Laborator Tehnologia materialelor

Tehnologia materialelor laborator ASCHIERE

PROCEDEE DE PRELUCRARE PRIN ASCHIEREScopul lucrrii: Cunoasterea metodelor, utilajelor, aplicatiilor, particularitatilor si parametrilor de lucru pentru principalele procedee de prelucrare prin aschiere.

2. PREZENTARE GENERALA A PROCEDEELOR DE PRELUCRARE PRIN ASCHIERE2.1. PRELUCRAREA PRIN STRUNJIREStrunjirea este un proces de prelucrare prin aschiere in urma caruia se obtine o suprafa cilindric, conica sau profilata, interioara sau exterioara, utilizand o scula numita cutit de strunjit. Piesa de prelucrat, prinsa in dispozitivul masinii de strunjit numit universal, este rotita axial, iar cutitul de strunjire poate fi avansat radial, axial sau in ambele directii, in vederea generarii suprafetei prelucrate. In functie de tipul suprafetei prelucrate exista diferite configuratii geometrice ale cutitelor de strunjit. Operatia de strunjire poarta denumiri diferite in functie de tipul suprafetei si de tipul prelucrarii: strunjire de degrosare sau finisare, strunjire frontala sau longitudinala strunjire exterioara sau interioara, degajare sau tesire, debitare, canelare, profilare sau filetare, gaurire, etc (fig. 1). Strunjirea reprezinta procedeul de prelucrare prin aschiere cu cea mai frecventa utilizare, fiind metoda de baza pentru obtinerea corpurilor de revolutie. Strunjirea se realizeaza prin combinarea miscarii principale de rotatie, executata de obicei de piesa, cu miscarea de avans a cutitului. Avansul este in general rectiliniu in direactie longitudinala, transversala sau dupa o directie inclinata fata de axa miscarii principale. a)

b)

c)

d)

Fig. 1. Operatii de strunjire: a) longitudinala; b) frontala; c) canelare; d) canelare frontala.Cutitul se realizeaza din oteluri speciale, aliate cu mult carbon si elemente care cresc duritatea, avand mai multe elemente geometrice cu diferite roluri in procesul de prelucrare (fig. 2). Fata de asezare" este indreptata spre obiectul care se aschiaza. Exista doua fete de asezare: una principala si una secundara. Taisul se formeaza prin intersectia fetei de degajare cu fata de asezare.Cutitul are doua taisuri: taisul principal si taisul secundar. Taisul principal ndeplineste rolul principal de aschiere si se formeaza prin intersectia fetei de degajare cu fata principala de asezare. Taisul secundar se formeaza prin intersectia fetei de degajare cu fata de asezare secundara. Pot fi doua taisuri secundare si, prin urmare, doua fete secundare de asezare (de exemplu, la cutitul de retezat). Vrful cutitului este locul de intersectie al taisului principal cu taisul secundar.

Fig. 2. Cutit pentru strunjire: A. Zona activa: 1. varf; 2. fata de asezare, 3. tais, 4. fata de degajare; B. Corpul cutitului.In functie de tipul suprafetei prelucrate exista diferite configuratii geometrice ale cutitelor de strunjit (fig. 3).

Fig. 3. Tipuri de cutite pentru strunjire.

Operatia de strunjire poarta denumiri diferite, in functie de tipul suprafetei si de tipul prelucrarii: strunjire de degrosare sau finisare, strunjire frontala sau longitudinala (fig. 2), strunjire exterioara sau interioara, degajare sau tesire, debitare, canelare, profilare sau filetare, gaurire, etc. Pot fi prelucrate suprafete cilindrice sau conice, profilate, interioare sau exterioare, utilizand un fluid de racire pentru evitarea supraincalzirii suprafetelor datorita frecarii intre materialul piesei si cutit.

Fig. 2. Strunjirea longitudinala exterioara si gaurire pe strung cu racire.

In constructia de masini piesele care contin suprafete de revolutie au o pondere insemnata, cele mai caracteristice fiind arborii si bucsele, fapt care justifica raspandirea pe care o au in prezent prelucrarile prin strunjire. Cateva obiecte care pot fi produse pe un strung sunt: bucse, bile, tevi, flanse, axe, arbori cu came, suruburi, piulite, roti dintate, etc (fig. 4, 5 si 6).

Fig. 4. Exemple de piese strunjite din lemn. Fig. 5. Exemplu de piese strunjite din metale [1].

Fig. 6. Componente dintate. Pinioane de lant realizate prin strunjire.

Strungul este o main unealta care realizeaza rotirea pieselor in n jurul unei axe de rotaie in vederea prelucrarii prin strunjire, taiere, deformare plastica. Strungul are trei componente principale: traversa frontal, dispozitivul de transport, i papusa mobila. Axul transversal frontal permite fixarea piesei de prelucrat intr-o mandrin, ale crei flci mobile (de obicei trei sau patru) sunt strnse n jurul piesei.Axul se rotete cu vitez mare, neceasara pentru a inmagazinarea de energie iar scula de prelucrat avanseaza in material, desprinzand aschii continue (fig. 7, 8,9). Dispozitivul de transport este o platform care se poate deplasa de-a lungul zonei de lucru, orizontal sau perpendicular pe axa de rotaie.

Fig. 7. Strung normal.

Fig.8. Strung normal SN 402 (laborator Aschiere, Catedra TMS din UPB).

Fig.9. Strung cu ax orizontal si sisteme multiple de fixare si sustinere.Papusa mobila se poate deplasa de-a lungul axei de rotaie dupa care este blocata la distanta necesara. Acesta permite sustinerea si centrarea piesei de prelucrat.

In vederea cresterii productivitatii si calitatii procesului de prelucrare au fost realizate si dezvoltate strunguri cu comanda numerica (CNC), dotate cu sisteme de alimentare automata cu scule pentru strunjire (fig. 10, 11).

Fig. 10. Strung cu comanda CNC si magazie de scule.

Fig.11. Elementele constitutive principale ale unui Strung orizontal CNC.Aceste masini sunt dotate cu ghidaje liniare de mare viteza pe toate axele, calite si rectificate cu mare precizie, astfel incat sa absoarba majoritatea fortelor de aschiere. Un sistem de indexare cu servo motor permite indexarea turelei cu 10 sau 12 posturi in 0,2 sec (fig.12). Cupla de mare precizie cu diametru mare si sistemul de blocare hidraulic sunt folosite pentru a mari precizia de indexare si rigiditatea turelei. Fig.12. Sistemul de indexare a turelei. Fig.13. Papusa mobila.

Papusa mobila hidraulica standard foloseste un varf rotativ ce ofera suport pentru piesele lungi (fig. 13). Presiunea pistonului este ajustabila iar miscarea este programabila. Capacitatea masinii de a utiliza scule antrenate impreuna cu axa C permite piesei de prelucrat sa fie strunjita, frezata, gaurita si filetata printr-o o singura prindere in universal (fig.14). Comanda numerica ofera un inalt grad de fiabilitate si usurinta in operare (fig.15 ). Fig.14 Dispozitiv multi-cutit. Fig.15. Panoul de comanda CNC.

Pentru piese de dimensiuni foarte mari exista strunguri cu ax vertical, numite si strunguri carusel (fig. 16, 17). Piesele se rotesc si se pozitioneaza in universalul cu ax vertical iar cutitele de strunjit avanseaza pe verticala, radial sau axial, in vederea generarii suprafetelor. Parametrii de lucru la strunjire sunt: adancimea de aschiere, avansul, turatia.

Alegerea valorilor parametrilor regimului de aschiere se efectueaza fie pe baza experientei personale a tehnologului fie pe baza recomandarilor cuprinse n literatura de specialitate. n aceasta situatie, se apeleaza la tabele, nomograme sau relatii de calcul. Se poate constata ca, uneori, valorile indicate sau calculate pe baza datelor din literatura de specialitate pot nregistra deosebiri atunci cnd se utilizeaza surse bibliografice distincte. Aceste deosebiri sunt generate n principiu fie de conditiile diferite de optimizare. Ca urmare a dezvoltarii si diversificarii constructiei de masini, aparitia de materiale noi, care satisfac din ce n ce mai bine cerintele de functionalitate a organelor de masini, impun si cerinte noi privind tehnologiile de prelucrare adecvate. Totodata, producatorii de masini unelte isi diversifica permanent gama de utilaje, incluzand sisteme de automatizare si conducere computerizata a proceselor de operare.

Fig.16. Strung vertical. Turatie mxima 600 rot/min.

Fig.17. Strung vertical CNC. Turatie maxima 2000rot/min.

Principalele operatii la strunjire sunt:- Strunjirea longitudinala interioara sau exterioara- Strunjirea frontala- Profilare, filetare, canelare

- Gaurire, tesire2.2. PRELUCRAREA PRIN GAURIRE

Gaurirea este operatia de executie a unor orificii, cu sau fata patrunderea completa pe fata opusa a materialului, cu ajutorul unor scule cu profil elicoidal care efectueaza o miscare de rotatie si/sau translatie. Operatiile de gaurire pot fi clasificate astfel:- Gauriri simple- Lamaje- Gauriri conice, tesiri- Gauriri in trepte- Gauriri speciale pentru cartusele hidraulice, etcSculele pentru gaurire se numesc burghie (fig. 18). Acestea se executa de regula din otel rapid sau otel aliat. Burghiele super performante, realizate din carbura compacta, pot fi reascutite si se pot utiliza la prelucrarea oricarui material metalic sau nemetalic, avand diametre cuprinse in domeniul 220 mm, lungimi pna la 4 x D, cu sau fara agent de racire, cu tolerante similare celor obtinute uzual prin alezare, la viteze mari de avans. Utilizarea acestor burghie permite eliminarea operatiilor suplimentare de centruire si alezare.Bottom of Form

a)

b)

Fig.18. Burghie simple (a) sau din carburi compacte (b).Masinile pentru gaurit sunt prevazute cu un sistem vertical de prindere si rotire a burghiului, cu o cursa de deplasare reglabila si o masa de asezare a piesei. Avansul burghiului se poate realiza manual sau automat, in functie de tipul masinii.

a) b)

c)

d)Fig. 19. Masini de gaurit fixe (a, b, c) si cu avans automat (d).2.3. PRELUCRAREA PRIN FREZAREFrezarea este prelucrarea prin achiere a suprafeelor plane, cilindrice sau profilate cu ajutorul unei scule prevzute cu mai muli dini, denumita frez. Cu ajutorul acestui procedeu se pot executa piese cu suprafete simple sau complexe, prelucrari plane, rectangulare, cavitati, danturi, canale, exterioare sau interioare (fig. 20). a)

b)

c)

d

Fig. 20. Prelucrari prin frezare: a) traiectorii complexe in plan sau spatiu; b, c) realizarea danturilor; c) generarea cavitatilor sau canalelor.

La frezarea suprafetelor plane, freza, pozitionata vertical, fata de suprafata de prelucrat, se roteste in jurul axei sale, similar burghiului, si se poate deplasa pe cele trei directii X, Y, Z in vederea generarii configuratiei piesei. In unele cazuri, freza se roteste si se deplaseaza doar pe verticala (Z) iar piesa se poate deplasa in plan, pe cele 2 coordonate X si Y. Prin pozitionarea in plan inclinat sau orizontal, prin rotirea simultana a frezei si a piesei, se pot genera danturi simple sau complexe (fig. 20 b, c).

In timpul operatiei de frezare dintii frezei indeparteaza succesiv material sub forma de aschii, in timp de prin deplasarea sa sau a piesei se genereaza geometria suprafetei. In functie de tipul suprafetei de prelucrat exista mai multe geometrii specifice ale frezelor: freza disc, freza deget, freza melc, freza profilata, freza pentru filetare, freza mono-bloc sau cu cutite amovibile, etc (fig. 21).Maina unealt pe care se execut operaia de frezare poart numele de main de frezat. Prin utilizarea accesoriilor speciale, aceasta poate funciona ca maina de frezat orizontal, vertical, maina de frezat vertical cu micare rapid, maina de mortezat, maina de gurit vertical.

Fig.21. Tipuri de freze: freza melc; freze deget, disc, profilate; freze pentru filetare; freza pentru profilare cu cutite amovibile.Destinaia mainii se schimb prin montarea unor capete speciale i anume: cap de frezat orizontal, cap de frezat vertical, cap de frezat rapid i cap de mortezat (fig. 22). Fig. 22. Masini de frezat (Laborator Aschiere, CatedraTMS, Fac. IMST din UPB).

Bottom of Form

2.4. PRELUCRAREA PRIN RABOTARE SI MORTEZARERabotarea este operatia de prelucrare cu avans transversal si deplasare longitudinala a cutitului, in timp ce piesa este fixata pe masa masinii. Prin rabotare se prelucreaz suprafee plane, orizontale, verticale, nclinate, diferite forme de canale in piesele de dimensiuni mici i mijlocii, suprafee profilate la piesele lungi i relativ nguste (ghidaje pentru batiuri, snii i mese de pozitionare, rosturi pentru sudare, etc).

Fig. 23. Principiul rabotarii.La rabotare, cutitul de rabotat executa o cursa activa, in timpul careia se indeparteaza material sub forma de aschii, si o cursa in gol, in timpul careia cutitul de rabotat este readus in pozitia de plecare, fara a executa prelucrarea suprafetei (fig. 24).

Fig. 24. Schema prelucrarii la rabotare.In functie de forma si pozitia suprafetei de prelucrat cutitele pot fi: drepte, incovoiate, cotite, profilate, late, pentru canale de pana sau pentru canelare. Avand in vedere duritatea materialului de prelucrat cutitele pot fi executate din otel rapid sau otel obisnuit pe care se prind placute din carburi metalice. La operatia de degrosare se folosesc cutite cotite pentru degrosare iar la finisare se folosesc cutitele inconvoiate si cele cotite pentru finisare.

Alegerea sculelor pentru rabotare este o operatie foarte importanta,ea realizandu-se in functie de urmatorii factori: apasarea principala de aschiere pentru rabotare si apasarea de respingere; lungimea libera a cutitului; forma si pozitia suprafetei de prelucrat; duritatea materialului de prelucrat; operatia de executat; calitatea suprafetei.

La masinile de rabotat transversale si verticale piesele se pot aseza si strange direct pe masa, in dispozitive universale sau speciale. La masinile de rabotat longitudinale, piesele de dimensiuni marisi grele se strang direct pe masa cu ajutorul bridelor sau cu tampoane limitatoare, iar cele subtiri cu placi tesite si pene cu surub (fig. 25). Pozitia piesei se verifica cu acul de trasat sau cu echerul, prin coordonate cu rigle gradate sau cu comparatorul cu cadran. Adancimea de aschiere se stabileste corect cu ajutorul calibrelor sau a liniatorului gradat. Parametrii de lucru se regleaza prin realizarea unor aschii de proba.

Fig. 25. Masina de rabotat longitudinala.Prin rabotare se pot prelucra suprafete plane (orizontale, verticale sau inclinate), precum si suprafete profilate. Rabotarea se utilizeaza in special la prelucrarea suprafetelor inguste si lungi (ghidaje, canale, marginile tablelor) unde lipsa de productivitate a procedeului este diminuata de dimensiunile mari ale pieselor. Prelucrarea suprafetelor plane orizontale se executa cu cutite normale de rabotat. La finisarea cu cutitul drept se lucreaza cu adancime de aschere cuprinsa intre de 0,5 si 2mm si avans de 0,1 la 0,3 mm/cursa dubla iar la finisarea cu cutite late cotite adancimile de aschiere sunt cuprinse intre 0,5 si 1mm, iar avansurile sunt intre 5 si 15 mm/cursa dubla.\

Finisarea suprafetelor cu trepte in directia de avans se face cu ajutorul cutitelor incovoiate. Pentru prelucrarea suprafetelor plane cu trepte in directia principala se prevad canale de iesire cu latimi de 5 la 10mm iar prelucrarea suprafetelor verticale se realizeaza cu ajutorul cutitelor normale sau a cutitelor de colt inclinate cu 15o la 20o fata de directia de avans. Prelucrarea danturii de cremaliera se executa cu ajutorul unui cutit cu profil identic cu cel al golului dintre dinti si a unui dispozitiv de divizare, care se monteaza pe traversa si care asigura o precizie ridicata. Prelucrarea arborilor canelati poate fi facuta pe seping prin folosirea unui dispozitiv special format dintr-un divizor, fixat pe masa masinii prin intermediul unei placi. Prelucrarea unui canal de pana interior se poate executa prin prinderea unei scule intr-un prelungitor care poate trece prin alezajul butucului si executa atat miscare principala cat si miscare de avans verticala. Posibilitatile de prelucrare pe masini de mortezat sunt mai mari decat la raboteza sau seping, deoarece masinile de mortezat sunt dotate cu masa rotativa prevazuta cu dispozitiv de divizare, la care pe langa avansurile rectilinii dupa doua directii perpendiculare se mai poate realiza si o miscare de rotatie. Teoretic, generarea suprafetelor plane prin rabotare se realizeaza cu generatoare si directoare rectilinie. In functie de dimensiunile piesei prelucrate, curba generatoare poate fi materializata pe taisul sculei sau realizata cinematic. In cazul prelucrarii suprafetelor profilate generatoarea poate fi materializata, daca dimensiunile ei sunt suficient de mici, sau programata, prelucrarea facandu-se prin copiere dupa sablon. Cele mai frecvente tipuri de suprafete prelucrate prin rabotare sunt: plane orizontale, verticale sau inclinate, canale de pana exterioare deschise, canale de pana interioare, canale in forma de T, danturi de cremaliera, caneluri pe arbori, etc.

In cazul mortezarii miscarea principala, rectilinie alternativa, se executa in plan vertical de catre scula, iar miscarea de avans de catre semifabricatul prins pe masa masinii (fig. 26). Atat in procesul de rabotare cat si in cel de mortezare exista o cursa activa si o cursa de mers in gol. In timpul cursei inactive, cutitul are timp sa se raceasca, motiv pentru care, la cele doua procedee, lichidele de racire se utilizeaza doar in cazuri speciale. La capatul cursei de mers in gol se realizeaza avansul intermitent de generare, dupa o traiectorie completa. O noua adancime de aschiere se poate obtine prin indexarea avansului vertical executat de scula.

Fig.26. Masina de mortezat (Laborator Aschiere, Catedra TMS, Fac. IMST, UPB).2.5. PRELUCRAREA PRIN BROSAREBroarea este un procedeu de prelucrare prin aschiere la care suprafata prelucrata rezulta prin apasarea si deplasarea rectilinie a sculei de brosat denumita brosa (fig. 27). Conceptul prelucrarii prin de broare a aparut la nceputul anului 1850 si s-a dezvoltat continuu. Astazi, aproape orice tip de form i material pot fi prelucrate cu acest procedeu. Prelucrarea se executa in perioada cursei active, dupa care scula efectueaza cursa pasiva, de readucere in punctul de plecare.

Fig.27. Schema de principiu a procesului de brosare.

Broele sunt scule achietoare de productivitate ridicat, fiind folosite la prelucrarea alezajelor circulare, alezajelor canelate, poligonale, a diverselor canale interioare, precum i la prelucrarea suprafefelor exterioare plane simple sau profilate oarecare. Sunt scule de complexitate ridicat, motiv pentru care se utilizeaz numai la fabricaia de serie sau la operaii repetitive.

Acestea sunt prevazute cu o serie de dini dispusi astfel nct s taie metalul progresiv, printr-o micare liniar (fig. 28). Fig. 28. Diferite tipuri de brose.Exist dou tipuri de proceduri de broare: interioare i exterioare. Pentru broarea exterioara, brosa poate fi trasa sau mpinsa pe intreaga suprafaa a piesei de prelucrat. La brosarea interioara este necesara prezenta unei gauri de pornire sau de deschidere n piesa de lucru, astfel nct instrumentul sa poata fi introdus in zona de prelucrare. 2.6. PRELUCRAREA PRIN RECTIFICAREPrelucrarea suprafeelor de rotaie, interioare, cilindrice i conice prin rectificare se aplic atunci cnd se impun condiii de precizie i calitate ridicate, care nu pot fi obinute prin alte procedee, sau n cazul cnd materialul piesei, avnd o duritate ridicat, impune folosirea acestui procedeu. De obicei, rectificarea se aplic pieselor tratate termic sau care au fost executate din materiale dure. Precizia de prelucrare obinuta prin rectificarea interioar se ncadreaz n clasele 5 - 8 ISO, iar rugozitatea suprafeei este cuprinsa in domeniul Ra = 1,6 0,4 m.Regimul de achiere n procesul de rectificare interioar se caracterizeaz prin faptul c viteza de achiere variaz n funcie de felul prelucrrii (degroare sau finisare) i de mrimea alezajului de prelucrat.La degroare se folosesc viteze de achiere cuprinse ntre 15 i 20 m/s, iar la finisare de 20 30 m/s. Pentru alezaje mici se folosesc viteze de achiere mici iar pentru diametre ale alezajelor mai mari de 30 mm se folosesc viteze mai mari. Avansul transversal la degroarea oelului i fontei variaz ntre 0,002 i 0,01 mm, pentru o curs dubl a pietrei abrazive. Avansul longitudinal se stabilete n funcie de materialul de prelucrat, dimensiunile de prelucrat, dimensiunile alezajului i felul prelucrrii (fig. 29).Pentru mrirea avansului longitudinal, se impune folosirea pietrelor late, dar mrimea limi adoptate este limitat de rigiditatea arborelui principal. La rectificarea interioar se folosete o rcire abundent n special la prelucrarea alezajelor mici, datorit faptului c arcul de contact dintre pies i scul este mare i se produce, n final, o nclzire intens a piesei ce se prelucreaz. Pentru evitarea acestui inconvenient se folosesc pietre abrazive moi.

Fig.29. Masina de rectificat plan

(Laborator Aschiere, Cat. TMS, Fac. IMST, Univeristate Politehnica din Bucuresti).4. Determinari experimentaleFiecare student isi noteaza valorile parametrilor regimului de prelucrare pentru fiecare tip de masina unealta prezentata de cadrul didactic si isi completeaza referatul cu indicatiile acestuia.

Numele, prenumele studentului: ...........................................

Grupa: ............ Anul: ..... Data: ..............................

Semnatura cadrului didactic

PAGE 11