Tema de proiect:

Pentru execuţia piesei din desenul dat, să se proiecteze următoarele scule aşchietoare:

1. cuţit disc profilat : R = 5,2 mm; a = 1,2 mm; D = 60 mm.

2. cutit roata de mortezat pentru danturare: m = 4,75 mm; zp = 24 dinţi; B=30 mm; Material – 40Cr10.

Proiectul va conţine următoarele etape de calcul:

1) Analiza constructiv – funcţională şi tehnologică a piesei din desen;2) Alegerea schemei de prelucrare;3) Alegerea materialului sculei şi tratamentul termic;4) Stabilirea parametrilor geometrici funcţionali optimi ai sculei;5) Stabilirea prin calcul a regimului de aşchiere şi calculul consumului specific de scule;6) Calculul constructiv al sculei: lungimea, diametrul, numărul de dinţi şi dimensiunile canalelor de evacuare a aşchiilor etc.;7) Stabilirea tipului de poziţionare – fixare a sculei;8) Calculul profilului părţii active a sculei;9) Calculul de rezistenţă şi rigiditate a sculei;

10) Stabilirea schemei de ascuţire;11) Condiţii tehnice generale de calitate;12) Pentru scula nr. 1) şi 2) să se stabilească principalele operaţii tehnologice;

13) Norme de protecţia muncii la execuţia şi ascuţirea sculelor proiectate,Partea grafică a proiectului va cuprinde desenul de execuţie al fiecărei

scule, care va cuprinde un număr corespunzător de vederi şi secţiuni, precum şi toleranţele de execuţie, rugozităţile suprafeţelor, condiţii de calitate, de material şi tratament termic.

Pentru scula nr. 1) şi 2) se va întocmi un program de calcul al profilului sau de proiectare asistată pe calculator.

Proiectarea cuţitului disc profilat

1. Analiza constructiv funcţională a piesei din desen

Pentru cuţitul disc profilat se dau următoarele date iniţiale: R = 5,2 mm; a = 1,2 mm; D = 60 mm.

Materialul piesei este 40Cr10, care după un tratament termic de călire şi revenire are următoarele caracteristici mecanice:

limita de curgere: Rp02 = 900 N / mm2; rezistenţa la rupere: σr=80-100 daN / mm2; alungirea la rupere: A5 = min. 10%; gâtuirea la rupere: Z** = 6%; duritatea Brinell: HB = 241.

Compoziţia chimică a materialului este: C: 0,3 ÷ 0,45 %; S: 0,035 %; Mn: 0,40 ÷ 0,80 %; Cr: 0,9÷1,2 %

P :0,035%Oţelurile de îmbunătăţire au conţinutul de carbon > 0,25℅, fiind folosite în construcţia roţilor dinţate încărcate cu sarcini mici sau medii. Îmbunătăţirea este tratamentul termic care constă într-o călire urmată de revenire înaltă. Prin acest tratament se obţine o duritate medie a suprafeţelor active şi se asigură o bună structură a materialului, caracteristicile mecanice obţinute fiind dependente de dimensiunile roţii. Îmbunătăţirea se realizează înainte de danturare, obţinându-se, după tratament, durităţi mai mici de 350 HB. Cele mai utilizate oţeluri de îmbunătăţire sunt: OLC 45, OLC 55, 40 Cr10, 33 MoCr 11 etc.). Oţelurile de cementare au conţinutul de carbon < 0,25%. Cementarea este un tratament termochimic, care constă în îmbogăţirea în carbon a stratului superficial al flancului dinţilor, fiind urmată de călire şi revenire joasă. În urma călirii, se obţine o duritate mare a stratului superficial52…62 HRC) şi un miez care îşi păstrează tenacitatea. Prin cementare se obţine o creştere semnificativă a rezistenţei la contact a flancului dinţilor şi o creştere, într-o măsură mai mică, a rezistenţei la încovoiere. Danturarea se execută înaintea tratamentului, după tratament dantura trebuind rectificată, pentru eliminarea deformaţiilor mari care apar în urma tratamentului

2.Alegerea schemei de prelucrare

Cutitele disc profilate se obtin prin copierea pe generatoare a negativului profilului piesei de executat si apoi decuparea unei parti din aceasta pentru realizarea fetei de degajare, respectiv a taisului aschietor.

Cuţitele profilate sunt scule folosite la procedeul de prelucrare prin strunjire, mai rar rabotare sau mortezare, la care generarea suprafeţei prelucrate este materializată pe muchia aşchietoare a sculei. Cu un cuţit profilat se pot executa suprafeţe cu profile complexe, reunindu-se într-o singură fază cateva faze sau chiar operaţii (executate cu scule standardizate). Acete tipuri de scule sunt de productivitate şi precizie dimensionalăridicată, însă foloosirea lor se justifică numai la producţia de serie mare şi de masă, dat fiind costul lor ridicat.

3.Alegerea materialului sculei şi a tratamentului termic

Freza va fi executată din oţelul rapid Rp3, având compoziţia chimică şi caracteristicile mecanice conform STAS 7382-80.

Compoziţia chimică este următoarea: C: 0.70 ÷ 0.80%; Mn: max. 0.45%; Si: 0.2 ÷ 0.4%; Cr: 3.60 ÷ 4.40%; Mo: max. 0.6%; W: 17.5 ÷ 19.5%; V: 1.0 ÷ 1.4%; Ni: max. 0.4%; P: max. 0.025%; S: max. 0.02%.

Pentru oţel rapid călit, caracteristicile mecanice sunt următoarele: limita de rupere la compresiune: (3.5 ÷ 4) * 103 Mpa; limita de rupere la încovoiere: (3.6 ÷ 3.7) * 103 Mpa; duritatea: 61 ÷ 63 HRC.

Scula, din oţel rapid Rp3, va fi supusă unui tratament termic preliminar şi a unuia final.

Tratamentul termic preliminar este recoacere de înmuiere la 820 ÷ 850˚C, în vederea prelucrărilor de degroşare. După degroşare se impune recoacere de detensionare la temperaturi de 600 ÷ 650˚C, pentru evitarea deformării ulterioare a sculei sub influenţa tensiunilor interne.

După prelucrarea de finisare (înainte de ascuţirea finală) se aplică sculei tratamentul termic de călire, la temperaturi de 1250 ÷ 1290˚C, cu răcire în baie izotermă având temperatura de 500 ÷ 550˚C. Încălzirea în vederea călirii trebuie efectuată în trepte, cu menţinerea constantă a temperaturii la 450 ÷ 600˚C, 850˚C sau / şi 1050˚C. Încălzirea şi răcirea se fac în băi de săruri: pentru temperaturi de 450 ÷ 600˚C se recomandă folosirea eutecticului ternar SrCl2 + NaCl + KCl, pentru menţinerea la temperatura de 850˚C se foloseşte

amestecul de BaCl2 + NaCl, iar pentru încălzirea finală se recomandă ca mediu BaCl2 în amestec cu dezoxidanţi. Răcirea se face în baie de săruri, în trepte.

Pentru scăderea cantităţii de austenită reziduală se recomandă continuarea tratamentului prin frig la temperaturi de până la –80˚C, timp de 30 ÷ 45 minute. Apoi se vor efectua cel puţin două reveniri, succesive, timp de 60 ÷ 75 minute fiecare, în scopul durificării secundare.

După prelucrările de finisare, în scopul ameliorării suplimentare a proprietăţilor sculei (duritate şi rezistenţă la uzură) se pot aplica tratamente termochimice de suprafaţă, de tipul nitrurării, sulfizării sau cianurării. Se va aplica cianurare, în urma căreia se ajunge la o duritate a sculei de 69 ÷ 72 HRC, iar durata de utilizare creşte cu 150 ÷ 200%.

După tratament, duritatea părţii active trebuie să fie de 62 ÷ 65 HRC (în cazul cianurării de 69 ÷ 72 HRC).

4.Stabilirea parametrilor geometrici funcţionali ai sculei

Parametrii geometrici ai cuţitului profilat disc se observă în figura. Unghiul de aşezare f rezultă din supraînălţarea cu h a centrului cuţitului faţă de axa piesei, iar unghiul f din construcţia feţei de degajare tangentă la cercul de rază H numit cerc de reascuţire (control).

Inaltimea h=Rsinα [mm],In care R-raza maxima a cutitului, in mm α- unghiul de asezare h=5,2 sin 10o=0,90 mmH-distanta de la fata de degajare la centrul sculei, masurata pe directie perpendiculara H=R sin(α+γ) =5,2 sin25o=2,19 mm.

Valorile admise in calcul pentru unghiurile de asezare si de degajare sunt valabile numai pentru punctele de pe tais de raza maxima a cutitului sau care aschiaza diametrul minim al piesei.

Pentru celelalte puncte de pe tais valorile unghiurilor α si γ rezultate sunt diferite.

5. Stabilirea prin calcul al regimului de aşchiere şi calculul consumului specific al sculei

5.1. Avansul si viteza de aschiere

Vom considera diametrul piesei de prelucrat 48 mm, iar lăţimea taişului 7,2 mm.In aceasta situaţie vom obţine următoarele valori ale parametrilor regimului de aşchiere:

s = 0,027 mm/rot

v = 30 m/minViteza de aşchiere cu cuţite profilate se poate calcula si cu relaţia:

[m/min]

Coeficientul global de corecţie, kv, se calculează cu relaţia: KM=1 Km=1,1 Ksm=1 Aceşti trei coeficienţi sunt daţi pentru orice strunjire obişnuită. KT− coeficientul durabilităţii; Consideram durabilitatea 60 de minute. Vom obţine un KT=1,19. Kh =1

KV = =1,309

[m/min]

5.2. Forţa de aşchiereComponenta principala a forţei de aşchiere, in cazul strunjirii profilate

a pieselor din oţel :−pentru σr>60daN/mm2;

[daN]

Ku−coeficient care caracterizează uzura sculeiKu=1CFz=6,68Kf=1B=7,2 mmForţa de aşchiere Fz solicită scula (dornul)la rasucire ,iar forţa Fy (care

se ia 0,4·Fz)la încovoiere.Forţa rezultantă,calculată cu relaţia :

daN

FR =1,12·57,65 =64,568 daN

permite sa se determine mărimea maximă a avansului axial pentru lăţimea de profilare dată. Se consideră fixarea piesei în universal si in vîrful pinolei păpuşii mobile.

6.Calculul constructiv al sculei

Diametrul dornului de fixare al cuţitului se poate lua, pentru un singur capăt ,cu valoarea de 16 mm. Diametrul exterior, Des, se poate determina grafic sau calcula cu relaţia:

Des=d+2(H + l + m) [mm];d−diametrul dornului în mm;H−înălţimea profilului piesei ,în mm;aleg valoarea pentru H=8 mm ;l−distanţa pentru degajarea aşchiilor (l=3...12 mm);aleg valoarea pentru l=8 mmm−grosimea minimă a corpului cuţitului ( m=5...8 mm);aleg valoarea pentru m=8 mm;Des=16+2(8+8+8) = 64 mm; Des= 65 mm;→d=22 mm;

7.Stabilirea tipului de pozitionare-fixare al sculei

Sistemele de prindere ale cuţitelor profilate trebuie să corespundăatât din punct de vedere al rigidităţii, forţele de aşchiere fiind

mari, cât şi din punct de vedereal preciziei reglării şi repoziţionării cuţitului după reascuţire, în vederea păstrării unghiurilor şi preciziei profilului.

In cazul in care latimea cutitului este mica ((pana la 15mm), fortele de frecare impiedica rotirea lui. In caz contrar,trebuie facuta asigurarea impotriva rotirii fie prin pana saustift fie prin dinti frontali

Cand cu t i t u l s - a uza t , e s t e nece sa r s a f i e r o t i t cu und in t e , s a s e a seze i n a cea s t a poz i t i e i n d i spoz i t i vu l de ascutire si sa se reascuta. Datorita faptului ca numarul de dinti este relativ mic (in jurul a 30 d in t i ) , r o t i r e a cu t i t u lu i s e f a ce cu un ungh i p r ea ma re ceea ce m ic so reaza numaru l de reascutiri. Pentru a remedia acest lucru se executa suporturi care permit si o rotire mai fina acutitului cu ajutorul unui mecanism melc-roata melcata 

In vederea executarii prelucrarii, cutitele disc profilate sunt fixate in suporti speciali ca in figura de mai jos:

Sisteme de fixare a cutitelor disc

8.Calculul profilului partii active

Elementul de referinte folosit pentru determinarea profilului cutitului disc este profilul piesei de prelucrat.

Se cunosc:α= 100

γ= 150

0<β<βmax=arc cos

P lx=Rp∙sinβx

rx=rmax+a-Rp∙cosβx

G lx=Rp∙sinβx

Rx=

100 lx=Rp∙sinβx=5,2 ∙sin100=0,90 mm rx=rmax+a-Rp∙cosβx=16+1,2 – 5,2∙cos100= 12,08 mm

- 13cos15 = 1,212

200 lx=Rp∙sinβx=5,2 ∙sin200=4,88 mm rx=rmax+a-Rp∙cosβx=16+1,2-5,2∙cos200=12,32 mm

- 13cos15 = 1,221

300 lx=Rp∙sinβx=5,2 ∙sin300=2.6 mm rx=rmax+a-Rp∙cosβx=16+1,2-5,2∙cos300=12,70 mm

- 13cos15 = 1,76

400 lx=Rp∙sinβx=5,2 ∙sin400=3,34 mm rx=rmax+a-Rp∙cosβx=16+1,2-5,2∙cos400= 13.22 mm

- 13cos15 = 2,23

500 lx=Rp∙sinβx=5,2 ∙sin500= 3,98 mm rx=rmax+a-Rp∙cosβx=16+1,2-5,2∙cos500= 13.86 mm

- 13cos15 = 2,80

600 lx=Rp∙sinβx=5,2 ∙sin600=4,88 mm rx=rmax+a-Rp∙cosβx=16+1,2-5,2∙cos600= 14,60 mm

- 13cos15 = 3,47

700 lx=Rp∙sinβx= 5,2 ∙sin700= 5,07 mm rx=rmax+a-Rp∙cosβx=16+1,2-5,2∙cos700= 15,43 mm

- 13cos15 = 4,23

800 lx=Rp∙sinβx= 5,2 ∙sin800= 5,12 mm rx=rmax+a-Rp∙cosβx=16+1,2-5,∙cos800= 16.30 mm

- 13cos15 = 5,04

9.Calculul de rezistenta si rigiditate

Se verifica partea de fixare la rezistenta – rigiditate. Forta Fz solicita scula la rasucire, iar forta Fp la incovoiere.

Fz = 57,65 daNFp = 0,5·57,67= 28,835 daNFr = 28,835 daN

Momentul rezultant:- momentul rezultant datorita fortei tagentiale:

Mt = Fz ·Ds/2 = 57,65·64/2 = 1844,8 daN mm

- momentul de incovoiere: Mi = 3/16·l·Fr = 3/16·220·64,568 = 2663,43 daN mm l = (6 ÷ 10)d = 10 ∙ 22= 220 mm Momentul echivalent:

Mechiv =

Efortul rezultat:

σrez =

Pentru RP3 avem σa = 48daN/mm2 pentru o duritate HRC = 62 ÷ 65.Solicitarea la torsiune:

Solicitarea la incovoiere:

Scriem conditia de rezistenta:

- la torsiune;

- la incovoiere;

Avem:

Cutitul rezista la solicitarea de incovoiere si tensiune.

10. Stabilirea schemei de ascutire

Ascutirea sculei se face atat pe fata de degajare cat si pe fata de asezare. La sculele profilate, pentru a se mentine forma taisului este rational sa se

practice reascutirea fetei de degajare intrucat pastrarea profilului prin reascutiri pe fata de asezare este foarte greoaie.

Reascutirea pe fata de degajare prezinta o serie de avantaje:-profilul se pastreaza constant iar reascutirea se executa simplu-variatia diametrului sculei este mai putin pronuntata.

Totusi acest mod de reascutire prezinta dezavantajul ca determina o scadere treptata a grosimii taisului, deci si a rezistentei acestuia.

11. Condiţii tehnice generale de calitate ale cuţitelor

In STAS 6541-72 sunt date condiţiile tehnice pentru cuţitele de strung şi raboteză de uz general si pentru bare de alezat şi strunjit ,cu plăcuţe lipite , iar în STAS 6542-72 condiţiile tehnice pentru aceleaşi tipuri de cuţite , cu tăiş din oţel rapid,in execuţie monobloc, prin sudare cap la cap. Secţiunea cozii se ia conform STAS 6310-74,coada cuţitului executându-se in doua variante :

−numai cu suprafaţa de reazem prelucrată prin aşchiere ,pentru cuţite cu H ≥16 mm şi fixate direct pe suportul maşinii unelte ;

−cu toate suprafeţele prelucrate prin aşchiere , pentru cuţite cu H<16 mm şi fixate direct pe suport precum si pentru cuţite care se fixează în bare port cutit.

11. Măsuri de protecţia muncii la prelucrarea prin aşchiere a sculelor aşchietoare

Folosirea lichidelor de aşchiere impune respectarea unor masuri generale de igienă, printre care :

utilizarea apărătorilor antistropi ale maşinilor unelte ; păstrarea curăţeniei la locul de munca; golirea si curăţarea periodica a rezervoarelor de lichide ale

maşinilor unelte; folosirea cârligelor pentru îndepărtarea aşchiilor (se evita rănirea

pielii) ; purtarea hainelor de protecţie si spălarea lor regulata (la doua

săptămâni) ; spălarea mâinilor si antebraţelor cu apa calda si săpun la pauza de

prânz; spălarea sub dusuri calde la terminarea lucrului ; schimbarea hainelor de protecţie si a rufăriei de corp la terminarea

lucrului; înlocuirea lichidelor de aşchiere la termenele fixate; controlul de laborator al lichidelor de aşchiere si încălzirea lor la

800C .Pentru ca lucru la maşinile de ascuţit scule sa decurgă fără accidente,

este necesar să se respecte pe lângă regulile de protecţia muncii valabile la maşinile de rectificat, o serie de reguli suplimentare.

Înainte de fixare în arborele principal al maşinii de ascuţit, corpul abraziv trebuie încercat pe o maşină specială , la o viteză periferică superioară cu 30 ÷ 75% vitezei înscrise pe corp ( conform STAS6177-60).

Se verifica daca corpul abraziv este fisurat, cu ajutorul unui ciocan de lemn. Corpul abraziv se fixează pe un ax si se loveşte uşor cu ciocanul. Corpurile abrazive cu liant de bachelita sau vulcanita , nefisurate , produc un sunet surd, fără vibraţii, iar corpurile cu liant ceramic produc un sunet clar, fără variaţia intensităţii.

Maşinile de ascuţit trebuie înzestrate cu apărători din otel sudat sau turnat. Unghiul deschiderii apărătorii, grosimea pereţilor, dimensiunile şi forma apărătorii trebuie să corespundă prescripţiilor de tehnica securităţii de la maşinile de rectificat.

Maşinile de ascuţit scule, care lucrează fără lichide de aşchiere (majoritatea maşinilor de ascuţit scule), se vor înzestra cu instalaţii de aspiraţie a prafului. Aspiratoarele de praf se fixează, de obicei, in jurul corpului abraziv, având si rol de carcasa de protecţie in acelaşi timp. Aspiraţia prafului si a aşchiilor se face de către un ventilator puternic aşezat intr-o alta incapere. Acest ventilator poate fi folosit pentru toate maşinile de rectificat si ascuţit scule.

La maşinile de ascuţit cu avans mecanic , rotile de mana, care folosesc si pentru deplasări manuale , nu au voie sa se rotească ci trebuie prevăzute cu un sistem de decuplare de la arborele care se roteşte mecanic.

Mecanismele si dispozitivele maşinilor de ascuţit manual trebuie astfel dispuse, fata de corpul abraziv, ca sa evite posibilitatea prinderii mâinii ascuţitorului, in timpul lucrului .

La maşinile de ascuţit se va asigura o prindere si fixare sigure a sculei de ascuţit, astfel ca sa nu apară posibilitatea smulgerii accidentale din mâna ascuţitorului sau din dispozitivul de fixare. Aceasta măsură trebuie asigurată atât de proiectant cât şi de ascuţitor. În acest sens, ascuţitorul trebuie să controleze temeinic, înainte de începerea lucrului, dacă scula este fixată corect şi strânsă eficient, dacă dispozitivul este bine fixat de masa maşinii, daca maşina este bine reglata , daca direcţia si sensul organelor in mişcare sunt corecte, etc.

La începerea ascuţirii unei scule , trebuie acordată o atenţie deosebită intrării corpului abraziv in contact cu dinţii sculei; corpul abraziv se poate sparge sau scula se poate deteriora dacă:

scula intra brusc in corpul abraziv; adâncimea de aşchiere este prea mare;

suprafaţa activa a corpului abraziv nu se potriveşte suficient pe suprafaţa de ascuţit a sculei.

Folosirea metodelor electrice de ascuţire a sculelor ( anodo-mecanică, prin scântei electrice, prin contact electric etc.), pe lângă avantajele legate de calitatea operaţiei si de evitarea fisurării plăcutelor de carburi metalice, prezintă si o securitate ridicata pentru viata ascutitorului. Astfel, se elimina praful abraziv si deci necesitatea aspiratoarelor. Se reduce zgomotul care apare la ascuţirea cu corpuri abrazive, se înlătura pericolul lovirii cu bucaţi din corpul abraziv la spargerea accidentala a acestuia etc.

m = 5 mm;zp = 24 dinţi;B=30 mm;

Material – 40Cr10

Proiectarea cutitului roata de mortezat2.1 Alegerea schemei de prelucrareCuţitul roată de mortezat aparţine grupei sculelor de danturare prin rostogolire ( antrenare ).Profilul evolventoidal al dinţilor roţii prelucrate se obţine prin angrenarea profilului evolventic aldinţilor sculei cu profilul evolventoidal al dinţilor roţii de prelucrat. Scula este o roată dinţatăcorijată, având unghiurile de aşchiere ( α, ).Principalele mişcări la mortezarea roţilor dinţate cu scula cuţit - roată sunt următoarele:- I mişcarea de aşchiere principală care determină viteza de aşchiere v, respectiv numărulde curse duble pe minut: n [ I ], aceasta la randul ei fiind compusa dintr-o cursa activa (ca) şi o

cursa în gol (cg).- II translaţia tangenţiala a piesei faţa de cremaliera.- III mişcare de rotaţie a piesei.- IV (a) avansul radial ( de pătrundere ) al sculei, este în funcţie de avansulcircular.- IV (r) mişcare de retragere pentru evitarea atingerii taişurilor- Avansul radial: s [mm / cd ] .

În figura avem următoarele semnificaţii:A - distanţa dintre axele celor două roţi: sculă şi roata de prelucrat;B - lăţimea roţii de prelucrat [mm];Dd, Dc, Di - diametrul de divizare, cap şi picior ale roţii de prelucrat;Dr- diametrul de rulare al sculei [mm].

2. Alegerea materialului sculei şl tratamentul termic

Cuţitul roată de mortezat cu dinţi drepţi se execută în construcţie monobloc, materialul ales fiindoţelul rapid Rp3 STAS 7388 / 88 având următoarele caracteristici:- duritatea [HRC]: călit 60, revenit 63 + 66- duritatea Brinell HB = 240 .... 300- rezistenţa la uzură;- tenacitate,- călibilitate- densitatea: 8,7 g/cm3Compoziţia chimică a oţelului Rp3 este:

Călirea are ca interval de temperatură: ( 1250 - 1290 ) °C, durata de menţinere fiind de 4 minute;Răcirea se va face în baie de săruri, în trepte, menţinându-se la ( 450 - 550 ) °C timp de 3 minute.Se recomandă răcirea în baie de săruri întrucât scula prezintă variaţii mari ale secţiunii.Imediat după răcire se efectuează cel puţin două revenirii succesive la temperatura de [ 560 ...570 ] °C, timp de ( 60 ...75 ) minute fiecare. Revenirea conduce la fenomenul „ durificării secundare" caracteristică oţelurilor rapide, austenita reziduală instabilă suferind o transformare martensitică.Se obţin structuri cu duritate comparabilă cu cea a materialului călit dar cu tenacitatea îmbunătăţită.

Scula, din oţel rapid Rp3, va fi supusă unui tratament termic preliminar şi a unuia final.

Tratamentul termic preliminar este recoacere de înmuiere la 820 ÷ 850˚C, în vederea prelucrărilor de degroşare. După degroşare se impune recoacere de detensionare la temperaturi de 600 ÷ 650˚C, pentru evitarea deformării ulterioare a sculei sub influenţa tensiunilor interne.

După prelucrarea de finisare (înainte de ascuţirea finală) se aplică sculei tratamentul termic de călire, la temperaturi de 1250 ÷ 1290˚C, cu răcire în baie izotermă având temperatura de 500 ÷ 550˚C. Încălzirea în vederea călirii trebuie efectuată în trepte, cu menţinerea constantă a temperaturii la 450 ÷ 600˚C, 850˚C sau / şi 1050˚C. Încălzirea şi răcirea se fac în băi de săruri: pentru temperaturi de 450 ÷ 600˚C se recomandă folosirea eutecticului ternar SrCl2 + NaCl + KCl, pentru menţinerea la temperatura de 850˚C se foloseşte amestecul de BaCl2 + NaCl, iar pentru încălzirea finală se recomandă ca mediu BaCl2 în amestec cu dezoxidanţi. Răcirea se face în baie de săruri, în trepte.

Pentru scăderea cantităţii de austenită reziduală se recomandă continuarea tratamentului prin frig la temperaturi de până la –80˚C, timp de 30 ÷ 45 minute. Apoi se vor efectua cel puţin două reveniri, succesive, timp de 60 ÷ 75 minute fiecare, în scopul durificării secundare.

După prelucrările de finisare, în scopul ameliorării suplimentare a proprietăţilor sculei (duritate şi rezistenţă la uzură) se pot aplica tratamente termochimice de suprafaţă, de tipul nitrurării, sulfizării sau cianurării. Se va aplica cianurare, în urma căreia se ajunge la o duritate a sculei de 69 ÷ 72 HRC, iar durata de utilizare creşte cu 150 ÷ 200%.

După tratament, duritatea părţii active trebuie să fie de 62 ÷ 65 HRC (în cazul cianurării de 69 ÷ 72 HRC).

3. Stabilirea parametrilor geometrici functionali optimi ai sculei

Parametrii geometrici ai părţii aşchietoare pot fi puşi în evidenţă în figura 11. Având

în vedere

caracteristicile mecanice ale materialului piesei 40Cr10 atunci adopt pentru:

- unghiul de aşezare la vârful dintelui sculei α ( se măsoară într-un plan axial ce trece

prin

vârful dintelui). α = 6°;

- unghiul de degajare la vârful dintelui sculei γ ( se măsoară într-un plan axial

ce trece prin

vârful dintelui): γ = 10°;

4. Stabilirea prin calcul a regimul de aşchiere si calculul consumului specific de scule

a) Adâncimea de aşchiere t - este variabilă de-a lungul tăişurilor ce prelucrează flancuriledinţilor; capătă valori funcţie de: modulul roţii, numărul treceri permis de rigiditatea sistemuluitehnologic, forma părţii active a tăişului sculei.b) Avansul - se exprimă prin avans circular (de rulare ) şi avans de pătrundere: sr, respectiv s.Avansul circular al roţii dinţate care se prelucrează se exprimă cu relaţia:

sr = Cs / m 0.5 [mm /cd]

unde:cs - coeficient în funcţie de materialul cs = 0,67

Daca prelucrarea se face in material plin, avansurile se vor micsora cu 10-25% prelucrat,

cs = 0,51

m - modulul roţii de prelucrat, m = 4,75 [mm].

sr = 0.51 / 4,75 0.5 = 0,25

Adopt: sr = 0,2 [mm/cd] pentru finisare.Pentru degroşare avansul se va micşora cu o valoare adoptată din literatura de specialitate ( 10 ... 25 ) %.Adopt pentru degroşare: sr = 0,16 [mm/cd].Avansul radial ( de pătrundere ) al sculei este în funcţie de avansul circular:s = (0,10... 0,15) • sr [mm/cd]s = 0,10 • 0,16 = 0,016 [mm/cd]s = 0,15 • 0,16 = 0,024 [mm/cd]Adopt pentru degroşare: s= 0,020 [mm/cd].c) Mărimea admisibilă a uzurii. Materialul piesei fiind oţel cuσr = 120 [daN/mm]

Adopt: - degroşare: ha = 0,8 [mm]- finisare: ha = 0,1 [mm],d) Durabilitatea cuţitului roată de mortezatAdopt T = 80 [min]e)Viteza de aşchiere.Pentru prelucrarea roţilor dinţate cilindrice se exprimă cu relaţia:

v= [m/min]

Cv - coeficient în funcţie de materialul sculei şi procedeul de prelucrare, uzura maximă a sculei;Cv =54

s - avansul circular [mm/cdj;m - modulul roţii de prelucrat [mm];T - durabilitatea sculei [min];sr = 0,016 [mm/cd];sr = 0,02 [mm/cd], la degroşare, respectiv la finisare;m = 4,75[ mm]; T = 80 [min];mi = 0,22 degroşare ; mi = 0,25 finisare;

v = =

f) Numărul de curse duble pe minut - se exprimă cu relaţia:

n = = [cd/min]

unde;vmed - viteza medie de aşchiere [m/min];L - lungimea cursei sculei [mm];l1- lungimea dintelui roţii de prelucrat [mm];l2-mărimea depăşirilor cutitului roata, in ambele parti, în direcţia mişcării principale (l2=5-10 mm)Adopt ca viteză maximă de aşchiere: vmax = 30 [m/min] viteza medie de aşchiere; viteză medie deaşchiere: vm = 20 [m/min],

]

g)Calculul forţei de aşchiere - se defineste sectiunea maxima totala a aschiei Amax ca suma ariilor sectiunilor ridicate simultan de toate taisurile sculei in contact cu semifabricatul.

Amax=0,609·m2·s / Zp 0.1 [mm2]

unde:m - modulul roţii de prelucrat;zp –numarul de dinti ai piesei;s - avansul circular [mm/cd];Luand in considerare apararea specifica de aschiere se poate deduce forta principala de aschiere:

Amax=0,609·4,752·s / 24 0.1 = [mm2]

Fzmax=p·Amax [daN]

Adopt p=140 [daN/mm2]

h) Calculul puterii de aşchiere şi a puterii motorului electric al maşinii unelte se exprimă la mortezare cu relaţia:

p = Fz v∙k / 6000 =

unde;Fz - forţa medie de aşchiere [daN];v- viteza de aşchiere [m/min], v = vmax;k - coeficient ce caracterizează raportul dintre timpul cursei active şi timpul cursei inactive,

k= 0,5

P= = 0,5[kw]

Puterea motorului electric de acţionează a maşinii unealtă:

PEm= P / ηg = [kw]

unde;- randamentul lanţului cinematic de transmitere al mişcării.Adopt: ηg= 0,7

PEm=0,5/ 0,7= 0,7 [kw]

i) Timpul de bază - reprezintă timpul necesar îndepărtării întregii valori a adaosului de prelucrare cu luarea în considerare şi a timpilor necesari intrării şi ieşirii din aşchiere a sculei. Se exprimă cu relaţia:

tb = ∙ ∙ [min]

unde:- p - pasul roţii dinţate de prelucrat (acelaşi cu pasul cuţitului roată )[mm];- n - numărul de curse duble pe minut;- zp - numărul de dinţi al roţii de prelucrat;- h - înălţimea dintelui care se prelucrează [mm];- sr ,s - avansul circular, respectiv de pătrundere [mm/cd];- m - modulul roţii de prelucrat, m = 4 [mmj;p = π · m = π , 4,75 = 14,91 [mm];h = 2,167 • m = 2,167 • 4,75 = 10,129 [mm];zp = 24 dinţi; n = 250 [cd/min];sr = 0,2 mm/cd;s = 0,025 mm/cd, ambele avansuri considerate în cazul finisării - mărimea admisibilă a uzurii având valoarea cea mai mică,

j) Grosimea stratului de material îndepărtat la o reascuţire a sculei pa faţa de degajare:Δ = ha • cos γ + 0,1 [mm], unde:- ha - mărimea admisibilă a uzurii pe faţa de aşezare a sculei pentru operaţia de prelucrare de finisare [mm];

- γ - unghiul de degajare la vârful dinţilor sculei [ °].Δ =0,1 ·cos 10°+ 0,1 =0,1996194 [mm]

Adopt A = 0,2 mm.k) Consumul specific la scule - este determinat cu relaţia următoare:

C1= [scule/piesa]

- tb - timpul de bază [min];- Ttot - durabilitatea totală a sculei [min],

5. Calculul constructiv al sculei

a) Numărul de dinţi al sculei z s =24.Ştiind că între diametrul de divizare nominalDdr standardizat ( STAS 6655/2 - 80 ) şi numărul de dinţi ai sculei există relaţia:

z s =

unde:m - modulul cuţitului roată, acelaşi cu al roţii de prelucrat [mm];Ddn = 114mm; m = 4,75 [mm].b) Diametrul de divizare real calculându-se cu relaţia:Dd = m · z s [mm] , unde:m - modulul cuţitului roată [mm];zs - numărul de dinţi al sculei;

Dd = 4,75 ·24= 114 [mm]c) Dimensiunile cuţitului roată în secţiunea de referinţă. In secţiunea de referinţă se definesc următoarele elemente constructive:

- înălţimea capului dintelui:

aso = ( h * +c*) · m[mm] , unde:h * - coeficientul înălţimii capului dintelui; h *=1mm- c * -coeficientul jocului la fund; c *= 0,2mm- m - modulul sculei [mm].aso = (1 + 0,2 ) • 4,75 = 5,7 [mm].- înălţimea piciorului dintelui: bso= (1 +0,3) • 4,75 = 6,175 [mm]

- înălţimea dintelui: hso = bso + aso =6,175 + 5,7 = 11,875 [mm]- grosimea dintelui pe cercul de divizare:

sdso = π +j [mm]

u n d e :m - modulul roţii [mm];j - subţierea dintelui roţii prelucrate, în funcţie de modulul roţi prelucratej = 0,02 ....0,15 [mm]

sdso = π +0.02 = 7,47 [mm]

Ţinând cont de calculele facute şi de recomandari facute pentru soluţii constructive existente(tabel2.29,pag.162) alegem:

- diametrul de divizare Dd = 100 [mm]- diametrul de vârf De =114 [mm]- diametrul alezajului d = 44,4[mm]- diametrul degajării d1 = 70 [mm]- distanţa de la vârf la secţiunea de referinţă a = 5 [mm]- lăţimea butucului b=10[mm]- înălţimea cuţitului B = 20 [mm]

6. Stabilirea tipului de poziţionare - fixare a sculei

In vedere, prin aşchierea roţilor dinţate cilindrice cu dinii drepţi, cuţitul roată trebuie fixat în berbecul port - sculă a maşinii de mortezat.Fixarea se face prin intermediul unui dorn având diametrul la aceeaşi cotă nominală cu alezajul de fixare a sculei.

Rezistenta admisibilă la încovoiere se determină cu relaţia:

σai = [daN/mm2]

unde:σrt - rezistenţa de rupere la tracţiune [daN/mm2];si - coeficientul de siguranţă la încovoiere, si = 2,8;σrt = 75 [daN/mm2]- pentru materialul dornului de fixare OLC 45;σrt = 210daN/mm2]- pentru oţelul de scule Rp3 tratat termic;

σaiOLC45 = =26,78 [daN/mm2]

Trebuie respectată condiţia de rezistenţă la încovoiere pentru dintele sculei

σimax = ≤σai[daN/mm2]

unde;Mi - momentul de încovoiere [daN • mm];W - modulul de rezistenţă al secţiunii dintelui aproximată la o secţiune triunghiulară [mm3];σimax, σai –rezistenta la încovoiere maximă respectiv admisibilă pentru materialul sculei [daN/mm2].

w =

unde;Sfs - grosimea dintelui pe cercul de picior în planul secţiunii de referinţă[mm];H - înălţimea sculei [mm].

sfs= m ∙ [ +2 xtgαs+zinvαs+z invα]

sfs= 4,75 ∙ [ +2 0tg20°10’14”+31inv20°10’14”+ 31inv 20°2’36”]

= 8.181

w =

W=16,149521[ d aN/mm2 ]≤4 8 [daN/mm2 ]

Rezistenţa admisibilă la forfecare se poate calcula cu relaţia:

τat= 3/4∙ σat [daN/mm2]

σat - rezistenţa admisibilă la tracţiune [daN/mm2]: σat = σrt / Stσrt - rezistenţa de rupere la tracţiune [daN/mm2 ];st - coeficientul de siguranţă la încovoiere de tracţiune, st = 2,5

σat = σrt / St = 210 / 2.5 = 84 [daN/mm2 ]

τat= 3/4∙ 84 = 63 [daN/mm2]

Adopt pentru rezistenţa admisibilă la forfecare valoarea cea mai mică:τaf = 33 [daN/mm2 ]

τfmax = 3,34598[daN/mm2 ] ≤ 33[daN/mm2 ]

Condiţia de rezistenţă la forfecare în zona de încastrare a dintelui în corpul sculei este verificată.Verificarea dornului de fixare al sculei la condiţia de rigiditate pentru prelucrarea de fixare.Trebuie respectată condiţia:

f = ≤ fa [mm],

unde :

- F - forţa ce solicită dornul [daN];- L - lungimea în consolă a dornului de fixare al sculei [mm];

- E - modulul de elasticitate longitudinală a dornului port - sculă [daN/mm2];

- i - momentul de inerţie al secţiunii transversale a dornului port - sculă [mm4 ] ;- fa - deformaţia admisibilă a dornului port - sculă, mărime impusă de precizia şi calitateasuprafeţei prelucrate [mm].F = 788,2336 [daN]L = 30 [mm]

E = 20-103 [daN/mm2]

I =[mm4] ⇒ I =191506,43mm4

f = f = = 0,0016822[mm]

fa = 0,05 - pentru execuţia roţilor dinţate din clasa „ a " de precizie

f <fa 0,0018522 < 0,005

Se verifică condiţia de rigiditate a dornului port - sculă în cazul finisării.

7. Calculul profilului părţii active a sculei

Suprafeţele laterale ale dinţilor sculei trebuie astfel executate încat dupa realizarea feţei de degajare, proiecţia taişului pe planul frontal să fie o evolventa cu unghiul de angrenare identic cu cel al cuţitului roată executat fara unghi de degajare, prin urmare , profilul sculei în plan frontal, in toate situaţiile, va fi o evolventă cu unghi de angrenare diferit de cel al piesei supuse prelucrării.

tgαs =

Profilul obtinut prin proiectia taisului sculei pe planul frontal rezulta ingrosat la capul si piciorul dintelui. Datorita acestei modificari a profilului sculei, profilul dintelui prelucrat rezulta cu o curbura mai mare, ceea ce asigura o pata de contact mai avantajoasa in exploatare.

8. Stabilirea schemei de ascuţire a sculei

In procesul de aşchiere, în interacţiunea reciprocă dintre sculă şi semifabricate, scula aşchiază semifabricatul iar acesta (împreună cu aşchia) uzează scula.Uzura sculei aşchietoare are o influenţă negativă asupra desfăşurării procesului de aşchiere, asupra calităţii dimensionale şi de suprafaţă a piesei, precum şi a consumului de materiale. Ca urmare este necesar ca, periodic, în mod preventiv să se reascută scula.Cuţitul roată se ascute şi reascute conic pe faţa de degajare cu un disc abraziv care se deplasează de-a lungul generatoarei conului.Forma discului abraziv şi schema de ascuţire obişnuită pe faţa de degajare, a cuţitului roată este prezentată în figura.

Mişcările principale la aşchiere sunt:I. Mişcarea de rotaţie a corpului abraziv ( care să asigure viteza periferică prescrispentru materialul corpului abraziv folosit);II. Mişcarea de rotaţie a cuţitului - roată ( mişcare lentă );III. Mişcarea de pătrundere pentru prelucrarea pe întreaga suprafaţă a feţei de degajare, mişcarerectilinie alternativă lentă;IV. Mişcarea de avans axial a cuţitului roată, cu mărimea A pe faţa de degajare punctuleliminarea faţetei de uzură ha pe faţa de aşezare a sculei.

9. Condiţiile tehnice generale de calitate ale cuţitului roată

Pentru ca principalele erori şi abateri ale organelor dinţate şi angrenajelor să fie cuprinse întrelimitele stabilite de standardele în vigoare ( STAS 6273 - 60 , STAS 6460 - 61, STAS 7395 - 66 )este necesar a se impune anumite condiţii tehnice sculei aşchietoare.Pentru prezentul cuţit roată executat în clasa A ( pentru prelucrarea roţilor dinţate din clasa 7 - Ade precizie ) toleranţele elementelor de bază va fi corespunzătoare modulului m = 4 [mm];- eroarea profilului evolventic: max. 0,004 [mm];- eroarea acumulată a pasului exterior: max. 0,020 [mm];- diferenţa a doi paşi circulari vecini: max. 0,006[ mm];- neperpendicularitatea axei alezajului faţă de suprafaţa exterioară de reazem: max. 0,006/ 100[mm];- bătaia radială a coroanei dinţate: max. 0,02 [mm];- bătaia cercului exterior al sculei: max. 0,02 [mm];- bătaia frontală a feţei de degajare: max. 0,025 [mm];- abaterea unghiului de aşezare la vârful dintelui sculei ±5';- înălţimea capului dintelui în secţiunea de referinţă permite abaterea: ± 0,032 [mm];- abaterea grosimii dintelui pe cilindrul de divizare în planul de referinţă al sculei de fixare: +0,05 [mm].

Măsuri de protecţia muncii la prelucrarea prin aşchiere a sculelor aşchietoare

Folosirea lichidelor de aşchiere impune respectarea unor masuri generale de igienă, printre care :

utilizarea apărătorilor antistropi ale maşinilor unelte ; păstrarea curăţeniei la locul de munca; golirea si curăţarea periodica a rezervoarelor de lichide ale

maşinilor unelte;

folosirea cârligelor pentru îndepărtarea aşchiilor (se evita rănirea pielii) ;

purtarea hainelor de protecţie si spălarea lor regulata (la doua săptămâni) ;

spălarea mâinilor si antebraţelor cu apa calda si săpun la pauza de prânz;

spălarea sub dusuri calde la terminarea lucrului ; schimbarea hainelor de protecţie si a rufăriei de corp la terminarea

lucrului; înlocuirea lichidelor de aşchiere la termenele fixate; controlul de laborator al lichidelor de aşchiere si încălzirea lor la

800C .Pentru ca lucru la maşinile de ascuţit scule sa decurgă fără accidente,

este necesar să se respecte pe lângă regulile de protecţia muncii valabile la maşinile de rectificat, o serie de reguli suplimentare.

Înainte de fixare în arborele principal al maşinii de ascuţit, corpul abraziv trebuie încercat pe o maşină specială , la o viteză periferică superioară cu 30 ÷ 75% vitezei înscrise pe corp ( conform STAS6177-60).

Se verifica daca corpul abraziv este fisurat, cu ajutorul unui ciocan de lemn. Corpul abraziv se fixează pe un ax si se loveşte uşor cu ciocanul. Corpurile abrazive cu liant de bachelita sau vulcanita , nefisurate , produc un sunet surd, fără vibraţii, iar corpurile cu liant ceramic produc un sunet clar, fără variaţia intensităţii.

Maşinile de ascuţit trebuie înzestrate cu apărători din otel sudat sau turnat. Unghiul deschiderii apărătorii, grosimea pereţilor, dimensiunile şi forma apărătorii trebuie să corespundă prescripţiilor de tehnica securităţii de la maşinile de rectificat.

Maşinile de ascuţit scule, care lucrează fără lichide de aşchiere (majoritatea maşinilor de ascuţit scule), se vor înzestra cu instalaţii de aspiraţie a prafului. Aspiratoarele de praf se fixează, de obicei, in jurul corpului abraziv, având si rol de carcasa de protecţie in acelaşi timp. Aspiraţia prafului si a aşchiilor se face de către un ventilator puternic aşezat intr-o alta incapere. Acest ventilator poate fi folosit pentru toate maşinile de rectificat si ascuţit scule.

La maşinile de ascuţit cu avans mecanic , rotile de mana, care folosesc si pentru deplasări manuale , nu au voie sa se rotească ci trebuie prevăzute cu un sistem de decuplare de la arborele care se roteşte mecanic.

Mecanismele si dispozitivele maşinilor de ascuţit manual trebuie astfel dispuse, fata de corpul abraziv, ca sa evite posibilitatea prinderii mâinii ascuţitorului, in timpul lucrului .

La maşinile de ascuţit se va asigura o prindere si fixare sigure a sculei de ascuţit, astfel ca sa nu apară posibilitatea smulgerii accidentale din mâna ascuţitorului sau din dispozitivul de fixare. Aceasta măsură trebuie asigurată atât de proiectant cât şi de ascuţitor. În acest sens, ascuţitorul trebuie să controleze temeinic, înainte de începerea lucrului, dacă scula este fixată corect şi strânsă eficient, dacă dispozitivul este bine fixat de masa maşinii, daca maşina este bine reglata , daca direcţia si sensul organelor in mişcare sunt corecte, etc.

La începerea ascuţirii unei scule , trebuie acordată o atenţie deosebită intrării corpului abraziv in contact cu dinţii sculei; corpul abraziv se poate sparge sau scula se poate deteriora dacă:

scula intra brusc in corpul abraziv; adâncimea de aşchiere este prea mare; suprafaţa activa a corpului abraziv nu se potriveşte suficient pe

suprafaţa de ascuţit a sculei.Folosirea metodelor electrice de ascuţire a sculelor ( anodo-mecanică,

prin scântei electrice, prin contact electric etc.), pe lângă avantajele legate de calitatea operaţiei si de evitarea fisurării plăcutelor de carburi metalice, prezintă si o securitate ridicata pentru viata ascutitorului. Astfel, se elimina praful abraziv si deci necesitatea aspiratoarelor. Se reduce zgomotul care apare la ascuţirea cu corpuri abrazive, se înlătura pericolul lovirii cu bucaţi din corpul abraziv la spargerea accidentala a acestuia etc.

Bibliografie

1) Belous V. : Sinteza sculelor aşchietoare, Ed. „Junimea”, Iaşi, 1991;2) Ciocardia C. ş. a. : Aliaje dure sinterizate din carburi metalice, Editura Tehnică,

Bucureşti, 1985;3) Cozmâncă M. : Scule aşchietoare – îndrumar de proiectare, I. P., Iaşi, 1972;4) Enache Ştefan şi Belous, V.: Proiectarea sculelor aşchietoare, E. D. P., Bucureşti,

1983;5) Enache Ştefan şi Minciu C.: Proiectarea asistată a sculelor aşchietoare, Editura

Tehnică, Bucureşti, 1983;6) Lăzărescu Ion : Teoria şi practica sculelor aşchietoare, 3 volume, Editura

Universitară din Sibiu, 1994;7) Minciu C., Enache Ştefan, ş. a.: Tehnologia sculelor aşchietoare, Editura

Tehnică, Bucureşti, 1987;8) Ricoş C., ş. a.: Calculul adaosurilor de prelucrare şi a regimurilor de aşchiere,

Chişinău, 1992;9) Sauer L. şi Ionescu C.: Scule pentru frezare, Editura Tehnică, Bucureşti, 1977;

10) Sauer L.: Proiectarea sculelor, E. D. P., Bucureşti, 1967;11) Secară Gheorghe: Proiectarea sculelor aşchietoare, E. D. P., Bucureşti, 1979;12) Ţâru Emil şi Căpăţână Nicu: Proiectarea sculelor aşchietoare – îndrumar,

Universitatea din Galaţi, 1982;13) Ţâru Emil şi Căpăţână Nicu: Scule aşchietoare şi portscule pentru prelucrarea

metalelor, vol. I, II, Editura Tehnică, Bucureşti, 1988.14) Ţâru Emil: Aşchiere şi scule aşchietoare, Universitatea din Galaţi, 1987;15) Constantin Minciu, Scule aşchietoare, Editura Tehnică, Bucureşti, 1992