PROIECT SCULE PROIECT BURGHIU ELICOIDAL
Burghiu elicoidal L=210 mm d= 12 mm, materialul piesei OLC45
1. ALEGEREA MATERIALULUI
Materialele folosite în construcția sculelor așchietoare trebuie să îndeplinească o serie de proprietăți care să le asigure capacitatea capacitatea așchietoare, așchietoare, ca : duritate, rezistență rezistență la uzură, stabilitate termică, rezistență la încovoiere și reziliență, etc. Tinand cont ca piesa de prelucrat, corp supapa, este din OL45 si are o duri tate H B=220 in urma tratamentului termic de calire si revenire joasa, se recomanda ca materialul din care este confectionata scula sa aiba o duritate mai mare decat a materialului piesei prelucrate. Unul din materialele care indeplineste aceste conditii este otelul rapid t ratamentului , care in urma tratamentului termic de recoacere, de inmuiere la o temperatura de 800... C poate atinge o duritate H B= 240... 240...300 300 .
Călirea se încheie cu o răcire în baie de săruri la 500 550°C În fin final al se se fac fac 2 4 reve reveni niri ri la la T=55 T=5500 58 580° 0°C, C, tim timpp de ment mentin iner eree 45 45 60 min, urmată de o răcire în aer. Duritate finală 63 65 HRC
N r. crt.
1
Si
Compozitia chimică % Cr Mo W V Co
0,20 ...... 0,40
3,60 ...... 4,40
M arca C
Mn max
0,70 ...... 0,80
Rp3
0,40
4,80 17,5 ...... ..... 5,30 19,5
1,0 ..... 1,4
-
Ni max
P max
S max
0,40
0,025
0,02
Domeniul de Recoacerea de înmuiere Revenire Călire Marca temperaturi la prelucrarea prelucrar ea Temperatura Duritatea Temperatura Duritatea Temperatura Duritatea otelului °C HB °C °C HRC HRC plastică plastică la min cald 820°C 220°C 1250°C 540°C 63 Rp3 1150°C....900°C ..... ..... .... 60 ..... ..... 830°C 270°C 1290°C 570°C 66
2. STABILIREA PARAMETRILOR GEOMETRICI FUNCŢIONALI AI SCULEI
2.1.
Geometira burghiului elicoidal
-Generalităţi: Burghiul elicoidal corespunde strunjirii interioare cu doua cuţite unite între ele cu un tăiş transversal. Faţa de degajare se răsuceşte sub forma unui canal în lungul sculei şi serveşte la eliminarea aşchiilor. Pentru conducerea burghiului în gaura prelucrată, burghiul este prevăzut cu faţete fapt ptru care unghiul unghiul de aşezar e secundar va fi zero. Pentru a micşora frecarea între faţa de aşezare secundară (faţete) şi suprafaţa piesei, se poate face o detalonare a faţetei faţetei pe o mică porţiune. În secţiunea N2- N2 N2 (fig.3), secţiune prin muchia de aşchiere transversală, t ransversală, se găseşte un unghi de degajare negativ 2 0 . În acest caz la tăişul transversal va avea loc o deformare mare a materialului prelucrat şi o concentrare de tensiuni ce se poate elimina cu o ascuţire suplimentară a tăişului t ransversal. Pentru mărirea lungimii active a muchiei de aşchiere şi pentru evitarea solicitarii vârfului tăişului se poate prevedea un tăiş de trecere format din unul sau două taişuri. M M
- unghiul de degajare în punctul M.
- unghiul de înclinare al canalului elicoidal în punctul M. M se alege în funcţie de material şi rezulta un unghi de înclinare şi un unghi de atac în funcţie de materialul prelucrat. Observăm că spre periferia burghiului M creşte, deci unghiul de aşchiere M scad. La periferia burghiului, viteza principală de aşchiere este mai mare. Se poate evita solicitarea termică prin adaptarea ascuţirii suplimentare.
ici funcţionali se consideră în raport cu sistemul de referinţă Parametrii geometr ici funcţional, determinat de direcţia efectivă de aşchiere .
Unghiul de înclinare al canalelor ω , unghiul de vârf 2κ şi cel de aşezare α se aleg din
tabelele de mai jos: Pentru materialul de prelucrarat OL50 se extrag valorile unghiurilor fun cţionale: Materialul prelucrat Otel carbon de constructie si de scule
Valori recomandate ale unghiului de aşezare α :
Duritatea HB 170-250
Unghiuri optime, grade 2 2 A 25 118-125 70-90
Unghiul de asezare, grd. α
Diametrul burghiului d in mm Pana la 15
11-14
Adopt: • unghiul unghiul de înclinare al al canalelor canalelor ω = 250 • unghiul de vârf 2κ = 120 0 • unghiul de aşezare α = 12 0
• unghiul de vârf 2 = 800 • unghiul de inclinare al taisului transversal ψ=54 Se pot deosebi următoarele elemente geometrice ale aşchiei : lăţimea “ b “ , dată de relaţia :
= = 16.27[mm]; grosimea “ a “, calculate cu relaţia : a = = 0.081 [mm]; avansul pe dinte: S = =0,095
b =
A=
d=
aria secţiunii transversale a aşchiei are relaţia :
=
[mm2];
Lg= 97 mm- lungimea găurii ; ; L ungimea minimă a părţii active
[mm].
se ia în funcţie de diametrul exterior al burghiului D, şi anume, la bur ghiele – în scopul măririi ghiele de diametru mai mic, miezul se ia relativmare – în rezistenţei burghiului. Se recomandă pentru diametrul miezului următoarele valori: 0,82 = 0,28∙ D ; 0,82 = 0,28∙ 14 = 2.43 [mm]; Di ametrul ametrul miez miezului burghiului d 0 ,
Pentru creşterea rezistenţei, miezul se execută spre coadă cu o conicitate de 0,04 0,10mm pe lungimea de 100mm.
Obs .:.:
Diametrul spatelui dinţilor D1 se stabileşte cu relaţia :
–
;
În care f 0 0 este înălţimea faţetelor elicoidale şi se aleg în funcţie de diametrul D al burghiului,astfel:
;
Expresia lui D1 va fi:
[mm].
Gr osim osim ea miezul miezul ui D 0 0 are următoarele valori:
• pentru burghie din oţeluri speciale la diametru D = 6…10mm,se ia D 0 = =(0,2 0,25)D, iar D>10mm se ia D0 =(0,13…0,16)D; • pentru burghie armate cu carburi metalice la D< 10mm,se ia D0 = 0,27D mm, iar la D>10mm se ia D0 =(0,25…0,26)D;
Adopt
[mm].
Toleranta Toleranta la diametru diametru l mi ezulu i bur ghiul ui se
burghie D>10 D>10 : -
stabileste in functie de diametrul exterior . Pentru
[mm].
Pentru diametrul burghiului de 14 mm, valorile abaterilor vor fi: -
abaterea superioara As=o abaterea inferioara Ai=-0,036.
Profilul canalelor pentru evacuarea așchiilor se stabilește pe baza următoarelor criterii:
asigurarea rezistentei si rigidității burghiului , realizarea unor spatii suficiente pentru cuprinderea si evacuarea așchiilor, asigurarea formei rectilinii a tasurilor principale pentru o valoare data a unghiului K. De asemenea determinarea grafica si analitica a profilului frezei cu care se executa canalul fiind greoaie. In practica se utilizează un calcul simplu bazat pe coeficienți prin care se ia in considerare influentele diferiților factori ca unghiul de atac, grosimea miezului, diametrul frezei. Canalele el el icoidale se execută cu o freză disc profilată cu elementele geometrice conform (fig.8).
B R 1 f h
2
R
10° 10 °
Profilul frezei disc pentru prelu pr elucra crarea rea ca cana nalel lelor or elico eli coid idale ale..
Fig. 8 R1
C R C
C R D;
CF C D C k ;
0, 026 2 3 2
0, 02 026 120 3 120 25
0, 02 026 591, 89 25
0, 61; 61;
[(√ √ ) ][√ √ ] √ √ √ √ ;
;
Df -este diametrul frezei care se calculează astfel: Df = 13
= 13
= 48.64 [mm];
D- diametrul burghiului; D=14;
i burghiului;
;
;
[mm];
=
;
;
=
.
Înălţimea profilului dintelui este dată de relaţia:
.
Profilul si dimensiunile canalelor pentru evacuarea aschiilor:
B=
3.
REGIMUL DE AŞCHIERE ŞI CONSUMUL DE SCULE FOLOSITE
Parametrii regimului de aşchiere pentru burghiere sunt:
-
t = adâncimea de aşchiere
-
s = avansul avan sul
-
v = viteza de aşchiere
Date iniţiale de calcul: -diametrul gauii: D=7mm -lungimea gaurii: L=18mm Calcule: Adâncimea de aşchiere la burghiere în material plin pli n se consideră, conform figurii de mai sus:
t= = =7[mm] Avansul „s” este deplasarea axială la o rotaţie completă a sculei. Valoarea avansului la burghiere depinde de: rezistenţa burghiului, rigiditatea
sistemului tehnologic, precizia dimensională şi rugozitatea urmărite să se obţină, rezistenţa mecanismului de avans, puterea maşinii -unelte.
– se consideră: Ca valoare de plecare – la burghiere – se
[mm/rot]
unde Cs = 0.063 coeficient D = 14 [mm] diametrul burghiului K s = 0,75.....0,90=> K s =0,90 coeficient de corecţie.
mm/rot] mm/rot]
Mărimea admisibilă a uzurii, în cazul nostru, este: Materialul de prelucrat
Oţeluri obişnuite Oţeluri refractare Fonte
Mărimea admisibilă a uzurii, (hα) [mm] 1.0 – 1.2 0.2 – 0.25 0.5 – 1.2
hα = 1.0....1,2 [mm], am adoptat h α =1 [mm].
În cazul burghielor elicoidale, uzura are loc pe faţa de aşezare sau pe faţa de aşezare şi faţa de degajare, la zona de racordare a muchiilor de aşchiere principale şi secundare, al muchia aşchietoare transversală, pe faţetele de conducere. conducere. Durabilitatea economica a burghielor din otel rapid: -pt diametrul burghiului de 14 mm, T=14...20,am adoptat T=15. Viteza economica de aschiere:
v= = În tabelele următoare sunt afişate valorile coeficienţilor: , , , , şi ; Cv=875;
Raportul Lg/D Coeficientul Kv Materialul de prelucrat Oteluri aliate Oteluri aliate Oteluri aliate Oteluri aliate Fonte Fonte Neferoase Neferoase
Diametrul burghiului D ≤ 10 mm D > 10 mm
3 4 5 0.9 0.8 0.7 Valoare HB
6 7 8 9 10 0.65 0.6 0.56 0.53 0.5 Cs
HB<160 HB=160-240 HB=240-300 HB>300 HB<170 HB>170 moi tari
m 0.2 0.2
0,085 0,063 0,046 0,038 0,130 0,078 0,170 0,130
0 0
Turaţia va avea valoarea:
[rot/min]
n=
Adoptam nreal= 400 rot/min - turaţia axului principal GR40
Vreal=
Timpul de bază la burghiere este:
=
Forța si momentul la prelucrarea găurilor :
Forța axiala - la burghiere :
Momentul de răsucire - la burghiere:
[daN]; [daNmm];
0.7 0.5
0.65 0.40
0.125 0.125
unde:
D-diametrul burghiului S-avansul în mm/rot HB-duritatea materialului prelucrat
care se aleg în funcţie de CF, , , , , , , -sunt coeficienţi tabelaţi care materialul de prelucrat, materialul burghiului si diametrul acestuia.
a) în cazul nostru:
=1.50 =1.0
=0.70
=0.75
=1.50
=409.28 [daN]
b) în cazul nostru =0.80 =2
=0.8
=0.7
=0.80
=1944.63 [daNmm]
Puterea efectivă la burghiere se calculează cu relaţia: [kW]
– numărul de rotaţii ale piesei sau burghiului n – numărul Consumul de scule: Durabilitatea impusa: T=15 min; Numarul de reascutiri: reascutiri: n=25; Consum burghie =
burghie la 1000 ore.
4. CALCULUL CONSTRUCTIV AL SCULEI
Burghiele cu canale elicoidale se construiesc cu toate suprafeţele active curbe, pentru a se obţine parametrii geometriei constructive şi funcţionale necesari aşchierii şi o bună evacuare a aşchiilor.
Elementele constructive ale burghiului elicoidal sunt în principal următoarele: l1 – lungimea părţii aşchietoare, care participă nemijlocit la procesul de formare a
aşchiilor; conţine tăişurile principale, feţele de aşezare principale, feţele de degajare. l2 – lungimea părţii utile, prevăzută cu două canale elicoidale pentru dirijarea şi
evacuarea aşchiilor; conţine tăişurile secundare, faţetele de aşezare secundare sau faţetele f şi rezerva de reascuţire. l3 – lungimea gâtului burghiului
– lungimea capătului de antrenare -evacuare l5 – lungimea l4 – lungimea cozii, care reprezintă partea de poziţionare -fixare a acestuia şi care poate
fi conică sau cilindrică.
Profilul canalelor elicoidale se determină astfel că, pentru anumite valori ale unghiurilor ω şi 2χ, muchiile de aşchiere să rezulte drepte şi paralele între el e, fiind tangente la cilindrul miezului burghiului.
Cu ajutorul canalelor elicoidale se realizează evacuarea aşchiilor datorită presiunii continue exercitate de acestea.
Canalele asigură totodată conducerea şi dirijarea lichidului de aşchiere la rădăcina aşchiei. Înclinarea canalelor conduce la o evacuare mai uşoară a aşchiei, în special dacă se
prevede rectificarea rectificarea suprafeţei canalelor. canalelor. Contactul cu pereţii găurii are loc prin intermediul forţelor f care se rectifică cilindric la diametrul D al burghiului şi se prevăd cu o conicitate inversă spre coadă, necesară pentru
micşorarea frecării. Tăişul faţetei din imediata apropiere a vârfului dintelui netezeşte peretele găurii şi se numeşte tăiş secundar. Tăişurile principale formează între ele unghiul 2χ. Prin ascuţirea detalonată a unghiului la vârf se realizează faţa de aşezare. Tăişul transversal, cu unghiul de înclinare φ, ia naştere din intersecţia celor două feţe de aşezare.
5. STABILIREA SCHEMEI DE POZIŢIONARE – FIXARE A SCULEI
Fixarea burghilui elicoidal -
Morse 5
se va face clasic prin coada conică, cu con tip
l3=94
R=7 1 . 9 1 = 2 d
5 1 . 4 2 = 1
9 . 7 = b
D
emax=20
l4=99 8° 5 . 8 1 = 3 d
r=2 c=13
Fig. 9 Dimens. coada Morse3 (Dimens. coada burghiu Ø18)
Dimensiuni
???????
Simbolizarea conului Morse
mm
2
3
4
5
0,05205
0,0498 0,0498 0,04995
0,05020
0,05194
0,05263
0,05214
D
9,045
12,065 17,780
23,825
31,267
44,399
63,348
a
3
3,5
5
5
6,5
6,5
8
D1
9,2
12,2
18
24,1
31,6
44,7
63,8
d3
6,1
9
14
19,1
25,2
36,5
52,4
d
6
8,7
13,5
18,5
24,5
35,7
51
Conicitate
3max
0
1
6
l3
56,5
62
75
94
117,5
149,5
210
l4
59,5
65,5
80
99
124
156
218
b
3,9
5,2
6,3
7,9
11,9
15,9
19
c
6,5
8,5
10
13
16
19
27
e max
10,5
13,5
16
20
24
29
40
Rmax
4
5
6
7
8
10
13
1
1,2
1,6
2
2,5
3
4
r
Forma si dimensiunile cozii ; a=6.5 [mm]; [mm]; [mm]; [mm]; [mm]; [mm]; b=15,9 [mm]; r=3 [mm]; [mm]; c=19 [mm].
Tolerantele de executie ale cozilor si mansoanelor Morse: -conicitate
Dimensiunea degajarii gatului:
[mm]
Latimea degajarii pentru burghie cu diametrul intre 6 23 [mm] este de 12 [mm]. Lungimea canalelor elicoidale
si lungimea totala L:
-pentru burghie care lucreaza cu bucsa de ghidare
=
Din STAS 6727-76 se adopta lungimea totala a burghiului L=210 ( burghiu elicodal cu coada conica Morse extra lunga).
6. CALCULUL DE REZISTENŢĂ Forţa şi momentul la prelucrarea găurilor găurilor se sxprimă prin forţa axială axială FA măsurată în [daN] şi momentul de răsucire Mt în [daN], care acţionează într -un -un plan perpendicular pe axa sculei.
Forta axiala:
=409.28 [daN];
Momentul de rasucire:
=1811.52 [daNmm];
Verificarea la răsucire
=
;
;
Mt=1811.52 [daNmm]
Wp=0,0
=0,02
r =210 [daN/mm
2
=54.88
] - rezistenţa de rupere la întindere a oţelului rapid tratat termic
C=2,5 - coeficient de siguranţă
Verificarea la solicitarea de torsiune şi compresiune (efect cumulat)
Verificarea la forţa critică de flambaj
;
;
=
;
L=
=147 mm;
Verificarea antrenarii prin con Morse
;
(1,05
;
;
Rezulta:
.
7. SCHEMELE DE ASCUŢIRE Ascuţirea burghiului elicoidal Metode de ascuțire conic La metodele de ascuțire conicț suprafața de așezare care se ascute face parte din mantaua unui con a cărui axă este materializată de axa de oscilație a dispozitivului de ascuțire. Se cunosc două variante de ascuțire conică: a) Metoda de ascuțire conică la care unghiul dintre axa conului și axa burghiului este diferită de 90° ; b) Metoda de ascuțire ascuțire conică, la care care unhiul dintre axa conului și axa burghiului burghiului este de 90°; 90°; c) Mișcarile necesare ascuțirii sunt: d) I - mișcarea principala, de rotatie a discului abraziv; e) II - mișcarea de oscilație a dispozitivului de ascuțire în jurul axei conului imaginar;
– mișcarea de avans transversal a burghiului spre discul abraziv; f) III – mișcarea – mișcarea de oscilație în plan vertical pentru p entru uniformizarea uzurii discului abraziv. g) IV – mișcarea
Semiunghiul la vârf al conului imaginar este . Pentru prelucrarea oțelurilor unghiul de ata c se ia . Distanța de la varful conului imaginar pâna la axa burghiului se alege H=( )*D,îin care D este diametrul burghiului. Pentru realizarea r ealizarea unghiului de așezare axa burghiului se deplaseaza deplaseaza fața de planul axial al conului imaginar, spre fața de așezar e a dintelui care se ascute, cu distanța ( ) . Dupa ascuțirea unui dinte , burghiul se rotește cu 180° , aducandu -se în poziție de ascuțire cu cealaltă fața de așezare. Metoda asigura creșterea unghiului de așezare spre centru astfel încat la exterior , iar la interior . În cazul ascuțirii conice, mișcarile sunt aceleași, diferă poziția conului imaginar și înalțimea de reglare, care se ia . La această metodă de ascuțire, unghiul de așezare are o variație inversă ( crescator spre periferia burghiului).
8. VIBRAŢIILE ÎN AŞCHIERE Vibraţiile ce apar în procesul de aşchiere pot fi datorate: -Vibraţiilor transmise de altă maşină unealtă, prin fundaţie (se poate diminua, elimina prin aşezarea maşinilor unelte pe cauciuc, amortizoare hidraulice); -Discontinuitaţii de mişcare cauzate de imprecizii de montaj, mase în rotaţii neechilibrate (se impune: monatje corecte, echilibrarea maselor în rotaţie); -Vibraţii autoexcitante datorate vibraţiei grosimii aşchiei nedetaşate ce generează forţe variabile. Depistarea vibraţiilor: -se opresc motoarele de acţionare. Vibraţiile persistă => cauza este externă (se izolează fundaţia, amortizoare); -se face o trecere cu scula, fără ca scula să fie în contact cu piesa, apar vibraţii => cauza de natură organologică (în maşina unealtă); -vibraţiile apar la aşchiere => cauza de natură internă (vibraţii autoexcitante). Eliminarea vibraţiilor autoexcitante -modificarea regimului de aşchiere prin: - micşorarea vitezei de aşchiere;
- creşterea vitezei de aşchiare > 200m/min; - creşterea grosimii aşchiei nedetaşată. -creşterea rigidităţii: - folosirea lunetei lunetei (în cazul cazul pieselor pieselor lungi); - micşorarea distanţei dintre lagărul principal al maşinii unealtă sculă sau piesă. -modificarea geometriei sculei: - vibraţiile scad odată cu marimea unghiurilor şi , micşorarea razei de vârf, finisarea feţelor tăişului, folosirea lichidelor de aşchiere, folosirea unor paşi variabili la grupe de câte 6 dinţi în cazul broşelor. 9.Norme de protecția muncii la execuția și ascuțirea sculei
Pentru burghiu se va avea în vedere urmatoarele aspecte: - se va controla starea mașinii înaintea începerii lucrului, verificându -se toate mesele de comandă, instalațiile de ungere si răciere; acesteia; - se controlează instalația electrică a mașinii unelte și împământarea acesteia; t ransmisiilor angrenajelor; - se vor folosi dispozitivele de siguranță și de ingradire a transmisiilor - în timpul ascuțirii se vor folosi dispozitivele de protecție iîmpotriva așchiilor sau ochelari de protecție; - nu se permite frânarea organelor în mișcare cu mâna; - nu se admite îndepartarea așchiilor cu mâna, ci cu carlig/perie specială; - în cazul polizării și ascuțirii burghielor se verifică integritatea dispozitivelor de protecție corespunzator corespunzator unghiului de contact dintre piatăa și sculă;
Folosirea lichidelor de așchiere impune respectarea unor măsuri generale de igienă, printre care: - utilizarea aparatorilor antistropi ale mașinilor unelte; curațeniei la locul de muncă; muncă; - păstrarea curațeniei - golirea și curătarea periodică a rezervoarelor de lichide ale mașinilor unelte; - folosirea cârligelor pentru îndeăartarea așchiilor; - purtarea hainelor de prot ecțive și spălarea lor regulata; - spălarea mainilor si antebratelor cu apa calda si sapun la pauza de pranz; - spălarea sub dușuri calde la terminarea lucrului; - controlul de laborator al lichidelor de așchiere și încălzirea lor la 80°C. Pentru ca lucrul la mașinile de ascuțit scule să decurgă făraă accidente, este necesar să se respecte pe langaă regulile de protecție a muncii valabile la mașinile de rectificat, o serie de reguli suplimentare. Înainte de fixare în arboreal principal al mașinii de ascuțit, a scuțit, corpul abraziv trebuie incercat pe o mașină specială, la o viteză periferică superioară cu 30÷75% vitezei înscrise pe corp ( conform STAS 6177 - 60) . Se verifică dacă corpul abraziv este fisurat,
BIBLIOGRAFIE
- Proiectarea sculelor aşchietoare - Univ. din Galaţi, Ed. 1982 - Emil Tărău - Aşchierea şi scule aşchietoare - Ed. D.P.,Buc., Ed. 1976 - Gh. Lăzărescu - Aşchiere şi scule aşchietoare - E.D.P., Buc., Ed. 1977 - Hollanda D. - Scule aşchietoare. Îndrumar de proiectare - E.Teh., Buc. 1985 - Cozmâncă M.
