FREZAREA Definiie. Principiul de lucru. Domeniul de utilizare Frezarea este procedeul de prelucrare prin achiere a metalelor, realizat cu ajutorul unei scule rotative, numit frez, prevzut cu mai muli dini, plasai pe periferie sau pe partea frontal. Procesul de prelucrare lafrezare se caracterizeaz prin micarea principal de rotaie executat de frez i micarea de avans, pe direcie perpendicular pe axa de rotaie, executat n general de semifabricat. Fiecare dinte al frezei vine n contact cu adaosul de prelucrare numai intermitent, cte o fraciune din fiecare rotaie a sculei, detand cte o achie de grosime variabil. Acest mod de aciune imprim frezrii particulariti importante n raport cu celelalte procedee de achiere i anume: prelucrarea este nsoit de ocuri i vibraii; dinii frezei se rcesc eficient, motiv pentru care durabilitatea frezelor este mai mare dect a sculelor cu achiere continu ; adaosul de prelucrare este ndeprtat cu concursul mai multor tiuri, ceea ce confer frezrii productivitate ridicat. Traiectoria unui punct de pe tiul unui dinte al frezei fa de semifabricat este o curb cicloidal, rezultat din combinarea micrii de rotaie a frezei cu micarea de avans a semifabricatului.Frezarea este un procedeu de prelucrare de mare universalitate caracterizat printr-o productivitate ridicat, motiv pentru care se poate utiliza cu succes n producia de unicate, dar i de serie. Se pot prelucra suprafee de forme variate: plane, profilate, suprafee de revoluie, filete, danturi.Variantele principale ale procedeului de frezare, funcie de tipul sculei utilizate, sunt: frezarea cu periferia frezei ( cilindric sau profilat) frezarea cu partea periferic i cu una sau ambele pri frontale ale frezeiLa frezarea cu periferia frezei achia detaat are form de virgul, cu grosime variabil de la zero la valoarea maxim spre suprafaa semifabricatului. La frezarea cu tiuri frontale, grosimea achiei este mai mic la locurile de intrare i de ieire a dintelui din contact cu piesa i mai mare la centru. Grosimea de nceput i de sfrit a achiei depinde de raportul ntre limea piesei i diametrul frezei.Frezarea n sensul avansului i contra avansului n funcie de sensul micrii de avans fa de micarea principal (la contactul frezei cu semifabricatul), se disting dou metode: frezarea n sensul avansului i frezarea contra avansului. Cele dou metode sunt utilizabile att la la frezarea cu periferia frezei ct i la prelucrarea cu freze periferico-frontale i se pot aplica aceloraiforme de suprafee. n cazul unor condiii de lucru egale, la ambele metode se consum aceeai energie de achiere. n schimb apar diferene eseniale privind modul de solicitare a elementelor sistemului tehnologic main-unelat-dispozitiv-pies-scul de ctre forele de achiere, precum i deosebiri de rugozitate a suprafeelor prelucrate. La frezarea n sens contrar avansului: angajarea dintelui se face de la grosime mic de achiere, ceea ce face ca ocurile s fie mai mici; jocul dintre flancurile filetului urubului conductor i piuliei din lanul cinematic al micrii de avans este preluat de componenta orizontal FH , care este ndreptat n sens contrar avansului, n felul acesta fiind excluse vibraiile pe orizontal; componenta vertical FV , fiind ndreptat n sus, tinde s ridice semifabricatul de pe masa mainii, putnd provoca n acest fel vibraii pe vertical, care influeneaz negativ calitatea suprafeei prelucrate ; uzura sculei este mai puin intens ca urmare a faptului c tiurile lucreaz totdeauna pe suprafaa prelucrat a piesei, nu ca n cazul frezrii n sensul avansului, la care dintele ia contact de fiecare dat cu suprafaa de prelucrat, care poate avea pe ea oxizi, impuriti sau crust durLa frezarea n sensul avansului : achia este atacat de ti n partea sa cea mai groas, fora de achiere la angajare fiind maxim, motiv pentru care prelucrarea este nsoit de ocuri; componenta vertical FV apas semifabricatul pa masa mainii, eliminnd posibilitatea apariiei vibraiilor pe vertical, n schimb masa fiind mai ncrcat, trebuie s fie bine susinut n consol; componenta orizontal FH este dirijat, n acest caz, n sensul avansului i tinde s trag materialul sub scul ; ea nu mai poate prelua jocul din cupla cinematic urub-piuli, motiv pentru care pot s apar vibraii n plan orizontal. Particulariti ale geometriei frezelorn funcie de modul de construcie al dinilor sculele folosite la frezare se mpart n dou categorii: - freze cu dini frezai, la care golul dintre dini i spatele dinilor se realizeaz prin frezare; acestea se reascut att pe faa de degajare ct i pe cea de aezare; - freze cu dini detalonai, la care suprafaa de aezare este prelucrat n operaia de detalonare n aa fel nct s se obin un unghi de aezare pozitiv, constant dup reascuiri care se execut numai pe faa de degajare. n cazul frezelor cu dini frezai, fiecare dinte are, n general, un ti principal i unul sau dou tiuri secundare. Parametrii constructivi se definesc la fel ca i parametrii sculelor pentru strunjire, rabotare etc., deoarece un dinte al unei freze poate fi privit ca un cuit de strunjit sau de rabotat prins ntr-un corp rotativ. n cazul frezelor cu dini detalonai, care sunt freze profilate, unghiul de aezare se msoar ntre planul care conine viteza micrii principale i planul tangent la suprafaa de aezare, realizat n operaia de detalonare. Dup uzarea muchiei achietoare, aceste freze se reascut numai pe suprafaa de degajare, iar forma feei de aezare realizat n operaia de detalonare asigur pstrarea neschimbat a profilului i unghiului de aezare pe toat durata de utilizare a frezei. Seciunea stratului de achiere i regimul de achiere la frezareSeciunea transversal a stratului de achiere se caracterizeaz prin parametri geometrici grosime i lime i parametri tehnologici avans i adncime de achiere.Unghiuldecontactesteunghiul subcaresuprafaaperifericafrezeise gsete n contact de lucru cu adaosul de prelucrat.Elindicnumruldediniaflai simultan n achiere, conform relaiei: 1 z0+o=Limea stratului de achiere (b) este egal cu lungimea muchiilor de ti aflate n contact cu materialul. La frezele cu dini nclinai, ea variaz de la zero la un maxim i din nou la zero (n momentul ieirii dintelui din achiere). Grosimea de achiere (a) este distana dintre dou suprafee de achiere consecutive, msurat n direcia normal pe acestea (aproximativ n direcie radial). Ea este variabil n funcie de poziia instantanee a dintelui frezei. Adncimea de achiere (t), ca distan ntre suprafaa iniial i cea prelucrat, poate fi considerat n dou direcii, i anume tz i ty. Adncimea tz, paralel cu axa de rotaie a frezei este proiecia muchiei active b pe orice plan radial i se numete n mod curent lime de frezare, notat cu B. Adncimea ty este proiecia arcului de contact pe un plan perpendicular pe direcia de avans i este cea care se consider efectiv ca adncime de achiere la frezare, notat cu t.Avansul pe dinte (sd), ca dimensiune a seciunii transversale a stratului de achiere, este distana dintre dou suprafee de achiere consecutive, generate de doi dini alturai, msurat n direcia avansului de frezare.n cazul frezrii periferice, unghiul de contact se poate exprimanfunciedediametrulfrezeiiadncimeade achiere prin: Dt 21 cos = +Grosimea instantanee a stratului de achiere rezult: =sin s adiar grosimea maxim :+ = + =2d d maxcos 1 s sin s a|.|

\| =Dt1Dts 2 ad maxGrosimea medie a stratului de achiere, definit la jumtatea unghiului de contact al frezei cu semifabricatul, va fi: Dts2sin s ad d med=+ =Caincazulaltorprocedeedeachiere,regimuldeachierelafrezare este caracterizat de: adncime de achiere, avans i vitez de achiere. Adncimeadeachiereestestabilitnfunciedemrimeaadaosuluide prelucrareinumruldetreceriadoptat.Lafrezareseurmretecantregul adaos de prelucrare s fie scos ntr-o singur trecere. Dac condiiile de precizie icalitateasuprafeeisuntridicate,adaosuldeprelucraresendeprteazn dou faze: frezare de degroare i frezare de finisare.nceeaceprivetealegereaavansului,estepreferabilsselucrezecu avansuri ct mai mari, deoarece n acest fel se asigur o productivitate ridicat. Avansul pe dinte ales se verific funcie derezistena mecanismului de avans al mainii de frezat i funcie de rigiditatea dornului port-frez. Viteza de achiere se determin cu relaia: min] / m [ kz t s t TD Cvvp u ydxlmqv =Pe baza vitezei de achiere calculate, se determin turaia la axul principal al mainii cu relaia: min] / rot [Dv 1000n t=iar viteza de avans se determin cu relaia : ] rot / mm [z nwzssd= =Forele de achiere la frezare.ForadeachiereF,careacioneaz asupra unui dinte elicoidal al unei freze este rezultantaatreifore:FTdupdirecia tangent la traiectoria micrii principale, FR dupdireciaradialiFAdupdirecia paralelcuaxafrezei,astfelcsepoate scrie: RFAFTF F + + =Componenta tangenial produce momentul de torsiune MR care trebuie nvins de cuplul motor al lanului cinematic principal al mainii. Componenta radial acioneaz asupra dornului frezei cu un moment ncovoietor, iar componenta axial tinde, dup sensul elicei dinilor, s preseze sau s elibereze conul dornului din axul principal. Freza lucrnd, de obicei, cu mai muli dini simultan, pentru dimensionarea elementelor sistemului tehnologic trebuie s se ia n n considerare fora total care rezult din aciunea tuturor acestor dini n contact, adic suma geometric a forelor FT1, FT2, FT3,..., FR1, FR2, FR3,..., FA1, FA2, FA3, care se obine fcnd poligonul forelor n planul de rotaie i separat suma forelor axiale. Mrimea fiecrei componente FT, FR i FA, corespunztoare celor i dini aflai simultan n contact cu semifabricatul, este variabil, i anume, pornete de la zero n momentul intrrii dintelui respectiv n contact cu semifabricatul i crete odat cu creterea unghiului , deci cu creterea grosimii i limii achiei. Valoarea instantanee a forei tangeniale pe un dinte, cnd acesta are o poziie oarecare, definit de unghiul , se poate exprima prin relaia general: b a k Fs T =Avnd n vedere faptul c toi factorii din aceast expresie sunt variabili n timpul frezrii i c simultan se afl mai muli dini n contact cu semifabricatul, calcularea forei tangeniale pornind de la aceast relaie este anevoioas. De aceea, n practic se lucreaz cu o for tangenial medie, a crei expresie pentru cazul folosirii frezelor cilindrice este: F F F Fmedx q yduF Tt D s B z C F =Puterea necesar la frezare se determin cu relaia: ] kW [6120v FNmedTas=n funcie de fora tangenial medie se poate calcula i valoarea forei radiale medii, cu relaia aproximativ: ( )T RF 8 . 0 ... 6 . 0 F =precum i valoarea componentei axiale, care apare la freze cu dini elicoidali: ( )T AF 55 . 0 ... 35 . 0 F=Pentru dimensionarea dispozitivelor de prindere i a elementelor din lanurile cinematice de avans ale mainilor de frezat este necesari cunoaterea componentelor FV i FH ale forei de achiere, care se dau n literatur funcie de fora tangenial i tipul frezei folosite.Dup determinarea forelor de achiere care apar la frezare este posibil (i necesar) verificarea valorii adoptate pentru avans, n funcie de rezistena mecanismului de avans al mainii de frezat i de rigiditatea dornului port-frez. Pentru asigurarea unei funcionri normale, este necesar ca:mas HF Fsunde: FH este componenta orizontal a forei de achiere rezultat din calcul n funcie de componenta tangenial FT,, iar Fma este fora admis de rezistena mecanismului de avans, mrimea ei fiind dat n cartea tehnic a mainii de frezat. Verificareaavansuluinfunciederigiditateadornuluiport-frezseface considernd dornul ncastrat la un capt i rezemat la cellalt. El este solicitat la ncovoiere de rezultanta R a forei tangeniale i radiale: 2R2TF F R + =Fora Fadm care produce sgeata admisibil fadm a dornului este: 34admadmld f E 4F =Pentrucasubaciuneaforeideachieresnuseproduconcovoiere inadmisibil a dornului, trebuie respectat condiia: admF R sRugozitatea suprafeelor prelucrate prin frezare.nlimea h a denivelrilor suprafeei reale frezate cu tiul periferic se poate determina cu relaiaR 8sh2d=Relaiademaisusaratcnlimea microneregularitilor suprafeei frezate crete cu ptratulavansuluipedinteiscadecuraza frezei. Pe suprafeele plane generate de tiurile frontale ale frezelor, fiecare dinte las o urm care n seciune reprezint vrfului dintelui, iar n plan, traiectoria acestuia, adic arcul de cicloid. nlimea acestor neregulariti se determin cu relaia1dctg ctgsh_ + _=Calitatea suprafeei unei piese frezate este afectat, pe lng neregularitile provocate de urmele traiectoriilor dinilor achietori i de ali factori, dintre care amintim excentricitatea axului principal, btaia radial respectiv frontal a dinilor frezei etc.