cutite filetare cap. 17

Capitolul 17: Scule pentru filetare

165

CAPITOLUL 17: SCULE PENTRU FILETARE

În construcţia de maşini, filetele ocupă o importanţă deosebită, având în vedere utilizarea acestora la realizarea asamblărilor demontabile, la reglarea diverselor mecanisme, etc. Marea varietate a filetelor utilizate, precum şi dispunerea acestora pe arbori sau alezaje, a determinat dezvoltarea mai multor metode de filetare şi, în consecinţă, şi a unor scule aşchietoare adecvate.

Sculele pentru prelucrarea filetelor pot fi clasificate astfel: 1. După modul de execuţie: 1.1 Scule care realizează filetul prin aşchiere; 1.2 Scule care realizează filetul prin deformare plastică la rece.

2. După soluţia constructiv-funcţională adoptată şi după destinaţie: 2.1 Cuţite pentru filetare; 2.2 Tarozi; 2.3 Filiere; 2.4 Capete de filetat; 2.5 Freze pentru filetare; 2.6 Role pentru rularea filetului; 2.7 Plăci pentru rulat filete; 2.8 Discuri abrazive profilate pentru rectificarea filetelor.

3. În funcţie de desfăşurarea procesului de prelucrare, sculele utilizate la executarea filetelor se împart în: 3.1 Scule pentru filetare liberă; 3.2 Scule pentru filetare autocondusă.

Sculele care lucrează prin metoda filetării libere se caracterizează prin independenţa unor parametri dimensionali ai acestora în raport cu cei ai filetului realizat, ca şi prin tehnologia de filetare propriu-zisă. Din această categorie fac parte cuţitele de filetare, frezele pentru filetat, discurile abrazive profilate, rolele şi plăcile de rulat filet.

Sculele de filetat autoconduse se caracterizează prin cuprinderea în construcţia lor a principalilor parametri dimensionali ai filetului de realizat, din care cauză, atât precizia cât şi dimensiunile filetului obţinut sunt dependente de cele ale sculei. Acest mod de lucru este specific tarozilor, filierelor şi capetelor de filetat.

17.1. Cuţite normale pentru filetat

Cuţitele normale pentru filetare sunt cele mai simple scule utilizate la prelucrarea suprefeţelor elicoidale exterioare şi interioare. Forma profilului cuţitului este determinată de profilul filetului de executat, care poate fi: triunghiular, trapezoidal, pătrat, fierăstrău, etc.

Din punct de vedere constructiv, cuţitele normale de filetat se execută sub formă de:

• Cuţite simple, Fig. 17.1 şi cuţite pieptene, Fig. 17.2, pentru filetare exterioară;

• Cuţite simple şi cuţite pieptene pentru filetare interioară.


166

Cuţitele simple se execută fie din oţel rapid, în construcţii monobloc sau sudate cap la

cap, fie cu plăcuţe din carburi metalice lipite sau prinse mecanic. Cuţitele de tip pieptene se execută în principal din oţel rapid şi numai în

cazuri rare cu tăişuri din carburi metalice. • Geometria tăişului, Fig. 17.3.

Unghiurile de degajare şi de aşezare se indică pentru punctele de pe tăiş situate la nivelul axei piesei, deci la vârful sculei şi se măsoară în plan axial.

Valoarea acestor unghiuri se stabileşte în funcţie de rezistenţa materialului supus prelucrării, fiind cuprinse în limitele: γ = 0° ÷ 25°; α = 8° ÷ 15°.

Pentru punctele de pe profil situate sub axa piesei, unghiurile de aşezare şi de

degajare se calculează cu relaţiile evidente (17.1), (17.2), rezultate din triunghiurile OpMN şi OpMX.

γsinrhp ⋅= (17.1)

xxp sinrh γ⋅= (17.2) Rezultă relaţia (17.3), (17.4).

xx sinrsinr γγ = sau x

x rsinrarcsin γγ = (17.3)

xx γγαα −+= (17.4)

Fig. 17.1

Fig. 17.2

Fig. 17.3


167

Unghiurile de aşezare normale pe tăiş depind ca valoare de cele longitudinale, în conformitate cu relaţia generală (17.5), în care λ = 0 şi K este dat de relaţia (17.6).

KsintgKcosctgctg Nx λαα += (17.5)

22K επ

−= (17.6)

Rezultă relaţia (17.7).

2sintgtg yN

εαα = (17.7)

Practic, pentru valori ale lui αy = 10° ÷ 15° şi 2ε

= 30°, se obţine relaţia

(17.8). ( ) ooo 8530sin1510tgtg N ÷≈⋅÷=α (17.8)

Dacă în ce priveşte valoarea unghiului de aşezare normal constructiv, αN = 5°

÷ 8°, aceasta apare ca suficientă, valoarea unghiului de aşezare funcţional αf poate deveni în anumite condiţii foarte mică, sau chiar negativă, ca urmare a deformaţiilor cinematice date de componenta relativ mare a mişcării Vx pe direcţia avansului longitudinal, relaţia (17.9), în care (n) este turaţia şi (p) pasul filetului.

1000npVx⋅

= [ mm/min ] (17.9)

Fenomenul se poate înţelege simplu, dacă se consideră o secţiune transversală prin sculă şi piesă, Fig. 17.4.

Dacă unghiul de aşezare transversal constructiv αx este acelaşi pe cele două tăişuri, deformaţie cinematică ω fiind aceeaşi, la un anumit diametru al piesei rezultă relaţiile (17. 10) – (17.12).

Fig. 17.4


168

ωαα −= xfs (17.10)

ωαα += xfd (17.11)

edparctg

πω = (17.12)

La filetele triunghiulare, în general, deformaţia cinematică ω nu depăşeşte 3°

- 4° şi se pot folosi unghiuri constructive egale pe cele două tăişuri laterale ale cuţitului.

La filetele trapezoidale sau pătrat însă, pasul (p) fiind mare, rezultă deformaţii cinematice mari şi deci o diferenţiere mare a unghiurilor de aşezare funcţionale: pentru egalizarea acestor unghiuri se foloseşte, fie diferenţierea unghiurilor constructive de aşezare, fie înclinarea feţei de degajare prin rotirea corespunzătoare a cuţitului în jurul axei proprii, cu unghiul ω, în aşa fel încât unghiurile funcţionale să se egalizeze practic cu cele constructive. • Calculul geometric al cuţitelor normale se referă la stabilirea profilului în

planele tehnologice: În planul feţei de degajare, pentru control; În planul normal la faţa de aşezare, pentru stabilirea profilului sculei de ordin doi şi pentru control.

Fig. 17.5


169

Profilul în planul feţei de degajare D – D este determinat de înălţimea (td) şi unghiurile (εds) şi (εdd), iar în planul A – A, normal la feţele de aşezare, de înălţimea (ta) şi unghiurile (εas) şi (εad), Fig. 17.5, pasul rămânând acelaşi, datorită paralelismului celor două secţiuni cu axa piesei.

Asimetrizarea profilului are loc datorită subînălţării (h) a punctelor exterioare (b) şi (c) ale profilului sculei, ca urmare a unghiului de degajare pozitiv (γy).

Mărimea (h) se determină cu relaţia (17.13).

( )yiy22

i2eyy cosrsinrrsinsinadh γγγγ −−== (17.13)

Mărimea (∆) cu care punctele (b) şi (c) sunt deplasate la dreapta, se

determină cu relaţia (17.14), în care tgω se obţine conform relaţiei (17.15).

ω∆ tgh ⋅= (17.14)

er2ptgπ

ω = (17.15)

Înălţimea profilului în planul feţei de degajare va fi dat de relaţia (17.16), iar

unghiurile de profil de relaţiile (17.17), (17.18), în care ba′ şi ca′ sunt daţi de relaţiile (17.19), (17.20).

yiy22

i2ed cosrsinrradt γγ −−==

(17.16)

d

ds

tbaarctg

2′

=ε

(17.17)

d

dd

tcaarctg

2′

=ε

(17.17`)

∆−=′2pba

(17.18)

∆+=′2pca

(17.19)

În planul normal A – A, înălţimea profilului (ta) şi unghiurile profilului (εas) şi

(εad), vor fi date de relaţiile (17.20) – (17.22).

( )yyda costt γα +⋅= (17.20)

a

as

tbaarctg

2′

=ε

(17.21)


170

a

ad

tcaarctg

2′

=ε

(17.22)

Deoarece filetele sunt formate din suprafeţe

elicoidale, în cazul feţei de degajare înclinate (γ ≠ 0), profilul sculei necesită o corecţie în plus, deoarece lăţimile tăişului la diferite adâncimi nu mai sunt plasate simetric faţă de axa tăişului. Datorită acestui fapt, profilul cuţitului în planul feţei de degajare rezultă simetric, iar tăişurile aşchietoare laterale capătă deformaţii hiperbolice.

17.2. Cuţite prismatice pentru filetare

Cuţitele prismatice pentru filetare se utilizează de obicei la executarea filetelor cu un singur început şi cu înclinarea mică a elicei. Din punct de vedere constructiv, se pot executa cu un singur tăiş sau cu tăişuri multiple, Fig. 17.6, din oţel rapid sau cu plăcuţe din carburi

metalice. Cuţitele cu tăişuri multiple pot fi executate

în două variante: cu pas normal sau cu pas micşorat pe conul de atac. Acestea din urmă se folosesc la prelucrarea filetelor dintr-o singură trecere. Micşorarea pasului în zona conului de atac este indicată în vederea realizării aşchierii numai pe unul din flancurile sculei, conform Fig. 17.7.

Se recomandă ca unghiul de atac să fie de aproximativ 7°. Pasul micşorat al profilului cuţitului pe conul de atac se stabileşte conform relaţiei (17.23).

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=−+=tgK2tg1pCDABpp ssε

(17.23)

17.3. Cuţite disc pentru filetare

Aceste cuţite se execută în variantele cu un singur tăiş sau cu tăişuri multiple, fiind dispuse inelar sau după elice. Prima categorie de cuţite (cu tăişurile dispuse inelar) se folosesc la prelucrarea filetelor cu înclinare mică a elicei, iar cele cu tăişurile elicoidale la prelucrarea filetelor cu

Fig. 17.6

Fig. 17.7

Fig. 17.8


171

Fig. 17.9

înclinarea mai mare. Pentru prelucrarea filetelor exterioare, sensul de înclinare al elicei tăişurilor de pe cuţit trebuie să fie opus celui de pe piesă, iar la filetarea interioară să aibă acelaşi sens.

În Fig. 17.8 se prezintă construcţia unui cuţit cu coadă, pentru filete cu diametru sub 30 mm, iar în Fig. 17.9 două variante de cuţit cu alezaj, prima fără con de atac şi având tăişurile dispuse pe elice, cea de a doua cu tăişuri inelare şi con de atac.

Profilul acestor cuţite se determină în mod analog cu cel al cuţitelor disc profilate.

17.4. Tarozi

Tarozii sunt scule aşchitoare folosite exclusiv la executarea filetelor interioare. Se apreciază că filetele interioare se execută cel mai uşor cu ajutorul tarozilor, mai ales în cazul diametrelor mici, obţinându-se în acelaşi timp o precizie dimensională şi o productivitate însemnată.

Ca părţi componente, la orice tarod, Fig. 17.10, se disting: • Partea de atac sau partea de aşchiere a tarodului, care participă efectiv la

procesul de eliminare a adaosului de prelucrare, fiind prevăzut cu un unghi de atac K, egal cu jumătatea unghiului conului de vârf al tarodului;

• Partea de calibrare, care are rolul de a netezi filetul realizat de partea aşchietoare, de a ghida tarodul în timpul lucrului şi de a regla avansul longitudinal, preluând rolul de şurub conducător;

• Partea de poziţionare-fixare a tarodului, prin intermediul căreia se realizează antrenarea în procesul de aşchiere.

După modul de antrenare, tarozii pot fi clasificaţi în tarozi de mână şi tarozi de maşină.

Tarozii de mână se execută pentru filetarea manuală în seturi de doi sau trei tarozi, fiecare îndepărtând o anumită cotă parte din adaosul total de prelucrare. Regimul de aşchiere realizat manual este foarte puţin intens şi permite realizarea acestor scule din oţeluri de scule aliate sau nealiate.

Fig. 17.10


172

Tarozii de maşină execută filetul complet dintr-o singură trecere. Fiind supuşi unor regimuri de lucru intense, sunt executaţi din oţel rapid şi au în mod obligatoriu diametrul exterior şi flancurile rectificate prin detalonare.

Rectificarea profilului tarozilor asigură acestora unele avantaje, cum sunt: frecare mică, precizie şi mai ales durabilitate mai mare, prin îndepărtarea stratului de metal decarburat de la tratamentul termic.

Particularităţile constructiv-geometrice ale tarozilor. Conul de atac reprezintă unul din elementele de bază, pe această porţiune

efectuându-se aşchierea propriu-zisă. Pentru conuri lungi, cu unghi K mic, se angajează un număr mare de spire în aşchiere, iar grosimea aşchiei pe dinte rezultă mică. În aceste situaţii, forţa specifică de aşchiere fiind mare,se impun scule cu tăişuri bine ascuţite, însă calitatea suprafeţei prelucrate este foarte bună.

La conuri de atac scurte, cu unghi K mare, forţele specifice razultă mai mici, iar forţele axiale au mărimi apreciabile.

Se recomandă ca lungimea conului de atac să fie aleasă după cum urmează: a) Pentru tarozi de mână în trei seturi:

• Tarodul I, l1 = (5 ÷ 6)p; • Tarodul II, l1 = (3 ÷ 4)p; • Tarodul III, l1 = 2p.

b) Pentru tarozi de maşină, lungimea conului de atac se alege mai mare, în funcţie de natura materialului prelucrat şi de tipul găurii:

• Pentru alezaje deschise, l1 = (5 ÷ 20)p sau l1 = (0,25 ÷ 0,65)la; • Pentru alezaje înfundate, l1 = (2 ÷ 4)p.

Se recomandă, de asemenea, pentru o ghidare mai bună la începutul tarodării, alegerea diametrului la vârful conului mai mic decât diametrul interior al filetului de prelucrat, relaţia (17.24), în care l0 ≅ p.

tgKl2dd 010 ⋅−= (17.24)

Lungimea părţii active (la), se stabileşte în funcţie de pasul filetului executat,

de felul alezajului (înfundat sau de trecere) şi de lungimea conului de atac. Se poate utiliza recomandarea (17.25), în care K0 = 12 ÷ 17.

la = K0 ⋅ p (17.25) Forma şi dimensiunile canalelor pentru aşchii. Forma canalelor determină formarea şi evacuarea aşchiilor, precum şi

rezistenţa la rupere a sculei. Prin forma canalelor se asigurp atât valoarea unghiului de degajare γ, cât şi modul de comportare al sculei la cursa de întoarcere, întrucât la deşurubarea sculei, muchiile aşchietoare posterioare pot acţiona ca tăişuri, deteriorând flancurile filetului executat. Din acest motiv, unghiul de degajare pentru aceste muchii trebuie să fie negativ, Fig. 17.11a.

Numărul de canale poate fi ales între 2 şi 6, în raport cu diametrul filetului şi calitatea materialului aşchiat. Pentru materiale care dau aşchii de fragmentare (bronz, fontă, etc.), numărul de dinţi se alege spre limita superioară.


173

În practică se folosesc două forme de canale pentru evacuarea aşchiilor. Astfel, pentru diametre mici se foloseşte forma cu faţa de degajare curbilinie, Fig. 17.11b, ai cărei parametri principali se determină cu relaţiile (17.26) – (17.28).

dm = (0,4 ÷ 0,45)d (17.26)

r = (0,1 ÷ 0,15)d (17.27) bz = (0,5 ÷ 0,4)d (17.28) Pentru diametre mai mari se foloseşte profilul din Fig. 17.11c, format din faţa

de degajare plană şi două raze de racordare (r) şi (R). În acest caz elementele profilului se determină conform relaţiilor (17.29) – (17.32).

dm = (0,45 ÷ 0,6)d (17.29) bz = (0,45 ÷ 0,46)d (17.30) r = (0,12 ÷ 0,15) (17.31) R = (0,4 ÷ 0,5)d (17.32)

Canalele pentru cuprinderea-evacuarea aşchiilor pot fi drepte (paralele cu axa sculei) sau elicoidale; canalele drepte au dezavantajul obţinerii unghiurilor de aşchiere diferite pe cele două flancuri ale filetului, flancul stâng având un unghi de aşchiere mai mare decât cel din dreapta. În cazul utilizării canalelor drepte, se recomandă practicarea unei ascuţiri suplimentare a tăişului pe partea conului de atac, sub un unghi de înclinare (λ), negativ şi egal în valoare absolută cu unghiul elicei filetului sau mai mare ca acesta, mergând până la 15°.

Dimensiunile filetului tarodului se stabilesc în funcţie de dimensiunile nominale ale filetului de prelucrat şi de toleranţele de execuţie ale acestora. Câmpul de toleranţă ce se prescrie pentru diametrele sculei trebuie plasat în limitele toleranţei filetului piesei, în aşa fel încât să rezulte o durată de funcţionare economică pentru sculă.

Toleranţele de execuţie ale alezajelor filetate se împart în trei grupe de precizie:

• Fină (4H, 5H, 4G şi 5G); • Medie (6H şi 6G); • Grosolană (7H, 8H, 7G).

Fig. 17.11


174

Corespunzător acestor grupe, tarozii se execută în trei clase: 4H, 6H şi 7H (7G).

Toleranţele diametrului mediu al tarodului (2dT ) şi abaterea inferioară a

acesteia (2di

e ), Fig. 17.12, se calculează în funcţie de valoarea toleranţei

diametrului mediu al piuliţei (2DT ), conform relaţiilor (17.33) – (17.36).

22 Dd T2,0T = (17.33)

22d Di T1,0e += pentru tarozi clasa 4H (17.34)

22d Di T3,0e += pentru tarozi clasa 6H (17.35)

22d Di T5,0e += pentru tarozi clasa 7H (17.36) Valorile toleranţelor

2DT sunt tabelate în funcţie de diametrul piuliţei şi gradul de precizie.

Abaterea superioară a diametrului mediu al tarodului

2dse , se

calculează cu relaţia (17.37).

22d2d dis Tee += (17.37) Diametrul mediu al filetului va rezulta conform relaţiei (17.38).

( )22d dsN22 TeDd −+= (17.38)

Abaterile diametrului exterior al tarodului se calculează faţă de diametrul

exterior nominal al filetului de prelucrat, Fig. 17.13, şi anume, în funcţie de toleranţa

2DT a diametrului mediu, stabilită pentru gradul de precizie 5. Astfel, abaterea

inferioară die este dată de relaţia (17.39).

2d Di T4,0e = pentru tarozii în clasela H (17.39)

Fig. 17.12


175

Abaterea superioară, având în vedere câmpul de toleranţă deschis, nu se

stabileşte. Pe această bază, diametrul exterior minim al tarodului, rezultă din relaţia

(17.40).

diNmin eDd += (17.40)

Abaterile diametrului interior, la fundul filetului tarodului, se calculează faţă de

diametrul interior nominal al filetului de prelucrat, Fig. 17.14. Astfel, abaterea superioară,

1dse , se consideră egală cu zero, iar cea

inferioară, având în vedere câmpul de toleranţă deschis la fundul filetului, nu se calculează. Rezultă că diametrul interior al tarodului se calculează conform relaţiei (17.41).

d1max = D1N (17.41)

Forma fundului

filetului tarodului este cea rezultată din execuţie, iar racordarea nu trebuie să depăşească linia profilului nominal al filetului piesei, pentru a nu participa la aşchiere.

La tarozi care lucrează în seturi,

Fig. 17.13

Fig. 17.14

Fig. 17.15


176

diametrele filetului diferă de la unul la altul, conform uneia din schemele prezentate în Fig. 17.15.

În cazul aplicării primei soluţii, diametrele filetului pentru tarozii I şi II se determină conform relaţiilor (17.42) – (17.45).

• Pentru tarodul I: dImax = d – 0,5p (17.42) d2Imax = d2 – 0,15p (17.43)

• Pentru tarodul II: dIImax = d – 0,15p (17.44) d2IImax = d2 – 0,07p (17.45)

• Parametrii geometrici. Unghiul de degajare rezultă prin frezarea şi ascuţirea canalelor pentru cuprinderea-evacuarea aşchiilor, Fig. 17.16.

Valoarea acestui parametru se stabileşte în funcţie de materialul supus prelucrării. Valori mari pentru unghiul γ sunt indicate la prelucrarea materialelor cu plasticitate ridicată şi tenace:

Oţel de construcţie σr < 70 daN/mm2 γ = 10° ÷ 12° Cupru γ = 18° ÷ 20° Aluminiu γ = 20° ÷ 22° Pentru materiale fragile şi cu duritate crescută, unghiul γ capătă valori mai

reduse: Oţel aliat cu σr = 70 – 100 daN/mm2 γ = 8° ÷ 10° Fontă cu σr < 25 daN/mm2 γ = 0° ÷ 3° Fontă cu σr > 25 daN/mm2 γ = 5° ÷ 6° Unghiul de aşezare α se obţine prin detalonarea conului de atac şi al

profilului părţii de calibrare. La detalonarea părţii de calibrare, datorită unghiului de aşezare pozitiv, diametrul tarodului se micşorează prin reascuţire. Pentru ca diametrul tarodului să rămână în câmpul de toleranţă prescris, mărimea detalonării nu va depăşi 0,02 – 0,05 mm. Unghiul de aşezare pe porţiunea de calibrare va rezulta la valori mici, fără a depăşi 0°30′. Pe conul de atac, unghiul α se realizează la valori cuprinse între 6° ÷ 8°.

Mărimea detalonării se calculează cu relaţia (17.46).

απ tgzdK = (17.46)

Fig. 17.16


177

Pentru a micşora frecarea, partea de conducere a tarozilor se prevede cu o

conicitate de 0,03 – 0,05/100. • Particularităţile procesului de tarodare. Prelucrarea cu tarodul are loc în

prezenţa a două mişcări: una de rotaţie şi alta de avans axial cu pasul (p) al filetului.

Datorită prezenţei unghiului K, zimţii (profilele) I, II, III de pe partea aşchietoare au înălţime variabilă, de la zero la valoarea nominală pe partea de calibrare; prin urmare, la o rotaţie se va înlătura o grosime de metal “a” corespunzătoare diferenţei de secţiune a doi dinţi alăturaţi, Fig. 17.17, relaţia (17.47).

tgKpa ⋅= (17.47)

Întrucât acest adaos este preluat de (z) profile aflate pe o spiră (z fiind

numărul de dinţi, respectiv numărul de canale), grosimea aşchiei preluată de un zimţ (profil) va fi dată de relaţia (17.48).

tgKzp

zaaz == (17.48)

În procesul de tarodare

clasic are loc o aşchiere complexă bilaterală cu comprimări plastice intense şi momente mari de aşchiere, datorată în special existenţei a trei tăişuri active pe fiecare zimţ.

Pentru micşorarea momentului în primele faze ale aşchierii s-au încercat şi tarozi de construcţie specială (Schmidt), care au practicaţi pe

partea conului de atac trei tipuri de zimţi, Fig. 17.18, zimţi de înălţime normală de filet conic, cu unghi de atac K = 4°; zimţi de filet conic teşiţi; zimţi de filet cilindric teşiţi.

Se obţine astfel o creştere mult mai lentă a momentului de tarodare în primele faze ale aşchierii.

Fig. 17.17

Fig. 17.18


178

O altă soluţie care îmbunătăţeşta dinamica tarodării este folosirea aşchierii alternative. Zimţii tarodului sunt rectificaţi suplimentar, într-o singură parte, alternativ, eliminându-se o cantitate de metal de grosime ∆ = 0,02 – 0,05 mm, Fig. 17.19. Prin aceasta, zimţii tarodului lucrează cu un singur tăiş lateral, având loc, în principiu, o aşchiere complexă unilaterală, mult mai favorabilă.

17.5. Filiere

Din punct de vedere geometric, filierele sunt piuliţe cărora li s-au imprimat calităţi aşchietoare, prin practicarea unor canale cilindrice longitudinale, în vederea cuprinderii şi evacuării aşchiilor şi pentru generarea feţelor de degajare, iar prin detalonare, realizarea unor unghiuri de aşezare pozitive. Aceste scule se folosesc la executarea filetelor exterioare normale, de fixare, prin aşchiere din plin sau calibrare.

În cazurile normale de prelucrare, filierele realizează filetul dintr-o singură trecere şi numai în cazurile deosebite din două dau maxim trei treceri, folosind, de această dată, filierele construite în seturi.

În mod obişnuit filierele se folosesc la prelucrarea prin aşchiere a filetelor având diametrul cuprins între 1 şi 60 mm.

• Elementele constructive ale filierelor.

Elementele constructive ale filierelor, Fig, 17.20, se stabilesc cu ajutorul unor relaţii empirice, bazate pe date practice. La proiectarea filierelor pentru scopuri speciale, se recomndă folosirea acestor relaţii, respectarea lor nu este strict necesară, acestea fiind doar orientative, iar soluţiile optime trebuie găsite de constructor.

Diametrul exterior (Df) al filierelor depinde de diametrul filetului de prelucrat, de lăţimea dinţilor şi de diametrul găurilor de evacuare a aşchiilor. În acest caz,

Fig. 17.19

Fig. 17.20


179

diametrul exterior trebuie să asigure manipularea uşoară a sculei, să fie cât mai mic posibil, pentru a realiza economie de material şi să asigure posibilitatea utilizării unei game limitate de suporţi port-filieră.

Aceste condiţii sunt asigurate prin respectarea relaţiei (17.49), în care (D) este diametrul exterior al filetului piesei, în mm.

Df ≈ (4 ÷ 2)D (17.49) Lăţimea filierelor (B), determină porţiunea activă şi de calibrare a sculei.

Aşchierea propriu-zisă fiind efectuată pe conul de atac, restul spirelor servesc pentru realizarea avansului necesar sculei şi pentru a calibra filetul. Cu cât lăţimea filierelor este mai mare, cu atât este mai dificilă îndepărtarea aşchiilor din canalele de evacuare. Astfel, pentru filiere până la M5, se recomandă B = 5 mm. Pentru restul diametrelor: B ≈ D.

Conul de atac. Întrucât lungimea conului de atac, Fig. 17.21, depinde numai de unghiul conului, ca şi la tarozi, momentul de aşchiere se micşorează prin mărirea acestui unghi. Este indicat să se lucreze cu lungimi mici ale conului de atac.

Valoarea unghiului conului de atac se stabileşte în funcţie de rezistenţa la rupere a materialului supus prelucrării şi are valorile:

• 2K° = 60°, pentru materiale cu σr < 50 daN/mm2;

• 2K° = 40° ÷ 50°, pentru materiale cu σr > 50 daN/mm2. La filierele normale, lungimea maximă a conului

de atac nu trebuie să fie mai mare decât două spire. La acestea se va adăuga însă şi lungimea corespunzătoare valorii mai mari a diametrului conului faţă de diametrul exterior al filetului.

Astfel, lungimea conului de atac (l1) este dată de relaţia (17.50).

( )ctgKetl1 += (17.50) În general, diametrul conului are valoarea conform relaţiei (17.51), în care (e)

reprezintă mărirea diametrului conului de atac, a cărei valoare este cuprinsă între 0,2 şi 1,5 mm, în funcţie de pasul filetului. Prin aceasră mărire se crează posibilitatea unei angajări uşoare a filierei în aşchiere.

Dcon = D + 2e (17.51) Numărul optim de canale (z). Cu creşterea numărului de canale se

micşorează grosimea aşchiei pe dinte şi, în consecinţă, rezultă forţe specifice mari, care fac ca valoarea momentului de torsiune să fie ridicată, însă calitatea suprafeţei prelucrate este foarte bună. Dacă numărul de canale este prea mic, rezultă aşchii de grosimi mari, ceea ce duce la obţinerea unei suprafeţe necorespunzătoare.

Fig. 17.21


180

Grosimea aşchiei, în conformitate cu relaţia cunoscută de la tarozi, poate fi determinată conform relaţiei (17.52).

tgKzpaz = (17.52)

Pe baze experimentale, se recomandă utilizarea numerelor de canale

indicate în Tab. 17.1.

Tab. 17.1 D [ mm ] 2 – 5 6 – 16 18 – 27 30 – 40 42 – 48 52 – 64

z 3 4 5 6 7 8 Diametrul găurilor pentru aşchii. Diametrul

găurilor pentru aşchii (d0) şi diametrul cercului (D0), pe care se află centrele găurilor de evacuare a aşchiilor, se determină pe cale grafică sau analitică. Pe baza Fig. 17.22, utilizând triunghiul OAB, rezultă relaţia (17.53), în care (bc) este dată conform relaţiei (17.54).

1

c

1

c

Db

2D2b

sin ==ϕ (17.53)

z1

c bzDb −=

π (17.54)

Dacă se alege bc ≅ bz, rezultă relaţiile (17.55), (17.56).

z2Db 1

cπ

= (17.55)

z2sin πϕ = (17.56)

Din triunghiul AO1B, în care unghiul AO1B este (δ - ϕ), iar γπδ −=2

, rezultă

relaţiile (17.57) – (17.59).

Fig. 17.22


181

( )ϕδ −= sindb

0

c (17.57)

( )ϕδ −=sinbd c

0 (17.58)

( )ϕδϕ

−=sin

sinDd 10 (17.59)

Pentru stabilirea diametrului (D0), din aceeaşi figură, se observă relaţia

(17.60), în care OB se obţine conform relaţiei (17.61), iar 1BO conform relaţiei (17.62).

110 BOOBOO2D

+== (17.60)

ϕcos2DOB 1= (17.61)

( )ϕδ −= cos2d

BO 01 (17.62)

Înlocuind valoarea lui (d0), se obţin relaţiile (17.63) – (17.66).

( )ϕδϕ −= ctgsin2DBO 1

1 (17.63)

( )ϕδϕϕ −+= ctgsin2Dcos

2D

2D 110 (17.64)

( )[ ]ϕδϕϕ −+= ctgsincosDD 10 (17.65)

( )ϕδδ

−=sin

sinDD 10 (17.66)

Mărimea “m” se recomandă a fi aleasă din condiţia de rezistenţă şi

elasticitate a filierei. Astfel, funcţie de numărul de canale (z), se indică relaţiile (17.67), (17.68).

m = (0,15 ÷ 0,12)Df pentru z = 3 ÷ 5 (17.67) m = (0,10 ÷ 0,09)Df pentru z = 6 ÷ 8 (17.68)


182

Fig. 17.24

Diametrul filetului. Diametrele filetului la filiere se stabilesc în funcţie de

toleranţele de execuţie ale şuruburilor, Fig. 17.23 şi de poziţionare a acestora faţă de cota nominală.

Astfel, se remarcă trei clase de precizie, şi anume: fină, medie, grosolană, la fel ca în cazul piuliţelor. Corespunzător acestor clase, filierele se execută în trei grupe de precizie: 4h, 6g şi 8e, având diametrele cuprinse în interiorul câmpului de toleranţă al şurubului, Fig. 17.24, unde se ilustrează toleranţele de execuţie pentru câmpul h.

Toleranţa la diametrul mediu al filierei 2DT şi abaterea superioară a acesteia

2Dse , se calculează în funcţie de valoarea toleranţei diametrului mediu al filetului

executat, după formulele (17.69), (17. 70), pentru filiere din clasa 4h.

22 dD T2,0T = (17.69)

22D ds T1,0e = (17.70) Abaterea inferioră este dată conform relaţiei (17.71).

22D2D Dsi Tee += (17.71) Luând în considerare aceste elemente, diametrul mediu al filierei rezultă

conform relaţiei (17.72).

( ) 2D

2D

TsN22 edD −−= (17.72)

La diametrul de fund, abaterea inferioară

Die se consideră egală cu zero, iar abaterea superioară nu se stabileşte, având în vedere câmpul de toleranţă deschis.

Pe această bază, diametrul de fund al filetului filierei rezultă conform relaţiei (17.73).

Fig. 17.23


183

Dmin = dN (17.73) Forma fundului filetului este cea obţinută de la execuţie, iar racordarea nu

trebuie să se suprapună peste linia profilului nominal al piesei, pentru a nu participa la aşchiere.

Diametrul de vârf al filetului filierei se calculează luându-se în considerare abaterea superioară

1Dse , folosind relaţia (17.74), în care

21D Ds T4,0e = , pentru

filiere din clasa 4h.

1DsN1max1 edD −= (17.74) Abaterea inferioară nu se stabileşte, având în vedere câmpul de toleranţă

deschis. Parametrii geometrici ai filierelor Unghiul de degajare al filierelor rezultă din forma canalelor de evacuare a

aşchiilor şi poate fi corectat prin ascuţire. Valoarea optimă este cu atât mai mare cu cât materialul prelucrat este mai tenace şi mai plastic; în acest sens, pentru materialele dure, γ = 10° ÷ 12°, pentru materialele de duritate medie, 15° ÷ 20°, iar pentru materialele moi, 20° ÷ 25°.

Practic, se folosesc două forme de bază ale feţei de degajare:

• faţa de degajare cilindrică; • faţa de degajare plană,

obţinută prin rectificarea suplimentară a porţiunii AB , Fig. 17.25. Unghiul de aşezare primeşte valori pozitive numai pe conul de atac şi se

obţine prin detalonare, care se execută după o direcţie perpendiculară pe axa longitudinală a sculei. Valoarea sa se determină cu relaţia (17.75), în care α = 6° ÷ 8°.

απ tgzDK 1= (17.75)

Filiere tubulare. Filetarea tuburilor pe strungurile revolver şi pe automate se

face avantajos cu filiere tubulare prevăzute cu alezaj străpuns, Fig. 17.26. Aceste filiere se deosebesc substanţial de cele rotunde, faţă de care prezintă

mai multe avantaje. Faptul că aceste filiere sunt prevăzute cu canale deschise, evacuarea aşchiilor nu mai prezintă probleme, iar ascuţirea se poate efectua cu multă uşurinţă, ceea ce se reflectă favorabil asupra creşterii duratei lor de lucru.

Fig. 17.25


184

Obţinând prin canalele de evacuare deschise o construcţie elastică, se poate realiza, după uzură, o reglare sigură şi uşoară a dimensiunilor filetului, cu ajutorul

unui inel de strângere care acţionează pe diametrul exterior. Pentru aceasta, partea exterioară a filierei se execută cu o conicitate de

0°30′ până la 1°. Coada filierei poate fi cilindrică sau conică, în funcţie de sistemul de fixare adoptat.

Numărul de dinţi este de trei, pentru diametre mici şi de patru, pentru

diametre mai mari.

Fig. 17.26

cutite filetare cap. 17

Documents