proiectarea sculelor aschietoare

Facultatea:Construcţii de MaşiniCatedra:Organe de Maşini şi TribologieFiliala:Satu-MareSpecializarea:Ingineria Industrială

LUCRAREA nr.1

Determinarea experimentală a rigidităţii dinamice a subansamblelorunui strung şi influenţa acesteia asupra preciziei de prelucrare

1. Obiectul lucrării

În procesul de prelucrare pe maşini-unelte, solicitările care apar în sistem rareori sunt statice, în majoritatea cazurilor ele sunt dinamice ceea ce face ca forţele care acţionează asupra sistemului tehnologic elastic MDSP să fie variabile. Din această cauză trebuie să se determine rigiditatea dinamică a maşinii-unelte, aceasta influenţând precizia de prelucrare. În acest lucrare se urmăreşte determinarea rigidităţii dinamice a principalelor subansamble ale strungului: păpuşă fixă, păpuşă mobilă, suport port-cuţit şi analiza influenţei acesteia asupra preciziei de prelucrare.

2. Consideraţii teoretice

Determinarea rigidităţii dinamice se poate face prelucrând o suprafaţă cu un adaos de prelucrare variabil şi cunoscut. În cadrul acestei lucrări se va utiliza un arbore de o rigiditate foarte mare, care are trei inele excentrice.

La prelucrarea acestui semifabricat cu profil excentric, adâncimea de aşchiere pentru o jumătate de rotaţie se schimbă de la tmin la tmax , ceea ce provoacă modificarea forţei de aşchiere şi de asemenea şi deplasarea elastică a sistemului tehnologic MDSP. Gradul de cedare al sistemului la prelucrarea unei piese pe strung depinde de rigiditatea maşinii, a sculei aşchietoare şi a piesei ce se prelucrează. Eroarea de formă a semifabricatului care produce variaţia adaosului de prelucrare va fi:

Visinescu Marian pag. 1


Erorile de formă ale piesei în zona celor trei inele vor fi:

Coeficienţii de transmitere a erorii sau coeficienţii de influenţare a preciziei în cele trei poziţii vor fi:

Componenta radială Fy a forţei de aşchiere poate fi exprimată astfel:

Rigiditatea dinamică a sistemului tehnologic , în cazul prelucrării celor trei inele ale

arborelui va fi:

sau pentru inelele:

Se notează:



Determinarea rigidităţii dinamice a strungului folosind metoda prelucrârii semifabricatelor excentrice conduce practic la măsurarea erorilor de formă a semifabricatului înainte şi după prelucrare, Coeficienţii X, CFz, yFz se iau din normativele pentru regimuri de aşchiere, în funcţie de calitatea materialului prelucrat, de geometria sculei aşchietoare şi materialul sculei. În scopul micşorării influenţei forţei centrifuge se recomandă a se efectua prelucrarea cu viteze de până ia 100 m/min. Se prelucrează succesiv toate cele trei inele, îndepărtând adaosul excentric de pe acestea, dintr-o singură trecere. Adâncimea de aşchiere minimă pe partea excentricităţii minime a inelului se ia,

, avansul şi viteza de aşchiere .

Se va determina eroarea de formă a diametrului datorită deplasărilor elastice ale sistemului tehnologic în cazul strunjirii unei piese din OL 37 între vârfuri, având şi pe un strung SN 400 . Valorile admisibile ale rigidităţii conform STAS 6869-63 sunt:

, şi . Elementele regimului de

aşchiere sunt: ; şi . Pentru coeficienţii ;

respectiv .

Inelul prelucrat Observaţii1 2 3

mmsf 4,26 3,97 3,59

0,04 0,02 0,03

106,5 198,5 119,6

0,78 0,9 0,91

Se vor compara valorile rigidităţile obţinute cu valorile admise de către STAS 6869-63 obţinute

la încărcarea statică şi se va calcula raportul .

Măsurarea rigidităţii dinamice permite alegerea şi verificarea regimului de aşchiere, în vederea realizării condiţiilor tehnice prescrise pentru piesă, ţinând seama de deformaţiile elastice care vor apărea la prelucrare şi precizia de prelucrare dorită.



Se notează:

Rigidităţiile celor trei subansamble vor fi:

Inversul rigidităţii este denumit grad de cedare şi se determină cu relaţia :



Variaţia diametrului piesei prelucrate în funcţie de deformaţia elastică a sistemului tehnologic elastic MDSP se va determina pentru cazul următor cu relaţia:

rezultă:

Variaţia diametrului piesei prelucrate datorită deformaţiei elastice a

sistemului tehnologic elastic MDSP va deveni un pic conic. Forţele care apar în procesul de aşchiere sunt forţe dinamice, de aceea rigiditatea statică rămâne un criteriu relativ de apreciere a preciziei de prelucrare, un criteriu de apreciere a construcţiei strungului şi constituie una din verificările de recepţie. Valorile admisibile ale rigidităţii statice sunt indicate în STAS 6869-63, Pentru analiza influenţei rigidităţii asupra preciziei de prelucrare este necesară determinarea rigidităţii dinamice. Se compara valorile rigidităţile obţinute cu valorile admise de către STAS 6869-63 obţinute

la încărcarea statică şi se va calcula raportul

Valorile Raportul

STAS Determinate

pfR 2750 1745,2 1,572150 1996 1,072660 1190,4 2,23



LUCRAREA nr.2

Determinarea temperaturilor de aşchiere , la strunjirea pe strungul normal SN , utilizând camera de termoviziune Flir Thermacam E45


Scopul acestei lucrări este determinarea temperaturilor de aşchiere utilizând termografia, o metoda, non-distructiva, non-invaziva si non-contact, de vizualizare a distribuţiei temperaturilor la suprafaţa corpurilor investigate.


Energia termica care se naşte într-un proces de aşchiere se distribuie in cantităţi diferite (funcţie de tipul procesului) intre aşchie, piesa, scula si mediul înconjurător. Termografia în infraroşu este o tehnică de vizualizare a distribuţiei temperaturilor la suprafaţa corpurilor (invizibilă cu ochiul liber) şi de măsurare a valorilor acestor temperaturi în orice punct al irnaginii. Termografia face căldura "vizibilă" şi măsurabilă.

Camera de termoviziune Flir Thermacam E45

Termografîa este singura tehnologie de diagnosticare care permite vizualizarea şi verificarea performanţelor termice. Camerele IR din ziua de azi perrnit identificarea problemelor de natura termică, cuantificarea lor printr-o măsurare non-contact deosebit de precisă şi de asemenea permit prezentarea automată a rezultatelor obţinute sub forma unor rapoarte profesionale.

3. Desfăşurarea lucrării

Pentru început se reglează setările camerei de termoviziune. În primul rând din meniu se setează reglarea automata, Auromaic adjust, astfel încât nivelul de luminozitate si contrastul sunt făcute automat. După care se va regla emisivitatea ,"e", Emissivity, la 0.90, şi se selectează paleta de culori IRON, pentru a obţinerea unei imagini cât mai clare. Tot din meniul camerei se setează domeniul de temperatură, acesta se reglează la 0-250°C. Acestea fiind făcute se va trece la măsurarea efectivă temperaturilor de aşchiere. Măsuratorile se vor face la aşchierea pe strungul normal SN 450, la strunjirea unei piese din OL37, variind avansul, turaţia şi adâncimea de aşchiere. De exemplu pentru un avans 0,1



mm/rot, o turaţe de 380rot/min si o adâncime de aşchiere de la 1 mm respectiv 1,5 mm, şi se memorează câte o termograma pentu fiecare din cazuri. La fel măsoară temperaturile în punctul de contact dintre scula-aşchietoare-piesa pentru fiecare din valoriile turaţiilor, avansului si adancimea de aschiere din tabelul .

4. Prelucrarea rezultatelor

Rezultatele măsuratorilor se vor trece in următorul tabel

Seria Nr crt.Avansmm/rot

Turaţierot/min

Adâncime deaşchiere mm

Temperatură

I1 0,1 380 1,52 0,4 380 1,53 0,71 380 1,5

II4 0,1 600 15 0,4 600 16 0,71 600 1

III7 0,1 380 18 0,4 380 19 0,71 380 1

IV10 0,1 600 1,511 0,4 600 1,512 0,71 600 1,5

Exernplu de diagrama de variaţie a temperaturii



5. Concluzii

Pătrunsă recent în practica examinărilor metoda de examinare prin termografiere în infraroşu, încă încadrată în categoria metodelor special, permite o foarte uşoara vizualizare a temperaturilor procesului de aşchiere. Procesul de aşchiere poate fî monitorizat cu ajutorul camerei de termografie, observându-se foarte uşor creşterea temperaturilor de aşchiere. Temperaturile ridicate pot să insemne că scula aşchietoare este uzată ceea ce poate duce la o calitate scăzută a suprafateţei produsului finit. Modificarea regimului termic al maşinii unelte este rezultatul transformării unei părţi a lucrului mecanic de frecare din cutia de viteza şi de la aschiere, în căldură. O parte din căldură produsă se transmite mediului înconjurător, iar o parte rămâne în corpul maşinii unelte. Aceste modificări ale regimului termic a sistemului tehnologic maşina unealta-piesa-scula au influenţa asupra preciziei de prelucrare prin deformaţiile preoduse care schimbă poziţia relative a elementelor sistemului tehnologic.



LUCRAREA nr.3

Determinare rigidităţii statice a subansamblurilor unui strung

1. Scopul lucrării

Rigiditatea maşinilor-unelte este unul din factorii importanţi care influenţează precizia dimensională, precizia de formă, precizia poziţională şi calitatea suprafeţelor prelucrate. Ea caracterizează modul în care maşina-unealtă, subansamblurile sale şi elementele lor componente se opun deformaţiilor elastice cauzate de acţiunea forţelor ce apar în timpul procesului de aşchiere. Prezenta lucrare urmăreşte determinarea rigidităţii statice a principalelor subansambluri ale strungului: păpuşa fixă, păpuşa mobilă şi suport portcuţit.


Sistemul tehnologic elastic MDSP se deformează sub influenţa forţelor de aşchiere şi a celorlalte forţe şi momente ce acţionează asupra acestui sistem. Deformaţiile rezultate provoacă o deplasare a poziţiei tăişului cuţitului de strung în raport cu piesa, în direcţie normală pe suprafaţa prelucrată, introducând erori de formă şi dimensionale ceea ce influenţează negativ precizia de prelucrare. Rigiditatea sistemului tehnologic MDSP se defineşte ca fiind raportul dintre componenta forţei aplicate, după o direcţie dată şi deplasarea punctului de aplicaţie al forţei după aceeaşi direcţie. Astfel rigiditatea unui subansamblu al strungului se va exprimă cu relaţia :

Inversul rigidităţii este denumit grad de cedare şi se determină cu relaţia :

Forţele care apar în procesul de aşchiere sunt forţe dinamice, de aceea rigiditatea statică rămâne un criteriu relativ de apreciere a preciziei de prelucrare, un criteriu de apreciere a construcţiei strungului şi constituie una din verificările de recepţie. Valorile admisibile ale rigidităţii statice sunt indicate în STAS 6869-63, Pentru analiza influenţei rigidităţii asupra preciziei de prelucrare este necesară determinarea rigidităţii dinamice. Rigiditatea sistemului tehnologic elastic MDSP este variabilă după poziţia sculei aşchietoare sau ale piesei prelucrate.



Rigiditatea sistemului tehnologic MDSP se compune din rigiditatea elementelor componente: a maşinii-unelte, a sculei, a dispozitivului, a piesei. Dintre acestea, rigiditatea maşinii-unelte şi a piesei au o influenţă mai mare asupra rigidităţii totale a sistemului.

Rigiditatea maşinii-unelte se constituie, la rândui ei, din rigiditatea ansamblelor şi subansamblelor componente. Dintre acestea rigiditatea arborelui principal, a batiului, a suporturilor şi a organelor de fîxare, sunt cele mai importante. Măsurarea rigidităţii statice constă în măsurarea cu ajutorul comparatorului cu cadran a deformaţiilor provocate de încărcarea treptată cu forţe crescânde a subansamblelor în stare de repaus. Trasarea curbelor de rigiditate la încărcarea sistemului şi descărcarea sistemului (vezi figura 1), evidenţiază că cele două curbe nu sunt identice, cuprinzând între ele o suprafaţă ce este proporţională cu lucrul mecanic consumat pentru readucerea în poziţia iniţială a sistemului tehnologic deformat elastic.

Rigiditatea unui ansamblu potrivit figurii 1 va fi:


Pentru determinarea rigidităţii statice a subansamblurilor componente ale strungului se utilizează metoda dinamometrică. Astfel în figura 2 este reprezentată schema dispozitivului dinamometric cu pas diferenţia! folosit în laboratorul de Tehnologia Construcţiilor de Maşini pentru determinarea rigidităţii statice a subansamblurilor unui strung.



Deformaţiile se măsoară cu comparatoarele cu cadran 6 şi 7, ai căror suporţi sunt fixaţi pe batiu. Mărimea forţei din sistem se poate citi cu ajutorul comparatorului 5 montat în inelul elastic 4 (comparator care este etalonat direct în daN). Valorile citite la încărcare şi descărcare a sistemului se trec în tabel şi se ridică curbele de rigiditate a subansamblelor respective.

NrMărimea forţei

aplicate

Deplasarea rezultată Rigiditatea statică

înc. des. înc. des. înc. des.

1. 0 0 -3 0 222. 50 0 -2 5 48 16,66 -2,943. 100 1 3 23 70 25 1004. 150 2 5 34 85 30 12,55. 200 9 11 53 87 16,66 6,456. 250 14 14 66 88 14,7 5,687. 300 24 24 89 89 11,11 4,478.



4. Concluzii

Cunoaşterea rigidităţii permite tehnologiilor alegerea celei mai indicate maşini-unelte din punct de vedere al rigidităţii pentru obţinerea unei anumite precizii dimensionale şi de formă, realizând indicatori de productivitate acceptabili. Cunoaşterea rigidităţii maşinii-unelte permite obţinerea de indicaţii asupra stabilităţii maşinii respective şi a evitării vibraţiilor.


http://pent.ru/


LUCRAREA nr.4

Influenţa uzurii sculei asupra preciziei de prelucrarela strunjire

1. Scopul lucrării

Uzura sculei în timpul prelucrării piesei este un proces complex influenţat de mai mulţi factori: solicitărlie mecanice şi termice, abraziunea mecanică între aşchie - scula - piesa de prelucrat, depunerile pe tăiş, arderile, oxidările, etc. Uzara sculei duce la abateri dimensionale, la înrăutăţirea rugozitaţii suprafeţei prelucrate, la încălzirea sculei şi a piesei, la creşterea consumului de energie şi în sfârşit la distrugerea muchiei aşchietoare.

Lucrarea prezentă are drept scop determinarea variaţiei uzurii sculei în funcţie de lungimea de aşchiere, de materialul prelucrat, de calitatea materialului sculei şi de viteza de aşchiere.


Din punct de vedere al preciziei de prelucrare nu se analizează uzura pe faţa de aşezare şi degajare care deterrnină capacitatea de aşchiere, ci uzura dimensională u în direcţie perpendiculară pe suprafaţa prelucrată. Desigur apariţia mai pronunţată sau mai puţin pronunţată a uzurii pe cele două suprafeţe ale sculei este înfluenţată de o serie de factori: materialul prelucrat, materialui sculei, regimul de aşchiere, etc. Cunoaşterea modului de apariţie şi posibilitatea de determinare a uzurii în special a celei dimensionale este deosebit de importantă pentru determinarea preciziei de prelucrare la maşinile cu reglare iniţială şi la cele cu reglare pe bază de comenzi adaptive.



Calcularea uzurii dimensionale pe baza relaţiei dă naştere la erori până la 40%, deoarece muchia principală de aşchiere nu se află întotdeauna în vârful cuţitului, ea se modifică continuii în timpul aşchierii. Uzura u se poate exprima şi în funcţie de lungimea de aşchiere, respective pe drumul parcurs de vârful sculei având în vedere că: unde: - timpul de lucru al sculei, ; - viteza de aşchiere, ; - lungimea parcursă de vârful sculei în timpul , . Pentru determinarea aproximativ prealabilă a uzurii dimensionale, după un anumit spaţiu parcurs pe suprafaţa aşchiată se utilizează frecvent noţiunea de uzură specifică , defînită de

relaţia

Pentru a putea determina azura specifîcă, cuţitul trebuie în prealabil rodat pe faţa de aşezare şi cea de degajare pentru a elimina uzura iniţială.

În acest caz rezultă:

la strunjire:

unde: - diametrul semifabricatului prelucrat, : - lungimea pe care se prelucrează semifabricatul ,; - avansul, . Uzura cuţitului este influenţată de viteza de aşchiere, duritatea materialului cuţitului şi duritatea materialului prelucrat. Uzura cuţitului creşte cu odată cu creşterea durităţii materialului prelucrat. Uzura dimensională în cazul prelucrării unui arbore prin strunjire produce o abatere dimensională a diametrului. Abaterea dimensională ca urmare a uzurii sculei este:


Se vor prelucra arborii identici ca dimensiuni cu durităţi diferite pentru a urmării influenţa durităţii materialului asupra uzurii cuţituluî şi asupra uzurii specifice. De asemenea se vor prelucra arbori identici ca dîmensiune, de aceeaşi duritate cu două cuţite diferite: unul de oţel rapid şi altul cu plăcuţă din carburi metalice pentru a pune în evidenţă influenţă calităţii materialului sculei asupra uzurii acestuia. Pentru măsurarea uzurii cuţitului de strung se foloseşte un dispozitiv cu ortotestul:



3. Prelucrarea rezultatelor

Se completează tabelul cu elementele regimului de aşchiere (t, s, n), dimensiunile arborelui prelucrat (1, d), lungimea de aşchiere şi uzura în funcţie de timpul efectiv de aşchiere, pentru fiecare arbore prelucrat. Lungimea de aşchiere şi uzura specifică se calculează cu relaţii. Se vor trasa diagramele de variaţie a uzurîi sculei în funcţie de lungimea de aşchiere pentru fiecare caz, urmând influenţa durităţii materialului prelucrat şi a durităţii sculei asupra uzurii sculei şi se vor trasa diagramele de variaţie a uzurii specifice în funcţie de viteză .

Calitateamaterialului

prelucrat

Tipulcuţitulu

i

Elementele regimuluide aşchiere

Dimensiunile arboreluiprelucrat

OLC 45 Rp 3

Mărimeastudiată

Timp efectiv de aşchiere 0 1 2 3 4 5 6 7 8

2087 4200 62970 - 4 - 72 3 5

spu 0 95,23111,1

6



- la strunjire

LUCRAREA nr.5

Analiza statistica a stabilităţii preciziei de poziţionare a sculei faţă de semifabricat folosind aparatul Militron şi prelucrarea

datelor cu ajutorul calculatorului




La prelucrările pe strunguri universale, maşini de frezat, etc, poziţionarea sculei aşchietoare pentru fiecare piesă din lot se face după diviziunile tamburului gradat al şurubului saniei transversale, respectiv longitudinale. Ca urmare a însumârii unor factori obiectivi şi subiectivi, această acţiune de reglare este însoţită de o anumită eroare şi în consecinţa dimensiunea de reglaj nominală este însoţită de o anumită dispersie. Dintre factorii obiectivi care influenţează precizia de fabricaţie, sunt de menţionat: mărimea forţei de frecare între ghidaje, rigiditatea, uzura şurubului conducător, mărimea diviziunii scalei cercului de divizare şi imprecizia şurubuluî conducător, iar dintre factorii subiectivi care influenţează eroarea reglării la dimensiune a sculei, cei mai importanţi sunt: atenţia muncitorului, iluminatul locului de muncă, oboseala muncitorului etc. Prezenta lucrare îşi propune determinarea pe cale statistică a dispersieî dimensiunii de reglaj şi a poziţiei centrului de grupare a mărimii reglate.


Analiza statistică are numeroase avantaje în comparaţie cu alte metode:• corectitudinea indicaţiilor, datorită faptului că metoda este fundamentală ştiinţific;• posibilitatea reprezentării sugestive, accesibile a rezultatelor măsurătorilor;• operativitatea metodei, în sensul că aplicarea ei, înregistrarea şi interpretarea rezultatelor, necesită mai puţin timp decît in cazul altor metode. Din teoria probabilităţii se cunoaşte că dacă asupra dispersiei mărimii întâmplătoare acţionează numai factori constanţî şi de acelaşi ordin de mărime, legea de dispersie se apropie de una din legile de distribuţie normale. La prelucrările mecanice curba practică de dispersie se apropie de curba clopot a lui Gauss-Laplace.


Aparatul MILITRON poate fi utilizat cu funcţia simplă de citire de pe cadrane (măsurarea unor dimensiuni de piesă), sau mai complet, dotat cu comenzi pentru automatizarea ciclului de lucru (control activ) la maşinile-unelte (exemplu maşini de rectificat). Aparatul MILLITRON dispune de o scala gradată şi permite măsurări până la 0,5 mm. În condiţii de atelier şi pe întreg parcursul unei zile de lucru, aparatul îşi menţine precizia de

. Având în vedere caracteristicile aparatului, pentru a folosi întreg domeniul (plaja) de măsurare se indică a face dereglarea în acelaşi sens pe tot parcursul lucrării. Capul de măsură este în esenţă un traductor (care transformă variaţia dimensiunii piesei într-o variaţie de semnal electric). În contact cu piesa (cu o apăsare de 35 g) intră un cilindru de carbura de tungsten, fixat cu un şurub antimagnetic. Reglarea aparatului cu conexiunile făcute şi după încălzirea lui, se face prin aducerea capului de măsură în contact fin cu piesa. Se reglează apoi prin butonul corespunzător - aparatul MILITRON la zero, şi valorile obţinute prin măsurare se introduce în tabel.

Indicaţiile aparatului

Nr.crt.

Subintervalul de

dimensiuni

Nr. de mărimi apărute

în subinterval

Nr.crt.

Subintervalul de

dimensiuni

Nr. de mărimi apărute

în subinterval


http://iui.se/


1. 4.

2. 5.

3. 6.

Pentru analiza statistică a stabilităţii preciziei de poziţionare în cazul maşinii de frezat se calculează: frecvenţa relativă de apariţie a mărimilor , media aritmetică , abaterea medie pătratică , şi cu rezultate obţinute se completează tabelul .

Nr.interval in

n

nf i

i Observaţii

1.

2.

3.

4.

5.

6.

Pentru trasarea curbei împrăştierii normale se completează următorul tabel, şi dând lui

valorile ,se obţine valorile iui fiind date de STAS 1639-72.

Se construiesc curba normală şi cea experimentală a împrăştierii încoordonate . Rezultatele obţinute (valorile ) vor fi trecute într-un document excel. Cu ajutorul programului anexat se pot calcula operativ toate mărimile care intervin în lucrare. De asemenea, programul trasează şi graficul (curba de distribuţie).

Date pentru curba împrăştierii normale



În acest mod se pot prelucra operativ rezultatele şi cu ajutorul graficului, rezultând concluzii asupra stabilităţii preciziei de poziţionare.

4. Concluzii

La diferenţe mari între curba practică a dispersiei si cea teoretică trebuie analizaţi factorii perturbatori (exemplu: impurităţi în mecanismul; şurub-piuliţă, slăbirea penei la ghidaje, modificări ale iluminării, a stării de oboseală a muncitorului, uzura lanţului cinematic ş.a.). OBSERVATIE: Fenomenul şi modul de prelucrare al rezultatelor sunt analoage şi în cazul studiului dispersiei dimensiunii de reglaj a saniei transversale a rnaşinii de frezat.


Nr.crt.

1. 0

2. 0.5

3. 1

4. 1.5

5. 2

6. 2.5

7. 3

proiectarea sculelor aschietoare

Documents