Proiectarea Unui Burghiu

PROIECT LICENŢĂUDJG - TCM

PAG.135

Proiectarea unui burghiu elicoidal 14,5Alegerea materialului sculei și tratamentul termic

Fig.3.1 Alegerea schemei de prelucrare (1-burghiu, 2- semifabricat)

Materialele folosite în construcția sculelor așchietoare trebuie să îndeplinească o serie de proprietăți care să le asigure capacitatea așchietoare, ca : duritate, rezistență la uzură, stabilitate termică, rezistență la încovoiere și reziliență, etc.

Pentru prelucrarea piesei aleg un burghiu din materialul Rp3 , datorită conținutului ridicat de elemente de aliere greu fuzibile, care formează carburi, termostabilitatea acestor oțeluri este ridicată ( 620°- 640°C ), și rezistența la uzură la rece este mare. În tabelul 1.1 se dă compoziția chimică a oțelurilor rapide pentru scule.

Tabelul 3.2.Compoziția chimică a oțelurilor pentru scule

Nr.crt.

Marca

Compoziția chimică % C Mn

max Si Cr Mo W V Co Ni

max Pmax

S max

1 Rp3

0,70......0,80

0,400,20......0,40

3,60......4,40

4,80......5,30

17,5.....19,5

1,0.....1,4

- 0,40 0,025 0,02

Tratamentul termic al oțelului rapid este unul din factorii principali care asigură, în final, sculelor proprietăți superioare de rezistență la uzură, duritate și rezistență la temperaturi înalte, adică o durabilitate mult marită. Oțelurile rapide, având o conductibilitate termică redusă, se vor preîncălzi în mai multe etape, preîncălzirile se vor face în băi de săruri.

Tabelul 3.3. Tratamentul termic aplicat sculei din Rp3


PAG.136

Marca oțelului

Domeniul de temperaturi la

prelucrareaplastică la

cald

Recoacerea de înmuiere Călire Revenire

Temperatura °C

Duritatea HB

Temperatura °C

DuritateaHRC min

Temperatura °C

Duritatea HRC

Rp3 1150°C....900°C820°C

.....830°C

220°C.....

270°C

1250°C....

1290°C60

540°C.....

570°C

63.....66

3.2.2 Stabilirea parametrilor geometrici funcționali optimi ai sculei

Pentru prelucrarea găurilor cu o lungime Lg¿ 10D (D fiind diametrul exterior al burghiului) se folosesc burghie din oţel rapid pentru oţeluri obişnuite. Unghiurile și restul parametrilor geometrici ai burghielor elicoidale se dau în STAS R 1370-74 și R 9128/2-77:

- Unghiul de înclinare a elicei canalelor pentru evacuarea așchiilor : ω = 25°;

- Unghiul de degajare, γ, în secţiunea axială este egal cu unghiul ω la periferie,micșorându-se la periferie în apropierea tăișului transversal până la 1. ..4 °. γ = ω = 25°;

- Unghiul de atac la vîrf, 2ϰ=118°…120 °→2ϰ=120 °→ϰ=1202

;ϰ=60 °

- Unghiul de așezare , α, în funcție de diametrul burghiului : α=9 °…12°→α=12° ;

- Unghiul de înclinare a tăișului transversal, ψ=52 °…55°→ψ=54 ° .

Fig.3.1. Parametrii geometrici constructivi ai burghiului elicoidal

3.2.3 Stabilirea prin calcul a regimului de așchiere și calculul consumului specific de scule

Parametrii regimului de așchiere pentru burghiere sunt: adîncimea t, avansul s și viteza de aschiere v.


PAG.137

- adâncimea de așchiere :

Din (3.1) rezultă t=d2=14,5

2=7,25 [mm ] ;

- avansul : ”s” este deplasarea axială la o rotaţie completă a sculei .Se pot deosebi următoarele elemente geometrice ale aşchiei :

- lăţimea , ”b”, dată de relaţia :

b = t

sinϰ=7,25

0,86=8,43 [mm];

(3.22)

grosimea ”a” calculată cu relaţia : a=sinϰ=0,2332

∗0,86=0,1[mm]; (3.23)

- aria sectiunii transversale :

A=a∗b=0,1∗8,43=0,843mm2 (3.24)

- avansul”s”:

Din (3.2) rezultă:s=C s∗D0,6∗K s

Adoptăm conform: C s=0,063 ;

Adoptăm conform: K s=0,9

s=C∗D∗K=0,063∗14,5∗0,9=0,233 [mm /rot ];

Adoptăm avansul de lucru : s=0,2[mm/rot ];

- mărimea admisibilă uzurii : h=1,0…1,2 [mm ];

- viteza de așchiere :

Din (3.9) rezultă v=C v∗D

zv∗K v

T m∗t xv∗s yv∗(HB )nv [ mmin ]

Adoptăm conform:

nV = 0,9 ;

CV = 743;

Adoptăm: m=0,2 ; z=0,40 ; x=0;Y=0,5 ;

Adoptăm: T=70min;K=0,8

Conform tabelului 3 STAS 880;

HB = 197 ;

v= 743∗14,50,40∗0,8700,2∗7,25∗0,20,5∗1970,9=16,84 [m /min ]

- forța axială :


PAG.138

Din (3.5) rezultă : F A=CF 1∗DzF∗S yF∗(HB )nF [daN ];

unde: CF 1 , zF , y F , si nF sunt coeficienti si exponenti ai fortei axiale, si adoptam conform sunt egali cu :

CF 1=1,80 ;

zF=1,00 ;

y F=0,70;

nF=0,75 ;

F A=1,80∗14,51,0∗0,200,70∗1970,75

F A=304,58 [daN ];

- momentul de torsiune :

Din (3.6) rezultă M t=CM 1∗DzM∗S yM∗(HB )nM [Nm ] ;

Adoptăm :

CM 1=0,96 ;

zM=2,0 ;

yM=0,84 ;

nM=0,70;

M t=0,96∗14,52∗0,200,84∗1970,70

M t=1793,58 [Nm ]

- turația:

Din (3.7) rezultă:n=1000∗Vπ∗D

=100016,84π∗14,5

=369,86 [rot /min ]

- Timpul de bază :

t b=L

n∗s[min ]; (3.24)

L=Y +Lg+Y 1=4,25+12+0,6=16,85; (3.25)

Lg=12 [mm ] - lungimea găurii de prelucrat ;

Y=D2ctgϰ=14,5

2ctg 60 °=7,25∗0,58=4,25 [mm ] (3.26)

Y 1=3∗s=3∗0,20=0,6 [mm ]; (3.27)

t b=L

n∗s= 16,85

369,86∗0,2=0,045 [min ];


PAG.139

Adoptăm conform mașinii de găurit GR 40:

- diametrul de găurire convențional: 40 [mm ];- adâncime maximă de gaurire :400 [mm ];- con Morse 1;

- valoarea turației arborelui principal adoptată : 1180 [rot /min ];- valoarea avansului :0,2[mm /rot ] ; - puterea electromotorului : 1,5 KW ;

- gabarit :1252 X 500 X 2300 [mm ];

Se recalculează viteza reală de așchiere :

vreal=π∗D∗nreal

1000=π∗14,5∗1180

1000=53,72 [rot /min ] (3.28)

3.2.4 Calculul constructiv al sculei

a) Diametrul exterior (nominal) D:- Pentru un diametru al burghiului egal cu 14,5 [mm] ,clasa de precizie B (uz-general)

Abaterile sunt :

A s=0A i=−0 ,052

- Valoarea conicităţii inverse în mm pe 100 mm lungime L=0,05-0,12 mm.b) Diametrul spatelui dinților D0 :- se stabilește în funcție de domeniul exterior :

D0=D−2 f 0=14,5−2,46=12,04 [mm ] ; (3.29)

f0 – înalțimea fațetelor elicoidale ;f 0=0,085∗D=0,085∗14,5=1,23 (3.30)

c) Înălțimea fațetelor elicoidale h :

hmax=0,088∗D0,745=0,088∗14,50,745=0,64 [mm ] ; (3.31)

hmin=0,05∗D0,8=0,05∗14,50,8=0,42 [mm ] ; (3.32)

Toleranța este : T f=0,03∗14,50,6=0,14 [mm ] ; (3.33)

d) Lățimea fațetelor elicoidale f :

f nom=0,16∗D0,765=0,16∗14,50,765=1,23≅ 1,2 [mm ] ; (3.34)

f max=0,215∗D 0,725=0,215∗14,50,725=1,49≅ 1,5 [mm ] ; (3.35)

f min=0,11∗D0,85=0,11∗14,50,85=1,06≅ 1 [mm ] ; (3.36)

Toleranta este : T f 0=0,12∗D0,485=0,12∗14,50,485=0,43≅ 0,4 [mm ] . (3.37)

e) Diametrul miezului burghiului d0 :

d0=0,28∗D 0,82=0,28∗14,50,82=1,49≅ 1,5 [mm ] ; (3.38)

Toleranța diametrului burghiului:


PAG.140

T d0=0,08∗D 0,4=0,08∗14,50,4=0,23 [mm ] . (3.39)

f) Pasul elicei :

Pmax=7,55∗D0,895=7,55∗14,50,895=46,9≅ 82,67 [mm ] ; (3.40)

Pmed=7,3∗D0,895=7,3∗14,50,895=45,3≅ 79,93 [mm ] ; (3.41)

Pmin=6,89∗D0,895=6,89∗14,50,895=42,8≅ 75,44 [mm ] ; (3.42)

g) Lațimea dintelui b: B=C∗D=0,62∗14,5=8,99 [mm ] (3.41)

C=sin( δ2∗cos2ω)

cosω=

sin( 81 °2

∗cos2 20 °)cos20 °

=0,62 [mm ];

(3.43)

Toleranța : T b=0,12∗D0,78=0,12∗14,50,78=0,96 [mm ] . (3.44)

h) Diametrul degajării gâtului : D g=D−1=14,5−1=13,5 [mm ] . (3.45)

i) Profilul și dimensiunile canalelor pentru evacuarea așchiilor

- Raza mare a canalelor elicoidale ale burghiului:

R1=CR∗D=0,6161∗14,5=8,93 [mm ] (3.46)

CR=Cϰ∗Cd∗C f=0,61∗1,01∗1=0,6161 (3.47)

Cϰ –coeficient ce indică influența unghiului de atac ϰ asupra profilului frezei;

Cϰ=0,026∗2ϰ 3√2ϰ

ω=0,026∗120 3√120

25=0,61 (3.48)

Cd – coeficient ce indica influenta diametrului miezului burghiului.

Cd=( 0,14∗Dd0 )

0,044

=( 0,14∗14,51,5 )

0,044

=1,01 (3.49)

C f=( 13√DD f

)0,9ω =(13√14,5

48,50 )0,925 =1 (3.50)

Df=13√D=13√14,5=49,50 [mm ]; (3.51)

- Raza mică a canalelor elicoidale ale burghiului:

R2=C K∗D=0,16∗14,5=2,32 [mm ] ; (3.52)

CK=0,0154√ω3=0,015

4√253=0,16 [mm ] (3.53)


PAG.141

Fig.3.2.

- Lațimea dintelui frezei pentru executarea canalelor elicoidale.H=(R1−R2 )∗cosψ+R2= (8,93−2,32 )∗cos54 °+2,32=3,16 [mm ] ;(3.54)

3.2.5 Calculul de rezistența și rigiditate a sculei

Verificarea se face ținand cont de faptul că burghiile sunt solicitate în timpul funcționării la rasucire, compresiune axială și flambaj. Solicitarea principală este rasucirea iar efectul unitar tangențial va fi :

τ t=Mt

0,02∗D 3=179,358

0,02∗14,53 =2,941 [daN /mm2 ] (3.55)

Daca ținem cont și de efectul de compresiune axială care da un efort unitar de același sens rezultă un efort tangențial maxim:

τ max=1,75∗τ t=1,75∗2,941=5,14 [daN /mm2 ] (3.56)

Principalele solicitări care apar sunt:

- rasucire : σ T=M t

W p

[daN /mm2 ]=179,35860,97

=2,94 [daN /mm2 ] (3.57)

W p=0,02∗D 3 [mm3 ]=0,02∗14,53=60,97 [daN /mm2 ]; (3.58)

- torsiune si compresiune : σ T=1,73∗Mt

W p

=1,73∗179,35860,97

=5,08 [daN /mm2 ]; (3.59)

- forța critică de flambaj : Pf=π 2∗E∗Imin

l2=3,142∗45∗17,41

11=702,22 [daN ];

(3.60)

Imin=0,0043∗14,54=0,0043∗4096=17,41; (3.61)

l - lungimea de flambaj;

E - unghiul de înclinare al canalelor :


PAG.142

E=arctg ( π∗Dp )=arctg( 3,14∗14,545 )=45 ° (3.62)

3.2.6 Stabilirea tipului de poziționare – fixare a sculei

Determinarea dimensiunii cozii conice (con Morse) se face prin calcul. Transmiterea momentului de torsiune de la arborele principal la sculă, se asigură prin frecarea care ia naștere între coada conică și alezajul din arborele mașinii. Pentru ca burghiul să poata fi antrenat, este necesar ca momentul dat de arborele de frecare Mf , din conul de fixare sa nu depaseasca Mt.

Fig.3.3. Părțile componente și geometria burghiului

Se adopta conul Morse 1 cu conicitatea 1: 20,047 = 0,04988 având urmatoarele dimensiuni:

D=12,065 [mm ] ; D1=12,2 [mm ] ; a=3,5 [mm ] ;d2=9 [mm ] ; l3=62 [mm ] ;l4=65,5 [mm ] ; c=8,5 [mm ] ; e=13,5 [mm ] ; R=5 [mm ] ;b=5,2 [mm ] ;r=1,2 [mm ]

3.2.7 Stabilirea schemei de ascuțire

Metode de ascuțire conic

La metodele de ascuțire conicț suprafața de așezare care se ascute face parte din mantaua unui con a cărui axă este materializată de axa de oscilație a dispozitivului de ascuțire. Se cunosc două variante de ascuțire conică:

a) Metoda de ascuțire conică la care unghiul dintre axa conului și axa burghiului este diferită de 90° ;

b) Metoda de ascuțire conică, la care unhiul dintre axa conului și axa burghiului este de 90°;c) Mișcarile necesare ascuțirii sunt: d) I - mișcarea principala, de rotatie a discului abraziv;e) II - mișcarea de oscilație a dispozitivului de ascuțire în jurul axei conului imaginar;


PAG.143

f) III – mișcarea de avans transversal a burghiului spre discul abraziv;g) IV – mișcarea de oscilație în plan vertical pentru uniformizarea uzurii discului abraziv.

Fig.3.4.Schema de ascuțire

Semiunghiul la vârf al conului imaginar este β=ϰ−δ . Pentru prelucrarea oțelurilor unghiul de atac se ia ¿58 °….60 ° . Distanța de la varful conului imaginar pâna la axa burghiului se alege H=(1,8… .1,9)*D,îin care D este diametrul burghiului. Pentru realizarea unghiului de așezare axa burghiului se deplaseaza fața de planul axial al conului imaginar, spre fața de așezare a dintelui care

se ascute, cu distanța h=( 115

….1

20 )∗D.

Dupa ascuțirea unui dinte , burghiul se rotește cu 180° , aducandu-se în poziție de ascuțire cu cealaltă fața de așezare. Metoda asigura creșterea unghiului de așezare spre centru astfel încat la exterior α=10 °…12°, iar la interior α=24 °…26 °.

În cazul ascuțirii conice, mișcarile sunt aceleași, diferă poziția conului imaginar și înalțimea de reglare, care se ia H=1,16∗D. La această metodă de ascuțire, unghiul de așezare are o variație inversă ( crescator spre periferia burghiului).

3.2.8 Condiții tehnice generale de calitate

Condițiile tehnice generale de calitate ale burghielor sunt date in STAS 6359 - 74.

a) Forme și dimensiuni.Forma și dimensiunile acestor scule trebuie să fie conform standardelor sau normelor dimensionale în vigoare, iar în lipsa acestora conform desenelor de execuție acceptate de comun acord de către beneficiar și producător.

b) Abateri limita- abaterile limită ale diametrului parții așchietoare, la varful taișului : h8 ;

- abaterile limită la dimensiunile conurilor Morse, conform STAS 248-77;

- abaterile limită la lungimea totală a parții active : ±1 ;

- abaterile limită la unghiul de vârf al burghiului : ±3 °;

- bătaia radială fațetelor, pe toată lungimea parții utile a sculei, față de axa cozii, pentru burghie se adoptă în funcție de diametru si coadă .

Tabelul 3.4.


PAG.144

Bataia taisurilor burghiului nu trebuie sa depaseasca valorile indicate din tabelul Diametrul burghiului

Burghiu cu coadă conică Extrascurte Scurte pentru găurit prin bucșa de

ghidare Clasa de precizie

A B A B A B3 - 10 0,04 0,06 0,06 0,08 0,08 0,12

peste 10 0,06 0,08 0,08 0,18 0,08 0,16

Ttabelul 3.4.Bătaia taișurilor burghiului

Diametrul burghiului pana la 6 6-12 peste 10Clasa de precizie A 0,05 0,10 0,20Clasa de precizie B 0,12 0,18 0,30

Tabelul 3.5.Excentricitatea miezului pentru burghie din clasa de precizie A

Diametrul burghiului

pana la 1 1 - 2 2 - 3 3 - 16 18 - 30 30 - 50 peste 50

Excentricitatea 0,03 0,04 0,05 0,10 0,15 0,20 0,30

c) Rugozitatea suprafețelor

La burghie cu clasă de precizie A pe fețele de așezare principale și pe suprafața cozii Ra=0,8 ; iar pe fețele de așezare secundare și pe canalele pentru evacuarea aschiilor Ra=1,6 . La burghie cu clasa de precizie B calitatea suprafetței va scădea cu o clasa.

d) Aspect- Suprafața sculelor nu trebuie să prezinte abateri de formă vizibile cu ochiul liber;

- pe suprafața părtii așchietoare nu se admit fisuri, urme de coeziune și de saruri, provenite din tratamentul termic și culori de revenire;

- taișurile principale și cele secundare nu trebuie sa fie rotunjite;

- dupa tratamentele termochimice, sculele vor avea aspectul stabilit prin normele tehnice;

- la sculele cu coaăa sudată sau lipiă, lacul sudurii sau lipiturii trebuie sa fie lipsit de sulfuri sau urme de sudare sau lipire incompleta;

e) Material- burghiul se executa din oțel rapid Rp3 ,R p5 , Rp9 ;

- burghiele cu d ≥8 [mm ] se execută din două bucăți sudate cap la cap sau lipite. Materialul cozii : OLC 45 , 40Cr sau alte oțeluri aliate, având rezistența la tracțiune de minim

65 [daN /mm2 ] ; f) Duritatea - la burghie : oțel rapid 6,2 …65 HRC

- din oțel aliat sau carbon de scule 61….64 HRC.


PAG.145

g) Execuție - elementele constructive și parametrii geometrici ai părții așchietoare , conform

STAS R1370 - 74;- burghiele elicoidale cu diametrul peste 1 [mm ] se execută cu conicitate inversă de

0,02…0,08 [mm ]pe 100 [mm ]lungime;

- burghiele elicoidale se execută cu grosime variabilă a miezului crescând spre coada burghiului. Creșterea miezului începe de la varful burghiului sau dupa o porțiune pe care grosimea miezului este constantă.

3.2.10 Norme de protecția muncii la execuția și ascuțirea sculei

Pentru burghiu se va avea în vedere urmatoarele aspecte: - se va controla starea mașinii înaintea începerii lucrului, verificându-se toate mesele de

comandă, instalațiile de ungere si răciere;- se controlează instalația electrică a mașinii unelte și împământarea acesteia;

- se vor folosi dispozitivele de siguranță și de ingradire a transmisiilor angrenajelor;

- în timpul ascuțirii se vor folosi dispozitivele de protecție iîmpotriva așchiilor sau ochelari de protecție;

- nu se permite frânarea organelor în mișcare cu mâna;

- nu se admite îndepartarea așchiilor cu mâna, ci cu carlig/perie specială;

- în cazul polizării și ascuțirii burghielor se verifică integritatea dispozitivelor de protecție corespunzator unghiului de contact dintre piatăa și sculă;

Folosirea lichidelor de așchiere impune respectarea unor măsuri generale de igienă, printre care:

- utilizarea aparatorilor antistropi ale mașinilor unelte;

- păstrarea curațeniei la locul de muncă;

- golirea și curătarea periodică a rezervoarelor de lichide ale mașinilor unelte;

- folosirea cârligelor pentru îndeăartarea așchiilor;

- purtarea hainelor de protecțive și spălarea lor regulata;

- spălarea mainilor si antebratelor cu apa calda si sapun la pauza de pranz;

- spălarea sub dușuri calde la terminarea lucrului;

- controlul de laborator al lichidelor de așchiere și încălzirea lor la 80°C.

Pentru ca lucrul la mașinile de ascuțit scule să decurgă făraă accidente, este necesar să se respecte pe langaă regulile de protecție a muncii valabile la mașinile de rectificat, o serie de reguli suplimentare.

Înainte de fixare în arboreal principal al mașinii de ascuțit, corpul abraziv trebuie incercat pe o mașină specială, la o viteză periferică superioară cu 30÷75 % vitezei înscrise pe corp ( conform STAS 6177 - 60) .

Se verifică dacă corpul abraziv este fisurat, cu ajutorul unui ciocan de lemn. Corpul abraziv se fixează pe un ax și se lovește ușor cu ciocanul.


PAG.146

Mașinile de ascuțit trebuiesc înzestrate cu apărători din oțel sudat sau turnat. Unghiul deschiderii apărătorii, grosimea pereților, dimensiunile și forma apărătorii trebuie să corespundă prescripțiilor de tehnica securității de la mașina de rectificat.

Mașinile de ascuțit scule, care lucrează fără lichide de așchiere se vor înzestra cu instalații de aspirare a prafului. Aspiratoarele de praf se fixeazaă de obicei în jurul corpului abraziv, având și rol de carcasă de protecție în același timp.

La începerea ascuțirii unei scule, trebuie acordată o atenție deosebită intrării corpului abraziv în contact cu dinții sculei, corpul abraziv se poate sparge sau scula se poate deteriora daca:

- scula intră brusc în corpul abraziv;

- adncimea de așchiere este prea mare;

- suprafața activă a corpului abraziv nu se potrivește suficient pe suprafața de ascuțit a sculei.

Proiectarea Unui Burghiu

Documents

Transcript of Proiectarea Unui Burghiu