1. Analiza constructiv funcionala a piesei din desen

Frezele disc modul sunt scule profilate, cu dini detalonai, avnd unghiul de degajare nul, iar profilul, msurat n plan axial, identic cu negativul profilului golului dintre doi dini ai roii de prelucrat. Aceste freze se folosesc la danturarea prin frezare a roilor dinate cilindrice cu dini drepi i nclinai,executnd dantura prin copiere, dinte cu dinte. Din punct de vadere constructiv, frezele disc modul se execut la fel ca frezele profilate, dimensiunile lor de baz stabilindu-se n acelai mod. Singura particularitate care apare const n forma profilului dinilor, care se determin n funcie de parametriidanturii roii de prelucrat. Dimensiunile nominale ale roii dinate prelucrate:

m = 4 mm ; zp = 25 dini ; B = 30 mm ;

Materialul piesei este OLC45. Dup tratamentul termic de clire i revenire are urmtoarele caracteristici mecanice:

limita de curgere, Rp0.2 = 500 N/mm2; gtuirea la rupere, Z = 30% (minim); duritatea Brinell, HBmax = 235. rezistena la rupere, Rm = 700 850 N/mm2; alungirea la rupere, A5 = 14%;

Compoziia chimica este urmtoarea: C: 0,0420,5% Mn: 0,500,80% S: max. 0,045% P: max. 0,040%

2. Alegerea schemei de prelucrareFreza disc-modul este o frez profilat cu dini detalonai, profilul dinilor reprezentnd profilul golului dintre dinii roii prelucrate. Freza execut o micare principal de rotaie n, concomitent cu deplasarea s in lungul danturii de prelucrat. Dup prelucrarea unui gol, semifabricatul se va roti cu un unghi corespunztor pasului unghiular c:

c =

360 o 360 o = = 14 ,4 o zp 25

3. Alegerea materialului sculei i a tratamentului termic

Freza va fi executat din oelul rapid Rp3, avnd compoziia chimic i caracteristicile mecanice conform STAS 7382-80. Compoziia chimic este urmtoarea:

C: 0.70 0.80%; Mn: max. 0.45%; Si: 0.2 0.4%;

W: 17.5 19.5%; V: 1.0 1.4%; Ni: max. 0.4%;

Cr: 3.60 4.40%; Mo: max. 0.6%;

P: max. 0.025%; S: max. 0.02%.

Pentru oel rapid clit, caracteristicile mecanice sunt urmtoarele:-

limita de rupere la compresiune: (3.5 4) * 10 3 Mpa; limita de rupere la ncovoiere: (3.6 3.7) * 10 3 Mpa; duritatea: 61 63 HRC.

Scula, din oel rapid Rp3, va fi supus unui tratament termic preliminar i a unuia final. Tratamentul termic preliminar este recoacere de nmuiere la 820 850C, n vederea prelucrrilor de degroare. Dup degroare se impune recoacere de detensionare la temperaturi de 600 6500C pentru evitarea deformrii ulterioare a sculei sub influena tensiunilor interne.

Dup prelucrarea de finisare (nainte de ascuirea final) se aplic sculei tratamentul termic de clire, la temperaturi de 1250 1290C, cu rcire n baie izoterm avnd temperatura de 500550C. nclzirea n vederea clirii trebuie efectuat n trepte, cu meninerea constant a temperaturii la 450 600C, 850C sau /i 1050C. nclzirea i rcirea se fac n bi de sruri: pentru temperaturi de 450 600C se recomand folosirea eutecticului ternar SrCI2 + NaCl + KCI, pentru meninerea la temperatura de 850C se folosete amestecul de BaCI2 + NaCl, iar pentru nclzirea final se recomand ca mediu BaCI2 n amestec cu dezoxidani. Rcirea se face n baie de sruri, n trepte. Pentru scderea cantitii de austenit rezidual se recomand continuarea tratamentului prin frig la temperaturi de pn la -800 C timp de 30 45 minute. Apoi se vor efectua cel puin dou reveniri, succesive, timp de 60 75 minute fiecare, n scopul "durificrii secundare ". Dup prelucrrile de finisare, n scopul ameliorrii suplimentare a proprietilor sculei (duritate i rezisten la uzur) se pot aplica tratamente termochimice de suprafa, de tipul nitrurrii, sulfizrii sau cianurrii. Se va aplica cianurare, n urma creia se ajunge la o duritate a sculei de 6972 HRC, iar durata de utilizare crete cu 150 200%. Dup tratament, duritatea prii active trebuie s fie de 62 65 HRC (n cazul cianurrii de 69 72 HRC)

4. Stabilirea parametrilor geometrici funcionali ai sculei Pentru c diferenele dintre unghiurile constructive i cele funcionale se pot neglija se vor lua n considerare numai unghiurile constructive. Valorile lor se aleg n funcie de materialul prelucrat, de tipul frezei, de numrul de dini i materialul prii active a sculei.

Unghiul de degajare y = 0, pentru c profilul frezei este

complex, fiind necesar pstrarea profilului.

Unghiul de aezare se ia n funcie de rezistena materialului

prelucrat: = 10. Unghiurile de aezare laterale din zona vrfurilor sunt mici.

Principalul element constructiv al frezei disc-modul este diametru exterior:

Des=10 +40 m Des=10 +40=80 mm 4

5. Stabilirea prin calcul al regimului de achiere i calculul consumului specific al seuleiRegimul de achiere la prelucrarea roilor dinate cilindrice de modul m=4 mm, cu freza disc modul este:

viteza de achiere: v = 23,6 m/min; viteza de avans: vs = 90 mm/min; turaia frezei: n = 83 rot/min; numrul de treceri: nt = 1 treceri.

5.1. AvansulFiind o frez profilat, avansul se ia mic pentru c lungimea tiurilor n contact cu piesa este mare: Avansul semifabricatului s este:s= v s 90 = = 1,08 mm/rotaie n 83

Avansul pe dinte se calculeaz cu relaiaSd = S Z

,

unde: Z- numarul dedintiZ = (0,35 0,4) Df hf

unde: hf nlimea profilului piesei hf = hp+ (13) mm; hf = hp+ 3 mm;

hp= 2,25 = 2,25 = 9 mm; m 4 hf= hp + 3 = 9 + 3 = 12 mm;55 = 6,35 6 12

z = 0,4

dini;

sd =

1,08 = 0,043 mm. 25

5.2. Puterea de frezare.Pentru danturarea prin copiere a roilor, puterea medie se determin astfel: Pmed = 0,84 10 -5 cp m 1,94 SdYp z n [kW], unde: cp - coeficient ce depinde de materialul prelucrat: cp = 18; yp - exponentul avansului ce depinde de materialul semifabricatului: yp = 0,72. Pmed = 0,84 10 -5 18 4 1,94 0,043 0,72 25 83 = 0,47 kW Pentru acest tip de frez aleg maina universal de frezat dantur cilindric PFAUTER P -400 cu urmtoarele caracteristici tehnice: modulul maxim al roii: 6 mm; diametrul maxim al roii: 400 mm; lungimea maxim a roii: 290 mm; diametrul maxim al frezei: 160 mm; diametrul maxim al dornului port-scul: 27; 32; 40; 50 mm;

conul arborelui port-scul: Morse 4;

valorile turaiilor sculei: 80; 120; 160; 200; 240; 280; 320; 360; 400; 440; 480 rot/min;

valorile avansurilor sculei: 0,4; 0,45; 0,5; 0,55; 0,6; 0,65; 0,7; 0,75; 0,8; 0,85; 0,9; 0,95; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5;1,6;1,7; 1,8; 1,9; 2; 2,2; 2,4; 2,6; 2,8; 3; 3,2; 3,4; 3,6;3,8;4;

valorile avansurilor radiate cu comand continu: 0,25; 0,5; 0,75; 1; 1,25; 1,5; 1,75; 2; 2,5; valorile avansurilor tangeniale: 0,35, 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 1;

1,2; 1,4; 1,6; 1,8; 2; puterea electromotorului: 18 kW.

5.3. Fora de achiere la frezareFora perifenc care permite calcularea momentului de torsiune, este dat de relaia general:Fp = Pmed 6000 0,47 6000 = = 119 ,49 v 23,6

daN

Fora de frezare are o direcie oarecare n spaiu care poate fi stabilit tiind componentele sale pe trei axe reciproc perpendiculare:

Fh - componenta orizontal (de avans) a forei de frezare; Fv- componenta vertical a forei de frezare; Fa - componenta axial a forei de frezare;

Fp- componenta periferic (tangenial) a forei de frezare. Avem urmtoarele relaii ntre componentele forei de achiere:

Fa = 0 daN; Fh = 0,27 Fp = 0,27 119,49 = 32,26 daN; Fv = 0,73

Fp= 0,73 119,49 = 87,22 daN.

5.4. Timpul de baza

Se calculeaz cu relaia: L L tb = S z n + w + z p 1 d

[min]

> > > >

L - lungimea total de frezare a unui dinte: L = B =30 mm; w1 - viteza de avans rapid a mainii la napoiere, w1 4000 mm/min ;

- timpul de divizare a unui dinte, = 0,5 min;B lungimea de frezat a piesei: B=30 mm30 30 tb = + + 0,5 30 = 25,3 0,043 25 83 4000

min

Mrimea total a stratului ndeprtat prin reascuire este de 6 mm. Numrul de reascuiri este de 8 reascuiri. Durabilitatea total de 13 ore. Consumul specific de scule la 1000 ore timp tehnologic este 83 scule. Durabilitatea ntre 2 reascutiri pentru diametre ale frezei Df < 71 mm este de 65 min.

6. Calculul constructiv al sculeiDornul pe care este fixat freza este din OLC45 cu ai =30 daN/mm2 .

Datorita forei periferice de freza re dornul este solicitat la torsiune:Mt = Fp D f 2 = 119 ,49 70 = 4182 ,15 2

daN m m

Componenta radial a forei de achiere Fr solicit dornul la ncovoiere:Fr = Fh2 + Fv2 = 32 ,26 2 + 87 ,22 2 = 92 ,99

daN

Unde: Fh = 32,26 daN; Fv = 87,22 daN. Aleg lungimea dornului l = 100 mm. Momentul de ncovoiere este (dornul frezei va fi ncastrat la un capt):Mi = 3 3 Fr l = 92 ,99 100 = 1743 ,56 16 16

daN m m

Momentul de ncovoiere echivalent Miech este:M iech = M i2 + M t2 = 1743 ,56 2 + 4182 ,15 2 = 4531 ,04

daN m m

W ynec =

d3 fnec 32

M iech ai W ynec

M iech

ai

W ynec

M iech d fnec 32 M iech d fnec 3 ai 32 ai3

d fnec 3

32 4531 ,04 = 11,54 30

mm

Aleg valoarea normalizat df =12 mm. Raza de racordare de la fundul dintelui: r = (0,5 2) mm. Aleg: r = 1 mm.

Mrimea detalonrii este egal cu:K=

Des 55 tg = tg10 o = 1,21 mm z 25

nlimea total a dintelui este: H=hf

+ K + r = 12 + 1,21 + 1= 14,21 mm.

Pentru a asigura o bun rezisten a dintelui, precum i un numr sporit de reascuiri este necesar ca grosimea c, la baza dintelui, s verifice relaia: c = (0,8 l) . H c = 1 H = 1 4,21 = 14,21 mm 1

7. Stabilirea tipului de poziionare a sculeiPentru scule cu alezaj i corpul de revoluie ce execut micarea principal de achiere, partea de poziionare-fixare se realizeaz prin gaur cilindric cu pan transversal. Dornul pe care este fixat freza este ncastrat la un capt i rezemat la cellalt capt.

Pentru montare aleg o pan paralel de tip A cu urmtoarele dimensiuni: b = 40-0,030 mm, n cmpul de tolerane h9 h=4-0,030mm; l= (14 70) mm; r = 0,25 mm. Canalul, att cel practicat n dorn, ct i cel din alezajul frezei, va avea urmtoarele cote:b = 3 0.,06 0 042

mm, n cmpul de tolerane P9;

t1 = 3 +0,100 0 mm;

t 2 = 2,3 + 0,1000 mm;r = 0,25

mm.

Fora ce solicit pana se calculeaz cu expresia :F= 2Mt 4 d f 1 +

[N]

Unde:

Mt momentul de torsiune ce solicit dornul, [N m]; m = 0,15 coeficientul de frecare dintre pan i alezajul frezei. Mt = 4182,15 N m m

F=

2 4182 ,15 = 298 ,19 4 12 1 + 0,15

N

Lungimea necesar a penei:1 2 c1 F h pa

unde:

C1 - coeficient al distribuiei neuniforme a presiunii dintre pan i alezajul frezei: C 1 = 1,15;

h - nlimea penei: h = 7 mm; pa- presiunea admisibil n cazul unei solicitri cu fore ce acioneaz dup un ciclu pulsator: pa = 70 MPa.1 2 1,15 298 ,19 = 1,39 mm 7 70

Se alege o valoare normalizat pentru lungimea penei: l = 10 mm. Pana este Ax6x6x10 STAS 1004 - 81. Pentru pene paralele se impune folosirea uni oel cu r min = 590 N/mm2 , OL 60 1K, STAS 500/2-80. Pana se verific n zona de ncastrare calculnd:1.

tensiunea de forfecare: f

=

F 298 ,19 = = 9,93 b l 3 10

N/mm2 ;

2.

tensiunea de ncovoiere:F Y Wz

i =Y =

b 0,15 3 = = 0,225 mm 2 2l b 2 10 3 2 = = 15 6 6

Wz =

mm3 N/mm2

i =

298 ,19 0,225 = 1,11 60

Tensiunea echivalent se determin cu relaia:e = i2 + 3 2 = 1,11 2 + 3 9,93 2 = 17 ,23 f

N/mm2

e 150

N/mm2. Se verific.

8. Calculul profilului prii active a sculei

Profilul frezei depinde de profilul golului dintre dinii alturai ai roii dinate care este format dintr-o poriune evolventic (poriunea activ) i o poriune inactiv situat la piciorul dintelui, neevolventic. Drept origine a coordonatelor,

se alege punctul C, fundul golului dintre doi dini ai roii prelucrate, iar flancul AC al dintelui va avea dou poriuni distincte: Poriunea AB, activ, n evolvent, ntre cercul exterior i cel de baz; Poriunea BC, de racordare, neevolventic.2 tg d ev d + ev x 2 zp zp

x =

.

m = 4 mm zp = 25 dini

= 0,1d= 20orad ev d = tg d d = 0,14

R x = ar cos b R x

Rb= Rd os d cRd = m zp 2 = 4 25 = 50 2

mm

Re=Rd + m = 50 + 4 = 54 mm Ri = Re 1,25 m = 54 1,254 = 49 mm Rb = Rd cos d = 50 cos 20o = 46,98 mm Se dau valori pentru Rx: Rx =[Rb,Rc + (2 3)mm], se determin valorile unghiurilor x corespunztoare, apoi se vor calcula valorile . x

x =

2 tg d ev d + ev x 2 zp zp

Profilul sculei este determinat de mulimea punctelor M: X1 = R X sin x Y1 = Rx os - Ri c x

9. Stabilirea schemei de ascuireFrezele se ascut de obicei pe faa de degajare. Corpul abraziv execut micarea de rotaie, iar freza execut micarea de avans. Corpul abraziv are form de oal conic i suprafaa de ascuire a acestuia este tangent la suprafaa de degajare.

10. Condiii tehnice generale de calitateCondiiile tehnice de calitate pentru freze din oel rapid cu alezaj i dini frezai i detalonai se dau n STAS 6663-78.

10.1. Forme i dimensiuniForma i dimensiunile frezelor trebuie s fie conform standardelor sau normelor dimensionale n vigoare, iar pentru tipuri speciale de freze, conform desenelor de execuie acceptate de comun acord de ctre productor i beneficiar.

10.2.Abateri limit

a)

la diametrul exterior conform standardelor n vigoare, n cmpul de

tolerane js16: + 0,02 mm;b)+ 9 0 0, 018

la diametrul alezajului de fixare, n cmpul de tolerane H7: df=

conform STAS 8103-68;c) d) e) f)

la lime, n cmpul de tolerane js16: + 0,2 mm; la raza profilului, n cmpul de tolerane h11; la unghiul de degajare i de aezare : + 2; la cilindricitate, conform clasei de precizie VII, STAS 7392-66.

La dimensiunile fr toleran abaterile limit vor fi conform STAS 2300 - 66, execuie mijlocie.

10.3.Btaia radial i frontalBtaia radial i frontal admis a tiurilor nu trebuie s fie mai ridicate dect valorile:

btaia radial a dinilor pui, clasa de precizie IX: (0,08 0,15) mm; btaia radial pentru dini nvecinai, clasa de precizie VIII (0,040,07) mm; btaia frontal pentru suprafaa reazem, clasa de precizie VI:0,02 mm;

btaia frontal pentru tiuri, clasa de precizie VII: 0,03 mm.

10.4. Rugozitatea suprafeelor sculei Ra

faa de degajare: 08 m;

suprafeele neactive ale canalului: 3,2 m;

suprafaa alezajului: 1,6 m; suprafaa de sprijin: 1,6 m; faa de aezare: 0,8 m.

Duritatea prii achietoare, dup tratament termic, trebuie s fie HRC=6265, pentru freze din oel rapid. Se recomand aplicarea de tratamente

termochimice dup tratamentul de mbuntire care pot ridica duritatea la 70 HRC.

11.Soluii constructiv-funcionale pentru mrirea productivitii frezelor disc modulProductivitatea frezelor disc modul este redus, pe de o parte, datorit unei geometrii mult ndeprtate de geometria optim (unghiuri de degajare nule i unghiuri de aezare funcionale f foarte mici, ca urmare a unghiurilor mici 0 = K ale profilului n zona vrfului), iar pe de alt parte, datorit faptului c nu se prelucreaz dect un singur gol dintre doi dini.

Pentru evitatea unghiurilor de aezare funcionale f mici, se poate folosi soluia tehnologic din figura alaturata, conform creia, n loc de o singur frez disc modul bilateral, cu un unghi minim al profilului (K = 0 foarte mic), care determin valori reduse ale unghiului de aezare funcional, se folosesc dou freze disc modul, unilaterale, distanate ntre ele cu 2p, la care unghiul minim al profilului este mult mai mare, n punctul A.

12. Msuri de protecia muncii la prelucrarea prin achiere

a sculelor achietoareFolosirea lichidelor de achiere impune respectarea unor masuri generale de igien, printre care: utilizarea aprtorilor antistropi ale mainilor unelte; pstrarea cureniei la locul de munca; golirea si curarea periodica a rezervoarelor de lichide ale mainilor unelte; folosirea crligelor pentru ndeprtarea achiilor (se evit rnirea pielii); purtarea hainelor de protecie si splarea lor regulata splarea minilor si antebraelor cu apa calda si spun la pauza de prnz; splarea sub dusuri calde la terminarea lucrului; schimbarea hainelor de protecie i a rufriei de corp la terminarea lucrului; nlocuirea lichidelor de achiere la termenele fixate;

controlul de laborator al lichidelor de achiere i nclzirea lor la 80C . Pentru ca lucru la mainile de ascuit scule sa decurg fr accidente, este

necesar s se respecte pe lng regulile de protecia muncii valabile la mainile de rectificat, o serie de reguli suplimentare. nainte de fixare n arborele principal al mainii de ascuit, corpul abraziv trebuie ncercat pe o main special, la o vitez periferic superioar cu 30 75% vitezei nscrise pe corp ( conform STAS 6177-60). Se verific daca corpul abraziv este fisurat, cu ajutorul unui ciocan de lemn. Corpul abraziv se fixeaz pe un ax i se lovete uor cu ciocanul. Corpurile abrazive cu liant de bachelit sau vulcanit, nefisurate, produc un sunet surd, fr vibraii, iar corpurile cu liant ceramic produc un sunet clar, fr variaia intensitii. Mainile de ascuit trebuie nzestrate cu aprtori din otel sudat sau turnat. Unghiul deschiderii aprtorii, grosimea pereilor, dimensiunile i forma aprtorii trebuie s corespund prescripiilor de tehnica securitii de la mainile de rectificat.

Mainile de ascuit scule, care lucreaz fr lichide de achiere (majoritatea mainilor de ascuit scule), se vor nzestra cu instalaii de aspiraie a prafului. Aspiratoarele de praf se fixeaz, de obicei, n jurul corpului abraziv, avnd i rol de carcas de protecie n acelai timp. Aspiraia prafului i a achiilor se face de ctre un ventilator puternic aezat ntr-o alta ncpere. Acest ventilator poate fi folosit pentru toate mainile de rectificat i ascuit scule. La mainile de ascuit cu avans mecanic, roile de mn, care folosesc i pentru deplasri manuale, nu au voie s se roteasc ci trebuie prevzute cu un sistem de decuplare de la arborele care se rotete mecanic. Mecanismele i dispozitivele mainilor de ascuit manual trebuie astfel dispuse, fa de corpul abraziv, ca sa evite posibilitatea prinderii minii ascuitorului, n timpul lucrului. La mainile de ascuit se va asigura o prindere i fixare sigure a sculei de ascuit, astfel ca s nu apar posibilitatea smulgerii accidentale din mna ascuitorului sau din dispozitivul de fixare. Aceast msur trebuie asigurat att de proiectant ct i de ascuitor. n acest sens, ascuitorul trebuie s controleze temeinic, nainte de nceperea lucrului, dac scula este fixat corect i strns eficient, dac dispozitivul este bine fixat de masa mainii, daca maina este bine reglat, daca direcia i sensul organelor n micare sunt corecte, etc. La nceperea ascuirii unei scule, trebuie acordat o atenie deosebit intrrii corpului abraziv n contact cu dinii sculei; corpul abraziv se poate sparge sau scula se poate deteriora dac: scula intra brusc n corpul abraziv; adncimea de achiere este prea mare; suprafaa activ a corpului abraziv nu se potrivete suficient pe suprafaa de ascuit a sculei. Folosirea metodelor electrice de ascuire a sculelor (anodo-mecanic, prin scntei electrice, prin contact electric etc), pe lng avantajele legate de calitatea

operaiei i de evitarea fisurrii plcuelor de carburi metalice, prezint i o securitate ridicat pentru viaa ascuitorului. Astfel, se elimin praful abraziv i deci necesitatea aspiratoarelor. Se reduce zgomotul care apare la ascuirea cu corpuri abrazive, se nltur pericolul lovirii cu buci din corpul abraziv la spargerea accidental a acestuia etc.

Bibliografie

1) 2)

Belous V.: Sinteza sculelor achietoare, Ed. Junimea", lai, 1991; Ciocardia C. . a.: Aliaje dure sinterizate din carburi metalice, Editura Tehnic, Bucureti, 1985;

3)

Cozmnc M.: Scule achietoare -ndrumar de proiectare, /. P., lai, 1972; Enache tefan i Belous V.: Proiectarea sculelor achietoare, E. D. P., Bucureti, 1983;

4)

5)

Minciu C, Enache tefan, . a.: Tehnologia sculelor achietoare, Sauer L i lonescu C: Scule pentru frezare, Editura Tehnic, Bucureti, 1977; Secar Gheorghe: Proiectarea sculelor achietoare, F. D. P., Bucureti, 1979;

Editura Tehnic, Bucureti, 1987;6)

7)

8)

ru Emil i Cptn Nicu: Proiectarea sculelor achietoare -ndrumar, Universitatea din Galai, 1982;

9)

ru Emil: Achiere i scule achietoare, Universitatea din Galai, 1987; Constantin Minciu, Scule achietoare, Editura Tehnic, Bucureti, 1995.

10)