Regimuri de Aschiere [PDF]

Zitiervorschau

REGIMURI DE AŞCHIERE PRINCIPII DE BAZĂ Regimul de aşchiere este factorul principal care determină valoarea normei de lucru şi reprezintă totalitatea următorilor parametri: adâncime de aşchiere, avans şi viteza de aşchiere. Parametrii regimului de lucru sunt determinaţi de mişcările sculei şi ale semifabricatului de prelucrat. Adâncimea de aşchiere ( t ) se realizează prin mişcarea perpendiculară a sculei către piesă (sau a piesei către sculă). Această deplasare de poziţie reciprocă dintre sculă şi piesă se efectuează la începutul unei treceri sau a unei curse de lucru, după cum piesa are mişcare de rotaţie sau de traslaţie. Se măsoara în milimetri. Avansul ( s ) se realizează prin aşa numita mişcare de avans, care poate fi realizată prin una sau mai multe mişcări, astfel: - deplasarea cuţitului (la strunjire, rabotare, mortezare, frezare); - depasarea piesei (la frezare, rabotare); - depasarea axială a burghiului; Avansul se determină după felul prelucrării exprimîndu-se în milimetri la o rotaţie a piesei (mm/rot), milimetri pe cursă dublă (mm/cd) sau milimetri pe dinte(mm/dinte); Viteza principală de aşchiere ( v) este distanţa parcursă de tăişul sculei în unitatea de timp în direcţia mişcării principale (de rotaţie sau de transalaţie). Viteza de aschiere se măsoară în metri/minut pentru toate prelucrările, excepţie făcând rectificarea unde se măsoară în metri/secundă. Viteza de aşchiere se determină cu relaţia: v=

π⋅d ⋅ n ; 1000

[m/min]

sau, pentru rectificare: v=

π⋅D ⋅n ; [m/sec] 60 ⋅ 1000

unde: - D - diametrul piesei ( sau a sculei) ; [mm] - n - turaţia piesei ( sau a sculei) ; [rot/min] n=

1000 ⋅ v ; π⋅ D

[rot/min]

Adîncimea de aşchiere şi avansul determină direct secţiunea aşchiei. Forţa de aşchiere ( F ) este un alt element al procesului de aşchiere care se descompune după trei direcţii perpendiculare într eleşi anume: - Fz – forţa tangenţială, tangentă la suprafaţa de prelucrat; - Fx – forţa axială sau de avans, îndreptată în direcţia avansului; - Fz – forţa radială, îndreptată după raza piesei de prelucrat; F = FX2 + FY2 + FZ2 ; [daN] Cu ajutorul elementelor procesului de aşchiere se poate determina momentul de torsiune şi puterea necesară în procesul de aşchiere: F ⋅D Mt = z ; [daNm] 2 ⋅ 1000 F ⋅v Nc = z ; [W] 6 F ⋅v Nc = z ; [kW] 6 ⋅ 1000 Unde: - Mt - momentul de torsiune [daNm]; - D – diametrul piesei [mm]; - Fz – forţa tangenţială [daN]; - v - viteza de aşchiere [m/sec]; Nc – puterea consumata de aşchiere [W], [kW] ;

1

DATE INIŢIALE NECESARE PROIECTĂRII REGIMULUI DE AŞCHIERE Determinarea regimului de aşchiere se face după elaborarea traseului tehnologic, când se cunosc: - forma, dimensiunile, precizia şi rugozitatea suprafeţelor piesei finite; - forma şi dimensiunile semifabricatului; - caracteristicile mecanice ale materialului de prelucrat; - numărul, felul şi succesiunea operaţiilor şi fazelor de lucru; - adaosurile de prelucrare şi dimensiunile intermediare ale operaţiilor procesului tehnologic; - materialul şi parametrii tehnologici ai sculelor; - tipul maşinii unelte şi sisteml de prindere şi fixare a semifabricatului; Succesiunea etapelor la proiectarea regimului de aşchiere Pentru proiectarea regimului de aşchiere se urmează următorii paşi: - alegerea maşinii unelte; - alegerea sculei aşchietoare; - determinarea adâncimii, avansului şi a vitezei de aşchiere; - determinarea turaţiei de lucru şi recalcularea vitezei de aşchiere şi a durabilităţii sculei; - determinarea momentului de torsiune şi puterii efective de aşchiere; - determinarea maşinii unelte şi eventual alegerea altei maşini; Calculul regimurilor de aşchiere la strunjire La strunjire mişcarea principală este rotirea piesei iar mişcarea de avans este mişcarea de translaţie a cuţitului. Elementele componente ale regimului de aşchiere Adâncimea de aşchiere – t – este mărimea tăişului principal aflat în contact cu piesa de prelucrat, măsurată perpendicular pe planul de lucru. Avansul – s – se determină de obicei ca milimetri deplasare sculă la o rotaţie a piesei. Viteza principală de aşchiere – vp – este viteza unui punct ce pe tăişul sculei pe direcţia principală de aşchiere. Alte elemente care influenţează procesul de aşchiere sunt: - prelucrabilitatea materialelor; - proprietăţile aşchitoare ale materialului pentru scule; - uzura şi durabilitatea sculei aşchietoare; - calitatea şi precizia piesei prelucrate; Adâncimea de aşchiere se determină cu relaţia: 2A c t= ; [mm] 2 Pentru adaosuri asimetrice vom avea: t = A c ; [mm] Unde: - t - adâncimea de aşchiere; - Ac – adaosul de prelucrare pentru prelucrarea curentă; Avansul se alege din tabele, iar valoarea aleasă se verifică în funcţie de: - rezistenţa corpului cuţitului; - rezistenţa plăcuţei de carburi metalice; - eforturile admise de mecanismele de avans ale maşinii unelte; - momentul de torsiune admis de mecanismul mişcării principale al maşinii unelte; - rigiditatea maşinii unelte, a piesei de prelucrat şi a dispozitivelor; - rezistenţa piesei; - precizia prescrisă piesei; - calitatea prescrisă piesei prelucrate (rugozitatea suprafeţei piesei); După calcularea valorilor avansului în funcţie de parametrii de mai sus se alege din cartea maşinii unelte valoarea avansului real imediat inferioară celei mai mici valori calculate. Verificarea avansului se face cu următoarele relaţii:

2

a) Verificarea avansului în funcţie de rezistenţa piesei: s1 ≤ y z

Fp 1.12 ⋅ C Fz ⋅ t

x Fz

;

[mm/rot]

unde: - Fp – forţa care poate deforma piesa [daN]; - CFz , xFz, yFz – coeficienţi şi exponenţi ai forţei de aşchiere care ţin cont de materialul piesei şi de condiţiile de prelucrare; - t - adâncimea de aşchiere [mm]; b) Verificarea avansului în funcţie de rigiditatea piesei:

s 2 ≤ yz

µ 1 ⋅ E ⋅ I ⋅ f adm 1.12 ⋅ C Fz ⋅ t

y Fz

⋅ l3

; [mm/rot]

unde: - CFz , xFz, yFz – coeficienţi şi exponenţi ai forţei de aşchiere; - E – modulul de rezistenţă; - I – momentul de inerţie al secţiunii piesei; - fadm – săgeata admisibilă; - l – lungimea de aşchiere [mm]; - t - adâncimea de aşchiere [mm]; În general această verificare se face pentru piese lungi, la care: L ≥7 ; D

c) Verificarea avansului din punct de vedere al rezistenţei corpului cuţitului: s5 ≤

y1

3,33 ⋅ h ⋅ b ⋅

h L ; [mm/rot]

c 4 ⋅ t x1 ⋅ HBn1

unde: - h, b – dimensiunile secţiunii corpului cuţitului [mm]; - L – lungimea în consolă a cuţitului [mm]; - c4 – coeficient în funcţie de materialul de prelucrat şi materialul sculei aşchietoare; - t - adâncimea de aşchiere [mm]; - HB – duritatea materialului prelucrat; - n1 – exponentul durităţii materialului prelucrat; - x1, y1 – exponenţii adâncimii şi avansului de aşchiere; d) Verificarea avansului din punct de vedere al rugozitaţii suprafeţei de prelucrat: s 3 ≤ 1.07

H max ⋅ r 0.65 ; [mm/rot] 0.21

unde: 0 , 97 - Hmax = Rmax = Rz = f( Ra)= 4,5 ⋅ R a ; Relaţia pentru s3 este stabilită experimental. e) Verificarea avansului din punct de vedere al rezistenţei mecanismului de avans f)

s 4 ≤ yz

Ft 0,34 ⋅ C Fz ⋅ t

x Fz

; [mm/rot]

unde: - Ft – forţa tangenţială maximă la care rezistă pinionul [daN]; - CFz , xFz, yFz – coeficienţi şi exponenţi ai forţei de aşchiere; Ft = π ⋅ m ⋅ b ⋅ y ⋅ σ at ; [daN] unde: - m – modulul pinionului, [mm] ; - b – laţimea pinionului, [mm] ;

3

- y – coeficientul de formă al dintelui; - σat – rezistenţadmisibilă la tracţiune a materialului pinionului, [daN/mm 2] Forţele admise de mecanismele de avans se determină mai uşor din diagrame. După calcularea valorii avansului se alege din “ tabela de avansuri ” a strungului avansul imediat inferior celui mai mic avans calculat. Viteza de aşchiere se calculează cu următoarea relaţie:

vt =

C vt ⋅ k v ; [m/min] T ⋅ t yv ⋅ s x v m

Unde: - Cvt, xv, yv – coeficientul şi exponenţii vitezei de aşchiere care ţin cont de materialul de prelucrat şi de condiţiile de aşchiere; - T – durabilitatea economică a sculei, [min]; - Coeficientul de corecţie al vitezei, calculat cu: k v = k t ⋅ k prel ⋅ k St ⋅ k e ⋅ k S ⋅ k γ ⋅ k χ ⋅ k χ1 ⋅ k r ⋅ k α ⋅ k q1 ⋅ k h1 ⋅ k d ⋅ k w ; unde: - kt – coeficient care depinde de starea materialului prelucrat; - ke – coeficient în funcţie de starea suprafeţei materialului de prelucrat (coaja); - kS - coeficient în funcţie de materialul părţii aşchietoare a sculei aşchietoare; - kγ - coeficient în funcţie de unghiul de degajare al sculei; - kα - coeficient în funcţie de unghiul de aşezare al sculei; - kχ - coeficient în funcţie de unghiul de atac principal al sculei; - kχ1 - coeficient în funcţie de unghiul de atac secundar al sculei; - kr – coeficient care depinde de raza de rotunjire a muchiei taişului; - kq1 – coeficient care depinde de aria secţiunii corpului cuţitului; - kh1 – coeficient care depinde de uzura cuţitului; - kd – coeficient care dipnde de forma feţei de degajare; - kw – coeficient care depinde de lichidul de aşchiere utilizat; Pentru strunjirea interioară, datorită condiţiilor mai grele se introduce încă un coeficient de corecţie. La strunjirea frontală diametrul de prelucrat se modifică odată cu deplasarea cuţitului, deci viteza de aşchiere variază o dată cu modificarea diametrului. Pentru a rămâne în zona acoperitoare vom face calculele pentru diametrul exterior, (dimetrul maxim al piesei D max) introducând şi de această dată un coeficient de corecţie. Pentru strunjirea canalelor şi retezare adâncimea de aşchiere se determină cu relaţia empirică: t = 0,6 ⋅ D 0 ,5 ; [mm] iar viteza de aşchiere:

v=

Cv ⋅ k ; [m/min] s yv

unde: - k – coeficient de corecţie care ţţine cont de duritatea materialului de prelucrat (identic cu cel de la cuţitele normale); - Cv, yv – coeficientul şi exponentul vitezei de aşchiere care ţin cont de materialul de prelucrat şi de condiţiile de aşchiere; Determinarea turaţiei piesei După calcularea vitezei se trece la determinarea turaţiei piesei cu relaţia; 1000 ⋅ v t n= ; [rot/min] π⋅D Turaţia caculată se compară cu turaţiile reale, existente în tabela maşinii unelte alese. De aici se va alege o tutraţie imediat inferioarăturaţiei calculate şi cu această valoare efectivă se va recalcula viteza efectivă (reală) de aşchiere cu relaţia; π ⋅ D ⋅ n ef v ef = ; [m/min] 1000

4

Puterea de aşchiere Puterea necesară pentru aşchiere se determină cu relaţia: F ⋅V Pasch = Z ef ; [kW] 6000 Unde: - Fz – forţa de aşchiere, [daN - Vef – viteza efectivă de aşchiere, [m/min] Puterea necesară pentru ca maşina unealtă să poată suporta prelucrarea considerată: PMU =

Pasch ; η

[kW]

Unde: η - randamentul maşinii unelte;

5