partea ii - scule aschietoare
DESCRIPTION
scule aschietoare anu 4TRANSCRIPT
Partea II
SCULE AȘCHIETOARE
Prof. Dr. Ing. Paul Dan Brîndașu
Universitatea "Lucian Blaga" din Sibiu
2012
2
Cuprins
1. MATERIALE ȘI SEMIFABRICATE UTILIZATE LA EXECUTAREA SCULELOR
AȘCHIETOARE .................................................................................................................................................... 5
1.1. GENERALITĂȚI ................................................................................................................................. 5
1.2. OTELURI CARBON PENTRU PRELUCRAREA LA RECE ............................................................. 6
1.2.1. OȚELURI CARBON DE SCULE ..................................................................................................... 6
1.2.2. OȚELURI CARBON DE UZ GENERAL .......................................................................................... 8
1.3. OȚELURI ALIATE PENTRU PRELUCRĂRI LA RECE ................................................................... 8
1.3.1. OȚELURI REZISTENTE LA UZURĂ ............................................................................................... 8
1.3.2. OȚELURI FOARTE REZISTENTE LA UZURĂ ............................................................................... 9
1.3.3. OȚELURI REZISTENTE LA ȘOCURI ........................................................................................... 10
1.3.4. OȚELURI CU REZISTENȚĂ SPORITĂ ÎN ANUMITE MEDII COROSIVE.................................. 10
1.4. OȚELURI DE SCULE PENTRU PRELUCRAREA LA CALD (CLASA 3.0) ..................................... 10
1.5. OȚELURI RAPIDE (CLASA 4.0) ......................................................................................................... 11
1.6. CARBURI METALICE .................................................................................................................... 14
1.7. MATERIALE MINERALO CERAMICE .......................................................................................... 20
1.8. DIAMANTUL .................................................................................................................................... 22
1.9. MATERIALE ABRAZIVE ................................................................................................................. 23
1.10. STELITELE ........................................................................................................................................ 24
1.11. ALTE MATERIALE ASCHIETOARE .............................................................................................. 25
1.12. SEMIFABRICATE UTILIZATE LA EXECUTAREA SCULELOR ................................................. 27
2. CUŢITE ....................................................................................................................................................... 32
2.1. GENERALITĂŢI ............................................................................................................................... 32
2.1.1. CLASIFICAREA CUŢITELOR ....................................................................................................... 32
2.2. TIPURI CONSTRUCTIVE DE CUŢITE FUNCŢIE DE PROCEDEUL DE FABRICAŢIE ............. 35
2.2.1. CUŢITE MONOBLOC ................................................................................................................... 35
2.2.2. CUŢITE CU PLĂCUŢE LIPITE .................................................................................................... 36
2.2.3. CUŢITE CU PLĂCUŢE FIXATE MECANIC ................................................................................. 37
3. CUTITE PROFILATE .............................................................................................................................. 43
3.1. GENERALITĂŢI ............................................................................................................................... 43
3.2. CUŢITE DISC PROFILATE .............................................................................................................. 44
3.2.1. FIXAREA CUŢITULUI DISC ........................................................................................................ 45
3.3. CUŢITE PRISMATICE PROFILATE ................................................................................................ 46
3.4. MATERIALE DIN CARE SE EXECUTĂ CUŢITELE PROFILATE................................................ 47
4. BROŞE ........................................................................................................................................................ 48
4.1. GENERALITĂŢI ............................................................................................................................... 48
4.2. CONSTRUCŢIA ŞI DIMENSIONAREA BROŞELOR ..................................................................... 50
4.2.1. BROŞE PENTRU PRELUCRARE INTERIOARĂ .......................................................................... 50
3
4.2.2. BROŞE PENTRU PRELUCRARE EXTERIOARĂ ......................................................................... 51
4.3. ALTE CONSTRUCŢII DE BROŞE ................................................................................................... 53
4.3.1. BROŞE DE NETEZIT ..................................................................................................................... 53
4.3.2. BROŞE ELICOIDALE .................................................................................................................... 54
4.3.3. BROŞE PENTRU CANELURI........................................................................................................ 54
4.3.4. BROŞE PENTRU CANALE DE PANĂ........................................................................................... 55
4.4. MATERIALE ..................................................................................................................................... 55
5. BURGHIE ................................................................................................................................................... 56
5.1. GENERALITĂŢI ............................................................................................................................... 56
5.1.1. CLASIFICAREA BURGHIELOR ................................................................................................... 56
5.2. BURGHIE ELICOIDALE .................................................................................................................. 56
5.2.1. CLASIFICARE ............................................................................................................................... 57
5.2.2. ELEMENTE CONSTRUCTIVE (STAS 571-81) ............................................................................. 57
5.3. BURGHIE ELICOIODALE ÎN TREPTE ........................................................................................... 59
5.4. BURGHIE CU PLĂCUŢE DIN CARBURI METALICE ................................................................... 60
5.5. BURGHIE CU CANALE DREPTE .................................................................................................... 60
5.6. BURGHIE LATE ................................................................................................................................ 61
5.7. BURGHIE DE CENTRUIRE .............................................................................................................. 62
5.8. BURGHIE PENTRU ALEZAJE ADÂNCI ........................................................................................ 62
5.8.1. GENERALITĂȚI ............................................................................................................................. 62
5.8.2. BURGHIE MONOTĂIŞ .................................................................................................................. 66
5.8.3. BURGHIELE STS ȘI EJECTOR ............................................................................................. 67
5.8.4. BURGHIE CARE AȘCHIAZĂ CU MIEZ ....................................................................................... 69
5.9. MATERIALE ..................................................................................................................................... 69
6. ADÂNCITOARE ........................................................................................................................................ 70
6.1. GENERALITĂŢI ............................................................................................................................... 70
6.2. ADÂNCITOARE ELICOIDALE ....................................................................................................... 70
6.3. ADÂNCITOARE CU CEP DE CONDUCERE .................................................................................. 71
6.4. ADÂNCITOARE PENTRU LAMARE (LAMATOARE) .................................................................. 71
6.5. ADÂNCITOARE CONICE (TEŞITOARE) ....................................................................................... 72
6.6. ADÂNCITOARE PROFILATE ......................................................................................................... 72
6.7. MATERIALE ..................................................................................................................................... 73
7. ALEZOARE ................................................................................................................................................ 74
7.1. GENERALITĂŢI ............................................................................................................................... 74
7.2. GEOMETRIA ALEZOARELOR ....................................................................................................... 74
7.3. DIFERITE CONSTRUCŢII DE ALEZOARE .................................................................................... 76
7.4. FIXAREA ALEZOARELOR ŞI MATERIALUL DE EXECUŢIE .................................................... 77
8. FREZE ......................................................................................................................................................... 78
4
8.1. GENERALITĂŢI ............................................................................................................................... 78
8.2. FREZE CILINDRICE ......................................................................................................................... 78
8.3. FREZE CILINDRO-FRONTALE ...................................................................................................... 81
8.4. FREZE FRONTALE ........................................................................................................................... 84
8.5. FREZELE DISC.................................................................................................................................. 86
8.6. FREZE UNGHIULARE ..................................................................................................................... 88
8.7. FREZE DETALONATE ..................................................................................................................... 88
8.8. MATERIALE ..................................................................................................................................... 90
9. SCULE PENTRU PRELUCRAREA FILETULUI ................................................................................. 91
9.1. GENERALITĂŢI ............................................................................................................................... 91
9.2. CUŢITE ŞI PIEPTENI PENTRU FILETAT ....................................................................................... 91
9.2.1. CUŢITE DISC PENTRU FILETAT ................................................................................................ 92
9.2.2. CUŢITE PENTRU PRELUCRAREA FILETELOR MULT ÎNCLINATE ....................................... 92
9.3. CAPETE PENTRU FILETARE .......................................................................................................... 93
9.4. TAROZI .............................................................................................................................................. 95
9.4.1. GENERALITĂŢI ............................................................................................................................. 95
9.4.2. GEOMETRIA TAROZILOR ........................................................................................................... 95
9.5. FILIERE .............................................................................................................................................. 97
9.5.1. GENERALITĂŢI ............................................................................................................................. 97
9.5.2. FILIERE ROTUNDE ...................................................................................................................... 98
9.5.3. GEOMETRIA FILIERELOR .......................................................................................................... 99
9.5.4. FILIERE TUBULARE .................................................................................................................... 99
9.5.5. FILIERE PENTRU CUPLELE DE LĂCĂTUŞERIE .................................................................... 100
9.6. FREZE PENTRU FILET .................................................................................................................. 100
9.6.1. FREZE - DISC.............................................................................................................................. 100
9.6.2. FREZE-PIEPTENE ...................................................................................................................... 101
9.7. MATERIALE ................................................................................................................................... 102
10. BIBLIOGRAFIE ...................................................................................................................................... 103
5
1. MATERIALE ȘI SEMIFABRICATE UTILIZATE
LA EXECUTAREA SCULELOR AȘCHIETOARE
1.1. GENERALITĂȚI
În procesul de aşchiere scula şi în special partea activă a acesteia este supusă la solicitări
intense, de aceea, materialul din care se execută trebuie să aibă propietăţi deosebite care să-i
permită menţinerea un timp cât mai îndelungat a parametrilor optimi de aşchiere.
Astfel, materialele utilizate trebuie să satisfacă în general următoarele condiţii:
• să prezinte o duritate superioară materialului de prelucrat;
• să posede o stabilitate termică ridicată;
• să asigure o rezistenţă ridicată la uzură (la rece şi la cald);
• să aibe o tenacitate ridicată şi o prelucrabilitate bună;
• să prezinte o tendinţă scăzută la difuziune şi aderare şi o conductibilitate
termică suficientă;
• să coste cât mai puţin.
Fig. 1.1 Proprietățile materialelor pentru scule
6
Duritatea materialului sculei trebuie să fie superioară cu cel puţin 5-10 unităţi HRC
durităţii materialului prelucrat, dar este bine ca această diferenţă să fie mai mare, durabilitatea
tăişului fiind în acest caz mai mare. Stabilitatea termică înseamnă păstrarea proprietăţilor
mecanice ale materialului, la încălzirea şi menţinerea acestuia la o anumită temperatură.
Datorită căldurii degajate în procesul de aşchiere unele scule (acţionate de maşină)
trebuie să reziste neuzându-se la temperaturi înalte, în timp ce alte scule (manuale) trebuie să-şi
păstreze geometria doar la temperatura ambiantă.
Dintre calităţile mecanice ale materialului se remarcă: duritatea, rezistenţa la întindere,
compresiune şi încovoiere precum şi rezistenţa la şocuri.
La proiectarea unei scule trebuie să se ţină cont de prelucrabilitatea şi preţul de cost al
materialului ales.
Materialele din care se pot executa sculele aşchietoare pentru prelucrarea metalelor sunt:
• oţeluri de scule (oţeluri carbon pentru prelucrarea la rece);
• oţeluri aliate pentru prelucrarea la rece, oţeluri pentru prelucrare la
cald, oţeluri rapide de scule;
• carburi metalice;
• materiale mineralo-ceramice;
• materiale abrazive.
1.2. OTELURI CARBON PENTRU PRELUCRAREA LA
RECE
Oţelurile carbon ocupă în grupa oţelurilor de scule o pondere însemnată (≈ 20%), datorită
elaborării mai uşoare şi preţului scăzut. Aici sunt cuprinse: oţeluri carbon de scule şi oţeluri
carbon de uz general.
1.2.1. OȚELURI CARBON DE SCULE
Oţeluri carbon de scule (STAS 1700-80) sunt materialele de scule cele mai ieftine şi se
utilizează la scule care lucrează cu viteze mici de aşchiere (≈ 20m/min).
Acest oţel are o duritate mare (în stare călită: 62-65 HRC), rezistenţă mecanică şi
7
tenacitate ridicată (σr ≈ 1600 MPa), însă are o stabilitate termică redusă (473 ... 523 K), aceasta
fiind cauza utilizării doar la scule care sunt slab solicitate termic (în general scule acţionate
manual).
Sunt standardizate şase mărci de oţel, deosebite prin conţinutul de carbon şi structură:
hipoeutectoide (OSC 7; OSC 8), eutectoide (OSC 8 M) şi hipereutectoide (OSC 10, OSC 11,
OSC 13). Proprietăţile de utilizare sunt date în tabelul 1.1.
Este uşor de observat că, odată cu mărirea conţinutului de carbon (până la 0,8 % C),
oţelul are o duritate mai mare (după tratamentul termic), dar, în acelaşi timp, tenacitatea scade.
Aceste oţeluri au o călibilitate redusă în adâncime, fiind necesară călirea în apă şi
existând pericolul formării de fisuri, mai ales la variaţii mari de secţiuni.
Grosimea stratului călit nu este influenţată prea mult de creşterea conţinutului de carbon,
însă influenţa mai mare se manifestă asupra durabilităţii zonei centrale a sculei.
Durabilitatea şi rezistenţa la uzură sunt date de structura martensitică care la aceste
oţeluri se descompune la temperaturi de 473 ... 600 K, sculele pierzându-şi capacitatea de
aşchiere peste aceste temperaturi.
Tabelul 1.1 Proprietăţile oţelurilor carbon de scule
Marca oţelului
Rezis-tenţa la uzură
Tenaci-
tatea
Duritatea
la cald
Călibilita-
tea
Duritatea în starea
de utilizare
[HRC]
Duritatea în stare călită
[HRC]
Suprafaţă Centru
OSC 7 2 7 1 S 56-65 min.61 38-43
OSC 8 2 7 1 S 56-65 min.62 38-43
OSC 8M 3 6 1 S 56-65 min.62 38-43
OSC 10 3 5 1 S 56-65 min.63 38-43
OSC 11 4 3 1 S 56-65 min.64 38-43
OSC 13 4 3 1 S 56-65 min.64 38-43
De aceea, cu toată prelucrabilitatea bună pe care o au, aceste oţeluri nu se pot rectifica
deoarece aici temperatura fiind ridicată, stratul superficial şi-ar pierde durabilitatea.
Ca urmare, oţelurile carbon de scule au o întrebuinţare limitată şi anume la scule care
lucrează cu viteze mici (≈20m/min.) deci la scule manuale din grupa filierelor, tarozilor sau
pilelor.
8
1.2.2. OȚELURI CARBON DE UZ GENERAL
Sunt oţeluri carbon cu un conţinut de carbon cuprins între 0,38 ... 0,65% şi se utilizează
pentru scule de mână folosite în agricultură.
1.3. OȚELURI ALIATE PENTRU PRELUCRĂRI LA
RECE
Oţelurile aliate care au un conţinut mai ridicat de carbon (0,8 ... 2,2%) prezintă şi o serie
de elemente de aliere ca manganul, cromul, wolframul, vanadiul etc., care influenţează favorabil
structura şi proprietăţile tehnologice şi de utilizare.
Astfel, descompunerea martensitei se va face la temperaturi mai ridicate, permiţând o
prelucrare cu o viteză de aşchiere mai mare (≈ 30 ... 35 m/min).
Cartacteristicile mecanice sunt superioare oţelurilor carbon de scule, astfel, rezistenţa şi
tenacitatea sunt mai mari (σr = 1600 ... 2000 MPa), duritatea după călire este max. 65 HRC şi
stabilitatea termică este mai ridicată ( 573 K).
De asemenea, călibilitatea în adâncime este mărită facilitând execuţia unor scule cu
salturi mai mari de diametru.
Aceste oţeluri se pot împărţi în mai multe clase:
• oţeluri rezistente la uzură (subclasa 2.1);
• oţeluri foarte rezistente la uzură (subclasa 2.2);
• oţeluri rezistente la şocuri (subclasa 2.3);
• oţeluri cu rezistenţă sporită la anumite medii corozive (subclasa 2.4).
1.3.1. OȚELURI REZISTENTE LA UZURĂ
In această subclasă (STAS 3611-80) sunt incluse oţeluri hipereutectoide slab şi mediu
aliate, unde prezenţa carburilor aliate (dure) conferă acestor oţeluri o rezistenţă la uzură mai mare
decât oţelurilor carbon de scule, dar inferioară oţelurilor înalt aliate (subclasa 2.2).
9
Tabelul 1.2. Proprietăţile şi domeniile de utilizare ale oţelurilor rezistente la uzură
Marca Principalele elemente din compoziţie % Principalele domenii de
oţelului C Mn Si Cr Ni utilizare
117VCr6 1,10-1,25 0,20-0,40 0,15-0,30 0,50-0,80 - Scule ptentru deformare la rece şi scule ca: burghie,
tarozi, alezoare etc.
90VCr10 0,80-1,00 0,20-0,60 0,15-0,40 0,80-1,50 - Alezoare, freze, valţuri, poansoane, scule pentru
lemn.
90VMn18 0,85-0,95 1,70-1,90 max.0,35 max.0,35 max.
0,35 Filiere,calibrare,matriţe,
şabloane.
105CrW20 1,00-1,10 0,25-0,40 0,15-0,35 max.0,35 - Tarozi,bacuri de filetare,
burghie, broşe.
97MnCrW14 0,90-1,05 0,80-1,10 0,15-0,35 0,95-1,85 max.
0,35 Tarozi,bacuri de filetare,
burghie, broşe.
130W37 1,25-1,40 0,10-0,40
0,10-0,40
0,5-1,00
-
Matriţe pentru ţevi şi sârme, scule aşchietoare
pentru alamă etc.
Oţelurile cu rezistenţă mare la uzură se utilizează la fabricarea unor scule ce lucrează fără
şocuri sau încălziri importante.
1.3.2. OȚELURI FOARTE REZISTENTE LA UZURĂ
Aici sunt incluse oţelurile hipereutectoide aliate în principal cu crom şi în special
oţelurile ledeburitice (1 ... 2,5 % carbon) cu 12% crom, caracterizate printr-o rezistenţă la uzură
foarte ridicată şi deformare redusă în timpul călirii.
Tabelul 1.3. Proprietăţile şi domeniile de utilizare ale oţelurilor foarte rezistente la uzură
Marca Compoziţia chimică % Principalele domenii de
oţelului C Mn Si Cr Ni Mo Alte
elemente utilizare
100VMoCr52
0.90 -
1.05
0.5 -
0.8
0.10 -
0.40
4.80 -
5.50 -
0.90 -
1.30
V=0,15 -
0,35
Inlocuitor pentru oţelul cu 12%Cr pentru scule rezistente la uzură şi
tensiuni mecanice ridicate.
150VMoCr120 1.45
- 1.65
0.15 -
0.45
0.15 -
0,35
11.0 -
12.5
max.
0.35
0.40 -
0,60
V=0.15 -
0.35
Scule foarte rezistente la uzură cu tenacitate ridicată: broşe,freze,filiere, tarozi.
200Cr120 1.8 0.15 0.15 11.0 max. - - Scule foarte rezistente la
10
- 2.2
- 0.45
- 0.35
- 13.0
0.35 uzură care nu lucrează cu şocuri: matriţe, dornuri de
tragere, scule de laminare la cald,scule de extrudare etc.
225VMoCr52 2.15
- 2.50
0.3 -
0.8
0.3 -
0.8
5.0 -
5.50 -
0.8 -
1.30
V=3.75 -
5.00 W=0.95
- 1.3
Scule ce lucrează în condiţii extreme de uzură:
echipamente de sablare, matriţe pt. ambutisare
adâncă, scule pt. polizare etc.
In cazul călirii la temperaturi prea ridicate, la această clasă de oţeluri este posibil să se
obţină durităţi mai scăzute (creşte cantitatea de austenită reziduală).
Oţelurile cu conţinut redus de crom prezintă o variaţie minimă în volum la călire.
1.3.3. OȚELURI REZISTENTE LA ȘOCURI
In acestă subclasă sunt incluse de regulă oţeluri hipoeutectoide, slab sau mediu aliate cu
un conţinut de carbon ce nu depăşeşte 0,60 sau 0,65%.
In standardele: STAS 3611-80, 791-80, 795-80 se găsesc următoarele oţeluri 51Si17A,
56Si17A, 45VSiCrW20 şi 41MoCr11 utilizate la fabricarea dălţilor, lamelor pentru foarfeci,
poansoanelor, ştanţelor, matriţelor, etc.
1.3.4. OȚELURI CU REZISTENȚĂ SPORITĂ ÎN ANUMITE
MEDII COROSIVE
Aici sunt incluse unele mărci de oţeluri inoxidabile martensitice, cu călibilitate ridicată,
cu rezistenţă bună la coroziunea atmosferică sau a altor medii.
Oţeluri ca: 30Cr130, 40Cr130, 45VMo Cr145, 90VMo Cr180 se utilizează la instrumente
medicale, scule de tăiere în industria alimentară, balanţe, etc.
1.4. OȚELURI DE SCULE PENTRU PRELUCRAREA LA
CALD (clasa 3.0)
Oţelurile din această clasă (39VMoCr53, 40VMoCr52, 36WMoCr53, 30VMoCr30,
55MoCrNi15, 57VMoCrNi17, 35SiWCr52, 30VCrW82) au o stabilitate ridicată la cald, duritate
11
la temperatura de lucru ca la cea normală, rezistenţă ridicată la şoc mecanic şi termic şi o
prelucrabilitate bună.
Aceste oţeluri se utilizează pentru fabricarea matriţelor de turnare, a sculelor de
deformare la cald, nicovale, cilindri de laminare, scule pentru tăiat la cald, etc.
1.5. OȚELURI RAPIDE (clasa 4.0)
Oţelurile rapide sunt oţeluri de scule bogat aliate cu caracteristici mecanice ridicate
(rezistenţa la uzură) şi cu stabilitate termică înaltă (823-923 K). Sculele executate din aceste
oţeluri pot lucra la viteze mari de aşchiere.
Au o călibilitate foarte mare, obţinându-se căliri adânci chiar la răcire în ulei sau apă,
fabricându-se scule mari şi cu variaţii mari de secţiune.
Acesta este rezultatul prezenţei în compoziţia chimică a oţelurilor a unor elemente de
aliere ca wolfram, molibden, vanadiu, cobalt cât şi a carbonului pentru a forma cu fierul şi
elementele de aliere carburi complexe, dure.
Oţelurile rapide fac parte din clasa oţelurilor ledeburitice în care natura, mărimea şi
distribuţia carburilor au un important rol în stabilirea caracteristicilor acestora.
Masa metalică de bază, în stare recoaptă este feritică, conţinând puţin carbon şi elemente
generatoare de carburi (fără crom), iar după călire este martensitică îmbogăţită mult în carbon şi
elemente de aliere.
Tabelul 1.4. Proprietăţile şi domeniile de utilizare ale oţelurilor rapide
Marca
oţelului
Compoziţia chimică % Principalele domenii de utilizare
C Mn Si Cr W Mo V Co
Rp1
0,90 -
1,00
max. 0,45
0,20 -
0,40
3,80 -
4,40
9,0 -
10,5
max. 0,30
2,0 -
2,6
5,0 -
6,0
Scule pentru tăiere rapidă, puternic solicitate: freze, cuţite.
Rp2 0,70
- 0,80
max. 0,45
0,30 -
0,40
3,82 -
4,40
17,0 -
18,5
max. 0,30
1,0 -
1,40
4,5 -
5,5
Scule de aşchiere cu viteze foarte mari pentru materiale foarte dure:
cuţite, freze.
Rp3 0,7 -
0,8
max. 0,45
0,30 -
0,40
3,62 -
4,40
17,5 -
19,5
max. 0,60
1,0 -
1,4 -
Scule de aşchiere cu viteze mari pentru materiale cu duritate
ridicată: burghie, scule de filetat, freze.
12
Rp5 0,75
- 0,85
max. 0,4
0,20 -
0,40
3,80 -
4,40
6,0 -
7,0
4,80 -
5,30
1,7 -
2,1
-
Scule de aşchiere cu randament satisfăcător pentru materiale cu duritate ridicată: burghie, freze,
tarozi, cuţite.
Rp5-1
0,82 -
0,90
max. 0,40
0,20 -
0,40
3,50 -
4,20
5,75 -
6,05
5,75 -
6,25
1,85 -
2,15
-
Scule de aşchiere cu randament satisfăcător pentru materiale cu duritate ridicată: burghie, freze, tarozi, cuţite, inele cu came, role
etc.
Rp9
0,95 -
1,03
max. 0,45
0,20 -
0,40
3,80 -
4,50
2,70 -
3,0
2,50 -
2,80
2,25 -
2,50 -
Economic, pentru scule aşchietoare supuse la uzură puternică în regim moderat:
burghie, freze.
Rp10
0,78 -
0,85
0,10 -
0,40
0,10 -
0,40
0,75 -
4,0
1,0 -
1,65
8,0 -
9,0
1,0 -
1,25 -
Economic pentru scule aşchietoare ce lucrează cu
regimuri uşoare în materiale cu duritate mică: burghie, cuţite,
freze, scule de filetat.
Elemente de aliere:
Carbonul este prezent în intervalul 0,7 ... 1,6% (oţeluri rapide normale 0,9 ... 1%, oţeluri
rapide cu conţinut ridicat de carbon ≈ 1,1% şi oţeluri rapide supracarburate 1,10 ... 1,15%C). In
cazul procentului maxim şi a unui tratament adecvat se obţine o duritate de 68 ... 70 HRC.
Wolframul a fost element de aliere prioritar al oţelurilor rapide la conţinuturi de 12 ...
22%. Impreună cu molibdenul este element de aliere de bază fiind în proporţie de 3 ... 8%.
Formează o carbură complexă dură (MoC) care asigură rezistenţa la uzură ridicată a oţelurilor
rapide.
Molibdenul a devenit în ultimul timp principalul element de aliere al oţelurilor rapide,
înlocuind parţial sau chiar integral wolframul în compoziţia chimică a acestora. Formează acelaşi
tip de carburi ca şi wolframul.
Vanadiul este unul din elementele de aliere importante ale oţelurilor superrapide,
conţinutul său trebuind corelat cu cel de carbon. Formează cea mai dură carbura cu implicaţii
favorabile asupra rezistenţei la uzură.
Cromul este prezentat în toate tipurile de oţeluri rapide în cantitate de 3,0 ... 5,0%
datorită influenţei pozitive asupra călibilităţii, încetinirii proceselor de precipitare şi coagulare în
procesul de revenire şi reducerii oxidării în timpul încălzirii.
Cobaltul este prezent în oţelurile rapide de mare productivitate, la conţinuturi de 4 ...
12%. Ridicând temperatura de topire dă posibilitatea creşterii temperaturii de călire a oţelurilor
rapide, fără pericolul creşterii exagerate a granulaţiei sau apariţiei de topire la limită.
13
Oţelurile rapide sunt cuprinse în STAS 7382-80, tabelul 1.4.
Din punct de vedere al capacităţii de aşchiere oţelurile tipizate pot fi aşezate în
următoarea ordine: Rp9, Rp10, Rp3, Rp5, Rp1, Rp2.
Tabelul 1.5 Punctajele diferitelor mărci de oţeluri rapide
Marca oţelului Rezistenţa la uzură
Tenacitatea Duritatea la
cald Călibilitatea
Duritatea HRC
Călit Revenit
Rp1 8.1 2.2 8.4 Ad 60 63-66
Rp2 8.2 2.1 8.5 Ad 60 63-66
Rp3 7.3 3.1 8.2 Ad 60 63-66
Rp5 7.2 3.2 8.3 Ad 60 63-66
Rp9 7.2 3.2 8.3 Ad 60 63-66
Rp10 7.1 3.2 8.1 Ad 60 63-66
Pentru a face o comparaţie a proprietăţilor oţelurilor repide s-a adoptat un punctaj care a
dus la concluzia prezentată în tabelul 1.5, unde valorile mai mari (punctajul) indică calităţi
superioare. Structura oţelurilor rapide în stare turnată este caracterizată prin marea ei
neomogenitate şi prin prezenţa unei reţele de ledeburită. Prelucrarea plastică distruge reţeaua de
ledeburită, structura constând dintr-o masă de perlită sorbitică şi benzi de carburi.
La fabricaţia de scule aşchietoare se pot utiliza oţeluri carbon, oţeluri aliate şi mai ales
oţeluri rapide. Se realizează următoarele recomandări: la scule de mână, care în timpul lucrului
se încălzesc puţin, să se utilizeze oţeluri carbon de sculă sau oţeluri slab aliate (cu crom, vanadiu
şi mai rar cu wolfram), la sculele de dimensiuni mari să se folosească oţeluri ledeburitice cu 12%
crom iar pentru scule ce lucrează în condiţii mai grele să se utilizeze oţeluri rapide.
Tabelul 1.6. Mărci recomandate de oţel rapid
Caracteristica prelucrării prin aşchiere
Caracteristica materialului de prelucrat
Mărci de oţel rapid recomandat
Prelucrare normală, încălzire moderată.
Materiale neabrazive cu duritate 375 HB
Rp9, Rp5, Rp3
Materiale cu duritate 375 HB inclusiv materiale abrazive
Rp10, Rp3, Rp1
Prelucrarea intensă, încălzire excesivă.
Materiale neabrazive cu duritate max.375 HB
Rp1, Rp2
Materiale cu duritate de peste 375 HB, inclusiv materiale abrazive
Speciale
14
1.6. CARBURI METALICE
Carburile metalice sunt materiale obţinute prin sinterizarea, la temperaturi înalte şi
presiuni mari, a pulberilor de carburi de wolfram, titan, tantal etc. cu cobalt (liant). Au o duritate
mare (85 ... 92 HRA) şi o stabilitate termică ridicată (≈ 1100 ... 1200 K), motiv pentru care
sculele cu tăişul din carburi metalice pot aşchia cu viteze mari şi pot prelucra materiale dure,
greu prelucrabile chiar şi fonte albe sau oţeluri călite; de asemenea semifabricate ale căror
suprafeţe, au incluziuni de nisip sau alte impurităţi nemetalice.
Aliajele dure din carburi metalice sinterizate utilizate la prelucrările prin aşchiere se pot
împărţi în două categorii: aliaje utilizate în principal la aşchierea materialelor cu aşchie scurtă
(fontă, sticlă, porţelan etc.) aproape în exclusivitate aliaje de tip WC - Co şi aliaje utilizate la
prelucrarea materialelor cu aşchie lungă şi continuă (oţeluri de toate tipurile) - aliaje formate din
multicarburi.
După compoziţie se pot deosebi aliaje: WC-TiC-Co; WC-TaC(NbC)-Co şi respectiv
WC-TiC-TaC(NbC)-Co. Prezenţa TiC sau TaC (CBN) (conţinut mic sau mediu) în aliajele cu
multicarburi face posibilă utilizarea acestora şi la aşchierea materialelor ce dau aşchie scurtă.
S-au obţinut şi aliaje dure sinterizate fără W.
La alegerea sortimentului se ţine cont de:
• caracteristicile materialului de prelucrat;
• uniformitatea aşchierii piesei de prelucrat;
• condiţiile de prelucrare, în special regimul de aşchiere utilizat.
Tabelul 1.7 Caracteristici ale carburilor metalice
Material Duritatea [HV] Solubilitatea în fier
(% 1250o C) Conductivitatea termină
(W/m*K) Dilatarea termică
(x 10-6/K)
CBN > 4500 - 1300 4.7
TiC 3200 < 0,5 21 7.4
TiN 2500 - 29 9.4
TaC 1800 0,5 21 6.3
WC 2100 7 121 5.2
15
Tabelul 1.8 Grupele de materiale
Grupa Materiale prelucrate
P Oțeluri
M Oțeluri inoxidabile
K Fonte
N Materiale neferoase
S Aliaje de nichel și titan
H Materiale durificate
• Grupa P cuprinde plăcuţe din carburi metalice de tipul WC+(TiC)+TaC+Co,
utilizate la aşchierea oţelului sau în general a metalelor plastice care dau aşchii lungi.
• Grupa M este formată din plăcuţe cu compoziţie de tipul WC+TaC+(TiC)+Co,
acestea se utilizează la prelucrarea oţelului, fontei, materialelor plastice etc.
• Grupa K se compune din plăcuţe din carburi metalice de tipul WC+Co, utilizându-se
la prelucrarea materialelor cu rezistenţă mare la compresiune, precum şi la prelucrări
fine (se prelucrează fontă, materiale sinterizate, bronzuri, materiale neferoase etc.
• Grupa N se compune din plăcuțe din carburi metalice fără acoperiri sau cu acoperiri
de tipul TiN, utilizate la așchierea aluminiului și a aliajelor neferoase, sau chiar a
otelurilor durificate.
• Grupa S se compune din plăcuțe din carburi metalice de tipul TiC cu acoperiri de
Al2O3 sau TiN, utilizate la prelucrarea aliajelor de nichel și titan.
• Grupa H se compune din plăcuțe din carburi metalice de tipul TiC+TiN+Al2O3
utilizate la prelucrareamaterialelor durificate.
Aşchierea se poate face uscat, dar se recomndă utilizarea de fluid de aşchiere însă cu
udarea întregii muchii aşchietoare. Plăcuţele din carburi metalice se fixează pe scule prin lipire
sau mecanic, în situaţii speciale se poate face toată scula din carburi metalice.
Procesul de obținere a plăcuțelor așchietoare din carburi metalice prin sinterizare
cuprinde câţiva paşi importanţi şi anume:
• Fabricarea pulberilor
• Presarea
• Sinterizarea
• Rectificarea
• Prelucrarea tăişului
16
• Acoperirea cu staturi dure
Fabricarea pulberilor
Principalele tipuri de „materiale crude” sunt livrate de producători sub formă de
pulberi. Principalele materiale folosite sunt:
• Carburi şi nitruri de wolfram, titan, niobiu, vanadiu, siliciu etc.
• Cobalt
• Polyetylenglycol (liant)
Pulberile, în proporţii corecte sunt amestecate cu etanol şi sunt amestecate şi măcinate
un număr de ore pentru a se obţine granulaţia dorită. Etanolul este îndepărtat printr-un proces
de uscare. Proporţiile în care se găsesc diferitele componente vor determina caracteristicile
mecanice ale plăcuţelor. Carbura de titan conferă rezistenţă la uzură foarte bună şi o mare
stabilitate termică, dar o fragilitate mai ridicată. Carbura de wolfram este mai puţin dură decât
carbura de titan, dar mai tenace.
Presarea
Procesul de presare este complex fiind necesar a fi integrat într-un sistem CAD CAM.
Pulberile sunt presate între poansonul inferior şi cel superior (se foloseşte eventual un miez
central) cu o forţă de câteva tone. Plăcuţele presate sunt moi şi foarte fragile (se aseamănă cu
plumbul). Ele prezintă un volum dublu faţă de plăcuţele finale(chiar 1/3). În procesul de
sinterizare are loc o scădere a volumului cu 50% şi a greutăţii cu 20%. Plăcuţele presate sunt
măsurate ca dimensiuni şi greutate şi este verificată calitatea suprafeţei lor (lipsa fisurilor).
Sinterizarea
Se formează o şarjă de sinterizare din plăcuţe aşezate pe suporturi de grafit.
Sinterizarea propriu-zisa constă în menţinerea plăcuţelor timp de circa 12 ore la o temperatură
inalta 2/3-4/5 din temperatura de topire a elementului cel mai greu fuzibil din amestecul de
pulberi (ex. de 1500°C). În acest proces are loc durificarea materialului prin închiderea porilor
şi creşterea legăturii dintre particule.
Rectificarea
Plăcuţele sunt rectificate pentru a se obţine formele dorite. Se rectifică de obicei:
• Suprafeţele de bază
17
• Suprafeţele laterale
• Diferite forme pe suprafeţele de bază
Rectificarea se realizează cu ajutorul discurilor diamantate pe maşini unelte cu cinci
axe. Durabilitatea plăcuţelor depinde în foarte mare măsură de calitatea tăişului. La această
operaţie se urmăreşte rotunjirea şi durificarea tăişului. La majoritatea plăcuţelor se realizează
o rotunjire a tăişului la o rază de 0,02…0,08 mm funcţie de mărimea, geometria şi unghiul la
vârf al plăcuţelor. Cele mai uzuale metode de prelucrare ale tăişurilor constau în perieri şi
sablări umede sau uscate.
Acoperiri
În scopul măririi capacităţii de aşchiere, plăcuţele din carburi metalice şi partea activă
a sculelor se acoperă cu straturi metalice cu o mare rezistenţă la temperatură şi înaltă duritate.
Datorită stratului de acoperire, se micşorează frecarea pe suprafeţele sculei şi se reduce
difuzia dintre suprafaţa de degajare a sculei şi aşchie. Pentru micşorarea intensităţii
fenomenelor de uzare, este necesar ca suprafaţa să prezinte o duritate ridicată şi un coeficient
de frecare mic faţă de materialul piesei. De asemenea, scula trebuie să aibă o bună stabilitate
chimică, o bună rezistenţă la oxidare şi o suprafaţă netedă.
Mărirea capacităţii de aşchiere a plăcuţelor din carburi metalice sinterizate acoperite
superficial rezultă din combinarea proprietăţilor substratului (rezistenţă bună la încovoiere,
duritate mare, compoziţie chimică compatibilă cu stratul de acoperire, stabilitate mecanică şi
chimică la temperatura la care are loc depunerea, rezistenţă la uzură) cu proprietăţile stratului
de acoperire (mare duritate la rece şi la cald, mare stabilitate chimică, impermeabilitate şi
lipsa de porozitate, coeficient scăzut de frecare faţă de materialul de aşchiat).
Stratul de acoperire este constituit din carburi, nitruri şi boruri, precum şi din oxizii
unor elemente din grupele IV, V şi VI din tabelul periodic al elementelor. Cele mai utilizate
elemente ale straturilor de acoperire destinate operaţiilor de frezare sunt: TiN, TiCN, TiAlN,
TiAlCN, AlTiN, ZrN, CrN. Caracteristicile principalelor tipuri de acoperiri se regăsesc în
tabelul 1.9.
18
Tabelul 1.9 Caracteristicile principalelor tipuri de acoperiri
Tipul acoperirii
Culoare Simbol Temperatura
maximă [oC]
Grosime [µm]
Duritate [GPa]
Coeficient de frecare
TiN Auriu
600 1...7 24 0.55
TiAlN - monostrat
Negru violet
800 1...4 35 0.5
TiAlN - multistrat
Negru violet
700 1...4 28 0.6
TiCN Gri
albastru
400 1...4 37 0.2
TiCN - MP Cupru auriu
400 1...4 32 0.2
TiAlCN Roşu violet
500 1...4 28 0.25
AlTiN Negru
900 1...4 38 0.7
ZrN Alb auriu
550 1...4 26 0.5
CrN Argintiu
700 1...4 18 0.3
În vederea creşterii caracteristicilor mecanice şi termice ale plăcuţelor se realizează
depuneri de unul sau mai multe straturi de materiale dure. Acoperirile se pot realiza fie prin
metode chimice – Chemical Vapour Deposition (CVD), fie prin metode fizice Physical
Vapour Deposition (PVD)
În ambele situaţii procesul durează timp de 8-16 ore în cuptoare cu vid în care se
injectează substanţele chimice corespunzătoare.
Fig. 1.2 Clasificarea principalelor procedee de obținere a straturilor din fază de vapori
19
Grosimea unui strat depus este de 1 …7 microni (firul de păr uman are diametrul de
58 microni). Principalele materiale folosite la acoperiri sunt carbonitrurile de titan (TICN),
trioxidul de aluminiu (Al2O3), precum şi nitrurile de titan (TiN) care conferă plăcuţelor
culoarea aurie. Plăcuţele moderne, performante pot sa aibă până la 12 straturi.
Fig. 1.3 Duritatea TiN în comparație cu alte materiale (GPa)
Acoperirile cu nanocompozite sunt tot mai des utilizate la ora actuală. Granulele
nanocristaline de tip (AlTiN, AlCrN, etc) sunt îmbinate cu ajutorul unui liant (Si3N4).
Utilizarea nanocompozitelor permite lucrul la temperaturi de până la 1200 grade C, fără sau
cu consum redus de lichid de aşchiere.
Fig. 1.4 Granule nanocristaline tip AlTiN
20
1.7. MATERIALE MINERALO CERAMICE
Datorită preţului destul de ridicat al carburilor metalice s-au realizat materiale de sinteză
având ca principal element constructiv oxidul de aluminiu combinat cu alţi oxizi alcalino-
pământoşi şi o canitate mică de oxid de carbon sau carburi metalice.
Aceste materiale au o duritate mare 95 ... 98 HRA şi o stabilitate termică ridicată 1373 K,
o bună rezistenţă la compresiune σrc = 1700 MPa, dar sunt fragile, au o rezistenţă mică la
tracţiune σr = 7,5 MPa şi tenacitate scăzută.
De aceea, sculele prevăzute cu plăcuţe din materiale mineralo-ceramice permit viteze
mari de lucru, dar în condiţii de rigiditate bună, cu adâncimi mici de aşchiere (semifinisări,
finisări). Nefiind metalice, nu prezintă tendinţe de formare de adaus pe tăiş. Se disting mai
multe categorii de materiale mineralo-ceramice:
• materialul mineralo-ceramic pur format din 99,7% Al2O3 cu infime adaosuri de alte
substanţe pentru a favoriza sinterizarea;
• materiale metalo-ceramice (cermeturi) alcătuite din amestecuri Al2O3 cu diverse metale;
• materiale carbido-ceramice alcătuite din Al2O3 în amestec cu carburi (de titan sau
wolfram).
Pentru aşchiere se utilizează primul şi ultimul tip de material.
In ceea ce priveşte plăcuţele aşchietoare au mai apărut soluţii de plăcuţe placate (multi
strat) în scopul înlăturării dezavantajelor materialelor mineralo-ceramice (fragilitatea). Astfel, pe
un miez tenace de carburi metalice (în special wolfram) s-a aplicat un strat de carbură de titan de
3 ... 4 µm şi un strat de Al2O3 de aproximativ l µm, cu o stabilitate termică şi rezistenţă la uzură
foarte ridicată reuşindu-se îmbinarea proprietăţilor superioare ale acestor materiale şi obţinându-
se un material aşchietor superior (e adevărat încă destul de scump).
La materialele mineralo-ceramice spre deosebire de celelalte materiale de scule, uzura
(deci şi durabilitatea) este constantă pe un domeniu larg aproximativ între 200 ... 500 m/min. (la
scule din oţel rapid uzura creşte cu viteza continuu, iar în cazul carburilor domeniul în care uzura
creşte lent este redus. Datorită fragilităţii se recomandă raze la vârf ale plăcuţei mai mari decât
la carburi metalice. Preţul de cost al plăcuţelor din Al2O3 este redus. In tabelul 1.10. sunt date
utilizări ale unor materiale mineralo-ceramice.
21
Tabelul 1.10 Domeniile de utilizare ale materialelor mineralo-ceramice
Operaţia şi Materialul piesei Avans Viteza de aşchiere [m/min]. Geometria sculei
materialul sculei [mm/rot] Degroşare Finisare α [ °] γ [ °]
Oţel de construcţii 0,05...0,4 550...200 700...260 5...8 -5...12
STRUNJIRE Fontă cenuşie 0,08...0,8 450...260 700...450 5...6 -5...0
Oxid de Bronz 0,05...0,2 - 400...600 5...8 0...1
aluminiu Materiale plastice dure
0,1...0,5 - 200...400 5...8 0...1
STRUNJIRE Cermet
Oţel călit 0,05...0,4 100...30 1000...30 5...6 -5...0
Fontă dură 0,08...0,6 250...50 350...50 5...6 -5
FREZARE Cermet
Fonte şi oţeluri 0,25 - 190...200 5...6 -6
Se fabrică mai multe calităţi de materiale ceramice care pot fi recunoscute cu uşurinţă
după culoare.
• Al2O3 translucidă Rezistenţă foarte mare la uzură
• Al2O3 +ZrO2 albă Rezistentă mare la uzură
Rezistentă mecanică mare
• Al2O3 +TiC neagră Rezistentă mecanică mare
Rezistenţă la şocuri termice
• Si3N4 cenuşie Rezistenţă mare la uzură
Rezistenţă la şocuri termice
CERMETUL
Cuvântul cermet a fost format din compunerea termenilor „ceramică” (cer) şi „metal”
(met). Este un termen generic al unei clase de materiale compozite care cuprind în structura
lor carburi, nitruri, oxizi, boruri, silicaţi prinşi într-o bază metalică ce conţine nichel,
molibden, crom etc.
Obţinerea acestor materiale se face prin turnare, fenomenul folosit în acest caz fiind
comportarea thixotropică a aliajelor aflate parţial în stare solidă. Aliajului matricei i se
permite o solidificare de 40%, apoi materialul este amestecat viguros pentru a i se distruge
structura dentritică. În această matrice parţial durificată se introduc particulele fazei
durificatoare care vor fi permanent agitate pentru a dobândi dispersie uniformă.
Suspensia astfel formată va fi injectată sub presiune într-o matriţă, procesul în
ansamblu numindu-se „compocasting”. Prin această tehnologie a fost realizată o varietate
22
mare de materiale compozite care conţin particule de Al2O3, SiC, TiC etc, sau bile de sticla,
încorporate în baze metalice.
Avantajul acestor materiale sunt:
• Viteza foarte mare de aşchiere;
• Durabilitate ridicată;
• Calitate foarte bună a suprafeţelor prelucrate;
Duritatea este mare şi se păstrează la temperaturi înalte dar este totuşi mai mică decât
cea a materialelor ceramice.
Rezistenţa la uzură este ridicată şi afinitatea cu materialele prelucrate este foarte mică.
Aceasta face ca fenomenul de depunere pe tăiş să fie practic inexistent, iar calitatea
suprafeţelor foarte bună. În ultimul timp există tendinţa de a realiza acoperiri de straturi dure
pe plăcuţele ce prezintă bază de cermet.
1.8. DIAMANTUL
Are cea mai mare duritate şi deci o rezistenţă excepţională la uzură (o cursabilitate foarte
mare 2400 - 3200 Km). De asemenea, are o stabilitate termică ridicată (1873 ... 2073 K) şi o
conductibilitate termică foarte bună (de 4,5 ori mai mare decât a cuprului).
Datorită rezistenţei la uzură mare şi a coeficientului de dilatare liniară şi volumică mic se
menţin perfecte muchiile aşchietoare şi se asigură precizia pieselor. Uzura diamantelor are loc
prin difuziune (având loc o difuziune a carbonului în masa metalului prelucrat) şi grafitizare
(trece de la structura cristalină, dură, la cea amorfă moale). De aceea, diamantul se utilizează
doar la prelucrarea metalelor neferoase, metalelor uşoare, a maselor plastice şi foarte rar la
prelucrarea oţelului. Se cunosc scule diamantate pentru prelucrări neabrazive şi abrazive.
Totuşi diamantul este fragil (rezistenţă mică la compresiune şi încovoiere) şi prelucrările
trebuie să fie ca urmare fără şocuri şi vibraţii, iar unghiul la vârf mare (min.1200). Diamantul
poate fi natural (verziu, galben, maro) sau sintetic (cenuşiu, verde închis). Diamantul este folosit
la sculele aşchietoare atât sub formă de monocristal cât şi sub formă de pulbere înglobată într-
o masă de liant. De asemenea este utilizat atât diamantul natural cât şi artificial.
Diamantul natural este de culoare albă cu nuanţe diferite funcţie de cantitatea şi
calitatea substanţei care îl impurifică.
Diamantul sintetic se obţine din grafit pur (min 99.8%), la o presiune de 0,7*104 …
23
1*104 MPa şi o temperatură de 3000o C. Culoarea diamantului sintetic cuprinde toate nuanţele
între cenuşiu şi verde deschis. Spre deosebire de diamantul natural, cel sintetic este mai
casant. Câteva caracteristici ale diamantelor sunt prezentate în continuare:
Duritatea 105 MPa
Rezistenţa la încovoiere 200…500 MPa
Punct de topire 3725°C
Stabilitate termică în aer 600°C
Stabilitate termică în atmosferă neutră 1400…1700°C
Monocristalele de diamant au diferite forme geometrice: octoedru, dodecaedru, cu feţe
plane utilizate atât sub formă iniţială, cât şi sub formă şlefuită, ultima fiind necesară în special
pentru realizarea geometriei sculelor aşchietoare (operaţie care se execută după planurile de
clivare). Monocristale de diamant folosite ca parte activă a sculelor aşchietoare au mărimi de
ordinul a 1…2 carate, mai rar până la 6…8 carate. Folosirea diamantului sub formă de
monocristal este limitată. Ea este economică la confecţionarea unor scule abrazive precum şi
în mecanica fină în cazul unor prelucrări de mare precizie.
Un alt tip de material pe baza de cristale de diamant îl reprezintă policristalele pe bază
de diamant. Acestea folosesc diamante naturale sau artificiale sub formă de granule cu mărimi
de ordinul 0,1…0,02 mm şi se obţin fie prin sinterizare într-o masă de metal (cobalt) rezultând
pastile prismatice, fie sinterizat sub forma unui strat de 0,5…0,7 mm pe un suport de
amestecuri de carburi metalice. Sinterizarea se face la presiuni de ordinul a 700 MPa şi
temperaturi de aprox. 2000…2300°C.
1.9. MATERIALE ABRAZIVE
Materialele abrazive sunt materiale dure, sub formă de granule, sub formă de discuri
("legate") sau pulbere abrazivă (libere). Abrazivii sintetici au o largă utilizare, mai ales
electrocorindonul, carborundul, carbura de bor şi materialele extradure, cum sunt: diamantul şi
nitrura cubică de bor.
Electrocorindonul sau corindonul artificial este superior celui natural, deoarece conţine
mai mult oxid de aluminiu, este omogen şi rezistă la temperaturi înalte ( ≈ 2273 K ).
Se obţin de două calităţi: alb sau roz ( 96 - 99% Al2O3 ) şi cărămiziu sau cenuşiu ( 90%
Al2O3 ).
24
Carborundul sau carbura de siliciu ( 70% Si şi 30% C ) este de două calităţi: superior
(verde) şi inferior ( negru ) care este mai puţin dur decât cel verde, dar şi mai puţin fragil.
Carborundul în general este foarte dur (9...10 scara Mohs) însă e mai puţin tenace decât
coriudonul.
Carbura de bor este un compus chimic ( 85 - 95% carbură de bor cristalizată ), mai dur
decât carbura de siliciu şi este foarte fragilă. Granulele abrazive se caracterizează prin granulaţie
(STAS: 1753-80), duritate şi capacitate abrazivă. Aceste granule sunt fixate sub formă de corpuri
abrazive cu ajutorul lianţilor (STAS 1469- 80 ).
1.10. STELITELE
Din punct de vedere metalurgic, stelitele formează trecerea de la oţelul rapid la carburile
metalice sinterizate. Ele sunt caracterizate prin duritate şi rezistenţă la uzură (la temperaturi
înalte) mai mare decât oţelurile rapide.
Stelitele sunt carburi metalice nesinterizate obţinute prin topirea amestecului la o
temperatură de 13000C (1573 K) după care se toarnă.
Chimic stelitul conţine 1,5 ... 2,5% C ; 47% Co; 17% W; 30% Cr; 1% Ta şi 1% Si, dar
variind conţinutul de carbon şi wolfram se pot realiza mai multe calităţi. Soluţia solidă o
formează Co care nu trebuie să depăşească 65% deoarece scade duritatea materialului.
Structura stelitului nu se modifică sub 973 K. Stelitele sunt mai avantajoase numai la
viteze mai înalte decât cele admise pentru oţelul rapid, întrucât la viteze de aşchiere mai mici,
uzura stelitelor este mai accentuată decât a acestuia, datorită transportului de particule din tăiş.
Din punct de vedere metalurgic, stelitele formează trecerea de la oţelul rapid la carburile
metalice sinterizate.
Tabelul 1.11 Diferite tipuri de materiale cu proprietăţile aferente
Proprietăţi Oţel aliat Oţel rapid Carburi metalice
Materiale ceramice
NCB Diamant
Rezistenţă la uzură
creşte
Rezistenţă la şoc
creşte
Duritate creşte
Cost creşte
25
Tabelul 1.12 Comparație între materialele utilizate la execuția plăcuțelor schimbabile
Material
Proprietate
Oțel rapid
Carburi metalice
Materiale mineralo-ceramice
Carburi metalice/ materiale mineralo-
ceramice cu inserții
Poli-cristaline
Diamant Clasice Moderne
Duritate � � �� ��� ��� ����
Rezistență la compresiune
�� �
Rezistență la încovoiere
� � � � �
Tenacitate ��� � �
Conductibili-tate termică
�� ��
Stabilitate termică
� �� ��� ���
Recomandări generale
Degroșare Superfinisare
Materiale ușor prelucrabile Materiale greu prelucrabile
1.11. ALTE MATERIALE ASCHIETOARE
Printre alte materiale cu duritate mare utilizate pentru armarea unor scule sau pentru
prelucrarea abrazivă se pot enumera şi:
• nitrura cubică de bor (NCB), cu o duritate apropiată de a diamantului, stabilitatea termică
mai ridicată şi nu reacţionează cu fierul;
• policristaline pe bază de diamant (natural sau artificial), sub formă de pastile prismatice
(Megadiamond) sau pastile din carbură de wolfram cu un strat de policristaline
(Carbonado, Ballas).
• policristaline pe bază de NCB, sub formă de pastile (Borazon Compacts, Elbor-R etc.).
Proprietăţile lor sunt prezentate în tabelul 1.13.
26
Tabelul 1.13 Proprietăţile unor materiale speciale pentru scule
Marca
Densitatea
[g/cm3]
Duritatea HV
Rezistenţa la compresiune
[MPa ]
Stabilitatea termică în aer
[0C]
ASPR-Carbonado (DIAMANT)
3,5 - 4 80.000-100.000 200 - 400 700 - 900
ASB-Ballas (DIAMANT)
3,5 - 4 80.000-100.000 400 - 800 700 - 800
Elbor-R(NCB) 3,4 80.000 -100.000 1500 - 2000 1400 - 1500
Nitrura cubică de bor este următorul material în ceea ce priveşte duritatea după
diamant, fără să prezinte inconvenientele acestuia. Este un material ce nu se găseşte în natură.
Se obţine în mod asemănător cu diamantele sintetice dintr-o sare a acidului azotic cristalizată
în sistem cubic în urma unui tratament termic şi de presare (3500°C şi 104 MPa).
Câteva proprietăţi ale NCB sunt:
Duritatea 90000 MPa
Punct de topire 2500°C
Stabilitate termică în aer 1000°C
Stabilitate termică în atmosferă neutră 1600°C
Se remarcă duritatea foarte mare a NCB, foarte apropiată de cea a diamantului precum
şi stabilitatea termică superioară a acestuia. De asemenea NCB nu are tendinţa de a reacţiona
chimic cu fierul (diamantul grafitizează la 600oC).
Cristalele de NCB cu mărimi cuprinse între 15…600 µm sunt livrate înglobate câte
două trei cristale într-un liant dur (carburi metalice, răşini, sticlă).
Policristalele pe bază de NCB au la bază cristalele cubice ale nitrurii de bor şi se
realizează prin sinteza industrială a nitrurii de bor hexagonale folosind diverşi catalizatori
metalici. Condiţiile de sinterizare sunt asemănătoare produselor similare pe bază de diamant.
O caracteristică deosebit de importantă a materialelor policristaline o reprezintă
anizotropia datorată structurii granulare omogene orientate întâmplător (fără direcţii
principale) care îi conferă rezistentă la uzură şi tenacitate. Aceste proprietăţi asigură
policristalelor de diamant şi NCB o durabilitate care depăşeşte cu mult pe cea a materialelor
clasice (în medie de 30…35 ori mai mare decât a amestecurilor de carburi metalice).
Partea activă a cuţitelor de strung este formată din plăcuţe schimbabile din material
27
dur. Standardul SR ISO 513:1996 prezintă simbolizarea materialelor dure de aşchiere, care
includ metale dure, materiale ceramice, diamant şi nitrură de bor şi stabileşte clasificarea lor
în funcţie de aplicaţii.
1.12. SEMIFABRICATE UTILIZATE LA EXECUTAREA
SCULELOR
Materialele utilizate pentru executarea sculelor se livrează sub următoarele forme:
• bare de oţel sau carburi metalice de secţiune rotundă, pătrată sau dreptunghiulară.
• table laminate din oţel;
• semifabricate din carburi metalice;
• semifabricate turnate din oţel de scule;
• semifabricate forjate din oţel de scule;
• semifabricate turnate pentru corpul sculelor.
Oţelul forjat special este furnizat în bare, se foloseşte la fabricarea sculelor de
dimensiuni mari. Barele au abateri mari şi consumul de oţel este ridicat.
Oţel laminat la cald este livrat sub formă de bare cu abateri mari. Este folosit atât în
producţia individuală cât şi de serie.
Oţel tras la rece , sub formă de bare are abateri mici şi ca urmare adaosuri de prelucrare
reduse.
Oţel tras la rece calibrat este lipsit de stratul decarburat, toleranţele sunt mici (max 0,45
mm) şi ca urmare se utilizează mult mai eficient.
Semifabricate forjate se utilizează la producţia de serie mare dar şi mică aducând
importante economii de material. Durabilitatea sculelor forjate este mai mare. La scule simple se
recomandă forjarea liberă iar la cele complicate în matriţe.
Semifabricate turnate se folosesc de obicei la executarea corpurilor unor scule (freze)
echipate cu plăcuţe aşchietoare; şi acest procedeu micşorează consumul de material.
28
Fig. 1.5 Diferite procedee de obținere a semifabricatelor
Semifabricatele din amestecuri de carburi metalice se prezintă, fie sub formă de
plăcuţe, care sunt standardizate şi care servesc ca părţi aşchietoare demontabile pentru cuţite
sau pentru scule de dimensiuni mari, fie sub formă de bare rotunde obţinute în întregime din
carburi metalice pentru scule de rotaţie de dimensiuni mici si medii si mai nou sub forma
apropiata sculei aschietoare.
Fig. 1.6 Diferite tipuri de semifabricate destinate confecționării de scule așchietoare
Cel mai simplu tip de semifabricat sinterizat sub formă de bară rotundă cu diametrul
calibrat în clasa de toleranţă h9 şi livrabil într-o gama dimensională largă este destinat
29
realizării oricărui tip de sculă pentru prelucrarea găurilor cu diametru uzual. Dezavantajul
constă în faptul că în afara celor legate de diametru, toate celelalte prelucrări vor trebui
executate în continuare. Dar, există şi semifabricate din carbură metalică tip bară calibrată la
diametre uzuale şi lungimi uzuale, cu con de atac deja realizat la diverse unghiuri uzuale,
special destinate execuţiei burghielor elicoidale. Mai mult aceste ultime tipuri sunt livrate,
dacă se doreşte, chiar şi cu orificiile elicoidale pentru răcire prin interiorul sculei gata
practicate şi la o gama diversă de unghiuri ale elicei, pentru burghie elicoidale cu 2 sau chiar 3
dinţi. La execuţia sculelor aşchietoare cilindrice destinate prelucrării găurilor sunt folosite în
special tipurile de carbură metalică K10, K20, K30 sau P25.
Tabelul 1.14 Diferite tipuri de semifabricate sub formă de bară
Forma geometrică Schiță
30
31
Criteriile de alegere ale materialelor pentru scule
Alegerea unui material pentru fabricarea sculelor este o problemă complexă la care e bine
să colaboreze sculerul cu metalurgul. Aici, trebuie să se îmbine cunoştinţele despre procesul de
aşchiere (condiţii de exploatare) cu factorii metalurgici şi tehnologia de obţinere a sculei.
Astfel, se pleacă de la condiţiile efective de lucru al sculei, care au în vedere în
principal: tipul şi duritatea materialului de prelucrat, temperatura efectivă de lucru, modul de
aplicare al forţelor, condiţiile de mediu, nivelul şi ritmul producţiei ş.a.m.d. şi pe baza
experienţei proprii se compară performanţele diferitelor materiale pentru a îndeplini
principalele proprietăţi de utilizare.
Desigur, e indicat să se facă un calcul al preţului de cost relativ al sculei şi să se aleagă
scula care satisface complet condiţiile concrete de lucru (inclusiv o durabilitate corespunzătoare)
şi este cea mai ieftină.
32
2. CUŢITE
2.1. GENERALITĂŢI
Cuţitele sunt scule simple, caracterizate prin prezenţa unui singur dinte aşchietor,
mişcarea principală fiind circulară sau rectilinie. Ele se utilizează la prelucrarea pe strunguri
(universale, revolver, automate, semiautomate, carusel), maşini de rabotat, maşini de mortezat,
maşini de alezat sau alte maşini cu destinaţie specială.
2.1.1. CLASIFICAREA CUŢITELOR
Marea varietate de tipuri şi dimensiuni de cuţite utilizate pe maşini-unelte diferite, la
prelucrarea unor piese de forme diferite, cu anumite pretenţii de calitate şi precizie, impune
clasificarea după mai multe criterii, funcţie de:
• tipul maşinii unelte;
• tipul prelucrării;
• sensul avansului;
• poziţia în raport cu piesa;
• caracterul prelucrării;
• forma şi poziţia părţii active faţă de corp;
• forma secţiunii corpului;
• construcţie;
• materialul tăişului aşchietor;
• procesul tehnologic de fabricaţie.
Funcţie de maşina-unealtă se deosebesc :
• cuţite de strung;
• cuţite de raboteză;
• cuţite de morteză;
• cuţite pentru strunguri automate şi semiautomate;
• cuţite pentru maşini de alezat;
• cuţite pentru maşini speciale.
33
După tipul prelucrării se disting:
• cuţite pentru prelucrarea de degroşare sau finisare a suprafeţelor lise
exterioare (fig.2.1);
• cuţite pentru prelucrarea suprafeţelor lise interioare (fig.2.2);
• cuţite pentru prelucrarea suprafeţelor interioare sau exterioare profilate.
Fig. 2.1 Cuţite pentru strunjire exterioară [14]
Fig. 2.2 Cuţite pentru strunjire interioară
Astfel, la prelucrarea suprafeţelor exterioare (fig. 2.1), pentru degroşare este folosit:
cuţitul drept pentru degroşat, cuţitul încovoiat pentru degroşat și cuţitul lateral; pentru finisarea
cu avansuri mici: cuţitul drept pentru finisat, cuţitul pentru colţ, iar pentru finisare cu avansuri
mari: cuţitul lat.
De asemenea, pentru strunjirea transversală (plană) se poate utiliza: cuţitul frontal, cuţitul
de retezat şi cuţitul de canelat.
La strunjirile interioare sculele sunt funcţie de dimensiunile alezajelor (diametre,
lungimi) şi se deosebesc: pentru găuri de trecere - cuţite de interior (fig.2.2a), pentru găuri
înfundate - cuţite pentru colţ interior (fig.2.2b) şi pentru degajări (canale) interioare (fig.2.2c).
34
Ţinând cont de sensul avansului cuţitele
se pot împărţi în:
• cuţite pe dreapta (lucrează cu avansul
de la dreapta la stânga);
• cuţite pe stânga (lucrează cu avansul
de la stânga la dreapta).
Fig. 2.3 Așezarea cuțitelor în raport
cu piesa [14]
După aşezarea în raport cu piesa de prelucrat se deosebesc:
• cuţite radiale (fig.2.3a);
• cuţite tangenţiale (fig.2.3b).
După caracterul prelucrării se cunosc:
• cuţite de degroşat;
• cuţite de finisat.
Fig. 2.4 Forma şi poziţia părţii active a cuţitelor
În funcţie de forma şi poziţia părţii active faţă de corpul cutiţului se disting:
• cuţite drepte stânga, dreapta (fig.2.4a);
• cuţite încovoiate (pe stânga şi pe dreapta) (fig.2.4b);
• cuţite cotite (înainte şi înapoi) (fig.2.4c);
• cuţite cu capul îngustat (pe stânga, simetrice, pe dreapta) (fig.2.4d).
Cuţitele încovoiate se pot utiliza de asemenea la strunjirea longitudinală şi transversală.
Cuţitele cotite înainte se folosesc la rabotarea porţiunilor greu accesibile, iar cele cotite
35
înapoi pentru solicitări mai mari, când vârful cuţitului poate ieşi din material.
După forma secţiunii corpului se deosebesc :
• cuţite cu secţiune dreptunghiulară;
• cuţite cu secţiune pătrată;
• cuţite cu secţiune circulară.
Ţinând cont de construcţie se cunosc:
• cuţite monobloc;
• cuţite cu partea activă sudată;
• cuţite cu partea aşchietoare (plăcuţă) lipită;
• cuţite cu partea aşchietoare (plăcuţă) fixată mecanic.
După materialul părţii active se disting:
• cuţite din oţel rapid;
• cuţite cu tăişul din carburi metalice;
• cuţite cu tăişul din oxizi sinterizaţi;
• cuţite cu tăişul din diamant.
In funcţie de procesul tehnologic de fabricaţie se deosebesc:
• cuţite monobloc;
• cuţite executate din două sau mai multe bucăţi (sudate, lipite sau fixate
mecanic).
2.2. TIPURI CONSTRUCTIVE DE CUŢITE FUNCŢIE
DE PROCEDEUL DE FABRICAŢIE
2.2.1. CUŢITE MONOBLOC
Aceste cuţite se execută în general din oţel de scule. Mai rar, în cazul sculelor de
dimensiuni mici, pot fi executate şi din oţel rapid. În acest caz se livrează bare de secţiune
dreptunghiulară sau pătrată, din oţel rapid, tratate termic şi rectificate, ascuţirea lor făcându-se la
utilizare.
Cuţitele monobloc executate din oţel rapid (fig.2.5) sunt depăşite datorită productivităţii
reduse, consumului ridicat de material de scule, al costului şi manoperei reascuţirii. De aceea, se
utilizează în general acolo unde din diferite motive nu se pot utiliza cuţitele cu muchia
36
aşchietoare din carburi metalice sau materiale ceramice.
Fig. 2.5 Cuţit frontal din oţel rapid (STAS 358-67)
2.2.2. CUŢITE CU PLĂCUŢE LIPITE
Cuţitele cu plăcuţe lipite (fig.2.6) permit utilizarea materialelor moderne (carburi
metalice, materiale ceramice) crescând astfel productivitatea, dar prezintă şi unele neajunsuri:
• defecţiuni la lipirea plăcuţelor;
• tensiuni remanente în plăcuţe, datorită diferenţei între coeficienţii de dilatare ai plăcuţei
aliajului de lipit şi corpului cuţitului;
• recondiţionarea tăişurilor uzate prin reascuţire (operaţie scumpă şi care reclamă scoaterea
cuţitului de pe suport);
• consumul de timp pentru înlocuirea şi reglarea cuţitului.
Dimensionarea acestor cuţite trebuie făcută astfel ca sub plăcuţă să rămână o grosime de
material (din corpul cuţitului) de cel puţin două ori grosimea plăcuţei.
37
Fig. 2.6 Cuţit lateral cu plăcuţă lipită (STAS 6381-80)
2.2.3. CUŢITE CU PLĂCUŢE FIXATE MECANIC
Cuţitele cu plăcuţe fixate mecanic încearcă să elimine dezavantajele sesizate la cuţitele cu
plăcuţe lipite. La acestea după folosirea succesivă a tuturor muchiilor, plăcuţa se schimbă şi
corpul poate avea o folosire îndelungată.
Aceste cuţite sunt superioare celorlalte prin:
• eliminarea operaţiei de lipire (cu evitarea producerii de fisuri);
• eliminarea operaţiei de reascuţire;
• reducerea timpului ajutător pentru schimbarea sculei;
• creşterea calităţii şi durabilităţii sculei.
Calculele de rentabilitate arată că, preţul de cost pe operaţie este mai redus decât al
celorlalte tipuri, scăzând astfel costurile de fabricaţie.
După modul de poziţionare al plăcuţelor se disting:
• cuţite cu plăcuţa aşchietoare aşezată radial;
• cuţite cu plăcuţa aşchietoare aşezată tangenţial.
In ceea ce priveşte sistemul de fixare, acesta are o mare diversitate funcţie de tipul
prelucrării, dimensiunea corpului cuţitului, forma plăcuţei şi chiar firma producătoare.
In continuare se vor prezenta unele dintre cele mai utilizate sisteme de fixare, sisteme ce
conferă o fiabilitate ridicată scule.
38
2.2.3.1. FIXAREA CU BRIDĂ
Fixarea cu bridă fără prag
(fig.2.7b) sau cu prag pentru
conducerea aşchiilor (fig.2.7a) se
utilizează în general la cuţitele
pentru prelucrări exterioare, dar se
poate folosi şi la celelalte tipuri de
cuţite (pentru prelucrări interioare,
sau cu modificări pentru retezat şi
canelat).
Astfel, în vederea montării,
plăcuţa aşchietoare din carburi
metalice 3, este aşezată pe placa
suport 1, executată tot din carburi
metalice şi fixată cu şurubul 2.
Strângerea plăcuţei se
efectuează cu brida 5 (prin
intermediul pragului pentru
degajarea aşchiilor 4 - când este
cazul) cu ajutorul şurubului 6 care
se filetează în corpul 8 (în unele
cazuri se poate utiliza şi un ştift de
poziţionare 7).
Geometria tăişului
(unghiul de degajare) ia diferite
valori funcţie de prelucrarea
locaşului şi tipul plăcuţei.
Fig. 2.7 Fixarea cu bridă (a - cu prag, b - fără prag pentru fragmentarea așchiilor) [26]
``
39
2.2.3.2. FIXAREA CU GHEARĂ
Asemănător cu primul sistem prezentat este fixarea cu gheară, folosită în special la
prinderea plăcuţelor de dimensiuni reduse.
Fig. 2.8 Fixarea cu gheară (a - cuţit de exterior cu prag de aşchii, b - cuţit de exterior fără prag, c - cuţit
de interior cu prag) [26]
Strângerea plăcuţei se efectuează cu ajutorul ghearei 3 cu şurubul acesteia (fig.2.8a,b).
Pentru a ridica gheara la desfacere, este prevăzut un inel elastic pe şurub sub gheară, iar pentru
evitarea rotirii gheara are o canelură ce culisează într-un locaş din corpul 6. Sub plăcuţa
aşchietoare 1 se găseşte o plăcuţă de sprijin 5 fixată cu un ştift elastic sau un şurub 4, iar în unele
cazuri se montează şi un prag pentru dirijarea aşchiei 2.
Când solicitările în timpul exploatării sunt reduse sau mai rar când spaţiul nu permite (la
unele cuţite de interior) se poate renunţa la plăcuta de sprijin.
40
2.2.3.3. FIXAREA CU ȘURUB DE TIP CIUPERCĂ
La acest tip de fixare
şurubul are o formă deosebită
care îi permite capului şurubului
să realizeze strângerea plăcuţei
(fig.2.9). Pentru o fixare bună a
plăcuţei de aşchiere, axa
şurubului de fixare trebuie astfel
direcţionată, încât şurubul să
realizeze, prin înşurubare,
strângerea plăcuţei şi în acelaşi
timp împănarea către pereţii laterali ai locaşului. In acest sens şurubul trebuie înclinat cu un
unghi cu cel puţin 5° mai mic decât unghiul de degajare.
De multe ori se utilizează şi o plăcuţă pentru dirijarea aşchiilor care se prinde între şurub
şi plăcuţa aşchietoare.
2.2.3.4. FIXAREA CU ȘURUB CENTRAL
Pe lângă sistemul prezentat se mai
utilizează şi fixarea cu şurub, direct în plăcuţa
aşchietoare (fig.2.10a,b,c): fixarea se poate
efectua cu şurub cu gât conic 5 (fig.2.10a,b)
care înfiletat în bucşa de fixare 3 a plăcuţei de
sprijin 2, strânge plăcuţa aşchietoare 4 în locaş;
cu şurub excentric 6,7 care prin înfiletare
împinge plăcuţa aşchietoare atât spre suprafaţa
de aşezare inferioară cât şi spre suprafeţele
laterale (fig.2.10c). Se mai foloseşte (rar) şi
fixarea cu şurub cu cap şi şaibă, capul
şurubului şi şaiba rămânând deasupra plăcuţei.
Fig. 2.9 Fixarea cu şurub (a - tip ciupercă, b - tip umbrelă)
Fig. 2.10 Fixare cu şurub conic (a,b) - excentric (c) [26]
41
Pentru plăcuţele aşchietoare prevăzute cu gaură centrală cu, sau fără prag de conducere a
aşchiilor, se utilizează de regulă sisteme de fixare deosebite de cele prezentate anterior.
2.2.3.5. FIXAREA CU PÂRGHIE
La fixarea cu pârghie 2 (fig.2.11),
aceasta fiind acţionată de şurubul special 3
deplasează plăcuţa aşchietoare 6 până o fixează
pe pereţii locaşului. Elementul elastic 5 permite
fixarea plăcuţei de sprijin 4 şi orientarea
pârghiei 2.
2.2.3.6. FIXAREA CU PANĂ
Fixarea cu pană (fig.2.12) prezintă
avantajul unei finisări uşoare a locaşului pentru
plăcuţă şi pană. Pana 6,7 strânsă cu şurubul
propriu se deplasează pe planul înclinat din
corpul 1, şi împinge plăcuţa aşchietoare 3 spre
ştiftul central 4. Plăcuţa de sprijin 3 este fixată
tot prin intermediul ştiftului 4 care este blocat
cu ştiftul filetat 2.
Fixarea plăcuţelor prin cele două
sisteme (pârghie şi pană) prezintă avantajul
unei exploatări sigure, uşoare cu evacuarea
nestingherită a aşchiilor.
Fig. 2.11 Fixarea cu pârghie [26]
Fig. 2.12 Fixarea cu pană [26]
42
2.2.3.7. FIXAREA DATORATĂ ELASTICITĂȚII CORPULUI
SCULEI
Pentru cuţitele de retezat (fig.2.13) corpul cuţitului trebuie să fie mai îngust decât plăcuţa
aşchietoare, de unde şi probleme
deosebite la fixare. De regulă
fixarea se face prin elasticitatea
bridei realizată din corp. Pentru a
obţine elasticitatea dorită se dă
acestei bride o formă
corespunzătoare.
Aşezarea simetrică a
plăcuţei se realizează (în general)
prin prelucrarea corpului după o
formă prismatică conjugată cu
suprafaţa inferioară a plăcuţei.
Desigur, pentru fiecare din sistemele de fixare a plăcuţei aşchietoare există mai multe
variante constructive, mai simple sau mai complicate, unele cu plăcuţe pentru degajarea aşchiei
reglabile, altele cu elemente elastice pentru ridicarea plăcuţei etc.
ÎNTREBĂRI:
1. Faceţi o clasificare a cuţitelor.
2. Care sunt dezavantajele întâlnite la cuţitele cu plăcuţe lipite? Dar avantajele cuţitelor
fixate mecanic?
3. Care sunt sistemele de fixare a plăcuţelor?
4. Desenaţi sistemul de fixare cu şurub central.
Fig. 2.13 Fixarea datorată elasticităţii corpului sculei
43
3. CUTITE PROFILATE
3.1. GENERALITĂŢI
La fabricaţia de serie mare sau masă a unor piese de lungime redusă, cu un contur relativ
complicat, se utilizează în general cuţitele profilate.
Fig. 3.1 Cuţite profilate [14]
44
Aceste cuţite asigură o mare productivitate şi precizie a operaţiei, deoarece profilul se
realizează la o trecere şi întreg conturul este materializat pe sculă, eliminând multe abateri
posibile. După reascuţire profilul se păstrează constant.
Cuţitele profilate sunt folosite la strunjire, rabotare şi mortezare. Dar cel mai des se
utilizează la strunjire pe strunguri revolver şi automate.
După construcţie se remarcă cuţite disc profilate (fig.3.1a,b) şi cuţite prismatice
(fig.3.1c,d,e), iar după direcţia avansului se deosebesc cuţite profilate cu avans radial
(fig.3.1a,b,c,e) şi cuţite profilate cu avans tangenţial (fig.3.1d).
3.2. CUŢITE DISC PROFILATE
Aceste cuţite se execută mai uşor şi permit un număr de reascuţiri superior celorlalte
tipuri. Avansul este radial. In general ele prezintă un alezaj şi se orientează pe dorn.
Fig. 3.2 Cuţite profilate disc
Ele se utilizează la prelucrări exterioare şi interioare, dar numai la strunjirea unor
suprafeţe de lăţime mică sau mijlocie.
45
Din figura 3.2 se observă o supraînălţare a cuţitului cu dimensiunea h, necesară pentru
realizarea unghiului de aşezare.
Astfel: sin = h
D / 2α (3.1)
unde: D - diametrul exterior al cuţitului disc;
h - supraînălţarea cuţitului faţă de piesă.
3.2.1. FIXAREA CUŢITULUI DISC
Fixarea cuţitelor disc se poate face în suporţi mai simpli (fig.3.3 a şi b) unde orientarea
cuţitului se face cu ştift sau dinţi frontali, iar fixarea cu un şurub, sau în suporţi speciali ce
asigură o reglare fixă a poziţiei cuţitului (fig.3.3e). La prelucrările interioare unde dimensiunile
sunt reduse se mai utilizează şi o construcţie sudată (fig.3.3d).
Fig. 3.3 Fixarea cuţitelor profilate (a,b,c,d,e - cuţite disc, f - cuţite prismatice) [14]
46
3.3. CUŢITE PRISMATICE PROFILATE
In figura 3.4 este prezentat un cuţit prismatic cu principalele elemente constructive.
Astfel, se recomandă:
• grosimea b a cuţitului cuprinsă între
limitele
b = (0,2 ...0,5) Lc, (3.2)
unde:
Lc este lăţimea cuţitului, care se alege
în funcţie de lăţimea piesei de prelucrat;
• înălţimea H a cuţitului se alege funcţie
de gabaritul dispozitivelor şi săniilor
maşinilor-unelte (H=75...90mm).
Alte mărimi caracteristice ale formei
geometrice ale cuţitului, se dau în tabelul 3.6.
Grosimea cuţitului va fi :
b1 = a+b+c (3.3)
unde:
a - adâncimea totală a profilului cuţitului;
c - înălţimea locaşului de fixare.
In cazul cuţitului prismatic, secţiunea
necesară execuţiei cu scula de gradul doi, cât şi cea în care se fac măsurătorile este secţiunea (N
- N). Şi aici este posibilă determinarea grafică sau analitică.
Tabelul 3.6 Dimensiunile cozii cuţitelor prismatice
Lc, [ mm] Dimensiunile cozii [mm]
c d e f
<30 4 15 10 0,4
30 - 40 6 20 15 0,5
40 - 50 10 30 20 0,6
50 - 60 15 40 25 0,8
Fig. 3.4 Cuţite prismatice
47
3.4. MATERIALE DIN CARE SE EXECUTĂ CUŢITELE
PROFILATE
In general datorită complexităţii lor, cuţitele se execută din oţel rapid şi mai rar se pot
placa cu carburi metalice.
Partea de fixare se execută din oţel de îmbunătăţire OLC 45, 41 MoCr 11 sau 40Cr10.
In urma tratamentului termic partea activă din oţel rapid atinge o duritate de 62 - 65
HRC, iar partea de fixare 40 - 50 HRC.
ÎNTREBĂRI:
1. Clasificarea cuţitelor profilate.
2. Care sunt elementele constructive ale cuţitelor prismatice.
3. Care este principiul prin care se realizează unghiul de aşezare la cuţitele-disc profilate ?
48
4. BROŞE
4.1. GENERALITĂŢI
Broşele sunt scule de mare productivitate şi precizie utilizate pentru prelucrarea
alezajelor, canalelor şi suprafeţelor exterioare.
Aceste scule sunt prevăzute cu un
număr mare de dinţi cu dimensiuni crescânde
de la primul dinte spre ultimul, care intră în
acţiune în mod succesiv (fig.4.1). Mişcarea de
lucru poate fi executată de sculă sau de
semifabricat, iar direcţia de aşchiere este de
obicei orizontală sau verticală.
Fig. 4.1 Schema de aşchiere la broşare
Fig. 4.2 Principiul de lucru - broșări interioare
În figura 4.2 identificăm: 1 - coadă, 2 - zona de conducere față, 3 - zona de așchiere și
calibrare, 4 - zona de conducere din spate.
După felul prelucrării, se deosebesc:
• broşe pentru prelucrări interioare, care lucrează prin tragere (fig.4.2), prin împingere
(fig.4.3a), sau prin rotire (fig.4.3e);
• broşe pentru prelucrări exterioare, cu mişcare rectilinie (fig.4.3b şi c) sau mişcare de
rotaţie (fig.4.3f).
49
Fig. 4.3 Tipuri de broşări [14]
50
Din punctul de vedere al mişcărilor se remarcă:
• broşe cu mişcare rectilinie;
• broşe cu mişcare circulară;
• broşe cu mişcare elicoidală.
Dimensiunile broşei rezultă din dimensiunile suprafeţei prelucrate, ţinând cont în acelaşi
timp de materialul prelucrat. Forma, dimensiunile cât şi netezimea suprafeţei rezultă nemijlocit
în urma trecerii ultimului dinte al broşei, care dă forma finală a suprafeţei.
La broşarea interioară, precizia de prelucrare corespunde clasei de precizie 7 ISO, iar la
broşarea exterioară se obţine clasa de precizie 8 şi 9 ISO (aici fiind mai mulţi factori ce
influenţează poziţia reciprocă dintre sculă şi piesă). Rugozitatea suprafeţei (Ra) este în general
cuprinsă între 0,8 şi 1,4. Cel mai frecvent, îndepărtarea adaosului de prelucrare se face printr-o
singură mişcare de translaţie, avansul fiind materializat pe broşe, fapt pentru care maşina de
broşat va avea o construcţie simplă.
Productivitatea mare, posibilitatea executării profilelor complicate, costul mare al
fabricaţiei face rentabilă broşarea la o producţie de serie mare.
4.2. CONSTRUCŢIA ŞI DIMENSIONAREA BROŞELOR
4.2.1. BROŞE PENTRU PRELUCRARE INTERIOARĂ
La broşarea suprafeţelor interioare, este necesar să se execute mai întâi un alezaj în care
se va introduce broşa şi va prelucra mai departe profilul la dimensiunile cerute. Elementele
constructive ale broşei pentru interior sunt prezentate în figura 4.4
Fig. 4.4 Broşa de interior
51
1 – partea de prindere a broşei;
2 – partea gâtuită (redusă) a broşei, numită gâtul broşei;
3 – conul de ghidare;
4 – partea de ghidare din faţă (anterioară);
5 – partea activă a broşei, formată dintr-o parte de aşchiere las şi o parte de calibrare lc;
6 – partea de ghidare posterioară, numită şi partea de conducere din spate;
7 – partea de prindere posterioară (din spate) a broşei, (construcţie proprie broşelor folosite la
maşini de broşat semiautomate sau automate).
Lungimile normale ale broşelor, funcţie de diametrul lor sunt de exemplu:
L = 400...500 mm, pentru D ≤ 10 mm ;
L = 500...600 mm, pentru D ≤ 10...15 mm ;
L = 600...700 mm, pentru D ≤ 15...20 mm ş.a.m.d.
Dacă broşa rezultată cu lungime mai mare decât cea admisă, atunci pentru prelucrarea
respectivă se va folosi o garnitură de broşe, care vor lucra separat şi în mod succesiv.
In ceea ce priveşte partea de calibrare se va prevedea numai la ultima broşe, iar partea de
ghidare din faţă se va calcula pentru fiecare broşe corespunzător alezajului prelucrat anterior.
4.2.2. BROŞE PENTRU PRELUCRARE EXTERIOARĂ
Broşele pentru prelucrări exterioare (fig.4.5) se folosesc la prelucrarea suprafeţelor
simplu plane, plane combinate sau profilate. Ele au o construcţie mai simplă ne mai fiind limitate
de dimensiunile piesei. Datorită acestui fapt pot fi executate monobloc sau din mai multe bucăţi.
La broşarea exterioară îndepărtarea adaosului se poate face pe toată lăţimea sau
progresiv.
La profile mai complicate, scula poate fi constituită din secţiuni mai simple, distincte,
care se montează împreună pentru a realiza profilul cerut.
52
Fig. 4.5 Broşe pentru prelucrarea exterioară
Fig. 4.6 Tipuri de fixare a broşei
53
4.3. ALTE CONSTRUCŢII DE BROŞE
4.3.1. BROŞE DE NETEZIT
Aceste broşe numite şi broşe de tasare nu aşchiază ci deformează plastic alezajul
prelucrat (ecruisează suprafaţa prelucrată). In figura 4.7 se prezintă o astfel de broşă cu detalii
asupra unor construcţii de dinţi.
Fig. 4.7 Broşe pentru netezit
Viteza de aşchiere este de 8...20 m/min, iar supraînălţarea se ia 0,01...0,02 mm pe
diametru.
După trecerea broşei apar deformaţii elastice care micşorează diametrul alezajului.
54
4.3.2. BROŞE ELICOIDALE
Aceste broşe se utilizează în cazul broşării găurilor adânci (D < 10...15 mm şi L* > 100
mm), având posibilitatea eliminării aşchiilor cu ajutorul şanţurilor elicoidale. Canalele pentru
aşchii (elicoidale) se pot executa cu 2 - 3 începuturi.
Broşele (fig.4.8) execută două mişcări: o mişcare de rotaţie şi o mişcare de translaţie, de
aceea broşa se fixează într-un cap special cu canale elicoidale.
4.3.3. BROŞE PENTRU CANELURI
Pentru broşarea găurilor canelate cu flancuri drepte, elicoidale şi în V, se utilizează broşe
de construcţie clasică, la care dinţii se dispun în şiruri drepte (fig.4.9a) sau în şiruri elicoidale
(fig.4.9b).
Fig. 4.8 Broşe elicoidale [14]
Fig. 4.9 Broşe pentru caneluri [14]
55
4.3.4. BROŞE PENTRU CANALE DE PANĂ
Forma lor constructivă este asemănătoare cu nişte rigle dreptunghiulare sau pătrate
(fig.4.10) de o anumită lungime, prevăzute pe una din părţi cu dinţi aşchietori.
Forma aceasta este datorată şi dispozitivului (fig.4.21) în care se montează broşa
(dispozitivul asigurând ghidarea sculei şi aşezarea corectă a semifabricatului).
4.4. MATERIALE
Ţinând cont de condiţiile de lucru, broșa (sau numai zonele așchietoare și de calibrare) se
execută din oțel aliat de scule (200 Cr 120) sau din oţel rapid Rp3. Acestea se comportă bine la
tratamentul termic şi ajung la duritatea de 62...64 HRC. La broșele mai lungi coada se execută
din oţeluri de îmbunătăţire care după tratamentul termic ajunge la o duritate de 40...45 HRC.
ÎNTREBĂRI:
1. Faceţi o clasificarea a broşelor.
2. Descrieţi zonele caracteristice broşei de interior (exemplificare cu desen).
3. Care este precizia şi rugozitatea obţinută în urma broşării?
4. Desenaţi broşa pentru canale de pană.
5. Care sunt materialele utilizate la executarea broşelor?
Fig. 4.10 Broşe pentru canale de pană [14]
56
5. BURGHIE
5.1. GENERALITĂŢI
Burghiele sunt scule aşchietoare folosite la executarea alezajelor din plin. In diferite
forme constructive se cunosc de multă vreme, unele dintre acestea suferind puţine modificări de-
a lungul timpului. In general sunt scule de degroşare, dar de multe ori alezajele obţinute se
consideră suficient de precise. Funcţie de scopul urmărit, alezajele pot fi înfundate sau străpunse.
5.1.1. CLASIFICAREA BURGHIELOR
Burghiele se pot clasifica după construcţie şi după execuţie.
Astfel, după construcţie, se pot distinge:
• burghie cu canale elicoidale (burghie elicoidale);
• burghie cu canale drepte ;
• burghie late (monobloc sau lamă demontabilă);
• burghie de centruire;
• burghie pentru găuri adânci.
Dintre acestea cele mai cunoscute şi utilizate sunt burghiele elicoidale care au o
durabilitate ridicată şi un mare număr de reascuţiri.
Burghiele late sunt simple însă nu au o durabilitate şi o precizie prea mare.
Burghiele de centruire şi de găuri adânci sunt destinate unor domenii specifice.
După materialul părţii aşchietoare, burghiele pot fi:
• din oţel rapid;
• cu plăcuţe din carburi metalice.
5.2. BURGHIE ELICOIDALE
Aşa cum s-a arătat sunt scule cu o largă utilizare, dar forma lor complicată creează multe
probleme tehnologice.
57
5.2.1. CLASIFICARE
Burghiele elicoidale se împart după construcţie şi material în:
• burghie monobloc (din oţel rapid);
• burghie din mai multe bucăţi (sudate) partea activă din oţel rapid sau
carbură metalică;
După forma cozii în:
• burghie cu coadă cilindrică;
• burghie cu coadă conică.
După execuţie în:
* burghie cu canale laminate ;
* burghie cu canale frezate;
* burghie cu canale rectificate din plin.
5.2.2. ELEMENTE CONSTRUCTIVE (STAS 571-81)
Principalele elemente din care se compune burghiul elicoidal (fig.5.1, 5.2) sunt:
• lo, partea aşchietoare, zona activă ce participă la formarea aşchiilor;
• l1, partea utilă, ce prezintă două canale pentru evacuarea aşchiilor (melc cu două
începuturi);
Fig. 5.1 Burghie cu canale elicoidale
58
• lg, gâtul burghiului;
• l4, coada burghiului, partea de poziţionare-fixare;
• l5, zona de antrenare executare.
In zona de aşchiere se evidenţiază următoarele elemente:
1. feţele de aşezare principale (apar ca suprafeţe frontale ale celor doi dinţi);
2. feţele de degajare principale (suprafeţele canalelor elicoidale);
3. feţele de aşezare secundare (dispuse pe generatoarea sculei);
4. tăişurile principale (intersecţii ale feţelor de aşezare principale cu feţele de degajare
principale);
5. tăişurile secundare (intersecţia faţetelor periferice cu feţele de degajare principale;
6. tăişul transversal (intersecţie a celor două feţe de aşezare principale în zona centrală a
burghiului) (fig. 5.3.);
7. vârfurile principale ale tăişurilor (intersecţii ale tăişurilor principale cu cele secundare sau
transversale).
Unghiul la vârf 2κr şi profilul canalelor elicoidale se construieşte astfel încât muchiile de
aşchiere să rezulte drepte şi paralele între ele, tangente la miezul burghiului.
Cele două faţete vin în contact cu materialul şi pentru a micşora frecarea se prevede o
conicitate 1:1000 spre coadă.
Coada cilindrică se execută conform STAS 574-63 pentru burghie lungi şi STAS 573-63
pentru burghie scurte.
Fig. 5.2 Elementele constructive ale burghiului elicoidal
59
Fig. 5.3 Zona de aşchiere a burghiului
5.3. BURGHIE ELICOIODALE ÎN TREPTE
Pentru a reduce timpul auxiliar de lucru, deci pentru a micşora preţul de cost, se
execută tot mai mult alezaje printr-o singură trecere utilizând burghie în trepte (fig.5.4 a,b).
Se deosebesc două variante constructive:
• cu canale de evacuare a aşchiilor comune pentru ambele trepte (fig.5.4a);
• cu canale de evacuare a aşchiilor separate pentru fiecare treaptă (fig.5.4b).
Prima treaptă a acestui tip de burghie este partea de găurire, iar a doua (sau celelalte)
reprezintă partea de lărgire sau adâncire.
Fig. 5.4 Burghie elicoidale în trepte
60
5.4. BURGHIE CU PLĂCUŢE DIN CARBURI
METALICE
Burghiele pot fi prevăzute cu plăcuţe din carburi metalice. Canalele pentru evacuarea
aşchiilor pot fi drepte, înclinate sau elicoidale (fig.5.5).
Aceste burghie se recomandă pentru diametru de la 3 la 32mm.
5.5. BURGHIE CU CANALE DREPTE
Aceste burghie sunt mult mai simple din punct de vedere constructiv, dar prezintă o
evacuare dificilă a aşchiei (fig.5.6), fapt pentru care se utilizează în poziţie orizontală şi la găuri
scurte. Ele sunt realizate în două variante: cu canale axiale şi cu canale înclinate. In general
unghiul de degajare se ia γ=0, iar unghiul de aşezare α = 5...12o.
Fig. 5.5 Burghie elicoidale placate
Fig. 5.6 Burghie cu canale drepte
61
5.6. BURGHIE LATE
Aceste burghie (fig.5.7) au cea mai simplă geometrie şi chiar dacă au mai suferit
îmbunătăţiri se pot considera cu o vechime de peste 1000 de ani.
Prezintă o conicitate inversă de 0,05 ... 0,1/100 mm, iar părţile laterale se teşesc cu un
unghi α1 = 3...6o (faţeta rămasă fiind de 0,2...0,5 mm). Unghiul la vârf se ia în general 2κr
≈116...120o (pentru fonta dură 2κr=130o, iar pentru materiale neferoase 2κr=110...115o).
Unghiul de degajare rezultă negativ, dar se poate executa o scobitură pe faţa de degajare,
caz în care γ ≈ 0o.
Burghiele late se pot folosi la diametre foarte mici (D≈0,2mm), dar şi foarte mare
(D>100 mm). Domeniul de lucru care se recomandă este de la 3 mm la 30 mm.
Pe lângă aceste tipuri de burghie se utilizează şi burghie late placate şi burghie late
etajate.
Fig. 5.7 Burghie late
62
5.7. BURGHIE DE CENTRUIRE
Aceste burghie sunt destinate prelucrării găurilor de centrare şi se execută corespunzător
în trei forme A, B şi R (STAS 1114/1,2 - 82) în funcţie de tipul alezajului (fig.5.8).
5.8. BURGHIE PENTRU ALEZAJE ADÂNCI
5.8.1. GENERALITĂȚI
Acolo unde raportul lungime alezaj/diametru este >5 se reclamă procedee speciale de
găurire cu evacuarea aşchiilor utilizând lichide de răcire şi ungere sub presiune.
Pentru buna desfăşurare a procesului de găurire este necesară asigurarea unor condiţii
dintre care se pot aminti:
• evacuarea forţată a aşchiilor în timpul găuririi;
• rectilinitatea deplasării sculei;
• rezistenţa la uzură a muchiei aşchietoare;
• rezistenţa la solicitările torsionale şi axiale ale sistemului “ sculă – tija
portsculă”;
• circulaţia şi etanşeitatea lichidului de răcire – evacuare ş.a.m.d.;
Fig. 5.8 Burghie de centruire
63
Se cunosc trei procedee tehnologice pentru executarea găuririlor (fig. 5.9);
• găurirea în plin (fig. 5.9a) unde tot materialul din alezaj se evacuează sub formă de
aşchii;
• găurirea inelară (fig. 5.9b) la care se permite recuperarea miezului;
• lărgirea (fig. 5.9c) se execută după una sau mai multe prelucrări obţinând diametrul
dorit ( desigur mai mare, ca valoare, decât alezajul iniţial) la precizia şi calitatea
dorită.
a b c
Fig. 5.9 Procedee tehnologice pentru executarea găurilor adânci (a - găurire din plin, b- găurire
inelară, c - lărgire)
În funcţie de circuitul lichidului de răcire – evacuare se deosebesc trei sisteme de
prelucrare a alezajelor adânci:
a
c
Fig. 5.10 Sisteme de prelucrare a alezajelor adânci: a – monotăiş, b – STS (single tube system), c –
ejector [14]
b
64
• găurirea monotăiş (fig.5.10a) unde lichidul se deplasează prin interiorul sculei, iar
evacuarea aşchiilor se face printr-un canal al sculei, deschis spre exterior. Sistemul se
foloseşte la prelucrarea alezajelor de diametre mici şi atunci când ruperea aşchiilor se
face dificil. Operaţia se realizează pe maşini speciale realizate pentru acest tip de
prelucrare, fiind necesară o presiune înaltă a lichidului de răcire (≈2 MPa ).
• sistemul STS (single tube system), (fig. 5.10b) la care lichidul pătrunde prin exteriorul
sculei (prin spaţiul existent între porţiunea sculei cu diametru mai mic decât cel peste
ghidaje şi alezajul prelucrat), iar aşchiile desprinse sunt evacuate prin interiorul
corpului sculei. Sistemul este utilizat în cazul semifabricatelor de diametre şi lungimi
mari, în situaţia în care ruperea aşchiilor se realizează cu dificultate, la prelucrarea
oţelurilor inox şi a celor cu procentaj scăzut de carbon şi în situaţia seriilor mari de
fabricaţie. Sunt necesare maşini unelte speciale (fig. 5.11)
Fig. 5.11 Maşina de găurit adânc de tip STS [28]
Fig. 5.12 Maşina de găurit adânc de tip Ejector [28]
65
• sistemul ejector (fig. 5.10c) unde lichidul este adus printr-o secţiune de tip coroană
circulară (prin exteriorul ţevii de evacuare şi interiorul unei ţevi concentrice cu prima).
Subpresiunea creată în zonele de aşchiere dirijează lichidul încărcat de aşchii prin
interiorul ţevii interioare. Sistemul este folosit la găurirea materialelor uşor de
prelucrat. Prelucrarea poate fi realizată pe maşini speciale (fig. 5.12), dar şi pe
strunguri şi maşini de găurit orizontale (modificate în acest scop), centre de prelucrare
şi linii automate.
O prezentare în detaliu a acestor organe de maşini în funcţionare apare în figurile 5.13,
5.14 şi 5.15.
Fig. 5.13 Procedeul de găurire cu burghiu monotăiş [28]
Fig. 5.14 Procedeul de găurire STS [28]
66
Fig. 5.15 Procedeeul de găurire Ejector [28]
La maşinile de construcţie recentă pentru găurit adânc există trei modalităţi pentru
realizarea mişcării principale de aşchiere:
• scula execută mişcare de rotaţie (în cazul pieselor mari şi asimetrice);
• piesa execută mişcare de rotaţie (în cazul pieselor simetrice şi mici);
• atât scula cât şi piesa execută mişcare de rotaţie, în sensuri opuse (pentru obţinerea
unor condiţii de coaxialitate şi simetrie deosebite).
Mişcarea de avans este realizată de scula aşchietoare.
Cele două mişcări sunt date de două capete de forţă – unul la păpuşa fixă şi altul la
păpuşa port-tijă de găurire.
5.8.2. BURGHIE MONOTĂIŞ
Burghiele monotăiş utilizate pentru prelucrarea găurilor de diametru mai mic φ 2 ...
φ20mm. Principiul de lucru este prezentat în figura 5.13. Lichidul sub presiune vine din
interiorul burghiului şi după ce ajută la ruperea aşchiei, împreună cu aceasta se deplasează prin
canalul exterior. Burghiul prezintă un vârf (de regulă 0,25 D) care împarte tăişul principal în
două zone astfel calculate, încât, forţele radiale se echilibrează în mare parte.
67
Fig. 5.16 Burghiu monotăiș
Pentru a se reduce frecarea pe peretele găurii, contactul sculă - piesă se face prin
intermediul unor faţete de ghidare. Pentru evacuarea aşchiilor este realizat un canal cu o
deschidere de ≈ 115°. Aceste burghie sunt executate în general din carbură metalică (capul) şi
mult mai rar (artizanal) din oţel rapid. Coada pe care este lipit capul permite accesul lichidului
sub presiune pe la interior şi evacuarea prin exterior a aşchiilor.
5.8.3. BURGHIELE STS ȘI EJECTOR
Burghiele STS (fig.5.17, 5.18) şi Ejector (fig.5.10c) utilizate în general pentru
prelucrarea alezajelor de la 20 mm la 70 mm.
La burghiul STS lichidul de aşchiere vine prin exteriorul burghiului între corp şi pereţii
alezajului şi este evacuat împreună cu aşchiile prin interior. Această construcţie necesită o
etanşare perfectă.
La burghiul Ejector lichidul de aşezare ajunge în zona activă prin spaţiul dintre două ţevi
şi apoi prin exteriorul corpului sculei. In ţeava interioară sunt câteva orificii care fac ca o parte de
lichid să plece spre coadă şi să creeze o subpresiune în zona aşchietoare, fapt care duce la
absorbţia lichidului prin exteriorul sculei fără a mai fi nevoie de etanşare.
68
Fig. 5.17 Burghiul STS
Fig. 5.18 Burghiu STS cu trei plăcuțe așchietoare
Lichidul şi aşchiile se deplasează prin interiorul burghiului.
Aceste burghie s-au construit inițial cu unu tăiș, iar mai apoi cu mai multe tăişuri. Si aici
vârful este excentric, având o geometrie diferită pe cele două zone. Aşchia trebuie fragmentată,
fapt pentru care se realizează o zonă lată de 1 ... 2,5 mm cu un unghi de degajare nul, coborâtă
sub axă cu câteva zecimi (si urmată de un prag).
Dacă alezajul este mai mare se face şi o fragmentare a aşchiei pe lăţime.
69
5.8.4. BURGHIE CARE AȘCHIAZĂ CU MIEZ
Burghiele care
aşchiază cu miez (fig 5.19)
se utilizează în general la
prelucrarea alezajelor cu
diametrul mai mare de 70
mm, pentru alezaje de
trecere. Tăişul este
executat din carburi
metalice (rar din oţel
rapid) cu plăcuţa lipită sau
fixată mecanic.
Aceste burghie pot fi executate cu unul sau mai mulţi dinţi. Lichidul vine prin interiorul
burghiului şi împreună cu aşchia se evacuează prin exterior.
5.9. MATERIALE
Burghiele se execută în general din oţel rapid (Rp3) care după tratamentul termic
ajunge la o duritate de 62…65 HRC. Construcţiile speciale au tăişul din carburi metalice
sinterizate, lipite sau fixate mecanic ( de exemplu, burghie pentru găuri adânci) corpul acestor
scule se executa din oţel de îmbunătăţire având duritate de 40…42HRC.
ÎNTREBĂRI:
1. Definiți burghiele și faceți o clasificare a acestora.
2. Descrieți zonele caracteristice burghielor.
3. Care sunt avantajele burghielor în trepte?
4. Descrieți modul de funcționare a burghiului B.T.A. și a burghiului Ejector.
Fig. 5.19 Burghiu care aşchiază cu miez [14]
70
6. ADÂNCITOARE
6.1. GENERALITĂŢI
Adâncitoarele sunt scule aşchietoare utilizate pentru lărgirea şi adâncirea alezajelor. Se
pot clasifica în funcţie de destinaţie în:
• adâncitoare elicoidale cu trei sau patru dinţi utilizate pentru mărirea
diametrului;
• adâncitoare cu cap de conducere, pentru realizarea unor adânciri cilindrice;
• adâncitoare de lamat, pentru prelucrarea suprafeţelor frontale;
• teşitoare (adâncitoare conice) pentru prelucrarea suprafeţelor conice;
• adâncitoare profilate.
6.2. ADÂNCITOARE ELICOIDALE
Adâncitoarele elicoidale cu 3,4 dinţi au o formă geometrică asemănătoare burghielor
elicoidale, dar tăişurile sunt mai scurte ele nu ajung până în centrul adâncitorului (lipsind şi tăişul
transversal) (fig.6.1).
Astfel, adâncitorul prin construcţia sa cu mai mulţi dinţi (deci şi faţete de ghidare), fără
Fig. 6.1 Adâncitorul elicoidal
71
tăiş transversal şi îndepărtând o cantitate de aşchii mai mică decât burghiul prezintă o rezistenţă
mai mare (rigiditate) şi permite un regim de lucru mai intens (avansuri) şi o calitate a suprafeţei
mai bună decât la burghiere.
6.3. ADÂNCITOARE CU CEP DE CONDUCERE
Acest tip de adâncitoare se utilizează în general la prelucrarea lăcaşurilor cilindrice şi pot
să aibă capul de conducere corp comun cu partea activă sau detaşabil (fig.6.2). Ultima
construcţie fiind avantajoasă atât din punct de vedere al economiei de material cât şi al
reascuţirii.
6.4. ADÂNCITOARE PENTRU LAMARE (LAMATOARE)
Pentru prelucrarea bosajelor şi a unor adânciri de diametre de peste 35mm, se utilizează
adâncitoare cu lamă (fig.6.3). Prin schimbarea lamei şi a cepului adâncitor se poate folosi la
alezaje de diametre diferite. In unele cazuri rigiditatea acestui tip de adâncitor nu satisface şi
Fig. 6.2 Adâncitor cu cep de conducere detaşabil
Fig. 6.3 Adâncitor pentru lamare Fig. 6.4 Adâncitor pentru lamare cu rigiditate ridicată
72
atunci se apelează la o construcţie deosebită (fig.6.4).
6.5. ADÂNCITOARE CONICE (TEŞITOARE)
Pentru adâncirea suprafeţelor conice, se utilizează adâncitoare speciale numite teşitoare
(fig.6.5). Ele se pot realiza cu coadă cilindrică sau conică iar pentru dimensiuni mai mari (peste
50mm), se construiesc cu alezaj cilindric, conic sau chiar demontabile.
6.6. ADÂNCITOARE PROFILATE
Aceste adâncitoare se folosesc la executarea adâncirilor cu contur complex şi prezintă
faţă de adâncitoare simple o productivitate mărită, executând alezajul la o singură trecere
(fig.6.6).
Adâncitoarele se pot fixa în alezaj conic sau cilindric.
Fig. 6.5 Adâncitoare pentru teşire
Fig. 6.6 Adâncitor profilat
73
6.7. MATERIALE
Adâncitoarele se execută în general din oţel rapid (Rp3), care după tratamentul termic
ajunge la o duritate de 62…65 HRC.
La adâncitoare cu diametre mai mari, coada se sudează cap la cap de zona aşchietoare,
prima fiind realizată din oţel de îmbunătăţire, iar partea activă din oţel de scule. Construcţiile
speciale au tăişul din carburi metalice sinterizate, lipite sau fixate mecanic, corpul acestor scule
se execută din oţel de îmbunătăţire având o duritate de 40…42 HRC.
ÎNTREBĂRI:
1. Care sunt diferenţele dintre adâncitoare şi burghie?
2. Desenaţi adâncitorul elicoidal .
3. Desenaţi adâncitorul cu cep de conducere.
4 Desenaţi adâncitorul pentru lamat.
5 Desenaţi adâncitorul conic.
6. Pe ce maşină unealtă se utilizează adâncitoarele ?
74
7. ALEZOARE
7.1. GENERALITĂŢI
Alezoarele sunt scule care prelucrează alezajele în vederea obţinerii unei precizii şi
calităţi deosebite. Adâncimea maximă de prelucrare este de 0,3mm pe diametru.
După utilizare se deosebesc:
• alezoare de mână;
• alezoare de maşină.
După fixare avem:
• alezoare cu coadă;
• alezoare cu alezaj.
După construcţie se cunosc:
• alezoare monobloc;
• alezoare cu dinţi demontabili;
Ţinând cont de posibilitatea varierii diametrului:
• alezoare fixe;
• alezoare extensibile.
După tipul alezajului prelucrat se deosebesc:
• alezoare cilindrice;
• alezoare conice.
7.2. GEOMETRIA ALEZOARELOR
Pentru exemplificare se va analiza un alezor cilindric cu coadă şi dinţi drepţi (fig.7.1.).
75
Alezorul este prevăzut cu o conicitate inversă. La alezoarele de mână conicitatea
începe imediat după conul de atac dar valoarea ei mică (0,005 - 0,01mm) face ca diferenţa
între cele două diametre să nu fie mare. La alezoarele de maşină conicitatea se ia (0,04mm
- 0,07mm), dar începe de la aproximativ 18 mm de la zona de atac.
Conicitatea inversă are mai multe scopuri:
• evitarea ridicării de aşchii late;
• defavorizarea formării depunerilor pe tăiş;
• micşorarea efectului de ovalizare dat de eventualele bătăi ale cozii alezorului.
Fig. 7.1 Geometria alezorului
Fig. 7.2 Dintele alezorului
76
7.3. DIFERITE CONSTRUCŢII DE ALEZOARE
Aşa cum s-a arătat există mai multe tipuri de alezoare unele fiind standardizate (alezoare
cilindrice de mână, alezoare de maşină cu coadă cilindrică, alezoare de maşină cu coadă conică,
alezoare cu alezaj conic, alezoare pentru găuri de nit şi alezoare conice) iar altele de construcţie
specială.
Fig. 7.3 Alezor monobloc
La dimensiuni mai mari de 25mm, alezoarele se construiesc de regulă cu alezaj. Acestea
pot fi, fie monobloc (fig.7.3) fie cu dinţi demontabili (fig.7.4).
Fig. 7.4 Alezor cu dinți demontabili
Fig. 7.5 Alezor extensibil
Pentru a putea compensa uzura pe diametru se utilizează alezoare cu dinţi extensibili
(fig.7.5) sau cu dinţi reglabili (fig.7.6). La primul tip de alezoare reglarea se face cu bilă sau con
interior iar la al doilea tip reglarea se realizează prin deplasarea axială a dinţilor.
77
7.4. FIXAREA ALEZOARELOR ŞI MATERIALUL DE
EXECUŢIE
Fixarea alezoarelor se poate face în mandrină sau pe suprafaţă conică. Este indicat să se
utilizeze reducţii articulate, care permit ca alezorul să se conducă în alezajul anterior şi să nu
favorizeze transmiterea erorilor de la arborele maşinii-unelte la suprafaţa prelucrată.
Alezoarele se execută din oţel rapid (Rp3, Rp5) care după tratament termic ajung la o
duritate de 62…65 HRC.
La alezoare cu diametre mai mari de 16 mm, coada se sudează cap la cap cu zona
aşchietoare, prima fiind realizată din oţel de îmbunătăţire, iar a doua din oţel de scule.
Construcţiile speciale au tăişuri din carburi metalice sinterizate, lipite sau fixate mecanic, corpul
acestor scule se execută din oţel de îmbunătăţire având o duritate de 40…42 HRC.
ÎNTREBĂRI:
1. Ce este alezorul?
2. Faceţi o clasificare a alezoarelor.
3. Care este geometria alezorului?
4. Cum se fixează alezoarele?
Fig. 7.6 Alezor cu dinţi deplasabili
78
8. FREZE
8.1. GENERALITĂŢI
Frezele sunt scule aşchietoare cu mişcare de revoluţie, prevăzute cu mai mulţi dinţi, care
îndepărtează adaosul de prelucrare datorită combinării mişcării principale de rotaţie a frezei şi a
unei mişcări de avans efectuată de piesă (sau chiar sculă).
Mişcarea de avans poate fi rectilinie sau circulară şi se execută în general perpendicular
pe axa sculei.
Frezele sunt scule aşchietoare de mare productivitate, ce pot realiza o mare varietate de
suprafeţe şi ca urmare vor avea construcţii diferenţiate.
Datorită marii varietăţi de freze, în STAS 577/1-78 se prezintă o clasificare a frezelor
folosite în industria construcţiilor de maşini pentru prelucrarea metalelor.
Astfel, frezele se clasifică după:
1. Elementele frezelor
• dantură;
• forma dinţilor;
• forma tăişurilor;
• forma cozii;
• pasul danturii;
• forma alezajelor.
2. Tipurile constructive
• freze cu coadă;
• freze cu alezaj.
8.2. FREZE CILINDRICE
Freza se compune din: partea activă cu dinţi aşchietori, corpul frezei şi partea de fixare pe
maşina-unealtă (fig. 8.1).
Partea activă poate fi o continuare a corpului (monobloc), cu dinţi executaţi prin lipire
sau cu dinţi fixaţi mecanic. Dintele frezei este prevăzut cu faţa de degajare, faţa de aşezare,
79
spatele dintelui şi tăişul. Tăişul poate fi principal, secundar şi de trecere. Faţa de aşezare a
dinţilor poate fi obţinută prin frezare sau detalonare. Dinţii cu spatele frezat se ascut de regulă pe
faţa de aşezare şi numai când este cazul pe faţa de degajare, iar dinţii detalonaţi se ascut numai
pe faţa de degajare.
Frezele cu dinţi executaţi prin frezare prezintă în comparaţie cu frezele cu dinţi detalonaţi
o serie de avantaje cum ar fi: o durabilitate mai mare (condiţii de aşchiere mai bune), o execuţie
mai uşoară a dinţilor şi o rugozitate mai bună a suprafeţei prelucrate. Pe lângă avantaje apar şi
unele dezavantaje importante cum ar fi micşorarea înălţimii dinţilor şi a canalelor pentru
evacuarea aşchiilor la reascuţirea frezei.
Fig. 8.1 Freza cilindrică elicoidală
Frezele cilindrice se pot clasifica după modul de fixare în:
• freze cilindrice cu coadă;
• freze cilindrice cu alezaj.
După tipul construcţiei se împart în:
• freze monobloc;
80
• freze cu dinţi aplicaţi prin lipire;
• freze cu dinţi montaţi mecanic.
In ceea ce priveşte materialul părţii aşchietoare se cunosc:
• freze cu tăişuri din oţel rapid;
• freze cu tăişuri din carburi metalice;
• freze cu tăişuri din materiale ceramice.
In general frezele cilindrice cu diametre relativ mici, până la 60 mm, se execută cu
coadă (fig.8.2), iar pentru diametre mai mari, cu alezaj (fig.8.3).
Fig. 8.2 Freză cilindrică elicoidală cu coadă
Frezele moderne de degroşare au prevăzute canale de fragmentare şi rupere, dispuse pe o
elice, dispoziţie care asigură o aşchiere productivă, cu aşchii scurte.
Fig. 8.3 Freze cu plăcuţe din carburi metalice (a - cu tăiş elicoidal; b - cu tăiş elicoidal fragmentat)
La prelucrarea materialelor greu aşchiabile frezele cilindrice se execută cu tăişuri din
carburi metalice sub formă de plăcuţe lipite sau fixate mecanic. Aceste freze se execută cu dinţi
înclinaţi (pe elice) (fig.8.3a) şi în unele cazuri şi cu tăiş fragmentat (fig.8.3b).
81
8.3. FREZE CILINDRO-FRONTALE
Frezele cilindro-frontale sunt scule aşchietoare ce prelucrează simultan două suprafeţe
perpendiculare între ele cu dinţii cu care sunt prevăzute suprafeţele cilindrică şi frontală.
Tăişurile principale sunt pe partea cilindrică a sculei şi detaşează aşchia după lăţime, iar tăişurile
secundare sunt pe partea frontală şi detaşează aşchia după grosime. Porţiunea cilindrică a sculei
reprezintă de fapt o freză cilindrică.
Fig. 8.4 Freze cilindro-frontale cu coadă
Aceste freze, se împart în funcţie de modul de fixare în:
• freze cilindro-frontale cu coadă (fig.8.4);
• freze cilindro-frontale cu alezaj (fig.8.5).
După construcţie se găsesc:
• freze monobloc;
• freze cu dinţi lipiţi;
• freze cu dinţi fixaţi mecanic.
Ţinând cont de materialul din care sunt executate părţile active diferenţiem:
• freze din oţel rapid ;
• freze cu tăişuri din carburi metalice;
• freze cu tăişuri din ceramică.
82
Fig. 8.5 Freză cilindro-frontală cu alezaj
După destinaţie aceste freze se pot diferenţia în:
• freze pentru canelat;
• freze pentru prelucrarea prin copiere;
• freze cilindro-frontale de uz general.
Frezele cilindro-frontale pentru canelat se execută în general cu doi dinţi prezentând
canale drepte sau elicoidale, având coada cilindrică sau conică (fig.8.6).
Fig. 8.6 Freze cilindro-frontale pentru canelat
83
Fig. 8.7 Freze cilindro-frontale cu plăcuţe fixate mecanic [27]
Pentru aşchiere în condiţii mai grele, pentru o productivitate mai ridicată a procesului se
utilizează freze cilindro-frontale cu plăcuţe lipite sau chiar fixate mecanic cu canale drepte sau
înclinate (fig.8.7).
O geometrie asemănătoare o au frezele cilindro-frontale pentru prelucrarea matriţelor ale
căror tăişuri frontale pot fi drepte sau semicirculare, iar tăişurile periferice pot fi cilindrice sau
conice.
Freze cilindro-frontale cu coadă, cu destinaţie generală nu posedă dinţi frontali până în
Fig. 8.8 Freză cilindro-frontală cu plăcuţe aşchietoare Fig. 8.9 Freză cilindro-frontală cu
şi tăişuri înclinate tăişuri fragmentate [27]
84
centrul sculei. La frezarea unor materiale cu prelucrabilitate scăzută se utilizează scule cu
tăişurile din carburi metalice cu dinţi înclinaţi (sau după elice) (fig.8.8) şi chiar fragmentaţi
(fig.8.9).
Frezele cilindro-frontale cu alezaj (fig.8.10) prezintă diametrul
exterior între 40 şi 160 mm, cu tăişuri din oţel rapid sau carburi
metalice, lipite. Ele pot fi antrenate cu pană longitudinală sau frontală.
Fig. 8.10 Freză cilindro-frontală cu alezaj
şi tăişuri fragmentate
8.4. FREZE FRONTALE
Frezele frontale sunt scule
utilizate pentru prelucrarea suprafeţelor
plane, caracterizându-se printr-un singur
rând de tăişuri aşchietoare dispus pe
partea frontală a sculei (de revoluţie) (fig.
8.11.).
Fig.8.11 Freză frontală
Aceste freze se caracterizează printr-o productivitate şi o uniformitate mai bună, o
calitate mai bună a suprafeţei şi chiar o economie de material datorită construcţiilor moderne cu
dinţi demontabili.
Construcţia acestor freze poate fi diferită, numai dintele se poate executa sub formă de:
• cuţite din oţel rapid fixate mecanic;
• plăcuţe din carburi metalice lipite;
• cuţite prevăzute cu plăcuţe fixate mecanic sau lipite;
• plăcuţe din carburi metalice fixate mecanic ş.a.m.d.
85
Până la diametrul de 40 de mm se execută cu coadă, iar peste, cu alezaj.
Fig. 8.12 Freze frontale cu coadă
Dintre frezele frontale se remarcă frezele
frontale cu coadă, cu plăcuţe schimbabile fixate
mecanic (fig.8.12) sau plăcuţe lipite, de exemplu
cele tip Romascon φ 60-80 mm (fig.8.13). Frezele
Romascon cu 4...8 dinţi cu plăcuţe lipite se pot
reascuţi pe capul respectiv utilizând o maşină-
unealtă universală.
Reascuţirea feţelor de degajare, şi aşezare
se face prin poziţionarea dintelui după o slăbire
prealabilă a piuliţei. Orientarea pe con se face ca
eroarea de repoziţionare să fie zero.
Productivitatea acestor capete este mare, iar
refacerea prin reascuţire se face rapid.
Datorită geometriei (prezintă un tăiş cu
unghiul de atac secundar κ'r = 0) calitatea
suprafeţei este foarte bună.
In unele fabrici mai există construcţii de freze frontale cu lamele precum şi freze frontale
cu cuţite. Primele prezintă lamele-cuţit fixate cu zimţi prin presare, iar în cazul al doilea dinţii
sunt de fapt cuţite fixate prin diferite procedee. Aceste construcţii sunt mai simple, dar nu sunt
optime şi nu asigură o productivitate maximă.
Fig. 8.13 Freza ROMASCON
86
Frezele frontale cu plăcuţe din carburi lipite se construiesc pentru diametre mici între 50
şi 100 mm, cu 6...8 dinţi şi unghiul de atac principal 60o sau 90o. Dar, reascuţirea greoaie şi cu
pierdere de dimensiune, face ca aceste construcţii să fie mai puţin utilizate.
Frezele frontale cu plăcuţe din carburi metalice fixate mecanic (fig.8.14), prezintă însă,
multe avantaje de la schimbarea plăcuţelor în cazul uzurii până la menţinerea dimensiunilor şi
utilizarea la maximum a corpului sculei.
Fig.8.14 Fixarea plăcutei cu șurub central [27]
8.5. FREZELE DISC
Aceste freze nu sunt altceva decât
freze cilindrice, sau cilindro-frontale care
prezintă o lăţime mică în raport cu
diametrul. Ele sunt utilizate pentru freza-rea
canalelor, executarea crestăturilor, debitarea
materialelor sau chiar prelucrarea unor
suprafeţe plane.
Fig. 8.15 Freze disc cu un rând de tăişuri
Frezele disc prezintă o gamă variată de diametre de la 4 mm la 1600 mm.
După modul de dispunere al dinţilor, frezele disc se clasifică în :
87
• freze cu un singur rând de tăişuri dispuse pe zona cilindrică (fig.8.15);
• freze cu două rânduri de tăişuri, dispuse unul pe faţa cilindrică; iar celălalt pe
o faţă laterală;
• freze cu trei rânduri de tăişuri, dispuse pe toate cele trei suprafeţe, cilindrică
şi laterală (fig.8.16).
Fig. 8.16 Freză disc cu trei rânduri de tăişuri cu dinţi drepţi (cu plăcuțe tangențiale)
Daca frezele au un singur rând de dinţi, suprafeţele frontale sunt înclinate (30°) pentru a
micşora frecarea. In ultima perioadă devin tot mai utilizate frezele-disc cu tăişuri din carburi
metalice (fig.8.17). In general fixarea se face prin intermediul unor suporţi port-plăcuţe şi a unor
pene strânse cu şuruburi sau ştifturi speciale. Dispunerea plăcuţelor se poate face axial, înclinat
sau alternativ.
Fig. 8.17 Freză disc cu plăcuţe fixate mecanic [27]
Tot din categoria frezelor disc fac parte şi frezele-disc-ferăstraie (fig.8.18), numite şi
freze circulare. Aceste freze se execută cu grosimi între 0,2 şi 6 mm şi diametre între 20 şi 315
mm.
88
Fig. 8.18. Freză disc ferăstrău [27]
8.6. FREZE UNGHIULARE
Aceste freze (fig.8.19) se utilizează pentru prelucrarea suprafeţelor de lăţime mică, care
formează între ele un unghi. Ele pot fi construite cu coadă şi cu alezaj. Cele cu coadă se execută
în două variante:
• freze unghiulare cu con invers (diametrul mai mic spre coadă);
• freze unghiulare (diametrul mai mare spre coadă).
Fig. 8.19 Freză unghiulară
8.7. FREZE DETALONATE
Frezele detalonate (cu dinţi detalonaţi) sunt utilizate pentru prelucrarea suprafeţelor
profilate. Cu toate că pot să fie de mai multe tipuri (disc, cilindrice, cilindro-frontale), au toate
89
dinţi detalonaţi. Dinţii detalonaţi, sunt realizaţi pe faţa de aşezare după o spirală arhimedică
(ideal ar fi o spirală logaritmică, dar e greu de executat practic).
Detalonarea asigură după reascuţire înălţimea profilului constantă şi unghiul de aşezare
apropiat de valoarea iniţială.
Reascuţirea în condiţii normale se execută numai pe faţa de degajare.
De regulă frezele profilate se execută din oţel rapid, în construcţie monobloc (fig.8.20) şi
mai rar cu tăişurile aşchietoare din carburi metalice sub formă de plăcuţe lipite (fig.8.21).
Principalele probleme ce se pun la proiectarea frezelor detalonate sunt: stabilirea
elementelor constructive, a geometriei de aşchiere şi determinarea profilului frezei.
Fig. 8.20 Freză detalonată din oţel rapid Fig. 8.21 Freze detalonate placate
Fig. 8.22 Freză detalonată
Diametrul frezei detalonate (fig.8.22) se determină cu relaţia:
D = d + 2mo + 2h + 2K + 2r (8.1)
unde: d - diametrul alezajului;
mo - miezul frezei;
h - înălţimea profilului frezei;
90
K - adâncimea de detalonare;
r - raza fundului canalului.
Diametrul dornului de fixare se stabileşte funcţie de solicitarea acestuia (lăţimea frezei B
şi adâncimea profilului h):
8.8. MATERIALE
Frezele au în general partea activă executată din oţel rapid (Rp3) sau carburi metalice, iar
pentru sculele executate din mai multe bucăţi corpul este executat din oţel carbon OLC 45 sau
oţel aliat 40Cr10. In urma tratamentului termic duritatea pentru oţel rapid este de 62...65 HRC,
iar pentru oţel carbon şi aliat este de 40...45 HRC.
ÎNTREBĂRI:
1. Ce sunt frezele?
2. Faceţi o clasificare a frezelor.
3. Descrieţi părţile componente ale frezei.
4. Ce sunt frezele cilindro-frontale. Faceţi o clasificare a acestora.
5. Ce sunt frezele frontale.
6. Ce sunt frezele disc. Faceţi o clasificare a frezelor disc.
7. Cum se realizează dinţii detalonaţi?
8. Care este faţa pe care se realizează reascuţirea dinţilor detalonaţi.
9. Care sunt materialele utilizate la prelucrarea frezelor?
10. Care sunt elementele geometrice ale frezei detalonate?
91
9. SCULE PENTRU PRELUCRAREA FILETULUI
9.1. GENERALITĂŢI
Prelucrarea prin aşchiere a filetelor se execută cu scule profilate.
Aceste scule prezintă anumite particularităţi datorită generării profilelor elicoidale
(influenţa elicei filetului ce modifică unghiurile efective ale tăişurilor şi condiţiile de aşchiere).
Din categoria acestor scule fac parte: cuţitele, pieptenii de filetat, tarozii, filierele, frezele,
capetele de filetat, discurile abrazive, bacurile şi discurile pentru rularea filetului.
O parte din aceste scule "filetează liber" - avansul şi adâncimea de aşchiere fiind realizate
prin reglajul maşinii-unelte (cuţite, pieptenii de filetat, frezele, discurile abrazive), iar celelalte
(tarozi, filiere, capete de filetat) sunt autoconduse deoarece forma lor constructivă influenţează
atât elementele de aşchiere, cât şi dimensiunile filetului prelucrat.
Bacurile şi discurile (rolele) pentru filetare fac parte din categoria sculelor ce prelucrează
prin deformare plastică.
9.2. CUŢITE ŞI PIEPTENI PENTRU FILETAT
Fig. 9.1 Cuţite pentru filetat (a - normal; b - prismatic tangenţial; c - disc)
92
Cuţitele pentru prelucrarea filetului pot fi: cuţite prismatice cu aşezare radială (normale)
(fig.9.1a), cuţite prismatice cu aşezare tangenţială (fig.9.1b), cuţite-disc (fig.9.1c şi 9.2).
Când cuţitele normale prezintă mai multe vârfuri se numesc piepteni pentru filetare.
9.2.1. CUŢITE DISC PENTRU FILETAT
Se cunosc două construcţii de cuţite disc pentru filet:
• cuţite disc cu filet "inelar" utilizate la un unghi al pantei
filetului până la 30' (fig.9.2a);
• cuţit disc cu filet elicoidal utilizate la filete cu panta
mai mare de 30' (fig.9.2b).
La prelucrarea exterioară, înclinarea filetului de pe cuţit
va fi inversă înclinării filetului de pe piesă, In timp ce la filetul
interior înclinarea filetului de pe cuţit va fi aceeaşi cu înclinarea
filetului.
Fig. 9.2 Cuțite disc pentru filetare
(a - cu filet inelar, b - cu filet elicoidal)
Fig. 9.3 Cuțite moderne de filetat [27]
9.2.2. CUŢITE PENTRU PRELUCRAREA FILETELOR
MULT ÎNCLINATE
La prelucrarea filetelor normale (pante ale filetului sub 3o), rămâne suficient spaţiu în
lateral astfel încât unghiul de aşezare lateral să fie mai mare de (3...5o).
La înclinări mai mari ale filetului, unghiul de aşezare lateral pe unul dintre flancuri este
93
foarte mic. Astfel, apare ca necesară înclinarea corpului cuţitului cu unghiul elicei filetului.
9.3. CAPETE PENTRU FILETARE
Capetele pentru filetare cresc productivitatea muncii şi se utilizează, în general, la
prelucrarea filetelor exterioare şi interioare cu diametrul peste 50mm.
Fig. 9.4 Schema de lucru a capetelor de filetare
Se cunosc două mari grupe de capete de filetat:
• cu deschidere automată;
• reglabile.
Primele prezintă avantajul că după cursa activă, retragerea pieptenilor se face automat
fără inversarea mişcării arborelui maşinii-unelte.
Capetele reglabile asigură doar montarea, fixarea şi reglarea pieptenilor, la terminarea
filetării fiind necesară deşurubarea pe filet.
După tipul capului de filet avem:
• cu piepteni radiali (fig.9.4a);
• cu piepteni tangenţiali (fig.9.4b);
• cu piepteni disc (fig.9.4c).
Pentru filete interioare se utilizează o construcţie cu piepteni radiali.
Din punct de vedere al economiei de material de scule se detaşează construcţia cu
piepteni - disc.
Pentru creşterea productivităţii muncii (chiar de 10-15 ori faţă de filetarea cu cuţitul) se
94
utilizează capete port cuţite de filetare în vârtej, cuţitele fiind placate cu plăcuţe din carburi
metalice (în general pentru piese cu diametrul > 50mm). Viteza de lucru este mare v = 3...7 m/s.
Piesa de filetat se roteşte cu viteză mică (vp), iar capul cu viteza mare (vs) astfel încât
traiectoriile cuţitelor să înfăşoare filetul ce trebuie să rezulte (fig.9.5).
De aici apare necesitatea poziţionării excentrice a piesei faţă de cap şi se impune condiţia
cinematică:
p d np = Sd × Z × ns (9.1)
unde:
np este turaţia piesei;
d - diametrul exterior al piesei;
ns - turaţia capului portcuţite;
Z - numărul de cuţite;
Sd - avansul pe dinte (cuţit).
Cuţitele se armează cu plăcuţe din carburi metalice P10 şi K40 având o durabilitate
economică de 60 minute. Unghiul de degajare este γp=0...6o pentru oţel şi γp=0o pentru fontă, iar
unghiul de aşezare αp=4...8o.
In general numărul cuţitelor se ia de la 1 la 4.
Capetele portcuţite pentru filetare exterioară pot avea cuţitele aşezate radial sau
tangenţial, în timp ce pentru filetarea interioară aşezarea cuţitelor este numai radială.
Fig. 9.5 Cap portcuţite pentru filetare
95
9.4. TAROZI
9.4.1. GENERALITĂŢI
Tarozii sunt şuruburi cu canale longitudinale (drepte sau elicoidale), executate pentru a
obţine tăişurile.
Tarodul prezintă o zonă de atac unde are loc aşchierea, în rest zona ce a mai rămas
serveşte la conducere cât şi la calibrare.
Tarodul este o sculă aşchietoare destinată prelucrării filetelor interioare. El se utilizează
la prelucrarea diametrelor mici unde productivitatea prelucrării şi precizia filetului este mai
ridicată, spre deosebire de diametre mari unde este de preferat prelucrarea cu freza sau cuţitul.
Tarozii se pot clasifica:
1. după felul de utilizare:
• tarozi de mână;
• tarozi de maşină.
2. după destinaţie:
• tarozi de uz general;
• tarozi cu destinaţie precisă (pentru filiere, pentru piuliţe, de calibrare, pentru
filete conice etc.).
Tarozii de mână se construiesc de regulă în jocuri de doi sau trei tarozi pentru reducerea
efortului de aşchiere.
Tarozii de maşină sunt supuşi la eforturi mai mari, ei realizând alezajul filetat dintr-o
singură trecere.
9.4.2. GEOMETRIA TAROZILOR
La tarod se deosebesc mai multe zone (fig.9.6):
• partea activă de lungime l1 şi unghi de atac κr;
• partea de conducere de lungime l2;
• coada tarodului prevăzută cu o porţiune de secţiune pătrată necesară
antrenării.
96
Fig. 9.6 Geometria tarodului
Partea activă (zona conului de atac) rezultă dintr-o ascuţire conică a filetului sau pe
această zonă se execută un filet conic făcându-se în plus o ascuţire conică.
Unghiul de degajare frontal γf are valori diferite funcţie de materialul de prelucrat
(fig.9.7). Astfel pentru materiale ca: bronz turnat, oţel dur, fontă se prevede γf = 0...5o, pentru oţel
cu duritate medie şi redusă, alamă γf = 10...15o, iar materiale foarte moi ca aliajele de Al γf =
20...30o.
Unghiul de aşezare αf are valori diferite funcţie de tipul tarodului; la tarozi de mână αf =
6...8o, la tarozi rectificaţi αf = 8...12o, la tarozi pentru materiale uşoare αF = 4...8o, iar la tarozi
pentru calibrat αf = 3...4o.
Fig. 9.7 Profilele canalelor tarozilor
97
9.5. FILIERE
9.5.1. GENERALITĂŢI
Filierele sunt scule aşchietoare destinate prelucrării manuale sau pe maşină a filetelor
exterioare. De fapt, filierele sunt piuliţe cărora le-au fost executate canale pentru înmagazinarea
aşchiilor şi formarea geometriei aşchietoare.
Filierele se pot clasifica în:
• filiere rigide (închise) ce pot fi: rotunde, pătrate, hexagonale (fig.9.8,b,c);
• filiere elastice (deschise);
• filiere tubulare (fig.9.9);
• filiere pentru cuplele de lăcătuşerie (fig.9.10).
Fig. 9.9 Filieră tubulară
Fig. 9.8 Filiere rigide
98
Fig. 9.10 Filieră pentru cuple de lăcătuşerie (a - bacuri de filetat; b - cuplă pentru fixarea bacurilor)
9.5.2. FILIERE ROTUNDE
Cele mai întâlnite filiere sunt filierele rotunde STAS 1160/1,2 - 86/75 (fig.9.11), care se
pot clasifica după forma constructivă în: filiere rotunde fixe, filiere rotunde extensibile fără şurub
de reglare, cu şurub de reglare tangenţial şi cu şurub de reglare radial.
Fig. 9.11 Filere rotunde
O altă clasificare ar fi după precizia de execuţie:
• clasa I, filiere de uz general;
• clasa II, filiere de precizie.
Filierele rigide sunt mai precise decât cele elastice deoarece filetul nu se deformează, dar
celelalte după uzură pot fi reglate.
99
9.5.3. GEOMETRIA FILIERELOR
In figura 9.12 se observă că unghiul de degajare apare între planul axial (planul de bază
constructiv) şi planul tangenţial la suprafaţa de degajare (suprafaţa găurii pentru înmagazinat
aşchii). Pentru unghiul de degajare se recomandă valorile γf = 10...12o, la materiale dure, γf =
15...20o, la materiale cu duritate mijlocie, γf = 20...25o, la materiale moi.
Unghiul de aşezare (fig.9.12) format între tangenta la piesă (perpendiculară) pe planul
axial şi tangenta la faţa de aşezare a filierei ia valori între 6...8o. Pe conul de atac se va executa o
detalonare
9.5.4. FILIERE TUBULARE
Filierele tubulare (fig.9.9) se utilizează la filetarea pe maşini unelte (strunguri revolver şi
automate) asigurând o evacuare mai bună a aşchiilor.
Aceste filiere se pot ascuţi uşor şi sunt supuse la deformaţii mai reduse.
Partea de atac, unghi 2κr = 20o...30o are o lungime de (2...2,5)p, iar partea de calibrare de
(8...10)p, unde p estepasul filetului.
Fig. 9.12 Filiera normală
100
9.5.5. FILIERE PENTRU CUPLELE DE LĂCĂTUŞERIE
Bacurile ce compun cupla (fig.9.10) sunt fixate în aceasta fiind strânse la dimensiunea
dorită prin intermediul unui şurub.
9.6. FREZE PENTRU FILET
Pentru prelucrarea filetelor prin
frezare se utilizează freze-disc (fig. 9.13) şi
freze-pieptene. Primele (în construcţie
clasică) se folosesc în general pentru
degroşarea filetelor trapezoidale de lungimi
mari, iar frezele-pieptene pentru prelucrarea
filetelor ascuţite de lungimi mici şi pas mic.
Fig. 9.13 Freză disc pentru filet trapezoidal
9.6.1. FREZE - DISC
Frezele-disc se execută în două variante: cu profil simetric (fig.9.14a) şi cu profil
asimetric (fig.9.14b).
Fig. 9.14 Aşezarea frezei faţă de semifabricat
La aceste freze (cu dinţi frezaţi) se recomandă pentru diametrul exterior D= 60...80mm,
iar pentru lăţime B = 8...18mm.
101
Pentru prelucrarea filetelor trapezoidale se utilizează freze cu dinţi frezaţi, iar pentru
filetele ascuţite freze cu dinţi detalonaţi. De asemenea, se pot utiliza freze cu plăcuţe schimbabile
tip "arici" pentru prelucrarea filetelor de dimensiuni mari.
9.6.2. FREZE-PIEPTENE
Frezele-pieptene se utilizează pentru prelucrarea filetului de lungime redusă. Acesta se
realizează pe toată lungimea la 1şi 1/16 - 1 1/18 rotaţii ale semifabricatului. Pentru aceasta,
lungimea utilă a frezei va fi cu ceva mai mare decât lungimea filetului prelucrat. In poziţia de
lucru, axa frezelor este paralelă cu axa piesei ceea ce duce la deformarea profilului. Având în
vedere că unghiul de înclinare al filetelor ascuţite este mic, erorile de profil pot fi neglijate.
Se disting două tipuri constructive de freze:
• freze-pieptene cu coadă (fig.9.15a);
• freze pieptene cu alezaj (fig.9.15b).
Fig. 9.15 Freze pieptene pentru filetare (a - cu coadă; b - cu alezaj)
Fig. 9.16 Freze moderne pentru filetare [27]
102
9.7. MATERIALE
In general sculele de filetat se execută din oţel aliat de scule sau oţel rapid, cu o
duritate în urma tratamentului termic de 59…60 HRC (oţel aliat) şi 62…64 HRC (oţel rapid).
ÎNTREBĂRI:
1. Daţi exemple de scule cu care se pot realiza filete.
2. Ce sunt tarozii? Faceţi o clasificare a tarozilor.
3. Prezentaţi geometria tarodului.
4. Ce sunt filierele? Faceţi o clasificare a filierelor.
5. Daţi exemple de filiere rotunde.
6. Prezentaţi geometria filierelor.
7. Care sunt frezele utilizate la prelucrarea filetelor
103
10. BIBLIOGRAFIE
1. Belous, V., Sinteza sculelor așchietoare, Iași, Editura Junimea, 1980.
2. Brîndașu, P., D., Proiectarea sculelor așchietoare, Vol. I, II, Editura Universității din Sibiu, 1994.
3. Brîndașu, P., D., ș.a., Îndrumar de lucrări de laborator la scule așchietoare, I.I.S. Sibiu, 1987.
4. Brîndașu, P., D., ș.a., Îndrumar de proiectare a cuțitelor de strung, Sibiu, Editura Universității, 1990.
5. Brîndașu, P., D., ș.a., Bazele așchierii și generării suprafețelor. Lucrări de laborator, Sibiu, 1993.
6. Ciocârdia, C., ș.a., Aliaje dure sinterizate din carburi metalice, București, Editura Tehnică, 1985.
7. Drăghici, Ghe., Gartig, I., Așchierea cu materiale mineralo-ceramice, București, Editura Tehnică, 1979.
8. Dorin, Al., ș.a., Sistem de scule pentru mașini unelte cu comandă numerică, București, Editura Tehnică, 1986.
9. Elizer, S., Scule cu plăcuțe, București, Editura Didactică și Pedagogică, 1973.
10. Enache, St., Minciu, C., Proiectarea asistată a sculelor așchietoare, București, Editura Tehnică, 1983.
11. Enache, St., Belous, V., Proiectarea sculelor așchietoare, București, Editura Didactică și Pedagogică, 1983.
12. Elekes, C., Scule pentru găurirea alezajelor lungi, Craiova, Editura Scrisul Românesc, 1985.
13. Lăzărescu, I., Calculul și construcția sculelor așchietoare, Editura Tehnică, București, 1961.
14. Lăzărescu, I., Abrudan, G., ș.a., Așchiere și scule așchietoare, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1973.
15. Minciu, C., ș.a., Îndrumar de proiectarea sculelor, Editura Bren, București, 1999.
16. Minciu, C., Broșarea, București, Editura Tehnică, 1989.
17. Sauer, L., Ionescu, C., Scule pentru frezare, București, Editura Tehnică, 1977.
18. Sauer, L., Scule pentru prelucrarea găurilor, București, Editura Tehnică, 1966.
19. Sauer, L., Scule cu tăișuri multiple, București, Editura Tehnică, 1986.
20. Sauer, L., Ionescu, C., Găurirea adâncă, București, Editura Tehnică, 1983.
21. Secară, Ghe., Proiectarea sculelor așchietoare, București, Editura Didactică și Pedagogică, 1979.
22. Smith, G., T., Advanced Machining. The Handbook of Cutting Technology, IFS Publications, UK, Springer, 1989.
23. Ștețiu, G., ș.a., Teoria și practica sculelor așchietoare, Vol I, II, III, Editura Universității din Sibiu, 1994.
24. Manualul inginerului mecanic. Tehnologia construcției de mașini, Editura Tehnică, București, 1972.
25. Scule așchietoare și portscule pentru prelucrarea metalelor (Colecția STAS), București, Editura Tehnică, 1987.
26. Modern Metal Cutting - A practical Handbook, Sandvik Coromant, 1994.
27. Sandvik, Main Catalogue, 2009.
28. Sandvik, Rotierende Werkzeuge und Wendeschneidplatten, 1991