PROCESUL FORMRII ACHIILORMECANISMUL FORMRII DIVERSELOR TIPURI DE ACHII

Achierea ortogonal; Concluzii ale cercetrilor experimentale: Achierea deformare plastic (eforturi mai mari dect limita de curgere a materialului prelucrat)Stare plan de deformare- forfecare simplI - zona deformaiilor iniialeII- zona deformaiilor secundareOE plan unic de alunecare

Modelul simplificat cu plan unic de alunecare (Time, Ernst, Merchant)

Mecanismul este caracteristic achierii materialelor tenace, cu capacitate mare de deformare. In acest caz gradul de deformare n timpul achierii este mult inferior limitei de rupere a materialului prelucrat, astfel ca achiile se formeaz numai prin curgere plastic . Se obin achii sub form de panglic continu.Achii de curgereCondiii de formare: materialul prelucrat- tenace; avans mic; vitez de achiere mare unghi de degajare mare

Mecanismul formrii achiilor la materiale casanteTransformarea stratului de achiere n achie se realizeaz prin rupere fragil a elementului de achie i nu prin alunecarea lui. Se obin n acest fel achii fragmentate, denumite achii de rupere Condiii de formare: material fragil (limita de curgere aproape de limita de rupere); avans mare; vitez de achiere mic; unghi de degajare mic sau negativ.Mecanisme mixte: la materiale cu structur neuniform sau la prelucrri cu seciuni mari ale stratului de achiereAchii lamelareAchii de forfecare

Pentru

Considernd c la achiere nu se produce modificarea densitii materialului prelucrat i innd cont de starea plan de deformaii se poate scrie c volumul achiei i al stratului achiat sunt egale, deci:adic: kl = kaDeterminarea experimental a coeficientului de ngroare permite stabilirea mrimii unghiului planului de alunecare n cazul prelucrrii materialelot tenace.

Tiul de depunere - La prelucrarea anumitor materiale tenace (oeluri hipoeutectice, aliaje de aluminiu, aliaje de titan etc.), n procese de achiere cu caracter continuu, apar la zona de contact de pe faa de degajare condiii de presiune i temperatur favorabile aderrii unor particule de pe faa inferioar a achiei pe suprafaa sculei. Depunerea format poart numele de ti de depunere.Condiii: temperaturi n zona de contact cuprinse ntre 2000 C i 6000 C;vitezele de achiere cuprinse ntre 5 i 50m/min; achiere continu;materiale cu tendin de lipire.Tiul crete i la o anumit nlime se sparge, apoi se formeaz din nou .a.m.d.Inconveniente:- provoac apariia vibraiilor ca urmare a formrii i distrugerii periodice a depunerii;- nrutete rugozitatea suprafeei prelucate, datorit vibraiilor i a prezenei pe suprafaa achiat a unor particule rezultate din sfrmarea depunerii;

- constituie o important cauza a uzrii feei de degajare a sculei, deoarece n momentul forfecrii depunerii sunt smulse i antrenate de achie i particule ale suprafeei sculei de care a fost sudat depunerea;- micoreaz precizia de prelucrare prin modificarea cotei de reglaj ( ca urmare a poziiei aleatoare a vrfului tiului ).Pentru a evita prezena i efectele tiurilor de depunere, este necesar s se foloseasc viteze de achiere situate n afara domeniului favorabil formrii acestora, iar cnd acest lucru nu este posibil, este recomandabil utilizarea lichidelor de rcire i ungere care mpiedic lipirea particulelor din achie pe faa de degajare a sculei.

FORELE DE ACHIERERezistenele de achiereComponentele forei de achiereFz componenta principal a forei de achiereFx componenta axialFy componenta radial

ntre componentele normal pe muchia principal, radial i axial se pot scrie relaiile:Calculul componentelor forei de achierePentru a stabili mrimea componentelor forei de achiere la prelucrarea cu diferite valori ale parametrilor tehnologici ai procesului se utilizeaz, mai frecvent, dou metode i anume:-metoda analitic, bazat pe modelul comprimrii plastice a stratului de achiat;-metoda empiric, bazat pe folosirea forei specifice de achiere.n cazul metodei analitice se consider stratul de achiere ca o epruvet supus unui proces de compresiune plastic i se ajunge, pentru calculul componentei principale a forei de achiere la relaia:

Analog, pentru celelalte componente:

Constantele CFx , CFy ... i exponenii xFx , xFy..... din relaiile de mai sus se gsesc n literatur n funcie de materialul prelucrat i procedeul de prelucrare utilizat.n cazul metodei empirice, componenta principal a forei de achiere se determin pornind de la relaia de definiie a forei specifice.Fora specific de achiere ks se definete ca raport ntre componenta principal a forei de achiere i aria seciunii stratului de achiere: [daN/mm2]Fora specific de achiere reprezint, deci, fora necesar desprinderii unui strat de achiere de seciune unitar. Mrimea ei nu este o constant pentru un anumit material prelucrat, ci este influenat de: rezistena i duritatea materialului prelucrat; regimul de achiere folosit ; parametrii geometrici ai tiului sculei ; folosirea lichidelor de rcire i ungere.La creterea rezistenei i/sau duritii materialului prelucrat, fora specific de achiere crete.Dintre factorii regimului de achiere influena cea mai puternic asupra forei specifice o are avansul (sau grosimea de achiere).

Analitic, aceast influen se poate exprima printr-o relai de forma:

n care kS1,1 este fora specific determinat experimental, la a=1mm i b=1mm. Valorile kS1,1 i exponentul x sunt dependente de materialul prelucrat i sunt date n tabele n literatura de specialitate

Logaritmnd expresia de mai sus se obine:

care n coordonate dublu logaritmice reprezint o dreapt.Variaia descresctoare a forei specifice de achiere la creterea grosimii este evideniat i de valorile lui kS caracteristice diverselor procedee de prelucrare i diverselor forme de seciuni ale achiei.Procedeele de achiere de finisare , la care se utilizeaz grosimi mici de achiere, sunt caracterizate de valori mari ale forei specifice, iar la arii egale ale seciunii stratului de achiere se obin fore specifice mai mici la acele forme de seciuni la care grosimea este mai mare.

Dintre parametrii geometrici ai sculei cea mai mare influen asupra lui kS o are unghiul de degajare i anume, la creterea acestuia fora specific de achiere scade. Folosirea lichidelor de rcire i ungere la achiere duce la micorarea forei specifice ks, ca urmare a micorrii frecrilor exterioare i interioareAvnd n vedere cele de mai sus, n cazul metodei empirice, componenta principal a forei de achiere se determin pornind de la relaia de definiie a forei specifice, dar innd cont de faptul c aceasta este influenat de condiiile de achiere, astfel nct este nevoie s se introduc nite corecii care s in cont de diferena ntre condiiile concrete ale prelucrrii i condiiile etalon n care s-a determinat experimental kS : n care k1, k2, ....kn sunt coreciile funcie de gradul de uzur al sculei, condiiile de rcire, valoarea real a unghuilui de degajare etc.

Influena condiiilor de lucru asupra componentelorforei de achiere

Influena materialului prelucrat i a materialului sculei. n general, cu ct materialul prelucrat are o rezisten la rupere sau o duritate mai mare, cu att forele de achiere obinute la prelucrarea lui sunt mai mari. pentru oelpentru fontMaterialul prii achietoare a sculei influeneaz puin asupra componentelor forei de achiere, modificrile datorndu-se, n acest caz, variaiei coeficientului de frecare dintre materialul sculei i cel al piesei. Influena parametrilor geometrici ai sculeiDintre parametrii geometrici ai sculelor, cea mai mare influen asupra forei de achiere o are variaia unghiului de degajare. La creterea unghiului de degajare toate componentele forei de achiere scad , dar cu viteze de variaie diferite. Panta cea mai mare se nregistreaz la variaia componentei FX, componentele FY i FZ , modificndu-se cu vitez mai mic.Variaia unghiului de aezare nu modific valoarea forei normale i a fortei de frecare pe faa de degajare, ci are efect doar asupra fortelor care acioneaz pe faa de aezare a sculei. Prin urmare, forta de achiere n ansamblu se micoreaz la creterea unghiului n principal pe baza micorrii forei de frecare pe faa de asezare.

Cercetrile experimentale au dovedit c, pentru unghiuri de aezare cuprinse ntre 20 i 100 , creterea acestui unghi produce o scdere a componentelor forei deachiere ( n special a componentelor Fy i FX), iar la valori mai mari de 120 influena unghiului de aezare este neglijabil.La valori cuprinse ntre -10 i +10 unghiul practic nu influeneaz aspra componentei principale a forei de achiere. Dac primete valori negative componenta principal a forei de achiere crete uor, o cretere nsemnat nregistreaz ns componenta radial a forei de achiere, motiv pentru care asemenea unghiuri nu sunt recomandabile la prelucrarea pieselor cu perei subiri ( din cauza posibilitii deformrii lor).Mrirea razei de racordare a tiului produce creterea fortei de achiere i a componentelor sale, iar tocirea muchiei achietoare prin uzur are, de asemenea, un efect de mrire a componentelor forei de achiere (care la un grad avansat de uzur poate depi cu 200% valoarea forei la lucrul cu scula nou ascuit).

Influena regimului de achiere Dintre parametrii regimului de achiere, adncimea i avansul au o influen considerabil asupra forei de achiere i anume, la creterea acestora se mrete seciunea stratului de achiere, ceea ce duce la mrirea rezistenei opus la deformare , deci la creterea tuturor componentelor forei de achiere. n relaiile de calcul pentru componentele forei de achiere, n general, XF > YF,,,ceea ce nseamn c influena adncimii de achiere asupra mrimii forelor este mai mare dect a avansului. Viteza de achiere influeneaz n msur mai mic forele de achiere dect ceilali doi parametri ai regimului de achiere. S-a constatat c la creterea vitezei toate componentele forei de achiere nregistreaz o uoar scdere, n principal ca urmare a mririi temperaturii n zona de formare a achiei, ceea ce duce la micorarea rezistenei opus la deformare de materialul respectiv. Dependena complet a componentei principale de factorii de regim este de forma:n care ZFZ este mult mai mic dect XFZ i YFz , motiv pentru care aceast influen este neglijat la vitezele de achiere obinuite .

Influena lichidelor de rcire i ungere.Folosirea lichidelor de rcire i ungere la achiere are ca scop, pe de-o parte, coborrea temperaturii n zona de achiere i, pe de at parte, reducerea forelor de achiere prin micorarea rezistenelor de achiere.Efecte foarte importante ale folosirii lichidului de rcire i ungere:ptrunde ntre faa de degajare i achie, precum i ntre faa de aezare i suprafaa piesei i mbuntete coeficientul de frecare , reducnd componentele F i F ale rezistenei de achiere; ptrunde n microfisurile dintre elementele de achie ntre care se produc alunecri n timpul procesului de achiere i, din cauza forelor mari de absorbie dintre pereii fisurilor i moleculele substanei active, lrgete (prin efect de pan) fisurile, ajutnd n acest fel la distrugerea coeziunii elementelor materialului prelucrat, ceea ce micoreaz componentele Rf i Rc ale rezistenei interioare de achiere; produce o oarecare lubrifiere a suprafeelor de alunecare dintre elmentele de achie, care reduce fora de frecare interioar Fi.