Download - 92367142 Sa Se Proiecteze Un Cutit de Strung Cu Placuta Brazata Pentru Prelucrarea Piesei
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
2
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
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
3
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
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
4
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
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
5
1.Stabilirea schemei de aschiere, a schemei de generare si precizarea tipului de scula
aschietoare
Fig1.1 Schema de aschiere
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
6
- 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 d
e
curg
ere
Rez
iste
nta
la
tract
iun
e
Alu
ngir
ea l
a
rup
ere
Gatu
irea
la
rup
ere
KC
U 3
0/2
KC
U 3
0/5
Sta
rea
lam
inata
Sta
rea
reco
ap
ta
Kgf/mm2 % Kgf/cm
2
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
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
7
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 d
e
curg
ere
Rez
iste
nt
a l
a
tract
iun
e
Alu
ngir
ea
la r
up
ere
Gatu
irea
la r
up
ere
KC
U30/2
KC
U30/5
Sta
rea
lam
inata
Sta
rea
reco
ap
ta
Kgf/mm2 % Kgf/cm
2
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 Forjare
0C
Recoacere de
inmuiere
Normalizarea Cementarea Revenirea Revenirea
0C racire
0C racire
0C racire
0C racire
0C racire
OLC45
1100-
850
680-
700
cuptor
830-
850
aer
-
-
830-
850
aer
sau
ulei
550-
650
aer
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
8
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 (i, c, r) 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.
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
9
3. Stabilirea elementelor constructiv dimensionale si alegerea parametrilor geometrici
optimi.
Parametrii geometrici ai partii aschietoare a sculei sunt:
- unghiurile partii aschietoare (unghiul de asezare , unghiul de degajare , unghiul de atac k,
unghiul de inclinare a taisului , unghiul la varf , 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 , 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
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
10
Lungimea L se calculeaza cu relatia : L = (57)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
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
11
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
N N 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.
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
12
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
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
13
Pentru calculul unghiurilor constructive ale partii aschietoare avem urmatoarele date initiale:
- k = 450 unghi de atac principal;
- k= 450 unghi de atac secundar;
- = 12 unghi de asezare;
- = 15 unghi de degajare;
- = 5.
Relatiile de calcul si valorile unghiurilor calculate sunt date in tabelul 4.1
Tab.4.1
Formula de calcul Valoarea unghiului
[0]
tg x = tg N sink - tg cosk x = 7,27
tg y = tg N cosk + tg sink y = 14,10
ctg x = ctg N sink - tg cosk x = 17,02
ctg y = ctg N cosk + tg sink y = 16,44
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
14
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]
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
15
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.
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
16
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
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
17
Valorile parametrilor si coeficientilor, cat si valoarea vitezei din relatia de mai sus se dau in
tabelul urmator:
Tab.5.2
Parametrul 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]
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
18
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);
- coeficienti ai duritatii Brinell (se stabilesc conform [1] pag.316);
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
19
- 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
0,0027 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
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
20
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 = 0,8 0,95
Rezulta puterea necesara la motorul de actionare:
Nm = 2,2 [kw]
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
21
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: 20002800 [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]
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
22
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
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
23
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;
l - lungimea cutitului in consola;
e distanta de la axa de simetrie a corpului cutitului pana la punctual de actiune a fortei Fz;
coeficient ce tine de valoarea raportului H/B si se alege din tabelul 204 [1] pag.416;
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
24
In tabelul 7.1 sunt date valorile parametrilor din relatiile de mai sus.
Tab.7.1
Fz Fx Fy H B l e
[kgf] [kgf] [kgf] [mm] [mm] [mm] [mm] -
67,75 14,72 10 20 2 30 10 0,208
In urma calculelor rezulta:
= 1,88 [kgf] < a = 2436 [kgf]
max = 0,12 [kgf] < a = 1720 [kgf]
rez = 1,89 [kgf] < a = 2436 [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]
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
25
8. Stabilirea schemei de ascutire-reascutire.
In cazul cutitelor armate cu placate dure, ascutirea fetei de asezare se face mai intai la un unghi
+(48)0 cu piatra abraziva din electrocorindon si apoi se executa ascutirea placutei la unghiul
folosind piatre abrasive din carbora de siliciu.
Fig.8.1
Cunoscand unghiurile N, N, k, k, , ascutirea fetei de asezare principale se face folosind pentru
pozitionarea cutitului in raport cu piatra abraziva unghiurile k, y, x.
Pentru ascutirea fetei de asezare secundare se folosesc pentru reglaj unghiurile k, y, x
.
Pentru ascutirea pe fata de degajare se folosesc pentru reglarea pozitiei cutitului in raport cu piatra
abraziva unghiurile k, x, y.
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
26
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.
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
27
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.
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
28
Abateri pentru unghiurile constructive
Tab.9.1
Unghiul Valoarea
[0]
Abaterea
[0]
12 1
15 2
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 = 1403 [mm]
Abaterile pentru raza de racordarea varfului partii aschietoare trebuie sa fie
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
29
A. Brosa
TEMA PROIECTULUI
Sa se proiecteze o brosa pentru executarea alezajului piesei din materialul OL60, din figura de
mai jos:
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
30
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.
Broa este o scul achietoare cu mai muli dini aflai la distan de un pas i poziionai unul
fa de altul, pe direcia avansului de prelucrare, la distana az numit suranlare pe dinte.
Dimensiunea az reperezint mrimea avansului care se realizeaz n acest caz prin construcia sculei
achietoare i nu pe cale cinematic.
Fig. 1.1 Bro circular de ntindere
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
31
a) Schema de aschiere
Schema de brosare se diferentiaza dupa directia suprainaltarii pe dinte fata de adaosul de
prelucrare. Din acest punct de vedere, broarea poate fi: dup profil, prin generare i progresiv.
Aceste scheme de achiere vor influena, att construcia broei, ct i procesul de achiere
- Tip scula aschietoare: brosa cilindrica
Fig. 1.2 Schema de brosare
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
32
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
Profile
fasunate
Table
Benzi
60,8...70,6
(60...72) 31,4
(32)
30,4
(31)
29,4
(30)
Tab. 1.2
[daN/mm
2]
c HB
66 0,4 165
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
33
2. Alegerea materialului si stabilirea tratementului termic pentru scula aschietoare
a) Alegerea materialului pentru partea de pozitionare - fixare si corpul sculei
innd seama de solicitarea la rezisten a sculei n timpul procesului de achiere (mrimea i
dinamicitatea forelor de achiere), literatura de specialitate recomand pentru partea de fixare i
corpul sculei urmtoarele materiale:
- Oeluri carbon obinuite;
- Oel carbon de calitate i oeluri superioare pentru construcia de maini;
- Oeluri aliate i oeluri aliate superioare pentru construcia de maini.
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 d
e
curg
ere
Rez
iste
nta
la
tract
iun
e
Alu
ngir
ea l
a
rup
ere
Gatu
irea
la
rup
ere
KC
U 3
0/2
KC
U 3
0/5
Sta
rea
lam
inata
Sta
rea
reco
ap
ta
Kgf/mm2 % Kgf/cm
2
Carbon
de
calitate
OL60 N
I
36
40
62
66
18
17
35
36
-
6
-
4,5
229
-
197
-
*N-normalizat
I -imbunatatit
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
34
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
0,4
5
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 minime
Duritatea
HRC Limita 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.
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
35
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
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
36
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
Numrul de dini ai broelor se determin funcie de mrimea adaosului total de prelucrare i de
valoarea grosimii de achiere pe dinte, innd seama totodat i de necesitatea existenei unui anumit
numr de dini pentru calibrare.
Formula de calcul
Tab.3.2
[mm/dinti]
[mm/dinti] [mm] [dinti] [dinti] Zc [dinti]
Z [dinti]
0,02 0,015 0.2 10 7 5 22
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
37
Z numarul total de dinti
c) Pasul dintilor
Pasul dintilor de degrosare
Fig. 3.2
Formula de calcul
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
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
38
Tab.3.4
Dimensiunile 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 pasul
K coeficien
d) Parametrii geometrici optimi ai broselor
Tab.3.5
`Unghiul de degajare
- pentru dinti de degrosare - pentru dinti de finisare-calibrare
15 5
Tab.3.6
`Unghiul de asezar
- pentru dinti de degrosare - pentru dinti de finisare-calibrare
3 1
e) Elementele constructive ale broselor
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
39
Fig.3.3
d1 partea de prindere a brosei
d2 - partea gatuita a brosei
d4 partea de ghidare din fata
d6 partea de ghidare posterioara
l1 lungimea de prindere a brosei
l2 lungimea partii gatuite a brosei
l3 lungimea conului de ghidare
l4 lungimea partii de ghidare din fata
lcd lungimea cozii brosei
las lungimea partii de aschiere
lc lungimea partii de calibrare
lactiva lungimea partii active a brosei
l6 lungimea partii de prindere posterioara (din spate
Coada Brosei
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
40
Fig.3.4
Tab.3.7
Dimensiuni 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
no
min
al
ab
ate
rea
lim
ita e
8
no
min
al
ab
ate
rea
lim
ita c
11
no
min
al
ab
ate
rea
lim
ita e
8
41,4
1
36
-0,0
50
-0,0
89
28
-0,1
20
-0,2
80
36
31
-0,0
50
-0,0
89
1,5
160
32
32
20
0,4
1,6
30
Partea Gatuita
Formula de calcul
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
41
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
Formula de calcul
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
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
42
Formula de calcul
lcd = l1 + l2 + l3 + l4 + (10...15) [mm]
l1 lungimea de prindere a brosei
l2 lungimea partii gatuite a brosei
l3 lungimea conului de ghidare
l4 lungimea partii de ghidare din fata
lcd 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
Formula de calcul
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
Formula de calcul
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
43
lc = Zcal pfin
Tab.3.12
Zcal [dinti] pfin [mm] lc [mm]
5 9 45
Lungimea activa
Formula de calcul
lactiva = las + lc
Tab.3.13
las [mm] lc [mm] lactiva [mm]
183 45 228
Partea de ghidare posterioara
Formula de calcul
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 n planele tehnologice. Determinarea
profilului sculelor profilate
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
44
Fig 4.1
Tab. 4.1
[ ] [ ] p [mm] h [mm] fl [mm] R [ ] r [ ]
3 15 12 4 4 8 2
5. Calculul regimului de achiere, a forelor i momentelor de lucru i alegerea
mainii unelte
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
45
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
Formula de calcul
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
Formula de calcul
Tab.5.3
az [mm/dinte]
d
[mm]
x
[N]
700 0,1 41,4 5 0,93 0,85 19039,53
Puterea necesara
Formula de calcul
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
46
Tab.5.4
[N] [m/min] [kw]
19039,53 3,42 10,63
Verificarea la rezistenta si rigiditate
Formula de calcul
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
Formula de calcul
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
47
- 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.
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
48
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.
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).
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
49
Verificarea cozii brosei
Formula de calcul
Unde :
Fmax = Fz
- efortul unitar efectiv [N/mm2]
Fz forta de aschiere [N]
Tab.5.5
Fmax [N] d2 [mm] [mm2] Fz [N] [N/mm
2] [N/mm
2]
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.
8. Stabilirea schemei de ascutire si reascutire pentru fixare
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
50
Fig.6.1 Ascutirea Broselor
9. Conditii tehnice pentru brose
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);
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
51
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
1 Lungime 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 3
Rugozitatea suprafetelor de asezare si degajare se ia egala cu Ra =1,63,2
Bibliografie
-
Proiectarea Sculelor Aschietoare
52
1. Sef. De lucrari Ing. Mircea Cosmnca Scule aschietoare - indrumar de proiectare - Ed.
Institutul politehnic Iasi , 1972
2. Dr. Ing. Constantin Minciu Brosarea Vol. I si II - Ed.Tehnica Bucuresti , 1989