pprincipiile aschieriirii

7/30/2019 pprincipiile aschieriirii

1/55

Aspecte generale privind procesul de aschiere

Conditiile necesare realizarii procesului tehnologic de prelucrare prin

aschiere

In constructia de masini, de utilaje si de aparate obiectul procesului de fabricatie

il reprezinta realizarea pieselor avand formele geometrice, dimensiunile si

calitatea suprafetelor in concordanta cu prescriptiile impuse de rolul functional side conditiile reale de lucru.

In timpul procesului tehnologic de aschiere se obtine modificarea formei si a

dimensiunilor unor corpuri, in general metalice, prin detasarea surplusului dematerial sub forma de aschii, in scopul obtinerii unor suprafete cu anumiteconfiguratii, intr-un camp de toleranta determinat, cu o rugozitate impusa.Corpurile care sufera modificari de forma poarta denumirea de piese sau

semifabricate, iar surplusul de material, denumit si adaos de prelucrare, seindeparteaza sub forma de aschii cu ajutorul unor scule aschietoare, in timp ceintre piesa si scula exista o miscare relativa impusa, numita miscare de aschiere.

Prelucrarea prin aschiere are la baza o proprietate tehnologica, foarte importantapentru oricare material, numita aschiabilitate (sau prelucrabilitate).Aschiabilitatea reprezinta capacitatea unui material de a permitemodificarea formei sale corespunzator scopului propus, prin desprinderea de

particule sau microparticule materiale sub actiunea unei forte exterioare.

Din cele prezentate mai sus rezulta ca la realizarea unui proces tehnologic de

aschiere concura patru factori: piesa, miscarea de aschiere, scula si aschia.

Desfasurarea procesului de aschiere presupune, in mod obligatoriu, existenta

masinilor-unelte adecvate procedeului de generare a formelor si a preciziei de

prelucrare, a sculelor aschietoare corespunzatoare cinematicii de aschiere, asemifabricatelor cu forme si dimensiuni apropiate de acelea ale piesei finite, adispozitivelor de orientare si de fixare a semifabricatului, a mijloacelor de masuratsi controlat etc. (fig. 1.1).


2/55

Fig. 1.1.Sistemul tehnologic de prelucrare prin aschiere.

Complexitatea sistemului tehnologic de aschiere depinde de gradul de

complexitate a formei geometrice a piesei, de clasa de precizie dimensionala side marimea rugozitatii suprafetelor generate care, la randul lor, depind de felul

solicitarilor mecanice, de rolul functional si de conditiile de lucru.

Orice sistem tehnologic de aschiere trebuie sa indeplineasca urmatoarele

conditii:

sa contina in structura sa un sistem de actionare mecanic, hidraulic sau

electric, capabil sa asigure cinematica corespunzatoare generarii formeigeometrice a piesei prelucrate si sa dezvolte o putere suficient de mare pentru

intretinerea procesului de aschiere;

sa fie prevazut cu dispozitive corespunzatoare, care sa asigure

orientarea si stabilitatea fixarii semifabricatului in raport cu celelalte elemente alesistemului tehnologic;

sa posede buna stabilitate dinamica si un grad ridicat de precizie de

prelucrare;

semifabricatele trebuie sa aiba forme geometrice si dimensiuni cat mai

apropiate de cele ale piesei finite;

sculele aschietoare sa prezinte geometria si proprietatile fizico-mecanice

corespunzatoare tipului de piesa supusa prelucrarii;

sistemul tehnologic de aschiere trebuie sa fie prevazut cu mijloace

adecvate de masurare si de control, capabile sa permita citirea cat mai exacta amarimilor supuse masurarii;

sistemul tehnologic de aschiere trebuie sa fie dotat cu mijloace adecvate

de comanda manuala, automata sau asistata pe calculator, caracterizata prin

comoditate in manuire si siguranta in exploatare;

sistemele de pozitionare si fixare a sculelor aschietoare sa fie

caracterizate printr-un grad ridicat de rigiditate si stabilitate.

1.1.2. Structura procesului tehnologic de aschiere

Dintre toate procesele tehnologice, cel de prelucrare prin aschiere este cel mai


3/55

complex. El se imparte in: operatii, asezari, pozitii, faze, treceri, manuiri si

miscari.

Operatiatehnologica este partea procesului tehnologic constand dintransformarea directa, cantitativa si/sau calitativa a obiectului munciiintr-un

produs finit sau semifabricat, cu anumite caracteristici masurabile, realizat cuajutorul unor mijloace manuale sau cu un anumit utilaj. In cadrul unei operatii (ce

se caracterizeaza prin continuitate) raman neschimbate: piesa sau piesele ce seprelucreaza, utilajul sau locul de munca, muncitorul sau echipa ce o executa. In

functie de specificul procesului tehnolgic, operatia se imparte in asezari sau pozitii(functie de utilajul folosit).

Asezarea este o parte a operatiei care se excuta la o singura fixare a piesei sau aansamblului in dispozitivul sau pe masina folosita la operatia considerata.

Pozitia este o parte a operatiei in cursul careia orientarea piesei ramaneneschimbata in raport cu masina-unealta. In cazul prelucrarii pe pozitii in cadrul

unei operatii, piesa se fixeaza o singura data. Prelucrarea pe pozitii are loc la

masina-unealta la care piesele (sau sculele) se fixeaza intr-un dispozitiv rotativcare asigura schimbarea orientarii pieselor sau sculelor fata de masina in cursul

operatiei. Inlocuirea asezarilor cu pozitii scurteaza timpul de prelucrare siconstitue un element de progres in organizarea proceselor tehnologice deprelucrare mecanica a pieselor. O astfel de structura a operatiei se aplica laprelucrarea pieselor la masini semiautomate si automate.

Faza este o parte a operatiei, care se realizeaza in cadrul unei asezari sau pozitiisi se caracterizeaza prin utilizarea acelorasi unelte de munca si aceluiasi regim

tehnologic, obiectul muncii suferind o singura transformare tehnologica.Prelucrarile mecanice pot fi realizate folosind faze simple, cand se prelucreaza o

singura suprafata cu o singura scula, sau faze compuse, cand se prelucreazasimultan mai multe suprafete.

Invariabilitatea parametrilor regimului tehnologic la masinile-unelte trebuieinteleasa in sensul ca muncitorul nu intervine asupra organelor de conducere ale

masinii si nu schimba vitezele si avansurile. Regimul de lucru in cursul unei fazepoate fi insa modificat de un sistem cu actionare automata. Folosirea fazelorcompuse scurteaza timpul de prelucrare al piesei. Ele sunt folosite la strungurile

revolver, la masinile semiautomate si automate.

Trecerea este o parte a fazei caracterizata prin invariabilitateapozitiei reciproce a

sculei si suprafetei ce se prelucreaza si a regimului de lucru al masinii; in timpul

unei singure treceri se indeparteza un singur strat de metal. O faza poate fiformata din mai multe treceri care se succed una dupa alta. Numarul de treceripoate fi redus prin alegerea corespunzatoare a semifabricatului, prin stabilirea

rationala a adaosurilor intre faze etc.

Manuirea consta dintr-un grup de miscari ale unui executant, determinate de unscop bine definit.

Miscarea este cel mai simplu element, masurabil in timp, al activitatii unui

executant. Studiul manuirilor si miscarilor prezinta importanta la analiza


4/55

proceselor tehnologice in vederea cresterii productivitatii muncii si la normarea

tehnica.

1.1.3. Semifabricate

Pentru procedeele de prelucrare prin aschiere, piesa initiala, delimitata in spatiude suprafetele initiale care se afla intr-o anumita combinatie, poarta numele

de semifabricat. Semifabricatele destinate prelucrarilor prin aschiere pot fiobtinute prin toate grupele de procedee tehnologice frecvent folosite: turnare,

deformare plastica si sudare.

Suprafata semifabricatului, adica suprafata piesei inainte de prelucrare, poarta

denumirea de suprafata initiala, iar cea obtinuta dupa prelucrare se numestesuprafata finala sau suprafata prelucrata. Suprafata piesei care se afla in contact

cu taisul sculei in timpul prelucrarii sau urma lasata pe piesa de catre muchia

aschietoare a sculei, intr-un ciclu de prelucrare, poarta denumirea de suprafata deaschiere (fig. 1.2).

Fig. 1.2.Suprafetele piesei:

a - la stunjirea frontala; b - la rabotare.

Fig. 1.3.Semifabricatul si piesa finita:

1, 2, 3, 4, 5 - suprafete prelucrate;

6, 7, 8 - suprafete initiale;

9 - adaos de prelucrare.

Stratul de material cuprins intre suprafeta initiala si suprafata prelucrata (fig. 1.3)

se numeste adaos de prelucrare.

Forma semifabricatului si marimea adaosului de prelucare depind de: naturamaterialului, procedeul tehnologic de obtinere, dimensiunile, greutatea sicomplexitatea formei piesei finite, precizia dimensionala si a pozitiei relative a

suprafetelor, rugozitatea si caracterul productiei de realizare a piesei finite

(individuala, serie mica, mijlocie, de masa). Pentru exemplificare, in figura 1.4sunt prezentate modalitatile de obtinere a unui arbore pornind de la diferite tipuri

de semifabricat, marimea adaosului de prelucrare diferind substantial.

Fig. 1.4.Adaosuri de prelucrare:a - la obtinerea piesei prin aschiere din semifabricat bara;

b - la obtinerea piesei prin turnare sau matritare; c - piesa finita.

1.1.4. Cinematica aschierii

La toate procedeele clasice de prelucrare prin aschiere, prelucarea se bazeaza peexistenta unei miscari relative intre scula si semifabricat, numita miscare de

aschiere.Aceasta miscare se executa cu viteza de aschiere ve (fig.1.5).


5/55

Miscarea de aschiere este, in general, o miscarea rezultanta, care ia nastere prin

compunerea unor miscari absolute rectilinii, de rotatie, sau dupa o curba

oarecare, pe care le executa scula si piesa in timpul aschierii. Miscarile absoluteexecutate de catre scula si piesa in procesul de aschiere se pot grupa in

urmatoarele categorii: miscari principale si miscari de avans (secundare ).

Miscarea principalade aschiere este acea componenta a miscarii de aschiere care

determina desprindrea aschiilor la un ciclu de prelucrare, adica la o rotatie sau lao cursa a piesei sau a sculei. Miscarea principala de aschiere se executa cu o

anumita viteza (viteza principala de aschiere) vc, de catre scula sau de catre

piesa.

Miscarea de avans este acea componenta a miscarii de aschiere prin care seaduc noi straturi de material in fata taisului sculei. Miscarea de avans se poate

efectua continuu si simultan cu miscarea principala (fig.1.5,a,b,c) sauintermitent si alternand cu aceasta (fig.1.5,d). Miscarea de avans se executa cu o

viteza de avans vf. De asemenea, orice miscare de avans poate fi o miscare

simpla (fig.1.5) sau o rezultanta a doua sau trei miscari de avans simple (fig.1.6).

Fig. 1.5.Miscarile caracteristice:

a - la strunjire; b - la burghiere; c - la frezare; d - la rabotare;

n(vc) - miscarea principala; fl, ft- miscari de avans.

Directia instantanee a miscarii de avans este denumita, in continuare, directie deavans, iar directia instantanee a miscarii principale, directie principala. Planul

determinat de directia principala si de directia de avans esteplanul de lucru Pf.

In functie de directia miscarii de avans in raport cu semifabricatul se disting

urmatoarele miscari de avans: longitudinal, transversal, circular sau tangential.

Avansul(notat cu fconform ISO 3002/3) reprezinta marimea deplasarii pe

directia de avans efectuata in timpul unui ciclu al miscarii principale (rotatie,

cursa dubla etc.) sau in timpul unei fractiuni din acest ciclu.

In afara de miscarile principala si de avans, la diferitele procedee de prelucrare

prin aschiere mai intervine si o alta categorie de miscari numite miscari dereglare.

Miscarea de reglareMr(fig. 1.5) este acea miscare prin care se asigura o anumita

adancime (grosime) a stratului de material indepartat. Ea se numeste si miscare

de potrivire sau de pozitionare deoarece aduce scula in pozitia care asiguraprelucrarea semifabricatului la o anumita cota. Aceasta miscare se efectueaza osingura data la inceputul prelucrarii sau dupa fiecare trecere, atunci candgrosimea stratului de material ce urmeaza a fi indepartat este mare si nu se

poate indeparta la o singura trecere.


6/55

Fig. 1.6.Compunerea miscarilor de avans.

In functie de felul miscarilor absolute executate de catre scula si piesa, de

directiile in care sunt executate si de tipul sculelor aschietoare utilizate se distingdiferite procedee de prelucrare prin aschiere (tab.1.1).

Tabelul 1.1. Cinematica si definitia principalelor procedee de prelucrare prinaschiere

Nr

crt

Denumireaprocedeului Definitie Schema de aschiere

1 Strunjire Prelucrarea prin aschiere,executata cu cutitul destrung, la care semifabricatul

efectueaza miscarea princi-pala de rotatie I, iar sculaefectueaza miscari de avansrectilinii saucurbiliniiII. Uneori strunjirease executa cu o scula inmiscare de rotatie,semifabricatul rama -nandimobil.

2 Burghiere(gaurire cuburghiul)

Prelucrarea prin aschiere,executata cu burghiul, la carein general semifabrica-tulramane imobil, iar sculaefectueaza miscarea princi-pala de rotatie Isi deavans II, sau la caresemifabricatul se roteste, iarscula efectu-

eaza numai miscare deavans.

3 Frezare Prelucrarea prin aschiereexecutata cu scula numitafreza, care efectueazamiscarea principala derotatie I, miscarile deavans IIputand fi efectuatede catre semifabricat sauscula.


7/55

Nr

crt


4 Rabotare Prelucarea prin aschiere,executata cu cutitul de

rabotat, la care miscareaprincipala I, rectilinie alter-nativa intr-un plan orizontal,se efectueaza astfel:

- de catresemifabricat (fig.a) scula efectuandmiscarea intermitenta deavans II, la masina derabotat cu masa mobila(raboteza);

- de catre scula (fig. b),semifabricatul efectuindnumai miscarea deavans II, la masina derabotat cu cutit mobil(seping);

- de catre scula, careefectueaza atat miscareaprincipala cat si miscarea

de avans la masini derabotat muchii

5 Mortezare Prelucrarea prin aschiere lacare miscarea principala I,rectilinie alternativa intr-unplan vertical se efectueaza decatre scula (cutit), iarmiscarea de avans II, decatre semifabricat.

6 Rectificare Prelucrea prin aschiere,executate cu corpuri abra-zive la care scula (corpulabraziv) executa miscareaprincipala de rotatie I,eventual si miscarile deavans, iar semifabricatulnumai miscarile de avans sau


8/55

Nr

crt


ramane imobil.

7 Brosare Prelucrarea prin aschiere,executata cu scula numitabrosa care, de regula,executa la o singura trecere omiscare rectilinie, de rotatiesau elicoidala (in functie deforma suprafetei prelucrate),semifabricatul ramanand ingeneral imobil.

I

Observatie : I- miscarea principala de aschiere; II, III. - miscari de avans.

1.1.5. Scula aschietoare

Una din conditiile necesare realizarii procesului de aschiere consta in existenta unor scule aschietoare

(cutite, burghie, freze, alezoare, discuri abrazive s.a.) caracterizate printr-o geometrie si proprietati fizico-mecanice corespunzatoare.

A. Geometria constructiva a sculelor aschietoare

Utilitatea sculelor aschietoare consta in participarea acestora la procesul de

generare a suprafetelor unei piese, prin indepartarea simultana sau succesiva astraturilor de material ce alcatuiesc adaosul de prelucrare. Marea varietate a

procedeelor de prelucrare prin aschiere presupune existenta unor sculeaschietoare de constructii diferite, dar a caror parte activa contine, principial,

aceleasi elemente geometrice .

In general, o scula aschietoare se compune din 3 parti distincte (fig.1.7): partea activa, de

aschiere 1; corpul sculei 2; partea de fixare sau de prindere 3.

Partea activa a sculei este acea parte care contribuie la formarea aschiei ca urmare a miscarii relative

intre scula si piesa de prelucrat, participand in mod direct la desprinderea aschiei, la generarea suprafeteiprelucrate, la indepartarea, la dirijarea si la evacuarea aschiei si, in anumite cazuri, la ghidarea sculei inprocesul de aschiere.

Fig.1.7. Partile componente ale sculei:

1 - partea activa; 2 - corpul; 3 - partea de fixare.

Datorita analogiei care se poate stabilii intre partea activa a oricarei scule

aschietoare si partea activa a cutitului simplu (cutitul de strung), in cele ce


9/55

urmeaza exemplificarile se vor face, in special, pentru acesta din urma. Aceasta

particularizare nu modifica caracterul de generalitate pentru definitiile prezentate.

Partea activa a unui cutit simplu (conform ISO 3002/1) este compusa dinurmatoarele elemente (fig.1.8):

- fata de degajare , care exercita forta de aschiere asupra stratului de aschiere si

pe care aluneca aschia detasata;

- fata de asezare principala (in contact cu suprafata de aschiere, de-a lungul

muchiei aschietoare principale) si fata de asezarea secundara (in contact cusuprafata prelucrata, de-a lungul muchiei de aschiere principale);

- muchia principala de aschiere (s), reprezentand linia de intersectie a fetei dedegajare cu fata de asezare principala;

- muchia secundara de aschiere (s), este linia de intersectie a fetei de degajarecu fata de asezare secundara;

Fig. 1.8.Partile componente ale zonei active a cutitului simplu.

- taisul sculei aschietoare (S0), este unghiul diedru solid format in jurul unei

muchii de suprafata de degajare si, respectiv, de suprafetele de asezare;

- virful taisului Veste unghiul triedru format de fata de degajare si cele doua fete

de asezare;

- fateta de degajare , fateta de asezare principala si fateta de asezare secundara

sunt tesiturile executate in apropierea muchiilor corespunzatoare, avand alte

unghiuri decat fetele respective;- raza de rotunjire r,sau raza varfului, este raza cercului de racordare a douamuchii aschietoare vecine;

- raza de ascutire r,sau raza de bontire, este raza cercului de racordare dintre

urmele fetelor de degajare si de asezare, intr-un plan de sectionare perpendicular

pe muchie;

- taisul principal S si respectiv secundar Ssunt taisurile corespunzatoare

muchiilor respective.

La sculele complexe (freze profilate, brose, alezoare), pe langa elementele de baza prezentate, mai apar o

serie de elemente: canale pentru inglobarea si evacuarea aschiilor, fragmentatoare de aschii, canale pentruconducerea lichidelor de aschiere (de racire-ungere), fatete si taisuri auxiliare (fig.1.9.)

Fig. 1.9.Elementele componente ale unei freze cu doua taisuri.

Partea activa a sculelor aschietoare este realizata fie direct pe corpul sculei,fie asamblata demontabil ori nedemontabil pe acesta.


10/55

Pentru pozitionarea si fixarea sculei in dispozitivele de prindere ale masinii-unelte,

pe un arbore sau dorn port-scula, aceasta prezinta o parte de pozitionare-fixare

sub forma de coada (paralelipipedica, cilindrica, conica) sau de alezaj.

Pentru definirea parametrilor geometrici ai unei scule care sa

corespunda unor necesitati functionale trebuie stabilit mai intai un sistem de

referinta. In general se utilizeaza trei sisteme de referinta pentru a defini si adetermina unghiurile sculei:

- sistemul de referinta constructiv, care determina

unghiurile constructive ale sculei, obtinute prin ascutire;

- sistemul de referinta functional (efectiv), care determina unghiurile efectiveobtinute in cursul procesului de aschiere;

- sistemul de referinta cinematic, care leaga sistemul de referinta constructiv decel efectiv si impreuna definesc orientarile relative ale miscarilor sculei

aschietoare, in raport cu piesa de prelucrat.

In cele ce urmeaza va fi prezentat numai sistemul de referinta constructiv.

Sistemul de referinta constructivdefineste asezarea sculei in vederea prelucrarii sireascutirii, valorile parametrilor unghiulari determinand forma partii active a

sculei, realizata prin ascutire. Sistemul de referinta constructiv (fig.1.10) esteformat, in principal, din:

- planul de baza constructiv(Pr)- planul care trece prin punctul de aschiere

considerat pe muchia aschietoare, perpendicular pe directia miscarii principale; el

este paralel cu o suprafata de bazare ce cuprinde cele doua miscari de avans, lasculele fara axa de rotatie, iar la sculele cu axa de rotatie este planul care trece

prin punctul considerat pe muchia aschietoare si axa de rotatie a sculei;

- planul muchiei aschietoare constructiv(PT) - planul care trece prin muchia

aschietoare tangent la suprafata de aschiere si este perpendicular pe planul debaza constructiv;

- planul de masurare constructiv(Po) - planul perpendicular pe cele doua plane

definite mai sus.

Fig. 1.10.Sistemul de referinta constructiv.

Acest sistem de referinta contine si alte plane, necesare pentru executia siascutirea sculelor, precum planul de lucru Pf, planul posterior Pp, planul normal

pe muchia aschietoarePn s.a.

In raport cu sistemul de referinta constructiv se definesc unghiurile pe care le au

suprafetele si muchiile partii active ale sculelor aschietoare. Unghiuri au notatiilegenerale prezentate in continuare, dar primesc si un indice inferior corespunzator

planului in care se masoara acestea. Cele mai utilizate unghiuri sunt urmatoarele:


11/55

- unghiul de asezare constructiv

de planul muchiei aschietoare si fetele de asezare corespunzatoare;

- unghiul de degajare constructiv e unghiul formatde planul fetei de degajare si planul de baza constructiv;

- unghiul de ascutire constructiv

de planul tangent la fata de degajare si planul tangent la fata de asezarerespectiva, intr-un punct dat al muchiei aschietoare;

Fig. 1.11.Geometria cutitului de strung:

,- unghiul de asezare principal, respectiv secundar; ,- unghiul de degajare principal respectivsecundar; ,- unghiul de ascutire principal, respectiv secundar; r,r - unghiul de atac principal,

respectiv secundar; T- unghiul de inclinare al taisului; r- unghiul la virf al cutitului.

- unghiul de inclinare al taisului Teste unghiul format de muchia aschietoare si

planul de baza, masurat in planul muchiei aschietoare;

- unghiul de varf reste unghiul format de planele tangente la muchiile principalasi respectiv secundara de aschiere;

- unghiul de atac constructiv(principal rsi secundar r) este unghiul format

de directia proiectiei taisului principal, respectiv secundar, pe planul de baza, cudirectia avansului (planul de lucru).

Relatiile matematice ce se stabilesc intre unghiurile care se masoara in

planul de baza constructiv si respectiv in planul de masurare constructiv sunt:

r+ r+ r= 180 (1.1)

(1.2)

B. Materiale utilizate la fabricarea sculelor aschietoare

1. Otelurile carbon pentru scule (STAS 1700) sunt aliaje fier-carbon cu un continut de 0,6.1,4%C. Acestemateriale nu contin elemente de aliere. Marcile de otel si principalele domenii de utilizare a acestora suntprezentate in STAS 1700. Se utilizeaza urmatoarele marci: OSC7, OSC8, OSC8M, OSC10, OSC11, OSC13.

Aceste marci de oteluri isi pastreaza stabilitatea termica pana la temperaturi de 200.250sC, dar vitezele deaschiere nu trebuie sa depaseasca 10.15 m/min. Datorita acestor conditii, otelurile carbon pentru scule sunt

destinate fabricarii cutitelor de strunjit, de rabotat si de mortezat, burghielor, tarozilor, filierelor, frezelorsimple, alezoarelor etc., utilizate la prelucrarea semifabricatelor cu rezistenta mica la deformare si duritateredusa.

2. Otelurile aliate pentru scule (STAS 3611) au un continut de carbon de 0,9.1,4%C, si contin elemente de

aliere care maresc calibilitatea (W, V, Mo, Cr,Mn, Co) conducand la formarea in procesul de calire a unorcarburi ale acestor metale, dure si stabile la temperaturi ridicate. Aceasta categorie de oteluri este folosita laconfectionarea sculelor aschietoare cu profil complicat si dimensiuni mari, care pot lucra la viteze de aschierecare nu trebuie sa depaseasca 15.20 m/min., pana la temperaturi de 300.350sC. Marcile cele mai utilizatesunt: 90VMn20; 105MnCrW11; 117VCrB; 165VWMoCr115; 155MoVCr115(STAS3611). Datorita faptului caelementele de aliere imbunatatesc calibilitatea, rezulta ca racirea se poate face mai lent, reducandu-sepericolul aparitiei crapaturilor si a deformatiilor.

Otelurile aliate pentru scule contin de regula elemente deficitare ceea ce face ca pretul acestora sa fie maimare in comparatie cu al otelurilor carbon pentru scule .

In cazul sculelor realizate prin constructie sudata, corpul sculei se executa din otel carbon marca OLC45.


12/55

3. Oteluri rapide pentru scule (STAS 7382). Acestea constituie o categorie speciala de oteluri inalt aliate

cu W, Co, Mo si V, ceea ce conduce la obtinerea unor carburi dure, stabile la temperaturi ridicate(550.600sC), specifice aschierii metalelor cu viteze relativ mari (50.120 m/min.).

Otelurile rapide pentru scule sunt utilizate la fabricarea partilor active ale principalelor scule aschietoare:cutite pentru strunjit, alezat, rabotat, mortezat, freze, burghie, panze de fierastrau, scule pentru filetat sipentru danturat, brose, role pentru rularea filetelor etc.

Sunt standardizate urmatoarele marci: Rp1.Rp5, Rp9.Rp11 (contin 0,70.1,27%C; max.0,5Mn; max.0,50Si;

3,50.4,50%Cr; 0,50.9,20%Mo; W=1,50.18,50%; V=1,00.3,20%; Co=4,5.6,0%).

Proprietatile superioare ale otelurilor rapide sunt urmarea atat a compozitiei lor chimice, cat si atratamentelor termice complicate care se impun a fi aplicate acestor oteluri (calire si revenire) cu douareveniri succesive imediat dupa calire.

Aceste oteluri au tendinta de decarburare la suprafata, fapt ce impune rectificarea pentru inlaturarea stratuluidecarburat.

4. Carburi metalice sinterizate (CMS). Acestea sunt carburi metalice dure si refractare de W, de tipul WC(siuneori in plus W2C) sinterizate de regula in cobalt, acesta din urma avand rol de liant, sau carburi

de Wsi Tisi eventual tantal, sinterizate in cobalt.

CMS utilizabile in constructia sculelor aschietoare sunt clasificate prin STAS 6374 in trei grupe principale infunctie de proprietati, notate prin simbolurile P, Msi K(proprietatile depind de compozitia chimica, degranulatie si de tehnologia de fabricatie).

Grupa principala P contine materiale sinterizate din carburi de W, Tisi Ta in Co, avand duritate ridicata,rezistenta la uzare mare, dar tenacitate mica. Placutele din aceasta categorie sunt recomandate pentruaschierea otelurilor, in special a otelurilor cu aschii de curgere si eventual a fontelor maleabile. Aceasta grupa

principala contine urmatoarele grupe de utilizare:P01; P10; P20; P30; P40.

Grupa principala M contine grupele de utilizare M05, M10, M15, M20, M30, M40 si se utilizeaza pentruprelucrarea materialelor feroase cu aschii lungi sau scurte, fonte si aliaje neferoase.

Grupa principala K cuprinde grupele de utilizare K01, K10, K20, K30, K40 si se utilizeaza pentru aschiereamaterialelor feroase cu aschii scurte, metale neferoase si materiale nemetalice.

In afara celor trei grupe principale amintite este standardizata si grupa principala G, cu cinci grupe deutilizare (G10.G50) utilizata la alte tipuri de scule decat cele aschietoare (de exemplu: role pentru rulare larece).

CMS au o duritate 80.88HRC, cu stabilitate termica la 800.1000sC. Sunt insa sensibile la socuri mecanice.

5. Materiale mineralo-ceramice. Materialele clasice din aceasta categorie se prezinta sub forma de placutesinterizate din oxid deAl(Al2O3) pur sau in amestec cu oxid de zirconiu.

In ultimul timp s-au diversificat sorturile de placute realizate din Al2O3 in combinatie cu carburi de titan, cu

nitruri sau carbonitruri de titan, precum si in combinatie cu Si3N4 (nitrura de siliciu) si SiC(carbura de siliciu)

sub forma de monocristale filiforme, in scopul obtinerii unei tenacitati cat mai mari, simultan cu refractaritatesi rezistenta mecanica ridicate, superioare placutelor din carburi metalice. Sunt indicate la prelucrarile definisare si semifinisare a materialelor ce produc uzura abraziva a sculelor, la regimuri fara vibratii si socuri. Sefolosesc la strunjire si mai rar la frezare, asigurand durabilitati relativ mari la viteze superioare celor dincarburi metalice (de exemplu, la strunjirea de finisare se pot utiliza viteze de aschiere de 260.700 m/min.).Prezinta stabilitate termica pana la 1100sC .

6. Diamantul, existent in stare naturala sau sintetica sub forma de monocristal, policristal sau pulbere, esteutilizat la armarea sculelor aschietoare destinate aschierii cu viteze foarte mari (200.400 m/min.). Vitezelelimita de aschiere sunt determinate de aparitia vibratiilor sub efectul carora se sparge.

La temperatura de 800.900sC diamantul grafitizeaza si se combina cu metalele din grupa fierului, rezultandcarburi; prin oxidare rezulta oxizi, instabili la aceste temperaturi. Aceste fenomene produc uzarea brusca asculelor diamantate in zona de contact cu aliajele feroase prelucrate, limitandu-se utilizarea rationala numaila prelucrarea materialelor neferoase si a celor nemetalice.

7. Nitrura cubica de borconstituie o forma alotropica sintetica a nitrurii hexagonale de bor. Proprietatileacestei nitruri (simbolizata NCB, CBNsauACB) depasesc proprietatile similare ale diamantului, mai ales inceea ce priveste stabilitatea termica si rezistenta la socuri termice, fiind utilizabil la viteze mari nu numai laprelucrarea materialelor nemetalice si a celor neferoase, dar si a aliajelor feroase.


13/55

Se prezinta sub forma de monocristale, policristale sau placute sinterizate, avand ca suport carburi de W,

acoperite cu un strat deACB de 0,5.1,5 mm grosime.

Aceste placute se utilizeaza la aschierea continua sau discontinua a otelurilor de scule imbunatatite, aotelurilor refractare si a fontelor de mare duritate, a aliajelor dure de tipul stelitelor si a materialelorneferoase si nemetalice.

8. Materialele abrazive sunt granule foarte dure, cu muchii ascutite, folosite laexecutarea discurilor abrazive, a panzelor si hartiilor abrazive sau utilizate subforma de pulberi, respectiv paste abrazive.

Granulele dure sunt legate intre ele printr-un liant formand corpuri de diverseforme geometrice. Se utilizeaza la executarea discurilor abrazive pentruprelucrarea prin rectificare, dar si sub forma prismatica pentru scule de honuit,pentru vibronetezire etc.

Tabelul 1.2. Materiale abrazive

Materialeabrazive

Naturale Diamantul;

Corindonul, avand pana la 95%Al2O3 (restul

impuritati);

Smirghelul (25.30%Al2O3 + Fe2O3 + silicati) -

apartine familiei corindonului dar cu cantitati importantede impuritati, motiv pentru care duritatea este maiscazuta;

Cuartul (SiO2) - prezinta duritate mai scazuta; se

utilizeaza la prelucrarea lemnului.

Sintetice Electrocorindonul;

Carbura de siliciu;

Carbura de bor;

Diamantul sintetic.

Materialele abrazive utilizate sunt: diamantul, corindonul, smirghelul si cuartul.

Materialele abrazive sunt macinate si sortate in trei categorii in functie de

dimensiuni:

- granule - cu dimensiuni cuprinse intre 160. 2500 m;

- pulberi - cu dimensiuni cuprinse intre 40.160 m;

- micropulberi - cu dimensiuni cuprinse intre 3.40 m.

Liantii pot fi anorganici (ceramici - C, silicati - S ori magnezieni - M) sau organici

(lacuri - B, rasini sintetice ori pe baza de cauciuc - V, natural sau sintetic). Acestiatrebuie sa asigure rezistenta mecanica pentru corpul abraziv format, proprietati


14/55

termice corespunzatoare si rezistenta la solicitari mecanice.

Cheltuielile cu sculele aschietoaredetin o pondere apreciabila din costul prelucrarii

mecanice (10.15%; pot ajunge la 40.50% la prelucrarea rotilor dintate). Dinaceasta cauza se urmareste in permanenta reducerea consumului de materiale

pentru scule aschietoare prin adoptarea unor masuri diverse:

- masuri constructive - realizarea corpului sculei din otel de constructii si apartii active din materiale pentru scule (solutie ce poate fi realizata prin sudare

sau depunere, prin armare cu materiale dure, prin montare pe cale mecanica);

- masuri tehnologice - reducerea adaosurilor de prelucrare; aplicarea unor

tratamente in scopul cresterii duritatii partii active a sculelor (carburare,carbonitrurare, cromare, iononitrurare); reconditionarea sculelor (transformarea

sau utilizarea acestora pentru alte operatii);

- masuri privind exploatarea sculelor la durabilitatea lor economica.

1.1.6. Parametrii aschiei

In timpul prelucrarii semifabricatului, adaosul de material este detasat de pe

suprafetele piesei sub forma de aschii. Valorile care definesc marimea aschiei

sunt cunoscute sub denumirea de parametrii aschiei.

Dimensiunile aschiei detasate difera de dimensiunile aschiei nedetasate.

Dimensiunile aschiei nedetasate se indica in planul normal pe viteza principala deaschiere (fig. 1.12).

Fig. 1.12.Parametrii aschiei nedetasate.

Dimensiunile aschiei nedetasate pot fi exprimate prin:

- parametrii geometrici (hD - grosimea nominala a aschiei; bD - latimea nominala

a aschiei; l- lungimea nominala a aschiei);

- parametrii tehnologici (avansul f; adancimea de aschiere ap).

Grosimea nominala a aschiei hDreprezinta distanta dintre doua pozitii succesive

ale suprafetei de aschiere, masurata perpendicular pe suprafata de aschiere, la unciclu al miscarii principale (o rotatie sau o cursa dubla).

Latimea nominala a aschiei bDreprezinta dimensiunea aschiei in contact cu taisul

principal, masurata pe acesta.

Lungimea nominala a aschiei lreprezinta lungimea drumului parcurs de taisulprincipal, masurata pe acesta.

Avansul freprezinta deplasarea sculei in timpul unui ciclu de lucru in directiamiscarii de avans.

Adancimea de aschiere apeste distanta intre suprafata initiala si cea finala,

masurata intr-o directie normala pe planul de lucru. Ea reprezinta lungimea


15/55

taisului principal, aflata in contact cu piesa, masurata perpendicular pe planul de

lucru (Pf).

Fig. 1.13. Dimensiunile aschiei nedetasate si ale aschiei detasate.

Dimensiunile aschiei detasate difera de dimensiunile nominale ale aschiei

nedetasate datorita faptului ca, in timpul formarii, aschia sufera anumite

deformatii.

Dupa prelucrare, lungimea aschiei detasate (l1) este mai mica decat lungimea

aschiei nedetasate (l), iar grosimea (hD1) si latimea aschiei detasate (bD1) sunt

mai mari decat grosimea (hD) si latimea aschiei nedetasate (bD), asa cum reiese

din figura 1.13.

Rapoartele dintre dimensiunile corespunzatoare aschiei in cele doua ipostazedefinesccoeficientii de tasare ai aschiei, dupa cum urmeaza:

- coeficientul de contractie a aschieikl = l / l1 = 1,5 .4,0 ; (1.3)

- coeficientul de ingrosarea aschiei

khD= hD1 / hD = 1,5.4,0 ; (1.4)

- coeficientul de latire a aschiei

kbD= bD1 / bD= 1,0.1,2 . (1.5)

Deoarece volumul aschiei nominale nedetasate este egal cu cel al aschiei

detasate (l

hD

bD

= l1

bD1

hD1), intre coeficienti de tasare se stabilesterelatia

kl = khD kbD. (1.6)

Marimea coeficientului de tasare depinde de marca materialului prelucrat, deproprietatile mecanice ale sculei aschietoare, de parametrii geometrici ai partii

active, de regimul de aschiere, de cantitatea de caldura dezvoltata prin aschiere,de calitatea fluidului de ungere si racire, de gradul de uzura a sculei aschietoare

etc., si se determina de obicei pe cale experimentala.

Fig. 1.14.Aschii directe.

Fig. 1.15.Aschii indirecte.

La prelucrarile prin aschiere (strunjire, rabotare, mortezare, frezare, gaurire) seobtin urmatoarele forme geometrice de aschii (in functie de geometria partii

active a sculei aschietoare si de parametrii regimului de aschiere):


16/55

- aschii directe (fig 1.15), obtinute la aschierea cu scule la care r = 0;

0< r< /2 si ap> f;

-aschii indirecte (fig 1.16), obtinute la aschierea cu scule la care r = 0;

0< r< /2 si ap< f;

- aschii avand in sectiune transversala forma unei virgule, obtinute in special la

prelucrari de finisare (cu scule la care r 0 si r > ap; 0< r< /2

si ap > f, fig. 1.16,a)

Fig. 1.16.Alte forme de aschii.

- aschii compuse (fig. 1.16,b), obtinute la aschierea cu scule la care r 0

si r < ap; 0< r< /2 si ap > f(corespunzator prelucrarilor de degrosare si de

semifinisare, executate cu scule aschietoare avand taisul format dintr-o sectiune

rectilinie si una curbilinie in zona varfului).

1.2. Fizica procesului de aschiere

1.2.1. Procesul formarii aschiei

La baza procesului de formare a aschiei stau deformatiile elastice si plastice care

se produc in materialul supus actiunii taisului sculei. In final, are loc distrugereacoeziunii dintre stratul de aschiat si materialul de baza al piesei si separarea

aschiei. Viteza de deformare la aschiere este de ordinul zecilor si sutelor de metripe minut, temperatura din zona de aschiere este foarte ridicata si variabila, iar

gradul de deformare este mare. In plus, apar factori legati de scula, de regimul

de aschiere si de folosirea lichidelor de racire-ungere, care influenteaza gradul de

deformare plastica. Frecarea interioara si exterioara dintre aschie, scula sisuprafata prelucrata este deosebita de frecarea obisnuita, complicand si mai multfenomenele care au loc in timpul aschierii.

In cazul cel mai simplu, procesul de aschiere poate fi reprezentat ca infigura 1.17, unde sculei i se imprima de catre masina-unealta o forta F.

Daca stratul de aschiere, de grosime hD, se considera separat de restul

materialului printr-o taietura OO'(fig.1.17,a), atunci actiunea sculei poate fiasimilata cu actiunea unui poanson care ar actiona cu aceeasi forta Fasupra unei

epruvete prismatice (fig.1.17,b), solicitand-o la compresiune. In fiecare element

de volum din masa epruvetei, sub actiunea fortei F, iau nastere tensiuni normale

principale si tensiuni tangentiale maxime, avand directii inclinate la 45s fata dedirectia tensiunilor normale (fig.1.17,b). Intr-o prima etapa epruveta sedeformeaza elastic. In momentul in care se depaseste limita elastica a

materialului epruvetei, incep sa se produca deformatii plastice (alunecarearelativa a elementelor de suprafata de-a lungul liniilor de alunecare). Cand

materialul epruvetei si-a epuizat capacitatea de deformare, se produce ruperea inzonele in care tensiunile principale au devenit maxime (la 45s fata de directia de

actionare a fortei).


17/55

2

M'

Fig. 1.17.Deformarea materialului aschiat.

Pornind de la cel mai simplu proces de aschiere, rabotarea ortogonala, I.A. Time a

propus urmatoarea ipoteza de formare a aschiei (fig.1.17,c). Sub actiunea uneiforte exterioare F, generata de masina-unealta, materialul din fata suprafetei de

degajare a sculei este deformat elastic, apoi plastic si transformat in aschii in

limitele unui unghi diedru , format de planul dupa care are loc forfecareamaterialului prelucrat si planul fetei de degajare. Fata de solicitarile care apar la

comprimarea unei epruvete prismatice, cu eforturi unitare normale siormeaza un unghi de 45 cu directia

de actiune a fortei F, in cazul aschierii intervin fortele de coeziune interna care

leaga materialul de aschiat de restul materialului piesei. Deformatia stratului carese transforma in aschie are loc in conditii mai dificile, iar liniile de alunecare (dupa

directia MM', formand unghiul 2, fig. 1.17,c) se vor curba catre suprafata libera a

stratuluiAC. Daca eforturile unitare tangentiale maxime depasesc o anumitavaloare, are loc detasarea stratului de aschiere dupa un plan care reprezinta

infasuratoarea liniilor de alunecare si care a fost numitplan de forfecare. Unghiuldintre directia miscarii principale si linia AM-urma planului de forfecare- se

numeste unghi de forfecare(notat cu 1) si are valori mai mici de 45.

Forma aschieireprezinta un indicator sigur al conditiilor de aschiere, aratand gradul dedeformare plastica suferit de stratul de material detasat. Forma aschiei depinde de: natura

materialului prelucrat, geometria sculei, regimul de aschiere etc. Se deosebesc aschii de

rupere si aschii de deformare plastica (fig. 1.22).

Fig. 1.22.Tipuri de aschii la prelucrarea metalelor:

1-aschii de rupere; 2, 3, 4 - aschii de deformare plastica

Aschiile de ruperesunt caracteristice materialelor de prelucrat casante si apar

efortultangential din stratul de aschiere care apar sub actiunea sculei). Ruperea

elementului de aschie are loc, la inceput, dupa o directie aproape paralela cudirectia principala, urmand desprinderea printr-o rupere fragila, dupa o directie

care deviaza brusc spre exterior (fig.1.22, 1).


18/55

Aschiile de deformare plastica apar la prelucrarea materialelor plastice si cand in

de deformare plastica este mai mare decat energia detasarii aschiei de rupere.Aschiile de deformare plastica difera intre ele prin marimea gradului de

deformatie. In ordine descrescatoare a gradului de deformatie se deosebesc:

- aschii in grupe de elemente (fig.1.22, 2), cu legatura slaba intre grupele de

elemente si cu legatura vizibila intre elementele aceluiasi grup. Avand deformatiimari la detasare, procesul de aschiere nu este corespunzator din punct de vedere

energetic;

- aschii in trepte, cu legatura relativ puternica intre grupele de elemente

constitutive si cu deformatii plastice mai reduse (fig.1.22, 3);

- aschii continue (de curgere), sub forma de benzi, obtinute prin alunecarea

elementelor de aschie continuu in planul de forfecare, cu un consum de energieminim (fig.1.22, 4).

Forma definitiva a aschiei apare pe fata de degajare, la o anumita distanta de tais si nu in fata taisului

sculei, deoarece se produc deformatii si la contactul aschiei cu aceasta suprafata. S-a stabilit ca, in toatecazurile, in zona taisului se formeaza numai aschii de curgere, iar fenomenele si deformatiile produse pefata de degajare a sculei determina aparitia tuturor celorlalte tipuri de aschii.

1.2.2. Fenomene plastice secundare

Stratul ecruisat

Procesul de aschiere este insotit si de fenomene legate de contactul dintre fata de

asezare a sculei si suprafata prelucrata. Stratul de baza de sub suprafataprelucrata isi modifica proprietatile fizico-mecanice. Dupa forma zonei de

deformatii la aschiere (fig.1.18,a,b) rezulta ca deformatiile, care se propaga infata varfului sculei dupa limita inferioara OA, coboara sub nivelul suprafetei

prelucrate cu distanta h, fapt evidentiat prin masurarea microduritatii si prinexamenul metalografic. Experimental s-a dovedit ca adancimea deformatiilor

remanente hdepinde in special de raza de ascutire a taisului, de grosimea

aschiei nedetasate hD .

Fig. 1.18.Zona formarii aschiei (a) si zona deformatiilor remanente (b).

Din figura 1.19 se observa ca stratul de aschiere, superior

punctului C (liniei BC), va aluneca in lungul planului de forfecare si se va

transforma in aschie. Restul de material aflat sub punctul C, de grosime h, va fi

puternic comprimat si refulat sub tais. Grosimea acestui strat,

h= (1 - cos 1) [mm], (1.7)

va creste cu cresterea lui si cu scaderea unghiului 1. De asemenea,

grosimea h creste cu cat scade raportul hD/, adica la grosimi mici de aschiere

fenomenul de ecruisare se intensifica .


19/55

Fig. 1.19. Formarea stratului ecruisat.

Valoarea avansului influenteaza mult grosimea stratului ecruisat h, care poateatinge valori de ordinul milimetrilor. Viteza de aschiere influenteaza mai putin

deoarece apare fenomenul de recristalizare, opus ecruisarii.

Tensiunile remanente din stratul superficial pot atinge valori ridicate, de pana la

500 700 N/mm2, si pot fi de intindere (daunatoare fiindca micsoreaza rezistenta

la oboseala) sau de compresiune (favorabile).

Stratul franat si stratul de curgere

Unul dintre fenomenele de contact aschie-fata de degajare consta in aparitia

presiunilor si temperaturilor ridicate, care, la oteluri de exemplu, duc la aderareaparticulelor pe fata de degajare, fenomen favorizat si de rizurile acestei fete. Se

produce, pe varful rizurilor, sudarea la rece a materialului aschiei care, indeplasarea sa, poate smulge particule din materialul sculei sau poate lasa

particule pe fata de degajare a sculei. Are loc atat uzarea sculei cat si aparitia

unui strat subtire de material dur, ecruisat, din particule de aschii pe fata de

degajare, numit strat franat sau aderent.

Procesul de smulgere si de retinere de particule duce la aparitia unei rezistente lainaintare a aschiei pe fata de degajare, respectiv a unei forte de frecare, de un

gen deosebit, intre aschie si fata sculei si intre straturile succesive ale aschiei.Devierea liniilor de alunecare in stratul franat se prezinta in figura 1.20,a. Vitezade deplasare a diferitelor straturi de aschie variaza de la zero in stratul aderent lavaloarea v1 din aschie. Prin urmare, spre deosebire de frecarea obisnuita dintre

doua corpuri solide in miscare relativa, frecarea in procesul de aschiere implica si

o frecare interioara, datorita alunecarii relative a straturilor din zonastagnataAOC(fig.1.20,b) si din vecinatatea acesteia.

=1,42 mm/rot; vc=20 m/min.

Fig.1.20.Stratul franat din zona de contact (a)

si lungimea totala de contact (b).

Frecarea interioara are loc pe distanta c1, in care eforturile tangentiale sunt

constante iar eforturile normale variaza in sensul descresterii odata cuindepartarea de muchia de aschiere.

Stratul de contact aschie-scula, la prelucrarea otelurilor, ajunge intr-o stare plastica avansata la temperaturide peste 600C si incepe sa alunece, formand stratul de curgere. Grosimea acestui strat scade cu crestereavitezei, respectiv a temperaturii. Pot fi create conditii pentru formarea unui strat de curgere cat mai plasticcare sa protejeze zona de contact de frecarea directa cu aschia. In unele cazuri, cand zona de contact seapropie de tais, stratul poate fi expulzat in directia taisului de unde poate curge pe fata de asezare ca opanglica subtire, puternic ecruisata.

Depunerea pe tais


20/55

Forta de frecare dintre stratul inferior al aschiei si fata de degajare poate depasi, in anumite conditii, forta

de coeziune interioara a aschiei, astfel ca o parte din stratul de curgere este franat si lipit de fata de degajare(fig.1.21,a), formand depunerea de tais.

Fig. 1.21.Taisul de depunere (a) si variatia geometriei reale

a sculei datorita depunerii pe tais (b).

Depunerea pe tais este formata din material foarte puternic ecruisat, cu structura amorfa si cu proprietatifizico-mecanice mult diferite de cele ale materialului aschiei. Duritatea sa depaseste de 2,53,5 ori duritateamaterialului prelucrat.

Acest tais depus poate prelua rolul taisului sculei, dar nu este stabil, distrugandu-

se si formandu-se din nou foarte repede. Odata cu formarea sa, se modificaunghiul de d e (fig.1.21,b) si fortele de aschiere si apare pericolul

ca sistemul tehnologic sa vibreze. Cu distrugerea sa, taisul de depunere poate

smulge particule din materialul sculei, accelerand uzarea fetei de degajare sipoate ingloba particule in suprafata prelucrata, inrautatind calitatea suprafetei.

Aparitia depunerii pe tais poate duce la modificari ale dimensiunilor piesei.

In aceste conditii, taisul de depunere poate avea un rol pozitiv numai la degrosare. Finisarea se recomanda ase executa cu viteze sub 15 20 m/min sau peste 50 60 m/min, valori pentru care marimea depunerii pe taiseste redusa.

1.3. Mecanica procesului de aschiere

1.3.1. Fortele si rezistentele de aschiere

Fortele de aschiere apar ca rezultat al deformarii elastice si plastice a aschiei si a suprafetei prelucrate, pentru ruperea, detasarea,deformatia suplimentara (incovoierea si spiralarea) a aschiei precum si pentru invingerea fortelor de frecare dintre aschie si fata de

degajare si dintre fata de si suprafata prelucrata.

Ca urmare a miscarii relative cu viteza ve dintre piesa si scula, scula exercita o forta sub actiunea careia stratul de aschiere este indepartat

sub forma de aschie dupa liniaMA, simultan cu invingerea tuturor fortelor de frecare (interne si externe). In fiecare element de suprafatadSf de pe suprafata de forfecareMA(fig.1.22) apar eforturi unitare de compresiune rsi eforturi unitare tangentiale r, care dau nastere la

reactiunile fortelor de deformare plastica:

(1.8)

si

(1.9)

in care:Rc reprezinta rezistenta totala la compresiune, datorata tensiunilor normale r;

Rfreprezinta rezistenta totala la alunecare datorata tensiunilor tangentiale de forfecare r.

Deplasarile pe suprafata de forfecare dau nastere si unei forte de frecare interioareFi, proportionala cu tensiunile normale si cu

coeficientul de frecare interioarai,

sau , (1.10)

in care ieste coeficientul de frecare interioara.

Prin urmare, din cauza deformarii plastice a materialului, apare o rezistenta interioara de deformareRi data de relatia

(1.11)

in careRdeste rezistenta la deformare plastica.


21/55

Fig. 1.22.Fortele si rezistentele de aschiere:

Rc- rezistenta la compresiune;Rf- rezistenta la alunecare datorita tensiunilor de forfecare; Fi - forta de frecare

interioara;Ri - rezistenta interioara la deformare;R- reactiunea dintre material si fata de degajare; R-reactiunea dintre

material si fata de asezare; F- forta de frecare dintre aschie si fata de degajare; F- forta de frecare dintre suprafata

prelucrata si fata de asezare.

Intre scula si suprafata prelucrata apare o forta de respingereR, care provine din lucrul mecanic de deformatie a suprafetei prelucrate, si

o forta de frecareF, intre suprafata prelucrata si fata de asezare a sculei, (1.12)

in care este coeficientul de frecare la interfata suprafata prelucrata - suprafata de asezare.

In mod analog, intre suprafata de degajare a sculei si aschie apar forta de respingereR si forta de frecareF,

, (1.13)

in care este coeficientul de frecare la interfata aschie - suprafata de degajare.

Rezulta ca, in orice moment, asupra sculei actioneaza o rezistenta totalaR de forma

(1.14)

Rezistenta totalaR are o directie oarecare in spatiu, de aceea, pentru dimensionarea sculei si a lanturilor cinematice ale masinii-unelte(lantul cinematic principal si cel de avans) prezinta interes componentele acesteia dupa directiile sistemului de referintacinematic OXYZ(fig. 1.23).

Ff

Fig. 1.23.Componentele fortei de aschiere:

a - la strunjire; b - la frezare; c - la rabotare;

R- rezistenta totala la aschiere;Fc - componenta principala;Ff- componenta in directia avansului; Fp - componenta

radiala.

Componentele fortei de aschieresunt proiectiile vectoruluiR (rel.1.14) pe axele unui sistem rectangular de coordonate OXYZ(fig.1.23).

Componenta axialaFfeste paralela cu directia de avans si solicita mecanismul de avans longitudinal al masinii-unelte. Componenta

radialaFpsolicita mecanismul de avans transversal si dispozitivele de fixare ale sculei si piesei. Componenta tangentialaFc,numitasiprincipala, determina puterea necesara aschierii.

1.3.2. Determinarea fortelor de aschiere

Determinarea marimii fortelor de aschiere se poate face atat teoretic cat si experimental.

Relatiile teoretice de calcul pentru fortele de aschiere sunt determinate, in majoritatea cazurilor, pe baza unor ipoteze

simplificatoare, dar care conduc la valori destul de apropiate de cele obtinute pe baze mai riguroase, insa mai putin apreciate depracticieni.

Ipoteza comprimarii politropice a aschieiconsidera aschia ca o epruveta supusa numai la compresiune, pornind de la faptul ca in zona deaschiere sunt dominante eforturile de comprimare plastica, forta de aschiere fiind

F = A = f ap = hD bD , iar .

Ca urmare,

, (1.15)

in care:

oeste efortul unitar normal de compresie cand apar primele deformatii plastice (remanente);


22/55

n - coeficientul politropic (n este 0,25 pentru otel si 0,33 pentru fonta );

kl- coeficientul de comprimare plastica a aschiei.

Deoarece variatia lui klcu grosimea hD se poate exprima printr-o functie de forma

si , se obtine

, (1.16)

in care:

CFeste o constanta care depinde de materialul prelucrat si de geometria sculei,

;

xF, yF- exponentii ce arata gradul de influenta a adancimii de aschiere si avansului asupra fortei:xF= 1,yF= 1 - nx .

Relatia (1.16) poate fi dedusa si prin metodaRayleigh din analiza dimensionala, conform careia fenomenul fizic studiat poate fi considerat

ca fiind proportional cu un produs de puteri ale marimilor fizice de care depinde.

DeoarecexF>yFrezulta ca influenta lui apeste mai mare decat influenta luif; de aceea, daca se urmareste micsorarea fortei, se valimita in primul rand adancimea de aschiere si in al doilea rand avansul.

Relatiile complete ale componentelor fortei de aschiereexpliciteaza factorii de influenta cei mai importanti (parametrii regimului deaschiere), tinand cont si de influenta altor factori prin intermediul unor coeficienti de corectie. Aceste relatii au forma

(1.17)

in care:

- sunt coeficientii care tin seama de materialele prelucrate;

- coeficienti globali de corectie care tin seama de conditiile de lucru schimbate fata de cele experimentale. Acesti coeficienti sunt

produse ale coeficientilor partiali de corectie, de forma

KF= KmKMKKKKrKKlKsKhKh, (1.18)

coeficienti care tin respectiv seama de:

Km - de natura materialului prelucrat;KM- de materialul sculei;K- de unghiul de degajare ;K- de unghiul de

asezare;K- de unghiul de atac r;Kr- de raza de varfr;K- de raza de ascutire ;Kl- de lichidul de aschiere;Ks - decalitatea suprafetelor prelucrate;Kh- de uzura fetei de asezare a sculei;Kh -de uzura pe fata de degajare.

Metodele de determinare experimentala a fortei de aschieresunt numeroase si se impart in directe si indirecte.

Metodele directepresupun folosirea unor dispozitive de masurare a unei componente, a doua sau a toate trei componentele,numite dinamometre. Dupa modul de functionare, dinamometrele pot fi: hidraulice, mecanice, cu traductoare inductive, capacitive,electromagnetice, piezoelectrice, tensometrice.

Metodele indirectese pot considera metoda utilizarii franei Prony si metoda masurarii puterii absorbite de la retea.

Doua dintre componentele fortei de aschiere care au, in general, valori mai mici decat componenta principalaFc, adica componentele

axialaFfsi radialaFp, se exprima uneori in functie de componenta principala cu ajutorul unor coeficienti subunitari. Pentruexemplificare, la strunjire se pot considera

Ff= (0,20,3)Fc si Fp= (0,250,4)Fc

si rezulta

[N] (1.19)

Apasarea specifica de aschiere p se defineste prin raportul dintre forta de aschiere (principala) si aria aschiei nedetasate,

(1.20)


23/55

Rezulta ca marimeap scade cu cresterea grosimii aschiei, hD. Daca se cunoaste valoarea marimiip (exista tabele pentru diferite tipuri de

prelucrare si pentru diferite materiale) se poate calcula componenta principalaFccu relatiaFc =pA.

1.3.3. Lucrul mecanic si puterea in procesul de aschiere

Pentru a invinge rezistenta de aschiere a materialului si a produce aschierea este necesar ca masina-unealta sa realizeze miscareaprincipala si miscarile de avans, dezvoltand o putere corespunzatoare.

Lucrul mecanicL

c,produs de masina-unealta, trebuie sa fie

; (1.21)

in careR este rezistenta totala; leste deplasarea, este unghiul dintreR si l. Deoarece prezinta importanta

componenteleFp,FcsiFf, precum si deplasarile pe directiile acestor forte, respectiv lx, ly, lz,lucrul mecanicLcare expresia

(1.22)

Puterea consumatala aschiere este data de raportul dintre lucrul mecanic si timpul de aschiere t,

(1.23)

Deplasarile unitare sunt tocmai vitezele miscarilor de aschiere,

- viteza de deplasare in lungul sculei,

- viteza principala de aschiere,

- viteza de avans,

si in acest caz expresia puteriiP va fi

. (1.24)

In general, deplasarea dupa directia Ox este aproape nula in timpul prelucrarii, deplasarea dupa directia Ozse executa de regula cu viteza

de avans vffoarte mica in raport cu viteza de aschiere vcsi, de aceea, fara a face o eroare mai mare de 12 %, puterea de aschiere se poatecalcula cu relatia

[kW] , (1.25)

iar puterea motorului de actionarePm a lantului cinematic principal cu relatia

[kW] (1.26)

in care peste randamentul lantului cinematic principal, forta este in N si viteza de aschiere in m/min.

Pentru calculul puterii motorului ce actioneaza lantul cinematic de avansPfse foloseste relatia:

[kW] (1.27)

in care feste randamentul lantului cinematic de avans.

1.4. Fenomene termice in procesul de aschiere

Un fenomen care insoteste in mod constant procesul de aschiere al metalelor este

aparitia caldurii. Sursa de aparitie a caldurii o constituie lucrul mecanic totalconsumat in procesul de aschiere, L, dat de relatia

L = Ldp+ Lf+ Lf+ Lde+ Loa+ Lsa, (1.28)

in care: Ldp- lucrul mecanic consumat pentru deformarea plastica;

Lf- lucrul mecanic consumat prin frecari pe fata de degajare;


24/55

Lf- lucrul mecanic consumat prin frecari pe fata de asezare;

Lde- lucrul mecanic consumat pentru deformarile elastice;

Loa- lucrul mecanic consumat pentru ondularea aschiei;

Lsa- lucrul mecanic consumat pentru sfaramarea aschiei.

Ultimii trei termeni din relatia (1.28) se pot neglija deoarece reprezinta

doar 2.3% din lucrul mecanic total, astfel incat acesta se poate aproxima prinsuma primilor termeni,

L Ldp+ Lf+ Lf. (1.29)

Lucrul mecanic consumat in procesul de aschiere se transforma aproape integral

in caldura (peste 99,5%) si numai o mica parte (sub 0,5%) se inmagazineaza subforma de energie potentiala in piesa. Caldura, rezultata din transformarea lucrului

mecanic determinat cu relatia (1.29), are drept principale surse (fig.1.24):

- deformatiile plastice in planele de alunecare ale stratului aschiat (Qd);

- frecarea dintre aschie si fata de degajare a sculei (Qf);

- frecarea dintre suprafata prelucrata si fata de asezare a sculei (Qf).

Se poate scrie, in consecinta,

Q = Qd+ Qf+ Qf. (1.30,a)

Caldura provenita de la cele trei surse se transmite in zonele cu temperatura

mai scazuta, repartizandu-se in aschie (Qa), in scula (Qs), in sistemul piesa -

dispozitiv de prindere - masina - unealta (Qp) si in mediul ambiant (Qma),

rezultand urmatoarea relatie:

Q = Qa+ Qs+ Qp+ Qma. (1.30,b)

Fig. 1.24.Principalele surse de caldura in procesul de aschiere: Qd- caldura rezultata in planul de forfecare; Q

suprafata prelucrata - fata de asezare; Qf caldura datorata frecarii la interfata

aschie - fata de degajare; Qs - caldura disipata in scula; Qp - caldura disipata in

piesa; Qa - caldura disipata in aschie; Qma- caldura disipata in mediul ambiant.

Repartitia caldurii totale in aschie, in scula, in piesa si in mediul ambiant variazade la un procedeu de aschiere la altul, precum si in cadrul aceluiasi procedeu, infunctie de conditiile de aschiere. Pentru exemplificare sunt prezentate valorile

orientative la strunjire si la gaurire:

a) strunjire b) gaurire


25/55

Qa= (0,5.0,86)Q Qa= 0,28Q

Qs= (0,09.0,03)Q Qs= 0,52Q

Qp= (0,4.0,1)Q Qp= 0,15Q

Qma= 0,01Q Qma= 0,05Q

Cantitatile de caldura care trec in aschie, in scula si in piesa se pot stabili fie

teoretic, fie pe cale experimentala, ridicandu-se campul termic al sculei(fig.1.25,a), al zonei aschie-scula si al zonei piesa-scula (fig.1.25,b).

Fig. 1.25. Campul termic in zona de aschiere:

a) in partea activa a sculei; b) in zonele aschie - scula si scula - piesa.

Analiza campului termic in zona de aschiere permite sa se desprinda mai multe

concluzii:

Temperatura cea mai mare se produce in centrul de presiune al sculei(zona in care aschia apasa cel mai puternic pe fata de degajare), care este sicentrul de temperatura (s,max), situat la.din lungimea activa a taisului fata de

varful sculei.

Temperatura sculei scade cu cresterea distantei fata de tais.

Forma campului termic este influentata de geometria sculei. Suprafetele

izoterme ale campului au convexitatea catre corpul sculei la valori mari ale

unghiurilor si r,ori in sens invers, catre varful sculei, la valori mici ale acestor

unghiuri. Rezulta ca sculele care au taisuri si varfuri prea ascutite sunt

susceptibile de concentratii mari de caldura.

Temperatura maxima a aschiei (a,max) se inregistreaza in vecinatatea

punctului de desprindere de pe fata de degajare a sculei, aschia inmagazinand si

caldura provenita din frecarea cu aceasta suprafata.

Temperatura aschiei scade in directia suprafetei ei exterioare, precum si in

cea a alunecarilor maxime, deoarece sursa de caldura de pe fata de degajare estemai puternica.

Temperatura maxima in piesa (p,max) se produce in planul de forfecare,

in apropierea varfului sculei. Caldura patrunde putin in piesa din cauza radierii

intense a acesteia catre mediul inconjurator.

1.5. Uzura si durabilitatea sculelor aschietoare

1.5.1. Formele si parametrii uzurii

In procesul de aschiere scula se uzeaza ca urmare a interactiunii reciproce cu semifabricatul:scula aschiaza semifabricatul si acesta, impreuna cu aschia, supun scula unui proces de uzare.


26/55

Uzura sculei aschietoare are o influenta negativa asupra desfasurarii procesului de aschiere,

asupra preciziei dimensionale si de suprafata a pieselor, precum si asupra consumului de material.

Realizarea unor piese de calitate ridicata, stabilirea unor regimuri de aschiere mai productive precum siutilizarea rationala si eficienta a sculelor aschitoare impun cunoasterea comportarii lor la uzare.

Fig. 1.26.Uzura cutitului (STAS 12046/1-81).

In STAS 12046/1- 81, elaborat dupa ISO 3685-1977, se stabilesc parametrii pentru

caracterizarea uzurii sculelor aschietoare avand partea activa din oteluri de scule, din carburi metalicesau din materiale mineralo-ceramice(fig.1.26). Aceste regiuni, avand definiti mai multi parametrii ai

uzurii, se afla :

pe fata de asezare secundara, de lungime a, egala cu lungimea activa a muchiei secundare

(T'act) si de latime notata cu VAA;

pe fata de asezare principala, de lungime b, egala cu lungimea activa a muchiei principale(Tact), care s-a impartit in trei zone, C,B siN; latimea uzurii se noteaza cu VB si indicele zonei, iar

latimea medie a uzurii are valoarea

; (1.31)

pe fata de degajare, pe care uzura apare sub forma unui crater, caracterizat de parametrii :

KT- adancimea craterului;

KM- distanta de la muchie pana la mijlocul craterului;

KB - latimea craterului;

KL - distanta de la muchie pana la marginea craterului;

K=KT/ KM, caracteristica de profunzime;

KS=KL/ KB , caracteristica de suprafata.Uzura se produce preponderent numai pe una dintre suprafetele active ale sculei aschietoare,

sau pe ambele suprafete, in urmatoarele conditii :

uzura numai pe fata de asezare apare, in general, in cazul aschierii cu viteza mica si grosime

mica a aschiei, deoarece creste lucrul mecanic specific al fortelor de frecare pe fata de asezare;

uzura numai pe fata de degajare apare, in general, pentru viteza mare de aschiere si grosimemare a aschiei, deoarece lucrul mecanic al fortelor de frecare pe fata de degajare este mai mare;

uzura pe fetele de asezare si degajare apare in conditii medii de aschiere si este cazul cel mai

des intalnit .

Evolutia uzurii in timp reprezinta curba caracteristica a uzurii (fig.1.27). Aceasta evolutie areaceeasi alura pentru uzura pe fetele de degajare si de asezare ale sculei. Curba caracteristica se

construieste pe baza datelor experimentale, prelucrand un anumit material, in conditii date de aschiere

(geometria sculei, regimul de aschiere etc.) si masurand la anumite momente ( t) uzura sculei pe fata

de asezare (de exemplu VBB ) sau pe fata de degajare (de exempluKT).

Fig. 1.27. Curba caracteristica a uzurii.


27/55

Pe curba caracteristica de uzura (fig.1.27) se observa trei zone distincte:

perioada uzurii de rodaj (sau de amorsare - zona OA), in care, intr-un timp relativ scurt, tA,

uzura creste foarte repede, in special prin netezirea asperitatilor suprafetei sculei;

perioada de uzura normala (zonaAB), in care uzura creste mult mai lent pe durata dela tA la tB ,avand o variatie aproximativ liniara si corespunzand regimului de lucru normal;

perioada uzurii de distrugere (sau catastrofala), care apare dupa un timp tB si in care se

produce cresterea brusca a uzurii.

Uzarea se produce cu o anumita intensitate sau viteza , I, a carei valoare poate fi determinata in

fiecare punct al curbei cu relatia

. (1.32)

in care u poate fi oricare din parametrii uzurii: VB,KTetc. Intensitatea de uzare reprezinta grafic panta

tangentei la curba caracteristica de uzura si este aproximativ constanta in cadrul fiecareia dintre celetrei perioade.

1.5.2. Mecanismele de producere a uzurii

Uzura sculelor aschietoare este rezultatul indepartarii unei cantitati de material de pe fetele

active ale sculei ca urmare a unor mecanisme mecanice, chimice, electrice ori combinatii ale acestora .

Uzura prin abraziune apare la toate sculele aschietoare si se explica prin frecarea existenta intrematerialul de aschiat si scula, sau prin prezenta unui material intermediar intre acestea.

In timpul aschierii duritatea materialului aschiat creste de 2-3 ori in zona de contact cu scula

aschietoare, in timp ce duritatea stratului superficial al sculei din zona activa scade sub actiunea

temperaturii produse, astfel incat materialul de prelucrat erodeaza scula aschietoare, pe fondul unorpresiuni mari in zona de contact. Daca materialul semifabricatului contine particule dure (impuritati,

oxizi, carburi ), aceste particule pot zgaria scula (brazdare plastica).

Aceeasi actiune o produc particulele dure detasate din materialul sculei care, inglobandu-se inmaterialul semifabricatului, abrazeaza scula.

Uzura prin oboseala mecanica apare la sculele supuse la solicitari variabile (aschierediscontinua; stunjire intrerupta; frezare s.a.). Ea apare sub forma unor fisuri, amorsate de defectele de

suprafata, provocand smulgeri, exfolieri sau ruperea stratului de acoperire de pe suprafata sculei.

Uzura provocata de vibratii (denumita de unii autori si uzura de sfaramitare) se manifesta mai

ales in cazul sculelor prevazute cu placute din carburi metalice. Procesul de aschiere este insotitintotdeauna de vibratii mai mult sau mai putin intense ale sistemului tehnologic masina-unealta-

dispozitiv-piesa-scula (MUDPS), astfel incat scula este supusa la sarcini dinamice care, din cauza

rezistentei scazute la soc a carburilor metalice, produc faramitari foarte fine ale muchiilor aschietoare

ale sculelor.Uzura datorita depunerii pe tais apare la prelucrarea materialelor tenace, care formeaza

depuneri pe varful sculei. Odata cu indepartarea periodica a depunerilor metalice sunt indepartate si

particule din materialul sculei.

Uzura de adeziune apare in cazul in care, sub actiune intima, particulele mici de aschie se

sudeaza pe fata de degajare a sculei. Punctele de sudura sunt rupte de catre aschie, ruperea avand loc peo suprafata diferita de suprafata initiala, provocand uzura unuia sau altuia dintre materiale.

Uzura prin difuziune are loc numai la sculele cu placute din carburi metalice. Din cauza vitezei


28/55

mari de curgere si a temperaturilor ridicate (de ordinul 600 -1000 C), la interfata aschie/scula, unde are

loc contactul, atomii de la una sau mai multe faze ale materialului sculei pot sa difuzeze in aschie.

Procesul de difuziune se poate extinde rapid in masa intregii placute datorita conductivitatii termice,apar zone sarace in carbon prin difuziunea acestuia in aschie sau in liantul placutei, iar partea activa a

sculei se degradeaza, avand proprietati fizico-mecanice necorespunzatoare.

Uzura datorita tensiunilor termice apare in special la aschierea materialelor putin tenace si se

manifesta sub forma unor fisuri perpendiculare pe muchia aschietoare (ruptura zimtata). Aceste fisurisunt generate de tensiunile termice variabile.

Uzura datorita oxidarii se manifesta numai la sculele cu placute din carburi metalice, deoarece

otelurile de scule isi pierd capacitatea de aschiere inainte de a surveni oxidarea..

Uzarea datorita curentilor electrici are caracterul unui proces electrochimic si se explica prin

aparitia curentilor electrici in procesul de aschiere. Piesa, in combinatie cu scula, formeaza untermocuplu in care scula, in general, constituie polul pozitiv, permitand un transport de atomi de pe

scula, producand uzarea acesteia.

Fig.1.28.Uzura

totala componentele

acesteia.

a- uzura mecanica;

b - uzura abraziva;

c - uzura prin forfecarea depunerilor:

d - uzura prin difuziune

e - uzura prin oxidare

f - uzura totala.

Uzura totala a sculei aschietoare.In procesul de aschiere diferitele mecanisme de uzare actioneazarareori separat. De obicei uzura sculei aschietoare este rezultatul actiunii mai multor mecanisme, chiar

daca unul dintre ele este preponderent in functie de conditiile de aschiere: cuplul de materiale scula-

piesa, viteza de aschiere, temperatura de aschiere etc. In figura 1.28 se prezinta o diagrama de principiuin care apar componentele uzurii si uzura totala.

1.5.3. Durabilitatea sculelor aschietoare

In orice proces de prelucrare prin aschiere scula aschietoare se uzeaza astfel ca, in momentul

atingerii unei anumite valori a uzurii, este necesara intreruperea lucrului in vederea reascutirii taisului.Se numeste durabilitatea sculei, T, durata de lucru a unei scule, intre doua reascutiri

succesive.Durabilitatea sculei este unul dintre cei mai importanti parametrii care intervin in procesul deaschiere.

Fig. 1.29.Evolutia durabilitatii in functie de viteza de aschiere.

Valoarea durabilitatii este dependenta de o serie de marimi variabile: caracteristicile

materialului piesei de prelucrat si ale materialului sculei, parametrii geometrici ai sculei, parametrii


29/55

regimului de aschiere s.a. Legea de variatie a durabilitatii, in functie de toti acesti parametrii, este greu

de stabilit si de aplicat. De aceea, s-au determinat dependente intre durbilitatea Tsi unul sau mai multi

parametri. In figura 1.29 este prezentata dependenta durabilitatii de viteza de aschiere (in coordonatelogaritmice ).

Domeniul uzual al vitezelor de aschiere este domeniul CD al curbei, domeniu care este practic aproape

liniar. Diverse modele matematice pentru legea de variatie a durabilitatii s-au oprit asupra acestei zone,

valabilitatea lor limitandu-se la acest domeniu.

Primul care a propus un asemenea model a fost inginerul american F. W.Taylor(1907), model exprimat

prin relatia

, (1.33)

sau prin relatia echivalenta

, (1.34)

in care : T-durabilitatea, in min.; v -viteza de aschiere, in m/min.; k=tg (fig.1.29); m -

exponentul durbilitatii ;C1, C2 -constante.

Fig. 1.30. Modelul Taylor:

a) in coordonate normale ; b) in coordonate logaritmice.

Exponentul m este variabil dar, pentru un domeniu restrans al vitezei de aschiere, se poate

considera constant. In fig.1.30,a se prezinta curba corespunzatoare relatiei (1.33). Daca se logaritmeaza

aceasta relatie se obtine

log T = klog v + log C1, (1.35)

care reprezinta, intr-un sistem dublu logaritmic, o dreapta (fig.1.30,b). Daca se considera doua viteze deaschiere diferite, v1 > v2 si se determina experimental durabilitatile T1, respectiv T2, coeficientul kse

calculeaza cu relatia

, (1.36)

iar exponentul durabilitatii, m, este

. (1.37)

Cu cit valoarea exponentului keste mai mare (in valoare absoluta ), cu atat dreapta din

fig.1.30,a este mai apropiata de verticala. In acest caz, la o crestere mica a vitezei de aschiere, rezulta o

variatie mare a durabilitatii T, ceea ce inseamna ca scula este sensibila la variatia vitezei de aschiere. In

cazul vitezelor de aschiere mici (degrosare, brosare), exponentul kare valori mai mici, scula fiind maiputin sensibila la modificarea vitezei.

Modelul Taylor corespunde strunjirii cu scule din otel rapid si cu placute din carburi metalice, la

viteze mici de aschiere, dar nu poate cuprinde toate formele uzurii care apare la aschierea intensiva a

otelurilor bogat aliate. In prezent exista si alte modele matematice care exprima evolutia durabilitatiisculei aschietoare.

Modelul Gilbert(1950) este o generalizare a modelului Taylor, in ecuatie intervenind si ceilalti

doi parametri ai regimului de aschiere (adancimea de aschiere apsi avansulf),


30/55

. (1.38)

Acest model este mai accesibil pentru tehnologi. Din aceasta relatie se poate explicita viteza de

aschiere.

Alte modele au fost propuse deKronenberg(1968), deKnigsiDepireux (1969),

de Opitzs.a.Pana in prezent nu se poate afirma ca exista un model matematic pentru durabilitatea sculei aschietoare,

care sa fie valabil pentru toate conditiile tehnologice. Fiecare model acopera un anumit domeniu al

aschierii, in care permite stabilirea optimului de prelucrare.

1.5.4. Criterii de uzura

In functie de conditiile concrete ale prelucrarii, marimea maxima admisibila a uzurii este diferita: la

degrosare, marimea maxima a uzurii admise poate fi foarte aproape de inceputul uzurii de distrugere,

iar la finisare ea este mult mai mica.

Valoarea uzurii la care este necesara oprirea lucrului si reascutirea sculei se numeste uzura

admisibila, iar durabilitatea corespunzatoare se numeste durabilitate admisibila. Expresia cantitativa auzurii admisibile se numestecriteriu deuzura. In practica se folosesc mai multe criterii de uzura.

Criteriul petelor lucioase sau al franariise foloseste numai la degrosare, in cazul prelucrarii cu scule

din otel rapid. Conform acestui criteriu, scula trebuie reascutita cand pe suprafata prelucrata apar pete

lucioase (la oteluri, deoarece la fonte apar pete intunecate). Acest fenomen se explica prin faptul cascula, atingand valoarea uzurii de distrugere, nu mai patrunde in materialulu piesei, acesta fiind strivit.

Concomitent, se inregistreaza o crestere brusca a apasarilor de aschiere, in special a

componentelorFpsiFf, crestere care poate fi folosita drept criteriu separat de apreciere a uzarii sculei.

Criteriul dat de forma aschieise aplica la sculele cu placute din carburi metalice si se bazeaza pe

schimbarea formei aschiei pe masura ce uzura avanseaza.

La aschierea cu placute din carburi de wolfram, aschia are la inceput forma unei benzi deoarecenu s-a format craterul pe fata de degajare. Pe masura ce placuta se uzeaza, aschia capata forma spirala,

cu raze de curbura din ce in ce mai mici. La uzarea completa a placutei, aschia se desprinde sub forma

de spirale scurte sau de bucati separate.

La aschierea cu placute din carburi de titan si de wolfram, aschia ia forma ondulata la uzareacompleta a sculei.

Criteriile tehnologiceexprima uzura admisibila a sculei in functie de conditiile de precizie impuse

suprafetei prelucrate : toleranta admisibila Tpsau rugozitatea suprafeteiRz.

Pentru exemplificare, in cazul pieselor rotunde (fig.1.38), uzura radiala admisibila a sculei ,wa, trebuie

sa indeplineasca conditia, (1.39)

in care Tpreprezinta toleranta piesei; inlocuind wa = VBa tg, se obtine valoarea admisibila a uzurii

pe fata de asezare (VBa)

. (1.40)

Fig. 1.31.Influenta uzurii


31/55

asupra preciziei dimensionale.

Criteriul uzurii optimepermite stabilirea valorii uzurii pentru care se obtine durata totala maxima de

lucru a unei scule. Durata totala maxima de lucru maxse calculeaza stabilind maximul functiei din

relatia (1.41), in functie de numarul de reascutiri posibile ij pentru diverse valori ale durabilitatii Tj,

= ij

Tj [min]. (1.41)

Criteriile de uzura pentru cutitele de strung, prezentate de STAS 12046/2-84, standard care corespundedocumentului ISO 3685-1977, stabilesc valorile admisibile pe fata de asezare a sculei.

Valorile uzurii admisibilese stabilesc, cu precadere, pentru uzura pe fata de asezare, pe baza

urmatoarelor considerente :

uzura pe fata de asezare se produce mai repede decat uzura pe fata de degajare ;

uzura fetei de asezare are, din momentul aparitiei acesteia, o influenta negativa asupradesfasurarii procesului de aschiere si asupra calitatii suprafetei prelucrate ;

uzura pe fata de asezare se masoara mai usor .

Reducerea intensitatii uzurii, respectiv cresterea durabilitatii efective a sculelor aschietore, sepoate obtine pe mai multe cai :

perfectionarea materialelor pentru scule ;

perfectionarea constructiva si optimizarea geometriei sculelor ;

imbunatatirea calitatii suprafetelor active ale sculei ;

folosirea lichidelor de aschiere (de racire-ungere).

Momentul actual in dezvoltarea productiei de scule aschietoare este momentul fabricarii sculeloracoperite cu straturi dure subtiri, tehnica ce permite combinarea favorabila a propietatilor materialului

de baza al sculei cu cele ale materialului acoperirii, rezultand o scula care sa asigure simultantenacitate, stabilitate termica si duritate ridicate.

1.6. Medii de aschiere

1.6.1. Rolul mediilor de aschiere

Caldura produsa in procesul de aschiere actioneaza asupra sculei

aschietoare, conducand la micsorarea duritatii si a rezistentei la uzare a cesteia,precum si asupra piesei, modificandu-i dimensiunile si introducand tensiuni

interne.

In scopul eliminarii sau atenuarii acestor inconveniente se utilizeaza mediile de

aschiere: lichide de aschiere, gaze de aschiere si chiar medii solide (de exemplubisulfura de molibden).

In cazul in care nu se foloseste nici un mediu de aschiere specific, are loc o

aschiere asa-zisa "uscata", desi aerul atmosferic creaza, de fapt, un mediu de

aschiere.

Mediile utilizate in procesul de aschiere pot sa indeplineasca unul sau mai

multe din urmatoarele roluri :


32/55

de racire,constand in absorbirea si eliminarea partiala a caldurii, avand ca

efect micsorarea temperaturii aschiei, a sculei si a suprafetelor prelucrate;

de ungere, micsorand fortele de frecare aschie-fata de degajare si

suprafata prelucrata-fata de asezare;

de aschiere, usurand curgerea plastica si microfisurarea in planele de

alunecare;de impiedicare a depunerilor pe tais;

de protejare a suprafetelorprelucrate, ale sculei, ale masinii-unelte si ale

dispozitivelor contra coroziunii;

de spalare.

Dintre mediile de aschiere, in majoritatea cazurilor se utilizeza lichidele deaschiere si, de aceea, se va insista in special pe actiunea acestora in procesul de

aschiere.

1.6.2. Clasificarea lichidelor de aschiere

Clasificarea lichidelor de aschiere se face dupa propritatile principale ale acestora

(tabelul 1.3): proprietatile de racire, de ungere si efectul de aschiere. Lichidul cu

efectul cel mai mare de racire este apa, iar lichidul cu efectul cel mai mare deungere este uleiul. Intre aceste doua extreme sunt cuprinse toate lichidele de

aschiere, cu observatia ca pe masura ce capacitatea de ungere a lichidului creste,capacitatea de racire scade.

Grupa I cuprinde solutiile apoase ale electrolitilor alcalini: carbonat de sodiu(soda calcinata), fosfat trisodic, silicati de sodiu si potasiu (sticla solubila), azotat

de sodiu intr-un mediu slab alcalin, bicromat de potasiu sau de sodiu (ultimile

doua cu concentratia limitata la max. 0,05.0,07 %, din motive de protectiamuncii).

Grupa II include solutiile apoase de substante capilar-active: sapunuri hidrofile

(pe baza de potasiu, de sodiu, de trietanol-amina etc.), acizi naftenici, acid oleicsi alti acizi grasi, precum si produse de sulfatare (amestec de acizi sulfonaftenici

tehnici, ulei de ricin sulfatat etc.). Substantele capilar-active cele mai raspanditesunt sapunurile.

Grupa III cuprinde emulsiile de tip "ulei-apa", preparate din amestecuri care

emulsioneaza in mod automat. Ele contin apa, substante capilar-active(emulgatori), uleiuri minerale emulsionate si inhibitori de coroziune. Au

proprietati bune de racire, de ungere si de aschiere, dar la temperaturi inaltesufera descompuneri sau se evapora, fapt ce limiteaza domeniul de utilizare.

Grupa IV cuprinde emulsiile activate care, spre deosebire de cele din grupa III,au substante capilar active cu afinitate mai mare: substante cu sulf, acid oleic,

acizi sintetici macromoleculari si esteri ai acizilor sintetici. Pentru marireaproprietatilor de ungere ale emulsiilor se pot utiliza adaosuri de grafit coloidal in

apa.

Grupa V cuprinde uleiurile minerale si vegetale, cu proprietati de ungere foarte


33/55

bune, dar care nu le pot depasi pe acelea ale emulsiilor activate.

Pentru aschiere se folosesc uleiuri minerale simple, uleiuri activate cu substante

capilar-active, uleiuri cu sulf si uleiuri cu grafit.

Uleiurile vegetale si grasimile animale au proprietati de ungere mai mari decat

uleiurile minerale, dar au stabilitate mai mica si sunt si deficitare. In acest context

se pot utiliza amestecurile de uleiuri minerale si vegetale (numite si uleiuricompound). Dintre uleiurile vegetale prezinta interes uleiul de ricin sulfatat.

In prezent sunt standardizate mai multe uleiuri emulsionabile si neemulsionabile

pentru prelucrarea metalelor (tabelul 1.4).

1.6.3. Utilizarea lichidelor de aschiere

Alegerea lichidelor de aschiere se face in functie de procedeul de prelucrare prin

aschiere, de materialul de prelucrat, de materialul sculei, de regimul de aschiere,

de forma aschiilor, de rugozitatea suprafetei prelucrate. Cateva precizari generale

privind utilizarea lichidelor de aschiere sunt prezentate in continuare.Tabelul 1.3.Clasificarea lichidelor de aschiere

Nr.

grupei

Denumirealichidului de

aschiere

Carasteristica principala acompozitiei lichidului de

aschiere

Proprietatileprincipale

I Solutie de electroliti Apa + inhibitor de coroziuneProprietati inalte

de racire

II

Solutii apoase desubstante capilar-active (sapunuri)

Apa + substante capilar-active+ inhibitor de coroziune

Proprietati bune

de racire, de

ungere si deaschiere

III

Emulsii si solutiitransparente aleuleiurilor solubile inapa

Apa + substante capilar-active(emulgatori) + ulei mineralemulsionat + inhibitor decoroziune

Idem

IV Emulsii activate

Apa+ substante capilar-active+ ulei mineral emulsionat,continand substante capilar-active

Proprietati mari deungere si deaschiere siproprietati bune

de racire

V Uleiuri minerale,activate,

Uleiuri minerale, uleiuriminerale activate cu substante

Proprietati mari sifoarte mari de


34/55

superactivate

si cu grafit

capilar-active (acizi organicimacromoleculari si produse deoxidare ale hidrocarburilor).Uleiuri minerale cu sulf.

Uleiuri compound cu sulf.

Uleiuri cu sulf si clorurate.

Uleiuri cu grafit.

ungere si deaschiere siproprietati slabede racire.

La degrosarese utilizeaza lichide cu capacitate mare de racire deoarece se

lucreaza cu sectiuni mari de aschie, deci se degaja multa caldura, iar rugozitateasuprafetei nu este importanta.

La finisarese lucreaza cu sectiuni mici de aschie si se urmareste o rugozitate micaa suprafetei. De aceea, lichidele de aschiere trebuie sa aiba preponderent

proprietati de ungere si, in al doilea rand, proprietati de racire.

Otelurileinalt aliate, care au o conductibilitate termica mai mica, se prelucreazafolosind lichide de aschiere cu proprietati active.

Fontelese pot prelucra uscat pentru evitarea formarii pastei abrazive, obtinuta

prin amestecarea lichidului cu praful si aschiile fine. Totusi, pentru usurareaindepartarii aschiilor se pot folosi lichide de aschiere: uleiuri cu vascozitate micasau emulsii cu adaosuri anticorozive.

Prelucrarea aluminiuluisi aliajelor sale se poate face uscat sau cu lichide deaschiere:

- la degrosare- emulsii neutre sau putin acide;- la finisare- uleiuri minerale cu fluiditate mare sau cu adaos de 5 %

uleiuri vegetale.

Aliajele de cupruse pot prelucra uscat sau cu uleiuri aditivate cu compusi care

contin sulf sub forma inactiva.

Tabelul 1.4. Uleiuri standardizate pentru aschiere

Denumirea si

standardulDescriere Domeniul de folosire

ULEIURI EMULSIONABILE(Simbolizare: P- pentru prelucrarea metalelor; E- emulsionabil; cifra -gradul de activare; EP- pentru extrema presiune)

PE1(A si B)Ulei emulsionabil anticorozivcompus din: ulei mineral, componenti

Prelucrea prin aschierea fontelor, a

otelurilor, a aliajelor de


35/55

STAS 2598/1,2 - 79 tensioactivi si

aditivi anticoroziune.

cupru si de aluminiu(strunjire, frezare,prelucrarea gaurilor).

PE2

STAS 10926 - 77

Ulei emulsionabil compus din: uleimineral, agenti tensioa

pprincipiile aschieriirii

Documents

Transcript of pprincipiile aschieriirii