1.MEMORIU TEHNIC1.1 Consideraţii generale

Broşele sunt scule de mare randament, asigurând o precizie ridicată şi o calitate bună a suprafeţei prelucrate. În plus, ele dau o mare precizie şi o calitate bună a suprafeţei prelucrate. Sunt însă scule complicate, utilizate numai la lucrări de serie sau de masă, sau în cazul când lucrările se repetă ( canale de pană etc.).

Se folosesc la prelucrarea orificiilor de diferite profile ( broşe interioare), ca şi la prelucrarea suprafeţelor exterioare (broşe exterioare), acolo unde sunt cerute suprafeţe curbe şi dimensiuni exacte pentru piesele finite.

Datorită complexităţii formei lor, care le face pretențioase ca execuţie, sunt scumpe. Datorită acestui fapt sunt rentabile la producţia de serie mare şi masă.

Broşa poate fi asimilată cu o serie de cuţite de rabotat aşezate pe o bară, bară trasă sau împinsă în direcţia de aşchiere,astfel încât fiecare cuţit să ridice o aşchie de grosime a.

După aplicarea forţei exterioare de aşchiere, broşele pot fi:-broşe solicitate la întindere;

-broşe solicitate la compresiune;

După felul prelucrării se deosebesc:-broşe pentru prelucrări interioare;

-broşe pentru prelucrări exterioare;

După metoda de lucru pot fi:

-broşe de aşchiere;

-broşe de netezire;

Prelucrarea suprafetelor plane

Broşa execută mişcarea principală de aşchiere care este o mişcare de translaţie în lungul suprafeţei de prelucrat. În timpul deplasării, dinţii broşei desprind de pe suprafaţa de prelucrat aşchii subţiri de metal, colectate într-un canal special prevăzut între doi dinţi. Fiecare dinte al broşei lucrează ca un cuţit de rabotat, însa stratul de metal se indepartează printr-o singura cursă de lucru, broşa având un numar mare de dinţi care lucrează unul dupa altul.

Mişcarea de avans necesară la prelucrare este executată tot de broşă. În acest scop, între doi dinţi există o decalare în sens perpendicular pe suprafaţa de prelucrat, numită supraânălţarea dinţilor (sz), care asigură înlaturarea unui strat de metal de o anumită grosime. Mărirea supraânălţării dinţilor se alege în funcţie de construcţia broşei, a materialului de prelucrat, a suprafeţei care urmează a fi broşată. Această variază în limitele 0,04 – 0,3 mm.

Broşarea de finisare – se execută dupa broşarea de degroşare şi are ca scop să îndeparteze urmele lasate de scule în prelucrarile de aşchiere preliminare, asigurându-se obţinerea formei definitive a suprafeţei; adaosul de prelucrare are valori de 0,6-1,4 mm, în funcţie de diametrul broşei şi raportul l/d.

Broşarea de calibrare – se aplică cu scopul de a mări gradul de netezire a suprafeţelor şi mai puţin pentru modificarea dimensiunilor. Adaosul de prelucrare variază între 0,005 - 0,1 mm , în funcţie de materialul piesei şi de calitatea prelucrării anterioare.

În cazul prelucrărilor interioare, este necesar să se execute o gaură cu burghiul ( eventual şi alezată) , în care să se introducă broşa pentru a prelucra mai departe profilul şi dimensiunile prescrise.

Broşele pentru prelucrări interioare au următoarele 4 –5 porţiuni distincte:

-coada ( pentru fixarea şi acţionarea broşei);

-partea de conducere;

-partea de aşchiere;

-partea aşa numită de calibrare;

-partea de conducere din spate.

Fig 3.

1.2 Materiale folosite la executarea broşelor

Aşchierea metalelor este însoţită de o serie de fenomene fizice, care impun câteva proprietăţi specifice materialelor din care se confecţionează partea activă :

-rezistenţă mecanică la solicitări de întindere, compresiune şi încovoiere suficientă pentru a suporta eforturile de aşchiere ;

-duritate ridicată ( cel puţin 62…64 HRC) ;

-stabilitate la cald ( păstrarea proprietăţilor fizice şi la temperaturi ce apar în aşchiere).

Aceste materiale mai trebuie să aibă şi următoarele calităţi :

-călibilitate bună ;

-prelucrare prin aşchiere bună ;

-conductibilitate termică bună pentru a elimina rapid căldura acumulată în timpul aşchierii ;

-cost scăzut.

În cazul broşelor, cu toate că prelucrarea prin broşare are loc la viteze mici, ceea ce înseamnă că temperatura în zona aşchierii este relativ mică, datorită solicitărilor mari la care la care este supus tăişul, a forţelor de frecare mari şi a apăsărilor specifice foarte mari, se recomandă ca partea activă a broşelor să se confecţioneze din oţeluri de scule, slab şi bogat aliate, iar în unele cazuri, când constructiv este posibil, din amestecuri de carburi metalice.

La alegerea mărcii oţelului pentru confecţionarea părţii active a broşelor, dintre calităţile generale remarcate mai sus, trebuie să se ţină seama, în special, de calitatea de călibilitate precum şi de proprietăţile de prelucrabilitate prin rectificare.

Ţinând seama de aceste motive, se recomandă ca partea activă a broşelor să fie execută din următoarele oţeluri slab aliate (mai rar) : C15, MCW14, sau din următoarele oţeluri bogat aliate : C120 ; Rp3 ; şi Rp4.

Oţelurile aliate, pe lângă conţinutul ridicat de carbon pe care-l au (0,7…2,2% C), conţin elemente de aliere ca Wolframul, cromul, cobaltul, vanadiul, nichelul, molibdenul,, manganul ş.a., elemente care asigură oţelurilor proprietăţi aşchietoare superioare oţelurilor carbon de scule.

Elementele de aliere au ca rol principal îmbunătăţirea călibilităţi prin mărirea adâncimii stratului călit, micşorarea pericolului de deformare şi fisurare datorită vitezelor reduse de răcire şi asigurarea durităţii corespunzătoare pentru o parte activă de sculă aşchietoare.

Oţelurile slab aliate , din categoria cărora fac parte oţelurile C15 şi MCW14, au o stabilitate la cald superioară OSC. Datorită elementelor de aliere, călirea lor se poate face cu răcire în ulei, în cazul broşelor simple, sau se poate face cu răcire în băi de săruri, pentru broşe cu configuraţie complexă.

Oţelurile bogat aliate, datorită conţinutului ridicat în elemente de aliere (peste 6%) , au o stabilitate la cald până la 600° – 650° şi au o călibilitate foarte bună. Răcirea pentru călire se face în ulei sau băi de săruri, astfel că nu există pericolul deformărilor sau fisurărilor. Au dezavantajul că temperatura de călire este ridicată (950° – 1300°C).

Oţelul Rp3 , cu un conţinut mediu de 18% W, are o prelucrabilitate prin aşchiere foarte bună şi este folosit pentru scule aşchietoare cu profil complex şi cu variaţii mari de secţiune.

Oţelul Rp4 , cu un conţinut mediu de 9% W, este mai ieftin decât Rp3 (este numit de înlocuire a oţelului Rp3) şi are proprietăţi asemănătoare cu el. Are o prelucrabilitate prin aşchiere, în special prin abraziune, redusă, în comparaţie cu precedentul. Pentru căliri sunt necesare una sau două preîncălziri ce ţin seama de dimensiunile şi configuraţia broşei. Durata menţinerii este proporţională cu diametrul său.

2. MEMORIU JUSTIFICATIV DE CALCUL

1.Avansul pe dinte la brosare pentru alezaje cilindrice se calculeaza cu formula :

sd=C s×bx s

rezultă Sd=0.214

in care : b -diametrul alezajului

xs=0.60 C s=0.0234 - coeficienti pt. oțel

2. Partea de aşchiere

Adaosul de prelucrare (de brosare)Adaosul de prelucrare reprezintă distanţa dintre suprafaţa iniţială (burghiata) şi cea

prelucrată. Pentru cazul unui alezaj A este:

A=0 ,005×D+( 0.05 .. . .. .. 0 . 2 ) √L [mm]

unde:

D= 40 - este diametrul gaurii dupa brosare in [mm] ;

L= 20 - lungimea de brosat in [mm] ;

A = 0,005x 40+0.2x√20 = 1.09 [mm]

3.Capul cozii brosei diametrului

D1=D0−(0.5 … .1 ) mm

D1=40−1=39

4.Lunginea cozii brosei

l1=75 mm

5.Diametru conduceri fata

D3=D 0−0.05

D3=40−0.05=39.95 mm

6.Lungimea conduceri fata

l3=L pentru L ≤50 mm si oricare diametru al gauri

l3=50 mm pentru L>50 mm si D=50 ……100 mm

l3=80 mm pentru L>50 mm si D>100 mm

Prin urmare am ales:

l3=20

7.Pasul dinţilor

Pasul dinţilor este un element principal şi de referinţă al danturii broşei.

Pe baza faptului că în contact cu materialul, trebuie să fie concomitent minimum doi dinţi, pasul danturii va fi:

P = ( 1.25 ....... 1.5 )×√L

P = 1.5 ×√20 = 6.708

8.Numărul de dinţi care aşchiază simultan

Z0=1+ LP

Prima condiţie este ca zsim2 , în caz contrar, broşa ne fiind prinsă rigid în dispozitivul de

antrenare, există riscul ca piesa să „cadă” între dinţii broşei. Această condiţie trebuie îndeplinită

şi pentru realizarea unei uniformizări relative a forţelor de aşchiere.

Cea de a doua condiţie este zsim6 , pe bază de rezistenţă mecanică a broşei şi a maşinii

de broşat. Cu cât creşte numărul de dinţi simultan aflaţi în aşchiere, proporţional creşte şi forţa de

broşare.

Z0=1+ 206.708

=3.981→ 4 dinti

9.Suprainaltarea dintilor

Din tabelul 5.10 se va lua valoarea recomandata .

a = 0.020 mm

10.Numarul dintilor de degrosare

z4' =

Ad−2 x∑ a fin

2 x a+1 ∑ a fin=0.004 -valoare pe care am luato din tabelul 5.10

z4' =1.09−2 x 0.004

2 x0.020+1=1.082

0.04+1=28.05 dinti

11.Numarul dintilor de finisare

Se prevad ultimi 2 ....3 dinti de finisare , suprainaltarea la acestia fiind 0.01 ......0.02 mm pe diametru.

z4' '=3 dinti cu suprainaltare de 0.02

12.Suprainaltarea dintilor dwe finisare

a fin=0.004 ,din tabelul 5.10

13.Numarul total de dinti aschietori

z4=z4' +z4

' '

z4=28.05+3=31.05 dinti

14.Lungimea parti de aschiere

l4=z4× P

l4=31.05× 6.708

l4=208.28 mm

15.Aria sectiuni aschieri

Sa=a× L

Sa=0.020 ×20

Sa=0.4 mm2

16.Aria sectiuni golului

Sb>4 × Sa

Sb>4 × 0.4

Sb=1.6 mm2

17.Raza profilului golului

r=√ k1 × k l× a × Lπ

r=√ 5×0.3 × 0.02× 20π

r=√0.191

r=0.437 mm

k 1=5

k l=0.3

a = 0.02

18.Latimea fetei

f l=(0.3 …0.43)× P

f l=0.4 × 6.708

f l=2.683 mm

19.Adancimea calculata a golului

h ≥ 1.13×√k ×a× L

k = 2

a = 0.020

h ≥ 1.13×√2× 0.02× 20

h ≥ 1.13×√0.8

h ≥ 1.13× 0.894

h=1.01 mm

20.Adancimea efectiva a golului

hef=2 din tabelul 5.14

21.Unghiul de degajare

γ=10 ° (grade)

22.Unghiul de asezare al parti active

α 4=3° (grade)

23.Unghiul de asezare al dintilor de calibrare

α 5=1 ° (grad)

24.Numarul dintilor de calibrare

z5=x tan αafin ×3

x =0.5 × f l=0.5× 2.683

x =1.341

z5=1.341× 0.015

0.004 ×3

z5=1.67 → 2 dinti

25.Lungimea parti de calibrare

l5=z5× P5

P5=(0.6… ..0.7)× P

P5=4.024

l5=1.67 × 4.024

l5=6.72 mm

26.Pasul dintilor de calibrare

P5=4.024

27.Diametru conduceri din spate

d6=Dmin−0.01

d6=40−0.01

d6=39.99

28.Lungimea conduceri din spate

l6=20 din tabelul 5,15

29.Lungimea totala abrosei

l∑❑=l1+l2+l3+l4+l5+l6

l∑❑=20+75+20+268.32+7.711+20

l∑❑=411.031mm

Pentru brosele rotunde in scopul asigurarii rigiditatii necesare , se va respecta relatia

30.Unghiul spatelui dintelui η

η=30∘…45∘

Constructiv se alege η=45∘

31.Viteza de aşchiere se calculează cu relaţia:

v=Cv

T m⋅sx v⋅kv

[m/min], [1].

40 Dl6 l

unde:

Cv=12 - coeficient ce ţine cont de material şi de condiţiile de aşchiere [1] tab 5.2;

xv=0 ,62 ,m=0 ,62 - exponenţi ce ţin cont de material şi de condiţiile de aşchiere [1] tab.5.2;

T=60[min] – durabilitate economică;

s – adâncimea de aşchiere;

k v=kT⋅k prel⋅kst⋅ke⋅k s⋅kγ⋅kκ⋅k κ1⋅kr ¿k α¿k q1

¿ kh1¿ kd ¿kw ;

în care :

k T=1 - coeficient care depinde de durabilitatea cuţitului (T=60 min);

k prel=1

- coeficient de prelucrabilitate;

k st=1 - coeficient cere depinde de starea materialului de prelucrat (OLC 45);

k e=1 - coeficient care depinde de starea suprafeţei materialului;(prelucrarea

anterioară a fost burghierea);

k s=0 , 25 - coeficient care depinde de materialul părţii aşchietoare a cuţitului (Rp3);

k γ=1

- coeficient care depinde de unghiul de degajare al scule-i (γ=10∘);

k κ=1 - coeficient care depinde de unghiul de atac principal al sculei;

k κ1

=0 , 97 - coeficient care depinde de unghiul de atac secundar al culei;

k r=1 - coeficient care depinde de raza de rotunjire a muchiei tăişului culei;

k α=0 ,87 - coeficient care depinde de unghiul de aşezare al sculei (α=3∘);

k q1

=0 , 95 - coeficient care depinde de aria secţiunii corpului cuţitului;

k h1

=1 - coeficient care depinde de uzura cuţitului;

k d=0 , 87 - coeficient care depinde de forma feţei de degajare a cuţitului;

k w=0,9 - coeficient care depinde de lichidul de aşchiere utilizat;

deci:

k v=1⋅1⋅1⋅1⋅0 , 25⋅1⋅1⋅0 ,97⋅1⋅0 ,87⋅0 , 95⋅1⋅0 , 87⋅0,9=0 , 157

Prin urmare viteza economică de aşchiere este:

v=Cv

T m sxv

k v =5 .07 [m/min].

32.Forţa de aşchiere Fz

La brosele pt prelucrare interioara forta de aschiere care solicita scula este data de relatia

functionala :

b=π× D0=93.6 -latimea aschiei la brosare

Din tabelul 5.4 /155-1 se iau coeficientii :XF 0.85

exponentul avansului

Din tabelul 5.5/156-1 se iau :CF=177

K 1.13

K 1

K 1.1

K 1

KF K K K K

K F=1.243

Fz CF b sdXF z0 KF

F z=2 . 8476×10 4