Sa Se Proiecteze Un Cutit de Strung Cu Placuta Brazata Pentru Prelucrarea Piesei

Proiectarea Sculelor Aschietoare

CUPRINS

A. Cutit de strung

Tema Proiectului.............................................................................................................................................4

Etapa 1. Stabilirea schemei de aschiere, a schemei de generare si precizarea tipului de scula aschietoare ........................................................................................................................................................5

Etapa 2. Alegerea materialului si stabilirea tratementului termic pentru scula aschietoare....................6

Etapa 3. Stabilirea elementelor constructiv dimensionale si alegerea parametrilor geometrici optimi. 9

Etapa 4. Calculul parametrilor geometrici constructivi in planele tehnologice. Determinarea

profilului sculei profilate...............................................................................................................................12

Etapa 5. Calculul regimului de aschiere, a fortelor si momentelor de lucru si alegerea

masinii unelte.................................................................................................................................................14

Etapa 6. Stabilirea sistemului de pozitionare-fixare a sculei aschietoare pe masina unealta................22

Etapa 7. Verificarea de rezistenta si rigiditate a corpului sculei, a sistemului de pozitionare-fixare si a

partii aschietoare a sculei...............................................................................................................................23

Etapa 8. Stabilirea schemei de ascutire-reascutire.....................................................................................25

Etapa 9. Precizarea elementelor de precizie dimensionala, pozitie reciproca a suprafetelor (abateri de

pozitie) si calitatea suprafetelor (rugozitati)................................................................................................27

2


B. Brosa

Tema Proiectului.............................................................................................................................................29

Etapa 1. Stabilirea schemei de aschiere, a schemei de generare si precizarea tipului de scula aschietoare.......................................................................................................................................................30

Etapa 2. Alegerea materialului si stabilirea tratamentului termic pentru scula aschietoare..................33

Etapa 3. Stabilirea elementelor constructiv dimensionale si alegerea parametrilor

geometrici optimi............................................................................................................................................35

Etapa 4. Calculul parametrilor geometrici constructivi in planele tehnologice. Determinarea

profilului sculei profilate...............................................................................................................................43

Etapa 5. Calculul regimului de aschiere, a fortelor si momentelor de lucru si alegerea

masinii unelte. ................................................................................................................................................44

Etapa 6. Stabilirea sistemului de pozitionare-fixare a sculei aschietoare pe masina unealta................47

Etapa 7. Verificarea de rezistenta si rigiditate a corpului sculei, a sistemului de pozitionare-fixare si a

partii aschietoare a sculei...............................................................................................................................48

Etapa 8.Stabilirea schemei de ascutire-reascutire.......................................................................................49

Etapa 9. Conditii tehnice pentru brose........................................................................................................50

Bibliografie.....................................................................................................................................................51

3


A. Cutit de strung

TEMA PROIECTULUI

Sa se proiecteze un cutit de strung cu placuta brazata pentru prelucrarea piesei, din materialul

OL60, din figura de mai jos:

Di= 112 mm

Df= 105mm

li= 40 mm

L= 170mm

4


1.Stabilirea schemei de aschiere, a schemei de generare si precizarea tipului de scula

aschietoare

Fig1.1 Schema de aschiere

5


- Tip scula aschietoare: cutit de stung cu placuta brazata

- Material de prelucrat: OL60, ale carui proprietati mecanice se gasesc in tabelul 1.1

Tab. 1.1

Otelul Marca Starea*

Caracteristici mecanice minime Duritatea

Brinell

max HB

Lim

ita

de

curg

ere

Rez

iste

nta

la

Alu

ngi

rea

la r

up

ere

Gat

uir

ea la

rup

ere

KC

U 3

0/2

KC

U 3

0/5

Sta

rea

Sta

rea

Kgf/mm2 % Kgf/cm2

Carbon

de

calitate

OL60 N

I

36

40

62

66

18

17

35

36

-

6

-

4,5

229

-

197

-

*N-normalizat

I -imbunatatit

2.Alegerea materialului si stabilirea tratamentului termic pentru scula aschietoare

Materialele utilizate in constructia sculelor aschietoare se impart, in functie de destinatie, in doua

categorii si anume:

-materiale pentru partea aschietoare a sculei;

-materiale numai pentru partea de fixare si corpul sculei.

a)Alegerea materialului pentru partea de fixare si corpul sculei

Tinand cont de solicitarea la rezistenta a sculei in timpul procesului de aschiere (marimea si

dinamicitatea fortelor de aschiere), literatura de specialitate [1] recomanda ca materiale pentru partea

de fixare si corpul sculei urmatoarele oteluri:

-oteluri carbon obisnuite, STAS 500/2 - 68

-oteluri carbon de calitate si oteluri superioare pentru constructia de masini, STAS745-66

-oteluri aliate si oteluri aliate superioare pentru constructia de masini, STAS791 - 66

6


Pentru corpul cutitului se alege OLC45, a caror caracteristici sunt date in tabelul 2.1

Tab.2.1

Marca Starea* Caracteristici mecanice minime Duritatea Brinell

max HB

Lim

ita

de

curg

ere

Rez

iste

nt

a la

trac

tiu

ne

Alu

ngi

rea

la r

up

ere

Gat

uir

ea

la r

up

ere

KC

U30

/2

KC

U30

/5

Sta

rea

lam

inat

a

Sta

rea

reco

apta

Kgf/mm2 % Kgf/cm2

OLC45 N

I

36

40

62

66

18

17

35

36

-

6

-

4.5

229

-

197

-

*N-normalizat

I-imbunatatit

b) Tratamentul termic al sculelor

Cand partea aschietoare a sculei este executata din otel carbon pentru scule sau otel aliat pentru

scule, iar partea de fixare (coada sculei) din OLC45 sau din alt otel cu procent mediu de carbon se

impune sa se faca mai intai calirea partilor de fixare ale sculei, urmand ca la calirea partii aschietoare

sa se faca de fapt si revenirea partii de fixare, iar la revenirea partii aschietoare sa se realizeze

uniformizarea duritatii sculei.

Tratamentul termic pentru corpul sculei se exemplifica in tabelul urmator:

Tab.2.2

Marca Forjare0C

Recoacere de

inmuiere

Normalizarea Cementarea Revenirea Revenirea

0C racire 0C racire 0C racire 0C racire 0C racire

OLC4

5

1100-

850

680-

700 cupto

r

830-

850 aer - -

830-

850

aer

sau

ulei

550-

650

aer

7


c) Alegerea materialului pentru partea aschietoare a sculei

Partea aschietoare a sculelor se executa din material care satisfac prin proprietatile lor fizico-

mecanice si structural urmatoarele cerinte:

-duritate superioara duritatii materialului aschiat;

-termostabilitate ridicata;

-rezistenta ridicata la uzura la rece;

- rezistenta ridicata la uzura la cald;

-calitati mecanice (σi, σc, σr) superioare;

-prelucrabilitate buna;

-economicitate.

Prin tema proiectului s-a ales ca material, pentru partea aschietoare, placuta din carbura metalica

P20, ale caror caracteristici se dau in Tab.2.3

Tab.2.3

Grupa de

utilizare ISO

si STAS

Producator Marca Compozitia chimica Prop. fizico - mecanice

WC TiC TaC C0 Duritate Rezist. la incovoiere

[%] H Kgf/mm2 Mn/mm2

P20 URSS T14K8 78 14 - 8 89,5 RA 115 1150

• Utilizaer

Prelucrari de degrosare si finisare: strunjire ,frezare, gaurire, alezare, largire. Viteze de aschiere

mijlocii si avansuri mijlocii. Prelucrarea otelului, otelului turnat si fontei maliabile cu aschii lungi.

8


3. Stabilirea elementelor constructiv dimensionale si alegerea parametrilor geometrici

optimi.

Parametrii geometrici ai partii aschietoare a sculei sunt:

- unghiurile partii aschietoare (unghiul de asezare α, unghiul de degajare γ, unghiul de atac k,

unghiul de inclinare a taisului λ, unghiul la varf ε, unghiul de aschiere si unghiul de ascutire );

- forma fetei de asezare, forma fetei de degajare, forma taisurilor, raza de racordare a varfului

dintelui r, raza de bontire a taisului ρ, canalele de fragmentare longitudinal si lateral a aschiei,

fatetele si parametrii sectiunii rezistente a partii aschietoare.

a) Alegerea dimensiunilor corpului cutitului

Tipul cutitului este prezentat in figura 3.1, iar in tabelul 3.1 sunt date principalele dimensiuni ale

acestuia.

Fig.3.1

Tab.3.1

B H L l m a k k‘

[mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [mm] [0] [0]

20 20 140 - 15 - 45 45

9


Lungimea L se calculeaza cu relatia : L = (5÷7)H

b) Alegerea tipului si dimensiunilor placutei

Dimensiunile placutei se stabilesc in functie de latimea B a corpului cutitului si de modul de

pozitionare a acesteia in locasul corpului cutitului.

Placuta aleasa este prezentata in figura 3.2, ai carei dimensiuni principale se gasesc in tabelul 3.2.

Fig.3.2

Tab.3.2

Forma tip a

placutei

l t s r

[mm] [0]

A 16 10 6 6

10


c) Alegerea parametrilor geometrici optimi pentru partea aschietoare a cutitului

In figura 3.3 se prezinta parametrii geometrici ai partii aschietoare, ce are fata de degajare plana cu

fateta scurtata pentru prelucrarea fontelor si a otelurilor pe sisteme MUSDP de rigiditate medie.

La prelucrarea cu aschii continue se recomanda folosirea spargatoarelor de aschii.

Fig.3.3

In tabelul 3.3 se dau valorile parametrilor geometrici ai partii aschietoare.

Tab.3.3

α N γN λ lf

[0] [0] [0] [mm]

12 15 5 0,2

Lungimea fatetei de degajare este influentata de marimea avansului astfel:

- pentru un avans s ≤ 0,3 mm/rot → lf = 0,2 mm;

- pentru un avans s > 0,3 mm/rot → lf = 0,5 ÷ 0,8 mm.

11


4. Calculul parametrilor geometrici constructivi in planele tehnologice. Determinarea

profilului sculei profilate.

Calculul paramerilor geometrici ai sculelor se refera la stabilirea formei dimensiunilor si

unghiurilor partilor aschietoare in diferite plane secante, functie de parametrii geometrici optimi,

elementele constructive-dimensionale ale sculei si dimensiunile piesei de prelucrat.

In figura 4.1 se poate vedea pozitionarea unghiurilor constructive ale partii aschietoare , in

diferite plane secante.

Fig.4.1

12


Pentru calculul unghiurilor constructive ale partii aschietoare avem urmatoarele date initiale:

- k = 450 unghi de atac principal;

- k’= 450 unghi de atac secundar;

- α = 12 unghi de asezare;

- γ = 15 unghi de degajare;

- λ = 5.

Relatiile de calcul si valorile unghiurilor calculate sunt date in tabelul 4.1

Tab.4.1

Formula de calcul Valoarea unghiului

[0]

tg γx = tg γN sink - tg λ cosk γx = 7,27

tg γy = tg γN cosk + tg λ sink γy = 14,10

ctg αx = ctg αN sink - tg λ cosk αx = 17,02

ctg αy = ctg αN cosk + tg λ sink αy = 16,44

13


5. Calculul regimului de aschiere, a fortelor si momentelor de lucru si alegerea masinii

unelte.

Stabilirea parametrilorregimului de aschiere se face tinand seama de felul si destinatia sculei

aschietoare proiectate, de materialul partii aschietoare, materialul piesei de prelucrat, rigiditatea

sistemului tehnologic MUSDP si de conditiile tehnice impuse piesei de prelucrat.

a) Calculul regimului de aschiere

Parametrii regimului de aschiere pentru cutitele de strung sunt adancimea de aschiere t, avansul de

aschiere s si viteza de aschiere v.

• Adancimea de aschiere t, este determinate de adaosul de prelucrare A, fiind limitata ca

valoare de rigiditatea sistemului tehnologic MUSDP, de numarul de treceri care trebuie sa fie cat mai

mic si de precizia dimensional si calitatea de suprafata impusa piesei de prelucrat.

Astfel pentru sisteme tehnologice de rigiditate medie si mica adancimea de aschiere pentru

degrosare este t ≤ 5 mm, iar pentru finisare t ≤ 1 mm.

Relatia pentru calculul adaosului de prelucrare este:

A = Di - Df [mm]

Unde:

Di – diametrul initial al semifabricatului;

Df – diametrul final al piesei de executat.

Penru limitarea eforturilor si marirea durabilitatii sculei adaosul de prelucrare se inlatura printr-un

numar de i treceri, iar adancimea de aschiere se determina cu relatia:

[mm]

14


In tabelul 5.1 sunt date valorile parametrilor din relatiile de mai sus, cat si valoarea adoptata a

adancimii de aschiere.

Tab.5.1

Di Df A i t

[mm]

112 105 7 3,5 2

•Avansul de aschiere s, este determinat in primul rand de tipul cutitului si destinatia lui. Astfel

pentru cutitele de degrosare valorile avansului depind de felul cutitului, materialul partii aschietoare,

materialul de prelucrat, rigiditatea sistemului tehnologic MUSDP si adancimea de aschiere adoptata.

Pentru conditii medii de lucru s =0,3 ÷ 0,75 [mm/rot]

Se adopta:

s = 0,224 [mm/rot]

• Viteza de aschiere v, este determinata de durabilitatea sculei, avansul s, adancimea t,

proprietatile materialului de prelucrat, parametrii geometrici ai partii aschietoare si prezenta

lichidului de raciere-ungere.

15


Relatia de calcul penru cutitele de strung este:

[m/min]

Unde:

v – viteza de aschiere;

- coeficient al vitezei (se stabileste conform [1] pag.307 tab.132);

T – durabilitatea sculei aschietoare;

t – adancimea de aschiere;

s – avansul de aschiere;

, - exponent al adancimii t, respective al avansului s (se stabilesc conform [1] pag.307

tab.132);

HB – duritatea Brinell a materialului aschiat;

n – exponent al duritatii HB, n = 1,75 pentru HB > 130;

k1 – coeficient ce tine seama de sectiunea transversal a corpului cutitului;

k2 - coeficient ce tine seama de valoarea unghiului de atac principal k;

k3 – coeficient ce tine seama de valoarea unghiului de atac secundar k’;

k4 - coeficient ce tine seama de valoarea razei de racordare r din varf;

k5 - coeficient ce tine seama de natura materialului partii aschietoare;

k6 - coeficient ce tine seama de natura materialului de prelucrat;

k7 - coeficient ce tine seama de modul de obtinere a semifabricatului;

k8 - coeficient ce tine seama de starea stratului superficial al semifabricatului;

k9 - coeficient ce tine seama de forma fetei de degajare.

Coeficientii k1…….. k9 sunt determinati conform lucrarii [1] pag.310 tab.136

16


Valorile parametrilor si coeficientilor, cat si valoarea vitezei din relatia de mai sus se dau in

tabelul urmator:

Tab.5.2

Parametru

l

Valoarea [U.M]

242 -

T 90 [m/min]

m 0,125 -

t 2 [mm]

0,18 -

s 0,224 [mm/rot]

0,2 -

HB 165 -

n 1,75 -

k1 0,96 -

k2 1 -

k3 1,03 -

k4 0,79 -

k5 1 -

k6 1 -

k7 1 -

k8 1 -

k9 1 -

v 179,75 [m/min]

17


b) Calculul fortelor de aschiere

In figura 5.1 este prezentata actiunea fortelor de aschiere in sistemul de axe rectangular.

Fig.5.1

Calculul componentelor fortei de aschiere pe cele trei directii ale sistemului rectangular, se face cu

urmatoarele relatii:

Unde:

– fortele pe cele trei directii x,y,z;

- coeficienti ai fortelor ce tin seama de tipul cutitului(se stabilesc conform [1]

pag.315 tab.141);

t – adancimea de aschiere;

s – avansul de aschiere;

- coeficienti ai adancimii respective ai avansului de aschiere (se

stabilesc conform [1] pag.316 tab.143);

18


- coeficienti ai duritatii Brinell (se stabilesc conform [1] pag.316);

- coeficienti de corectie (se stabilesc conform [1] pag.316-318)

Valorile parametrilor si a coeficientilor, cat si valoarile fortelor din relatiile de mai sus se dau in

tabelele urmatoare:

Tab.5.3

t s HB

- mm - mm/rot - - - - - - - - kgf

27,9 2 1 0,224 0,75 165 0,35 1 1 0,79 0,85 0,93 67,75

Tab.5.4

t s HB

- mm - mm/rot - - - - - - - - kgf

0,002

7

2 1,2 0,224 0,75 165 2 1 1 0,5 0,7 0,52 10

Tab.5.5

t s HB

- mm - mm/

rot

- - - - - - - - kgf

0,021 2 1,2 0,224 0,65 165 1,5 1 1 1 0,68 0,56 14,72

19


c) Calculul puterii de aschiere

Puterea necesara procesului de aschiere se calculeaza cu relatia:

[CP]

sau

[kw]

Unde: v – viteza de aschiere;

Fz – componenta principala a fortei de aschiere.

In tabelul 5.6 sunt date valorile parametrilor si a puterii necesare.

Tab.5.6

Fz v

[kgf] [m/min] [kw]

67,75 179,57 1,98

Masina unealta se alege functie de puterea necesara la motorul de actionare al lantului cinematic

pentru miscarea principal. Puterea necesara se calculeaza cu relatia de mai jos:

, cu η = 0,8 ÷ 0,95

Rezulta puterea necesara la motorul de actionare:

Nm = 2,2 [kw]

20


• Se alege ca masina-unealta strungul SN400 cu urmatoarele caracteristici tehnice:

Inaltimea intre varfuri: 200 [mm];

Distanta intre varfuri: 750, 1000, 1500, 2000 [mm];

Diametrul maxim al materialului prelucrat din bara: 45 [mm];

Numarul de rotatii ale arborelui principal: 24;

Gama de rotatii ale arborelui principal: 12; 15; 19; 24; 30; 38; 46; 58; 76; 96; 120; 150; 185;

230; 305; 380; 460; 480; 600; 610; 765; 955; 1200; 1500 [rot/min];

Numarul de avansuri: 60;

Gama de avansuri transversal: 0,046;

Puterea motorului de antrenare: 7,5 [kw];

Greutate: 2000÷2800 [kg].

Functie de caracteristicile masinii unelte se stabileste turatia de lucru cu relatia:

[rot/min]

Unde: n – turatia de lucru;

v – viteza de aschiere;

D – diametrul semifabricatului.

Rezulta valoarea turatiei teoretice:

nt = 510,34 [rot/min]

Din gama de turatii a masinii unelte se alege turatia economica:

ne = 480 [rot/min]

21


6. Stabilirea sistemului de pozitionare-fixare a sculei aschietoare pe masina unealta.

Pentru cutitele normale de strung sistemul de pozitionare-fixare care raspunde tuturor cerintelor de

rigiditate si universalitate privind reglajul positional in raport cu piesa prelucrata este prezentat

schematic in figura 6.1.

Fig.6.1

Dimensiunile de baza ale suportului port-cutit sunt date in tabelul urmator:

Tab.6.1

L0 H0 B0 l

[mm]

130 25 25 30

22


7. Verificarea de rezistenta si rigiditate a corpului sculei, a sistemului de pozitionare-

fixare si a partii aschietoare a sculei.

In conformitate cu sistemul de pozitionare-fixare adoptat, verificarea la rezistenta si rigiditate a

corpului cutitelor se face utilizand schema din figura 7.1

Fig.7.1

Avand in vedere modul de insumare a eforturilor in sectiunea de incastrare, verificarea la

rezistenta se face:

- la incovoiere si compresiune:

- la torsiune:

Efortul rezultant se determina cu relatia:

Unde:

– fortele pe cele trei directii x,y,z;

B, H – latimea respective inaltimea cutitului;

23


l - lungimea cutitului in consola;

e – distanta de la axa de simetrie a corpului cutitului pana la punctual de actiune a fortei Fz;

μ – coeficient ce tine de valoarea raportului H/B si se alege din tabelul 204 [1] pag.416;

In tabelul 7.1 sunt date valorile parametrilor din relatiile de mai sus.

Tab.7.1

Fz Fx Fy H B l e μ

[kgf] [kgf] [kgf] [mm] [mm] [mm] [mm] -

67,75 14,72 10 20 2 30 10 0,208

In urma calculelor rezulta:

σ = 1,88 [kgf] < σa = 24÷36 [kgf]

τmax = 0,12 [kgf] < τa = 17÷20 [kgf]

σrez = 1,89 [kgf] < σa = 24÷36 [kgf]

Verificarea la rigiditate se face cu relatia:

[mm]

Unde:

E- modul de elasticitate al materialului piesei;

I = – momentul de inertie;

fa = 0,1 [mm] pentru degrosare;

fa = 0,05 [mm] pentru finisare;

Rezulta sageata efectiva:

fa = 0,1 [mm]

24


8. Stabilirea schemei de ascutire-reascutire.

In cazul cutitelor armate cu placate dure, ascutirea fetei de asezare se face mai intai la un unghi

α+(4÷8)0 cu piatra abraziva din electrocorindon si apoi se executa ascutirea placutei la unghiul α

folosind piatre abrasive din carbora de siliciu.

Fig.8.1

Cunoscand unghiurile αN, γN, k, k’, λ, ascutirea fetei de asezare principale se face folosind pentru

pozitionarea cutitului in raport cu piatra abraziva unghiurile k, αy, αx.

Pentru ascutirea fetei de asezare secundare se folosesc pentru reglaj unghiurile k’, αy’, αx

’.

Pentru ascutirea pe fata de degajare se folosesc pentru reglarea pozitiei cutitului in raport cu piatra

abraziva unghiurile k, γx, γy.

25


Fig.8.2

Pentru fata de asezare se recomanda folosirea partii frontale a unei pietre oala, iar pentru fata de

degajare partea exterioara a unei pietre cilindrice.

26


9. Precizarea elementelor de precizie dimensionala, pozitie reciproca a suprafetelor

(abateri de pozitie) si calitatea suprafetelor (rugozitati).

Stabilirea conditiilor tehnice pentru sculele aschietoare se refera la urmatoarele:

- fixarea conditiilor pentru care proprietatile aschietoare ale sculei (durabilitatea, rezistenta la

uzura, proprietatile mecanice) se mentin la nivelul valorilor proiectate;

- fixarea abaterilor limita pentru elementele constructiv-dimensionale tinand seama de

necesitatea realizarii economice a sculei, fara a influenta insa negative calitatile aschietoare

ale acesteia si aspectul suprafetei prelucrate.

Dintre conditiile tehnice ce se trec pe desenul de executie cele mai importante sunt urmatoarele:

- materialul partii aschietoare, corpului si partii de fixare a sculei;

- tratamentul termic final si duritatea in unitati HRc pentru diferitele parti ale sculei;

- abaterile la unghiurile constructive;

- abaterile la dimensiunile liniare ale sculei;

- bataile radiale si axiale ale taisurilor active;

- semene de calitate pentru suprafetele active ale sculei;

- rugozitatea pentru suprafetele partii de pozitionare-fixare a sculei;

- rugozitatea pentru suprafetele libere ale sculei;

- parametrii regimului de aschiere limita si descrierea incercarii sculei;

- aspectul exterior al sculei;

Valorile abaterilor dimensionale, de pozitie reciproca si calitate a suprafetelor se determina

conform [1] pag.424-426 tab.204, 205, 206, 207.

27


•Abateri pentru unghiurile constructive

Tab.9.1

Unghiul Valoarea

[0]

Abaterea

[0]

α 12 ±1

γ 15 ±2

λ 5 ±1

k 45 ±2

k’ 45 ±1

•Abateri pentru inltimea H

H = [mm]

Pentru latimea B abaterile limita corespund fie abaterile semifabricatului (cazul cutitelor

neprelucrate prin aschiere), fie ajustajului je6 (cazul cutitelor cu suprafata corpului prelucrata prin

aschiere).

•Abateri pentru lungimea totala L, a cutitelor

L = 140±3 [mm]

•Abaterile pentru raza de racordarea varfului partii aschietoare trebuie sa fie <0,3 [mm]

•Abateri admisibile pentru locasurile cutitelor armate cu placute dure, pentru H=20 [mm]

sunt:

- pentru lungimea locasului ±0,5 [mm]

- pentru latimea locasului ±0,4 [mm]

- pentru raza de racordare ±0,5 [mm].

•Rugozitatile diferitelor suprafete ale cutitelor se dau in tabelul urmator:

Tab.9.2

Tipul suprafetei cutitului Ra Rz

Suprafata de asezare 1,6 6,3

Suprafata de degajare 1,6 6,3

Fatetele partii aschietoare 0,1÷0,4 0,8÷1,6

Suprafata de pozitionare (de reazem) 6,3 25

Suprafate libere 6,3 25

28


A. Brosa

TEMA PROIECTULUI

Sa se proiecteze o brosa pentru executarea alezajului piesei din materialul OL60, din figura de

mai jos:

29


1. Stabilirea schemei de aschiere, a schemei de generare si precizarea tipului de scula aschietoare

Brosarea este operatie de prelucrare prin aschiere a unor suprafete interioare cu o scula de mare productivitate – brosa. Aceasta poate fi considerata ca fiind formata din mai multe cutite de rabotat asezate succesiv.

Broşa este o sculă aşchietoare cu mai mulţi dinţi aflaţi la distanţă de un pas şi poziţionaţi unul faţă de altul, pe direcţia avansului de prelucrare, la distanţa az numită suraînălţare pe dinte. Dimensiunea az reperezintă mărimea avansului care se realizează în acest caz prin construcţia sculei aşchietoare şi nu pe cale cinematică.

Fig. 1.1 Broşă circulară de întindere

30


a) Schema de aschiere

Schema de brosare se diferentiaza dupa directia suprainaltarii pe dinte fata de adaosul de prelucrare. Din acest punct de vedere, broşarea poate fi: după profil, prin generare şi progresivă. Aceste scheme de aşchiere vor influenţa, atât construcţia broşei, cât şi procesul de aşchiere

- Tip scula aschietoare: brosa cilindrica

Fig. 1.2 Schema de brosare

31


b) Materialul de prelucrat

- Material de prelucrat: OL60, ale carui proprietati mecanice se gasesc in tabelul 1.1

Tab. 1.1

Marca

Clasa de calitate

Gradul de dezoxidare

Limita de curgere [kgf/mm2]

Rezistenta de rupere la tractiune [daN/mm2]

OL60 1 K

Profile pline

Profilefasunat

e

TableBenzi 60,8...70,6

(60...72)31,4(32)

30,4(31)

29,4(30)

Tab. 1.2

[daN/mm2]

c HB

66 0,4 165

32


2. Alegerea materialului si stabilirea tratementului termic pentru scula aschietoare

a) Alegerea materialului pentru partea de pozitionare - fixare si corpul sculei

Ţinând seama de solicitarea la rezistenţă a sculei în timpul procesului de aşchiere (mărimea şi dinamicitatea forţelor de aşchiere), literatura de specialitate recomandă pentru partea de fixare şi corpul sculei următoarele materiale:

- Oţeluri carbon obişnuite;

- Oţel carbon de calitate şi oţeluri superioare pentru construcţia de maşini;

- Oţeluri aliate şi oţeluri aliate superioare pentru construcţia de maşini.

Tab. 2.1

Marca Compozitia chimica [%]OLC 45 C Mn S P Fe

0,042 – 0,5 0,5 – 0,8 max 0,045 max 0,04 rest

Tab.2.2

Otelul Marca Starea*

Caracteristici mecanice minime Duritatea

Brinell

max HB

Lim

ita

de

curg

ere

Rez

iste

nta

la

Alu

ngi

rea

la r

up

ere

Gat

uir

ea la

rup

ere

KC

U 3

0/2

KC

U 3

0/5

Sta

rea

lam

inat

a

Sta

rea

reco

apta

Kgf/mm2 % Kgf/cm2

Carbon

de

calitate

OL60 N

I

36

40

62

66

18

17

35

36

-

6

-

4,5

229

-

197

-

*N-normalizat

33


I -imbunatatit

b) Alegerea materialului pentru partea aschietoare

Partea activa a brosei se va executa din otel rapid Rp3 avand urmatoarele caracteristici conform STAS 7382 – 80

Tab. 2.3

Marca Compozitie chimica [%]C Mn Si Cr Mo W V Ni P S Fe

Rp3

0,7

– 0,

8

0,45

0,2

...0,

4

3,6.

..4,4

max

0,6

17,5

-

19,5

1 –

1,4

max

0,4

max

0,0

25

max

0,0

2

rest

Tab.2.4

Marca Starea

Caracteristici mecanice minimeDuritatea

HRCLimita de rupere la compresiune

[Mpa]

Limita de rupere la incovoiere

[Mpa]Rp3 calire 103 103 61 - 63

c) Tratamentul termic

Partea activa din otel rapid Rp3 va fi supusa unui tratament termic preliminar si a unui final

Tratamentul termic preliminar este recoacerea de inmuiere la 820 – 850 in vederea prelucrarilor de degrosare. Dupa degrosare se impune recoacere de detensionare la temperaturi de

600 – 650 , pentru evitarea deformarii ulterioare a schulei sub influenta tensiunilor interne.

34


Dupa prelucrarea de finisare se aplica sculei tratamentul termic de calire, la calire, la

temperaturi de 1250 – 1290 , cu racire in baie izoterma avand temperatura de 500 – 550 Incalzirea in vederea calirii trebuie efectuata in trepte, cu mentinerea constanta a temperaturii la 450

– 600 , 850 sau/si 1050 . Incalzirea si racirea se fac in bai de saruri: pentru

temperaturi de 450 – 600 se recomanda folosirea eutecticului ternar SrCl2 + NaCl + KCl,

pentru mentinerea la temperatura de 850 se foloseste amestecul de BaCl2 + NaCl, iar pentru incalzirea finala se recomanda ca mediu aCl2 in amestec cu dezocidanti. Racirea se face in baie de saruri, in trepte.

3. Stabilirea elementelor constructive – dimensionale si alegerea parametrilor geometrici optimi

a) Calculul adaosului de prelucrare

Fig 3.1 Adausul de prelucrare

35


• Formula de calcul

Unde:

Lp = 1,35

d0 – diametrul initial al alezajului

A – adaosul de prelucrare

Dnom – diametrul final

Lp – lungimea gaurii brosate

Tab.3.1

[mm] Lp [mm] A [mm] [mm]

56,7 0,6 41,4

b) Numarul de dinti

Numărul de dinţi ai broşelor se determină funcţie de mărimea adaosului total de prelucrare şi de valoarea grosimii de aşchiere pe dinte, ţinând seama totodată şi de necesitatea existenţei unui anumit număr de dinţi pentru calibrare.


Tab.3.2

[mm/dinti]

[mm/dinti] [mm] [dinti][dinti]

Zc [dinti]

Z [dinti]

0,02 0,015 0.2 10 7 5 22

36


Z – numarul total de dinti

c) Pasul dintilor

• Pasul dintilor de degrosare

Fig. 3.2


Tab.3.3

m = 1,25...1,5 Lp [mm] pdeg [mm] pfin [mm]

1,5 56,7 12 9

•Elementele constructiv dimensionale pentru canalele de cuprindere a aschiilor si pentru dinti

37


Tab.3.4Dimensiunile dintilor brosei

p [mm] fl [mm] R [ ] K Sd [mm] Lp [mm] h [mm] r [ ]12 4 8 2,2 0,02 56,7 4 2

h – inaltimea dintelui p – pasulK – coeficien

d) Parametrii geometrici optimi ai broselor

Tab.3.5`Unghiul de degajare

- pentru dinti de degrosare - pentru dinti de finisare-calibrare15 5

Tab.3.6`Unghiul de asezar

- pentru dinti de degrosare - pentru dinti de finisare-calibrare3 1

e) Elementele constructive ale broselor

38


Fig.3.3

d1 – partea de prindere a broseid2 - partea gatuita a broseid4 – partea de ghidare din fatad6 – partea de ghidare posterioaral1 – lungimea de prindere a broseil2 – lungimea partii gatuite a broseil3 – lungimea conului de ghidarel4 – lungimea partii de ghidare din fatalcd – lungimea cozii broseilas – lungimea partii de aschierelc – lungimea partii de calibrarelactiva – lungimea partii active a broseil6 – lungimea partii de prindere posterioara (din spate

• Coada Brosei

39


Fig.3.4

Tab.3.7Dimensiuni ale partii de prindere a unei brose cu coada cilindrica

dinitial d1 d2 d4

-0,5

-1,0

b2

c l1 l2 l3 l4 r1 r2 α

nom

inal

abat

erea

li

mit

a e8

nom

inal

abat

erea

li

mit

a c1

1

nom

inal

abat

erea

li

mit

a e8

41,4

1

36

-0,0

50-0

,089

28

-0,1

20-0

,280

36 31

-0,0

50-0

,089

1,5

160

32 32 20 0,4

1,6

30

•Partea Gatuita


40


Tab.3.8

[mm] [mm] l2 [mm]41,4 38 35

Lungimea l2 este o cota libera

• Conul de ghidare

Lungimea l3 este lasata la aprecierea proiectantului

l3 = 15 [mm]

•Partea de ghidare din fata


d4 = d1 - 0,05 [mm]

l4 = (0,7...1) Lp [mm]

Tab.3.9

[mm]Lp [mm] d4 [mm] l4 [mm]

41,4 56,7 41,41 50

d1 – diametrul initial

d4 – partea de ghidare din fata

Lp – lungimea piesei

l4 – lungimea partii de ghidare din fata

• Lungimea Cozii Brosei

41



lcd = l1 + l2 + l3 + l4 + (10...15) [mm]

l1 – lungimea de prindere a broseil2 – lungimea partii gatuite a broseil3 – lungimea conului de ghidarel4 – lungimea partii de ghidare din fatalcd – lungimea cozii brosei

Tab.3.10

l1 [mm] l2 [mm] l3 [mm] l4 [mm] lcd [mm]

160 35 15 50 260

• Lungimea partii de aschiere


las = Zdeg pdeg + Zfin pfin

Tab.3.11

Zdeg [dinti] Zfin [dinti] pdeg [mm] pfin [mm] las [mm]

10 7 12 9 183

• Lungimea de calibrare


42


lc = Zcal pfin

Tab.3.12

Zcal [dinti] pfin [mm] lc [mm]

5 9 45

• Lungimea activa


lactiva = las + lc

Tab.3.13

las [mm] lc [mm] lactiva [mm]

183 45 228

• Partea de ghidare posterioara


l6 = (0,7...1) Lp

l6 = 56 [mm]

Lp – lungimea piesei

l6 – lungimea partii posterioare de ghidare

• Lungimea Brosei

L = lcd + las + lc + l6

Tab.3.14

lcd [mm] las [mm] lc [mm] l6 [mm] L [mm]

260 183 45 56 544

4. Calculul parametrilor geometrici constructivi în planele tehnologice. Determinarea profilului sculelor profilate

43


Fig 4.1

Tab. 4.1

α [ ] [ ]p [mm] h [mm] fl [mm]

R [ ] r [ ]

3 15 12 4 4 8 2

5. Calculul regimului de aşchiere, a forţelor şi momentelor de lucru şi alegerea

maşinii unelte

44


• Date initiale

Tab.5.1

b [mm] Sddeg [mm / dinte] Sdfin [mm / dinte]

42 0,02 0,015

b – latimea aschiei

Sd – avansul pe dinte

• Viteza de aschiere


Tab.5.2

Km T [min] Cv m y V [m / min]

1,4 130 12 0,62 0,62 3,42

• Fortele la brosare


Tab.5.3

az

[mm/dinte]d

[mm]

x

[N]

700 0,1 41,4 5 0,93 0,85 19039,53

• Puterea necesara


45


Tab.5.4

[N] [m/min] [kw]

19039,53 3,42 10,63

• Verificarea la rezistenta si rigiditate


Unde :

Fmax = Fz

Tab.5.5

Fmax [N] d2 [mm][mm2]

Fz [N] [mm/N] [mm/N]

19039,53 38 19 19039,53 300 16,78

d2 - partea gatuita a brosei

- aria partii gatuite a brosei

• Alegerea masinii unelte

46



- Se allege

Masina de brosat orizontala TIP7520 pentru brosarea interioara

Tab.5.6

Caracteristici tehnice U.M

P 19,7 [kw]

n 1000 [rot/mm]

Efortul maxim de brosare 20 [tone]

Limitele de viteza ale cursei active 0,6 - 6 [m/min]

Viteza cursei moarte 20 [m/min]

Lungimea maxima si minima a cursei active 1600 si 230 [mm]

Greutatea masinii 3000 [kg]

Gabaritul masinii

L 6700 [mm]

B 1030 [mm]

H 1300 [mm]

6. Stabilirea sistemului de pozitionare-fixare a sculei aschietoare pe masina unealta.

47


Fig.6.1

1. Brosa

2. Adaus de prelucrare

3. Piesa

4. Dispozitiv

5. Flansa masinii

6. Pene

7. Bucsa cu schimbare rapida

7. Verificarea de rezistenta si rigiditate a corpului sculei, a sistemului de pozitionare-fixare si a partii aschietoare a sculei.

48


Pentru brosele de intindere verificarea la rezistenta si rigiditate se reduce la verificarea relatiei , in care reprezinta efortul de intindere (tractiune) din sectiunile slabite ale corpului si

partii de fixare a brosei (sectiunea din dreptul golului primului dinte si sectiunea cozii in dreptul locasului pentru falcile de apucare).

• Verificarea cozii brosei


Unde :

Fmax = Fz

- efortul unitar efectiv [N/mm2]

Fz – forta de aschiere [N]

Tab.5.5

Fmax [N] d2 [mm][mm2]

Fz [N] [N/mm2] [N/mm2]

19039,53 38 19 19039,53 300 16,78

d2 - partea gatuita a brosei

- aria partii gatuite a brosei

- efortul unitar efectiv [N/mm2]Fz – forta de aschiere [N]A – aria sectiunii periculoase

= 400 N/mm2 pentru otel rapid si canale pentru aschii mici ( )

Brosele de compresiune nu necesita verificari la rezistenta si rigiditate

Pentru brosele destinate destinate prelucrarilor exterioare se impune numai verificarea elementelor sistemului de pozitionare – fixare.

49


8. Stabilirea schemei de ascutire si reascutire pentru fixare

Fig.6.1 Ascutirea Broselor

9. Conditii tehnice pentru brose

50


Brosele fiind scule de mare precizie , tolerantele pentru diametrul de dispunere a dintilor de

degrosare si pentru diametrul de dispunere a dintilor de degrosare si pentru diametrul de dispunere a

dintilor de finisare si calibrare (se stabilesc conform [1] tab.213,214 pag. 435);

Diametrul partii de ghidare din fata si spate se executa dupa ajustajul jd2 iar diametrul cozii si al

degajarilor brosei dupa ajustajul je4 respectiv je7.

Bataia radiala a dintilor de finisare si a partii de ghidare din sparte trebuie sa fie mai mica decat

valoarea absoluta a tolerantei la diametrul in zona considerata (maximum 0,05 mm). Pentru dintii de

calibrare nu se admite bataie radiala iar pentru portiunile degrojate ale brosei bataia admisa este de

maximum 0,2 mm.

Tab.9.1

Parametru Dimensiune niminala Abaterea

[mm]

Avansul pe dinte Sd 0,02 - 0,015

Lungimea totala L 544

Partea finisare - calibrare - 0,005

Inaltimea h 4 +0,3

Lungimea cozii lcd 260

1Lungime parte ghidare l4 50

Lungimea de calibrare lc 45

Parte de ghidare posterioara l6 56

Dintii de calibrare Z

Dintii aschietori 0,03...0,05

[ ]

Unghiul de degajare 15

Unghiul de asezare α 3

Rugozitatea suprafetelor de asezare si degajare se ia egala cu Ra =1,6…3,2

51


Bibliografie

1. Sef. De lucrari Ing. Mircea Cosmînca – Scule aschietoare - indrumar de proiectare - Ed.

Institutul politehnic Iasi , 1972

2. Dr. Ing. Constantin Minciu – Brosarea Vol. I si II - Ed.Tehnica Bucuresti , 1989

52

Sa Se Proiecteze Un Cutit de Strung Cu Placuta Brazata Pentru Prelucrarea Piesei

Documents

Transcript of Sa Se Proiecteze Un Cutit de Strung Cu Placuta Brazata Pentru Prelucrarea Piesei