Proiectarea Sculelor Aschietoare CUPRINS A. Cutit de strung Tema Proiectului......................................................4 Etapa 1. Stabilirea schemei de aschiere, a schemei de generare si precizarea tipului de scula aschietoare .............................5 Etapa 2. Alegerea materialului si stabilirea tratementului termic pentru scula aschietoare.............................................. 6 Etapa 3. Stabilirea elementelor constructiv dimensionale si alegerea parametrilor geometrici optimi..............................9 Etapa 4. Calculul parametrilor geometrici constructivi in planele tehnologice. Determinarea profilului sculei profilate..............12 Etapa 5. Calculul regimului de aschiere, a fortelor si momentelor de lucru si alegerea masinii unelte....................................................... 14 Etapa 6. Stabilirea sistemului de pozitionare-fixare a sculei aschietoare pe masina unealta........................................22 2
66
Embed
Sa Se Proiecteze Un Cutit de Strung Cu Placuta Brazata Pentru Prelucrarea Piesei
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Proiectarea Sculelor Aschietoare
CUPRINS
A. Cutit de strung
Tema Proiectului.............................................................................................................................................4
Etapa 1. Stabilirea schemei de aschiere, a schemei de generare si precizarea tipului de scula aschietoare ........................................................................................................................................................5
Etapa 2. Alegerea materialului si stabilirea tratementului termic pentru scula aschietoare....................6
Etapa 6. Stabilirea sistemului de pozitionare-fixare a sculei aschietoare pe masina unealta................22
Etapa 7. Verificarea de rezistenta si rigiditate a corpului sculei, a sistemului de pozitionare-fixare si a
partii aschietoare a sculei...............................................................................................................................23
Etapa 8. Stabilirea schemei de ascutire-reascutire.....................................................................................25
Etapa 9. Precizarea elementelor de precizie dimensionala, pozitie reciproca a suprafetelor (abateri de
pozitie) si calitatea suprafetelor (rugozitati)................................................................................................27
2
Proiectarea Sculelor Aschietoare
B. Brosa
Tema Proiectului.............................................................................................................................................29
Etapa 1. Stabilirea schemei de aschiere, a schemei de generare si precizarea tipului de scula aschietoare.......................................................................................................................................................30
Etapa 2. Alegerea materialului si stabilirea tratamentului termic pentru scula aschietoare..................33
Etapa 3. Stabilirea elementelor constructiv dimensionale si alegerea parametrilor
Etapa 6. Stabilirea sistemului de pozitionare-fixare a sculei aschietoare pe masina unealta................47
Etapa 7. Verificarea de rezistenta si rigiditate a corpului sculei, a sistemului de pozitionare-fixare si a
partii aschietoare a sculei...............................................................................................................................48
Etapa 8.Stabilirea schemei de ascutire-reascutire.......................................................................................49
Etapa 9. Conditii tehnice pentru brose........................................................................................................50
Functie de caracteristicile masinii unelte se stabileste turatia de lucru cu relatia:
[rot/min]
Unde: n – turatia de lucru;
v – viteza de aschiere;
D – diametrul semifabricatului.
Rezulta valoarea turatiei teoretice:
nt = 510,34 [rot/min]
Din gama de turatii a masinii unelte se alege turatia economica:
ne = 480 [rot/min]
21
Proiectarea Sculelor Aschietoare
6. Stabilirea sistemului de pozitionare-fixare a sculei aschietoare pe masina unealta.
Pentru cutitele normale de strung sistemul de pozitionare-fixare care raspunde tuturor cerintelor de
rigiditate si universalitate privind reglajul positional in raport cu piesa prelucrata este prezentat
schematic in figura 6.1.
Fig.6.1
Dimensiunile de baza ale suportului port-cutit sunt date in tabelul urmator:
Tab.6.1
L0 H0 B0 l
[mm]
130 25 25 30
22
Proiectarea Sculelor Aschietoare
7. Verificarea de rezistenta si rigiditate a corpului sculei, a sistemului de pozitionare-
fixare si a partii aschietoare a sculei.
In conformitate cu sistemul de pozitionare-fixare adoptat, verificarea la rezistenta si rigiditate a
corpului cutitelor se face utilizand schema din figura 7.1
Fig.7.1
Avand in vedere modul de insumare a eforturilor in sectiunea de incastrare, verificarea la
rezistenta se face:
- la incovoiere si compresiune:
- la torsiune:
Efortul rezultant se determina cu relatia:
Unde:
– fortele pe cele trei directii x,y,z;
B, H – latimea respective inaltimea cutitului;
23
Proiectarea Sculelor Aschietoare
l - lungimea cutitului in consola;
e – distanta de la axa de simetrie a corpului cutitului pana la punctual de actiune a fortei Fz;
μ – coeficient ce tine de valoarea raportului H/B si se alege din tabelul 204 [1] pag.416;
In tabelul 7.1 sunt date valorile parametrilor din relatiile de mai sus.
Tab.7.1
Fz Fx Fy H B l e μ
[kgf] [kgf] [kgf] [mm] [mm] [mm] [mm] -
67,75 14,72 10 20 2 30 10 0,208
In urma calculelor rezulta:
σ = 1,88 [kgf] < σa = 24÷36 [kgf]
τmax = 0,12 [kgf] < τa = 17÷20 [kgf]
σrez = 1,89 [kgf] < σa = 24÷36 [kgf]
Verificarea la rigiditate se face cu relatia:
[mm]
Unde:
E- modul de elasticitate al materialului piesei;
I = – momentul de inertie;
fa = 0,1 [mm] pentru degrosare;
fa = 0,05 [mm] pentru finisare;
Rezulta sageata efectiva:
fa = 0,1 [mm]
24
Proiectarea Sculelor Aschietoare
8. Stabilirea schemei de ascutire-reascutire.
In cazul cutitelor armate cu placate dure, ascutirea fetei de asezare se face mai intai la un unghi
α+(4÷8)0 cu piatra abraziva din electrocorindon si apoi se executa ascutirea placutei la unghiul α
folosind piatre abrasive din carbora de siliciu.
Fig.8.1
Cunoscand unghiurile αN, γN, k, k’, λ, ascutirea fetei de asezare principale se face folosind pentru
pozitionarea cutitului in raport cu piatra abraziva unghiurile k, αy, αx.
Pentru ascutirea fetei de asezare secundare se folosesc pentru reglaj unghiurile k’, αy’, αx
’.
Pentru ascutirea pe fata de degajare se folosesc pentru reglarea pozitiei cutitului in raport cu piatra
abraziva unghiurile k, γx, γy.
25
Proiectarea Sculelor Aschietoare
Fig.8.2
Pentru fata de asezare se recomanda folosirea partii frontale a unei pietre oala, iar pentru fata de
degajare partea exterioara a unei pietre cilindrice.
26
Proiectarea Sculelor Aschietoare
9. Precizarea elementelor de precizie dimensionala, pozitie reciproca a suprafetelor
(abateri de pozitie) si calitatea suprafetelor (rugozitati).
Stabilirea conditiilor tehnice pentru sculele aschietoare se refera la urmatoarele:
- fixarea conditiilor pentru care proprietatile aschietoare ale sculei (durabilitatea, rezistenta la
uzura, proprietatile mecanice) se mentin la nivelul valorilor proiectate;
- fixarea abaterilor limita pentru elementele constructiv-dimensionale tinand seama de
necesitatea realizarii economice a sculei, fara a influenta insa negative calitatile aschietoare
ale acesteia si aspectul suprafetei prelucrate.
Dintre conditiile tehnice ce se trec pe desenul de executie cele mai importante sunt urmatoarele:
- materialul partii aschietoare, corpului si partii de fixare a sculei;
- tratamentul termic final si duritatea in unitati HRc pentru diferitele parti ale sculei;
- abaterile la unghiurile constructive;
- abaterile la dimensiunile liniare ale sculei;
- bataile radiale si axiale ale taisurilor active;
- semene de calitate pentru suprafetele active ale sculei;
- rugozitatea pentru suprafetele partii de pozitionare-fixare a sculei;
- rugozitatea pentru suprafetele libere ale sculei;
- parametrii regimului de aschiere limita si descrierea incercarii sculei;
- aspectul exterior al sculei;
Valorile abaterilor dimensionale, de pozitie reciproca si calitate a suprafetelor se determina
conform [1] pag.424-426 tab.204, 205, 206, 207.
27
Proiectarea Sculelor Aschietoare
•Abateri pentru unghiurile constructive
Tab.9.1
Unghiul Valoarea
[0]
Abaterea
[0]
α 12 ±1
γ 15 ±2
λ 5 ±1
k 45 ±2
k’ 45 ±1
•Abateri pentru inltimea H
H = [mm]
Pentru latimea B abaterile limita corespund fie abaterile semifabricatului (cazul cutitelor
neprelucrate prin aschiere), fie ajustajului je6 (cazul cutitelor cu suprafata corpului prelucrata prin
aschiere).
•Abateri pentru lungimea totala L, a cutitelor
L = 140±3 [mm]
•Abaterile pentru raza de racordarea varfului partii aschietoare trebuie sa fie <0,3 [mm]
•Abateri admisibile pentru locasurile cutitelor armate cu placute dure, pentru H=20 [mm]
sunt:
- pentru lungimea locasului ±0,5 [mm]
- pentru latimea locasului ±0,4 [mm]
- pentru raza de racordare ±0,5 [mm].
•Rugozitatile diferitelor suprafete ale cutitelor se dau in tabelul urmator:
Tab.9.2
Tipul suprafetei cutitului Ra Rz
Suprafata de asezare 1,6 6,3
Suprafata de degajare 1,6 6,3
Fatetele partii aschietoare 0,1÷0,4 0,8÷1,6
Suprafata de pozitionare (de reazem) 6,3 25
Suprafate libere 6,3 25
28
Proiectarea Sculelor Aschietoare
A. Brosa
TEMA PROIECTULUI
Sa se proiecteze o brosa pentru executarea alezajului piesei din materialul OL60, din figura de
mai jos:
29
Proiectarea Sculelor Aschietoare
1. Stabilirea schemei de aschiere, a schemei de generare si precizarea tipului de scula aschietoare
Brosarea este operatie de prelucrare prin aschiere a unor suprafete interioare cu o scula de mare productivitate – brosa. Aceasta poate fi considerata ca fiind formata din mai multe cutite de rabotat asezate succesiv.
Broşa este o sculă aşchietoare cu mai mulţi dinţi aflaţi la distanţă de un pas şi poziţionaţi unul faţă de altul, pe direcţia avansului de prelucrare, la distanţa az numită suraînălţare pe dinte. Dimensiunea az reperezintă mărimea avansului care se realizează în acest caz prin construcţia sculei aşchietoare şi nu pe cale cinematică.
Fig. 1.1 Broşă circulară de întindere
30
Proiectarea Sculelor Aschietoare
a) Schema de aschiere
Schema de brosare se diferentiaza dupa directia suprainaltarii pe dinte fata de adaosul de prelucrare. Din acest punct de vedere, broşarea poate fi: după profil, prin generare şi progresivă. Aceste scheme de aşchiere vor influenţa, atât construcţia broşei, cât şi procesul de aşchiere
- Tip scula aschietoare: brosa cilindrica
Fig. 1.2 Schema de brosare
31
Proiectarea Sculelor Aschietoare
b) Materialul de prelucrat
- Material de prelucrat: OL60, ale carui proprietati mecanice se gasesc in tabelul 1.1
Tab. 1.1
Marca
Clasa de calitate
Gradul de dezoxidare
Limita de curgere [kgf/mm2]
Rezistenta de rupere la tractiune [daN/mm2]
OL60 1 K
Profile pline
Profilefasunat
e
TableBenzi 60,8...70,6
(60...72)31,4(32)
30,4(31)
29,4(30)
Tab. 1.2
[daN/mm2]
c HB
66 0,4 165
32
Proiectarea Sculelor Aschietoare
2. Alegerea materialului si stabilirea tratementului termic pentru scula aschietoare
a) Alegerea materialului pentru partea de pozitionare - fixare si corpul sculei
Ţinând seama de solicitarea la rezistenţă a sculei în timpul procesului de aşchiere (mărimea şi dinamicitatea forţelor de aşchiere), literatura de specialitate recomandă pentru partea de fixare şi corpul sculei următoarele materiale:
- Oţeluri carbon obişnuite;
- Oţel carbon de calitate şi oţeluri superioare pentru construcţia de maşini;
- Oţeluri aliate şi oţeluri aliate superioare pentru construcţia de maşini.
Tab. 2.1
Marca Compozitia chimica [%]OLC 45 C Mn S P Fe
0,042 – 0,5 0,5 – 0,8 max 0,045 max 0,04 rest
Tab.2.2
Otelul Marca Starea*
Caracteristici mecanice minime Duritatea
Brinell
max HB
Lim
ita
de
curg
ere
Rez
iste
nta
la
Alu
ngi
rea
la r
up
ere
Gat
uir
ea la
rup
ere
KC
U 3
0/2
KC
U 3
0/5
Sta
rea
lam
inat
a
Sta
rea
reco
apta
Kgf/mm2 % Kgf/cm2
Carbon
de
calitate
OL60 N
I
36
40
62
66
18
17
35
36
-
6
-
4,5
229
-
197
-
*N-normalizat
33
Proiectarea Sculelor Aschietoare
I -imbunatatit
b) Alegerea materialului pentru partea aschietoare
Partea activa a brosei se va executa din otel rapid Rp3 avand urmatoarele caracteristici conform STAS 7382 – 80
Tab. 2.3
Marca Compozitie chimica [%]C Mn Si Cr Mo W V Ni P S Fe
Rp3
0,7
– 0,
8
0,45
0,2
...0,
4
3,6.
..4,4
max
0,6
17,5
-
19,5
1 –
1,4
max
0,4
max
0,0
25
max
0,0
2
rest
Tab.2.4
Marca Starea
Caracteristici mecanice minimeDuritatea
HRCLimita de rupere la compresiune
[Mpa]
Limita de rupere la incovoiere
[Mpa]Rp3 calire 103 103 61 - 63
c) Tratamentul termic
Partea activa din otel rapid Rp3 va fi supusa unui tratament termic preliminar si a unui final
Tratamentul termic preliminar este recoacerea de inmuiere la 820 – 850 in vederea prelucrarilor de degrosare. Dupa degrosare se impune recoacere de detensionare la temperaturi de
600 – 650 , pentru evitarea deformarii ulterioare a schulei sub influenta tensiunilor interne.
34
Proiectarea Sculelor Aschietoare
Dupa prelucrarea de finisare se aplica sculei tratamentul termic de calire, la calire, la
temperaturi de 1250 – 1290 , cu racire in baie izoterma avand temperatura de 500 – 550 Incalzirea in vederea calirii trebuie efectuata in trepte, cu mentinerea constanta a temperaturii la 450
– 600 , 850 sau/si 1050 . Incalzirea si racirea se fac in bai de saruri: pentru
temperaturi de 450 – 600 se recomanda folosirea eutecticului ternar SrCl2 + NaCl + KCl,
pentru mentinerea la temperatura de 850 se foloseste amestecul de BaCl2 + NaCl, iar pentru incalzirea finala se recomanda ca mediu aCl2 in amestec cu dezocidanti. Racirea se face in baie de saruri, in trepte.
Numărul de dinţi ai broşelor se determină funcţie de mărimea adaosului total de prelucrare şi de valoarea grosimii de aşchiere pe dinte, ţinând seama totodată şi de necesitatea existenţei unui anumit număr de dinţi pentru calibrare.
• Formula de calcul
Tab.3.2
[mm/dinti]
[mm/dinti] [mm] [dinti][dinti]
Zc [dinti]
Z [dinti]
0,02 0,015 0.2 10 7 5 22
36
Proiectarea Sculelor Aschietoare
Z – numarul total de dinti
c) Pasul dintilor
• Pasul dintilor de degrosare
Fig. 3.2
• Formula de calcul
Tab.3.3
m = 1,25...1,5 Lp [mm] pdeg [mm] pfin [mm]
1,5 56,7 12 9
•Elementele constructiv dimensionale pentru canalele de cuprindere a aschiilor si pentru dinti
37
Proiectarea Sculelor Aschietoare
Tab.3.4Dimensiunile dintilor brosei
p [mm] fl [mm] R [ ] K Sd [mm] Lp [mm] h [mm] r [ ]12 4 8 2,2 0,02 56,7 4 2
h – inaltimea dintelui p – pasulK – coeficien
d) Parametrii geometrici optimi ai broselor
Tab.3.5`Unghiul de degajare
- pentru dinti de degrosare - pentru dinti de finisare-calibrare15 5
Tab.3.6`Unghiul de asezar
- pentru dinti de degrosare - pentru dinti de finisare-calibrare3 1
e) Elementele constructive ale broselor
38
Proiectarea Sculelor Aschietoare
Fig.3.3
d1 – partea de prindere a broseid2 - partea gatuita a broseid4 – partea de ghidare din fatad6 – partea de ghidare posterioaral1 – lungimea de prindere a broseil2 – lungimea partii gatuite a broseil3 – lungimea conului de ghidarel4 – lungimea partii de ghidare din fatalcd – lungimea cozii broseilas – lungimea partii de aschierelc – lungimea partii de calibrarelactiva – lungimea partii active a broseil6 – lungimea partii de prindere posterioara (din spate
• Coada Brosei
39
Proiectarea Sculelor Aschietoare
Fig.3.4
Tab.3.7Dimensiuni ale partii de prindere a unei brose cu coada cilindrica
dinitial d1 d2 d4
-0,5
-1,0
b2
c l1 l2 l3 l4 r1 r2 α
nom
inal
abat
erea
li
mit
a e8
nom
inal
abat
erea
li
mit
a c1
1
nom
inal
abat
erea
li
mit
a e8
41,4
1
36
-0,0
50-0
,089
28
-0,1
20-0
,280
36 31
-0,0
50-0
,089
1,5
160
32 32 20 0,4
1,6
30
•Partea Gatuita
• Formula de calcul
40
Proiectarea Sculelor Aschietoare
Tab.3.8
[mm] [mm] l2 [mm]41,4 38 35
Lungimea l2 este o cota libera
• Conul de ghidare
Lungimea l3 este lasata la aprecierea proiectantului
l3 = 15 [mm]
•Partea de ghidare din fata
• Formula de calcul
d4 = d1 - 0,05 [mm]
l4 = (0,7...1) Lp [mm]
Tab.3.9
[mm]Lp [mm] d4 [mm] l4 [mm]
41,4 56,7 41,41 50
d1 – diametrul initial
d4 – partea de ghidare din fata
Lp – lungimea piesei
l4 – lungimea partii de ghidare din fata
• Lungimea Cozii Brosei
41
Proiectarea Sculelor Aschietoare
• Formula de calcul
lcd = l1 + l2 + l3 + l4 + (10...15) [mm]
l1 – lungimea de prindere a broseil2 – lungimea partii gatuite a broseil3 – lungimea conului de ghidarel4 – lungimea partii de ghidare din fatalcd – lungimea cozii brosei
Tab.3.10
l1 [mm] l2 [mm] l3 [mm] l4 [mm] lcd [mm]
160 35 15 50 260
• Lungimea partii de aschiere
• Formula de calcul
las = Zdeg pdeg + Zfin pfin
Tab.3.11
Zdeg [dinti] Zfin [dinti] pdeg [mm] pfin [mm] las [mm]
5. Calculul regimului de aşchiere, a forţelor şi momentelor de lucru şi alegerea
maşinii unelte
44
Proiectarea Sculelor Aschietoare
• Date initiale
Tab.5.1
b [mm] Sddeg [mm / dinte] Sdfin [mm / dinte]
42 0,02 0,015
b – latimea aschiei
Sd – avansul pe dinte
• Viteza de aschiere
• Formula de calcul
Tab.5.2
Km T [min] Cv m y V [m / min]
1,4 130 12 0,62 0,62 3,42
• Fortele la brosare
• Formula de calcul
Tab.5.3
az
[mm/dinte]d
[mm]
x
[N]
700 0,1 41,4 5 0,93 0,85 19039,53
• Puterea necesara
• Formula de calcul
45
Proiectarea Sculelor Aschietoare
Tab.5.4
[N] [m/min] [kw]
19039,53 3,42 10,63
• Verificarea la rezistenta si rigiditate
• Formula de calcul
Unde :
Fmax = Fz
Tab.5.5
Fmax [N] d2 [mm][mm2]
Fz [N] [mm/N] [mm/N]
19039,53 38 19 19039,53 300 16,78
d2 - partea gatuita a brosei
- aria partii gatuite a brosei
• Alegerea masinii unelte
46
Proiectarea Sculelor Aschietoare
• Formula de calcul
- Se allege
Masina de brosat orizontala TIP7520 pentru brosarea interioara
Tab.5.6
Caracteristici tehnice U.M
P 19,7 [kw]
n 1000 [rot/mm]
Efortul maxim de brosare 20 [tone]
Limitele de viteza ale cursei active 0,6 - 6 [m/min]
Viteza cursei moarte 20 [m/min]
Lungimea maxima si minima a cursei active 1600 si 230 [mm]
Greutatea masinii 3000 [kg]
Gabaritul masinii
L 6700 [mm]
B 1030 [mm]
H 1300 [mm]
6. Stabilirea sistemului de pozitionare-fixare a sculei aschietoare pe masina unealta.
47
Proiectarea Sculelor Aschietoare
Fig.6.1
1. Brosa
2. Adaus de prelucrare
3. Piesa
4. Dispozitiv
5. Flansa masinii
6. Pene
7. Bucsa cu schimbare rapida
7. Verificarea de rezistenta si rigiditate a corpului sculei, a sistemului de pozitionare-fixare si a partii aschietoare a sculei.
48
Proiectarea Sculelor Aschietoare
Pentru brosele de intindere verificarea la rezistenta si rigiditate se reduce la verificarea relatiei , in care reprezinta efortul de intindere (tractiune) din sectiunile slabite ale corpului si
partii de fixare a brosei (sectiunea din dreptul golului primului dinte si sectiunea cozii in dreptul locasului pentru falcile de apucare).