale, au fost elaborate

modelele matriceale, în conformitate cu principiile valabile în cadrul metodei Taguchi.

S-a apreciat că cercetările experimentale efectuate probează buna funcționare și posibilitățile

de utilizare a echipamentului propus pentru studiul prelucrabilității prin găurire cu burghiul și folosind

forțe constante de avans.

Ca urmare a cercetărilor teoretice și experimentale, au fost elaborate și publicate prin

contribuția autorului tezei un număr de 13 lucrări, în cazul a 5 lucrări autorul tezei fiind prim autor. 5

dintre aceste lucrări au fost indexate ISI Thompson Reuters și 2 au fost indexate în baza de date

Scopus. A fost elaborată o propunere de invenție pentru un echipament de evaluare a prelucrabilității

prin găurire cu burghiul și utilizând forțe constante de avans.

6.3. Concluzii finale și intenții de continuare a cercetărilor

Au fost concepute și materializate programe de efectuare a încercărilor experimentale,

prin respectarea cerințelor specifice unui experiment factorial cu trei variabile independente la două

niveluri, intenționându-se să se determine modele matematice empirice de tip funcție putere, iar pe

de altă parte să se elaboreze modele matriceale prin luarea în considerare a principiilor specifice

utilizării metodei Taguchi.

În viitor, se intenționează continuarea activității de cercetare experimentală, urmând a se

efectua experimentări și pe alte materiale metalice și nemetalice, în afara celor utilizate în cadrul

cercetării doctorale (oțel 1C45, cupru electrotehnic și aluminiu).

Se intenționează, de asemenea, continuarea cercetărilor în vederea îmbunătățirii soluției

constructive a echipamentului propus pentru evaluarea prelucrabilității prin găurire cu burghiul,

abordându-se eventual și alte criterii de determinare a prelucrabilității, în afara celui bazat pe folosirea

forței de avans.


40

Referințe bibliografice selective

1. Belous, V., Manualul inventatorului, Editura Tehnică, București, 1990.

2. Bohosievici, C., Pruteanu, O., Tehnologia fabricării mașinilor, Volumul I, Iași: Tipar

Rotaprint, executat la Institutul Politehnic, 1974.

3. Cănescu, T., Tehnologia fabricării mașinilor, București: Editura didactică și pedagogică,

1972.

4. Crețu, G., Bazele cercetării experimentale. Îndrumar de laborator, Universitatea Tehnică

“Gheorghe Asachi” din Iași, 1992.

5. Dițu, V., Bazele așchierii materialelor-Teorie și aplicații, București: Matrix Rom, 2008.

6. Duca Z., Găurirea, București: Editura Tehnică, 1962.

7. Epureanu, Al., Pruteanu, O., Gavrilas, I., Tehnologia Construcțiilor de mașini, , București:

Editura didactică și pedagogică, 1983.

8. Gherman L., Coteață M., Slătineanu L., Device for the evaluation of the machinability by

drilling, Sevastopol, 2011.

9. Gherman, L.A., Slătineanu, L., Coteață, M., Echipament pentru evaluarea prelucrabilității

prin burghiere cu forță constantă de avans, la Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iași, nr.

a 2011 01045, 2011.

10. Gherman, L., Palaghia, I., Slătineanu, L., Taguchi modelling of experimental results for

brass drilling at constant feed force, Proceeding of The 16th International Conference Modern

Technologies, Quality and Innovation Vol. I, Iași, Chișinău, Belgrad, ModTech 2012, 413-416.

11. Grămescu, T., Contribuții la studiul prelucrabilității unor fonte standardizate românești.

Teză de doctorat, Iași, 1982.

12. Grămescu, T., Contribuții la studiul prelucrabilității unor fonte standardizate românești.

Rezumatul tezei de doctorat, Iași, 1982.

13. Ionescu, N., Contribuții la studiul prelucrării materialelor metalice prin așchiere asistată

de vibrații ultrasonice, Teză de doctorat, București, Universitatea Politehnica din București, 1999.

14. Mihailide, M., Scule așchietoare pentru Mașini-Unelte, Iași, 1993

15. Neagu, C., Tonoiu, S., Purcărea, M., Iliescu, M., Tehnologia construcțiilor de mașini-

Tehnologii de prelucrare, București: Matrix Rom, 2002.

16. Oprean, A., Sandu, I., Gh., Minciu, C., Deacu, L., Giurgiuman, H., Oancea, N., Bazele

așchierii și generării suprafețelor, București: Editura didactică și pedagogică, 1981.


41

17. Picoș, C., Pruteanu, O., Bohosievici, C., Coman, Gh., Braha, V., Paraschiv, Dr.,

Slătineanu, L., Grămescu, Tr., Proiectarea tehnologiilor de prelucrare mecanică prin așchiere,

Manual de proiectare, Vol. 2, Chișinău: Editura Universitas Chișinău, 1992.

18. Picoș, C., Slǎtineanu, L., Grǎmescu, T., Tehnologia construcțiilor de mașini,

Prelucrabilitatea prin așchiere a fontelor și oțelurilor, Iași: Tipar Rotaprint, Institutul Politehnic, Iași,

1975.

19. Pruteanu, O., Epureanu, Al., Bohosievici, C., Gyenge, CS., Tehnologia fabricării

mașinilor, București: Editura didactică și pedagogică, 1981.

20. Pruteanu, O., V., Bohosievici, C., Braha, V., Paraschiv, Dr., Slătineanu, L., Grămescu,

Tr., Chirilă, V., Lupescu, O., Muscă, Gv., Ianișevschi, M., Leonte, P., Crețu Gh., Tehnologia

construcției de mașini-Îndrumar de laborator, Iași, 1990.

21. Sauer, I., Scule pentru prelucrarea găurilor, București: Editura Tehnică București, 1966.

22. Sauer, L., Ionescu, C., Găurirea adâncă, București: Editura Tehnică, 1982.

23. Šalak, A., Selecká, M., Danninger, H., Machinability of powder metallurgy steels,

Cambridge International Science Publishing, 2005.

24. Seghedin, N., E., Creativitate tehnică, etică, proprietate intelectuală, suport de curs,

Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iași, 2011.

25. Slǎtineanu, L., Contribuții la studiul prelucrabilitǎții prin așchiere a unor oțeluri românești,

Teza de doctorat, Iași: Institutul Politehnic Iași, 1980.


42

Lista lucrărilor publicate în perioada activității doctorale

1. Manole V., Slătineanu L., Bădănac A., Caracaș G., Use of Some Means to Stimulate Creativity in

Designing a Device for Study of Machinability by Drilling Under Constant Force Feed, The 18‐th International Conference "Inventica 2014", p. 246-254, Revista de Inventica – Journal of Inventics, vol. 17,

nr. 85, August 2014, p. 1-7

2. Bădănac A., Lupescu O., Manole V., Rusu O. T., Researches to Improving Tool Life of the Cutting Inserts

Coated with Titanium Thin Layers, Academic Journal of Manufacturing Engineering, vol. 12, nr. 2, 2014,

p. 6-11 (lucrare indexată Scopus)

3. Bosoancă G., Slătineanu L., Coteață M., Bădănac A., Manole V., Device for Wire Electrical Discharge

Machining, Applied Mechanics and Materials, vol. 657, 2014, p. 569-573 (lucrare indexată ISI).

4. Bădănac A., Lupescu O., Manole V., Popa S., Some Researches Regarding the Durability of the Metal

Carbide Cutting Inserts Coated with Ti Thin Layers, Applied Mechanics and Materials, vol. 657, 2014, p.

281-285 (lucrare indexată ISI).

5. Manole V., Slătineanu L., Bădănac A., Hodorogea D., Bosoancă Gh., Equipment for the Study of

Machinability by Drilling under Constant Force Feed, Applied Mechanics and Materials, vol. 657, 2014, p.

33-37 (lucrare indexată ISI).

6. Manole V., Negoescu F., Slătineanu L., Stănilă R., Bădănac A., Correlation between machinability by

classical machining methods and use of nonconventional technologies, Revista de Tehnologii

Neconventionale, vol. 19, nr. 2, 2015, p. 24-29

7. Olaru S. C., Nagîț Gh., Rîpanu M.I., Manole V., Aspects of Searching Some Possibilities to Diminish the

Processing Errors at Stamping Process, Applied Mechanics and Materials vol. 809-810 (2015) p 295-300.

8. Bădănac A., Bosoancă Gh., Manole V., Bălan A. C., Popa M., Hușanu V., Durability of Cutting Inserts

Coated With Ion-Plated Altin Thin Films, ModTech International Conference, 2015, p. 2-6 (lucrare indexată

ISI).

9. Manole V., Slătineanu L., Olaru S.C., Beșliu I., Iurea P., Gonçalves-Coelho A., Results of an

Experimental Research Concerning the Evaluation of Machinability by Drilling under Constant Feed

Force, IManE International Conference, 2015, vol. 809-810, p. 145-152

10. Manole V., Munteanu A., Coteață M., Slătineanu L., Some Considerations Concerning the Analysis of

Drilling Process, Applied Mechanics and Materials, vol. 760, 2015), p. 495-500.

11. Slătineanu L., Dodun O., Coteaţă M., Coman I., Manole V., Gika C. V., Requirements statement in

product design, Materials Science and Engineering, vol. 161, p. 296-303, 2016 (lucrare indexată ISI).

12. Manole V., Slătineanu L., Bădănac A., Olaru S. C., Dodun O., Nonconventional aspects in evaluation

of the machinability by drilling under constant feed force, Nonconventional Technologies Review, nr. 3,

2016, p. 36-40.

13. Bădănac A., Lupescu O., Manole V., Ungureanu C., Popa M., Wear and Durability Variation Compared

with Thickness of Cutting Inserts Coated with AlTiN Thin Films, ModTech, 2016, p.2-6 (lucrare indexată

Scopus).

14. Slătineanu L., Manole V., Dispozitiv pentru evaluarea prelucrabilității prin găurire cu forță constantă

de avans, propunere de invenție, nr. 556/25.03.2016.

FACULTATEA DE CONSTRUCȚII DE MAȘINI ȘI ......FACULTATEA DE CONSTRUCȚII DE MAȘINI ȘI MANAGEMENT...

Documents

Transcript of FACULTATEA DE CONSTRUCȚII DE MAȘINI ȘI ......FACULTATEA DE CONSTRUCȚII DE MAȘINI ȘI MANAGEMENT...