Îndrumar practic pentru calculul teoretic al forţei de aşchiere Srunjire
Cristian Croitoru, Mircea Mihailide
1
Consideraţii generale Pentru calculul forţelor de aşchiere se va utiliza noţiunea forţă specifică de aşchiere, adică forţa de aşchiere pe unitatea de suprafaţă, dată de relaţia: k c =
F A D
,
în care F este forţa totală iar A D D este aria nominală a secţiunii transversale a aşchiei. Forţa specifică de aşchiere k c c mai poate fi definită şi prin relaţia empirică: k c 1.1 , m h D este forţa specifică unitară de aşchiere (valoare principală a forţei specifice de aşchiere), h D D este grosimea aşchiei iar m este un exponent determinat pe cale experimental ă. Prin logaritmarea ultimei relaţii se ajunge la: log k c c=log = log k c1.1 c1.1 - m log h D D, k c =
în care
k c1.1 c1.1
care în coordonate dublu logaritmice (vezi figura 1) reprezintă o dreaptă înclinată cu unghiul α =cotg =cotg m . De aici rezultă că pentru calculul forţei de aşchiere se pot utiliza relaţiile: F=k c A h ⋅ ⋅ b bD = k c a ⋅ A D ⋅ h D ⋅ ⋅ ⋅ ⋅a p c⋅ D= k c c⋅ D D c f
Figura 1.1 F = k c 1.1 ⋅ b D ⋅ h 1D −m , Forţa specifică de aşchiere în coordonate c oordonate în care notaţiile au semnificaţii cunoscute. logaritmice Pentru calculul forţelor de aşchiere, în cele ce urmează se utilizează documentaţiile firmelor Krupp Widia, Hertel, Sandvik Coromant ş. a. 1.
Varianta Krupp Widia
1.1 Notaţii utilizate Nr. Unit de Simbol crt. măsură 1. mm2 Aria nominală A D D
2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11.
a p b D D C d e e d f E 1 F 1 F F c c F f
mm mm mm mm N N N
12.
F p
N
Definiţie
a secţiunii transversale a
Relaţia în care este folosită
(1.4), (1.13) aşchiei Adâncime de aşchiere (t) (1.4), (1.1) (1.2), (1.5) ăţimea nominală a aşchiei (b) L ăţ (1.2), (1.14), (1.15) Constantă (1.5) Diametrul exterior (1.1), (1.9), (1.10) Diametrul final (1.1) Exponent (1.5) Exponent (1.5) Forţa totală de aşchiere (1.12) Componenta principală a forţei de aşchiere (1.12), (1.13), (1.18) Componenta forţei de aşchiere de pe direcţia (1.12), (1.14), (1.19) avansului Componenta forţei de aşchiere de pe direcţia (1.12), (1.15) transversală 2
Notaţii utilizate (continuare) Nr. Unit de Definiţie Simbol crt. măsură 13. mm/rot Avansul pe rotaţie f 14. 15. 16. 17.
G i h D D k c c
mm N/mm2
18.
k f1.1
N/mm2
19.
k p1.1
N/mm2
20.
K SCH SCH
-
21. K T T 22. K v v 23. K vMAX vMAX
-
24.
-
K vMIN vMIN
25. K γ γ 26. n 27. n REAL REAL 28. P c c 29. P f 30. T 31. v c c 32. v cMAX cMAX 33. v cMIN cMIN 34. v cREAL cREAL 35. v' c c 36. v f 37. WS 38. 1-x 39. 1-y 40. γ o o 41. γ 0R 0R 42. K r r
rot/min rot/min kW kW min m/min m/min m/min m/min m/min mm/min mm/min Grad Grad Grad
Relaţia în care este folosită (1.4), (1.3), (1.5), (1.11) (1.5) (1.1) (1.14), (1.15), (1.3)
Exponent Numărul de treceri = Grosimea nominală a aşchiei: h D D=A A D D/b /b D D ţ ş For a de a chiere pe unitatea de suprafaţă (1.13) (forţa specifică de aşchiere) Forţa specifică unitară de aşchiere (valoare principală a forţei specifice de aşchiere)(1.14) pentru forţa de avans Forţa specifică unitară de aşchiere (valoare principală a forţei specifice de aşchiere)(1.15) pentru forţa transversală Coeficient de corecţie în funcţie de materialul (1.13) sculei Coeficient de corecţie a durabilităţii (1.13) Coeficient de corecţie a vitezei de aşchiere (1.13), (1.17) Coeficient de corecţie în funcţie de valoarea (1.17) maximă a vitezei, v cMAX cMAX Coeficient de corecţie în funcţie de valoarea (1.17) maximă a vitezei, v cMIN cMIN Coeficient de corecţie al unghiului de degajare (1.13), (1.16) Frecvenţa rotaţiei (1.9) Frecvenţa reală a rotaţiei (1.10), (1.11) Puterea de aşchiere (principală) (1.18) Puterea de aşchiere (secundară) (1.19) Durabilitatea sculei (1.5) Viteza teoretică de aşchiere (1.9), (1.6) Valoarea maximă a vitezei reale de aşchiere (1.17) Valoarea minimă a vitezei reale de aşchiere (1.17) Viteza reală de aşchiere (1.17), (1.18), (1,10) Viteza ideală de aşchiere (1.6), (1.5) Viteza de avans (în raport raport cu piesa) (1.19), (1.19), (1.11) (1.11) Coeficient de influenţă semifabricat-sculă (1.6) (1.14) Coeficientul lui k f1.1 (1.15) Coeficientul lui k p1.1 Unghi de degajare ortogonal (măsurat în P o (1.16) o) Unghi de degajare ortogonal de referinţă (1.16) Unghiul direcţiei tăişului (de atac K ) (1.2), (1.3)
3
n
n
f
e
d
f
d
p
a
K
d f
i
K
b D
K'
b
D
f
f
d
K'
p
a
h
D
h D
f
Figura 1.3 Cazul strunjirii interioare pentru găuri străpunse
Figura 1.2 Cazul strunjirii transversale ap n K
e
d
d
b D f
f
γ
VBα
h
β
D
α
K' f
Figura 1.5 Criteriul de uzură utilizat pentru stabilirea durabilităţii
Figura 1.4 Cazul strunjirii frontale
1.2 Stabilirea regimului de a şchiere Adâncimea de aşchiere se determină cu ajutorul relaţiei (1.1) şi a figurilor 1.2…1.4 a p =
d e − d f i ⋅ 2
(1.1)
Determinarea lăţimii, grosimii şi a ariei nominale a secţiunii transversale a aşchiei: a p sin K h D D = f ⋅ sin K A = a p ⋅ f b D =
(1.2) (1.3) (1.4)
Conform acestei metodologii, viteza de aşchiere se stabileşte în două etape: a) se determină viteza de aşchiere ideală cu ajutorul relaţiei (1.5): E F G (1.5) v ' c = C ⋅ a p ⋅ f ⋅ T , în care coeficienţii C, F, E, ş i G i G se determină în funcţie de caracteristicile materialului semifa– bricatului, regimul de aşchiere adoptat şi durabilitatea T (impusă prin temă), conform tabelelor 1.1, 1.2, 1.3; b) se calculează viteza teoretică de aşchiere, care ţine seama de starea sistemului tehnologic conform relaţiei (1.6): (1.6) ⋅ WS S TOT v c = W c=v’ v’ c c⋅ TOT în care WS TOT TOT este un factor de stare a sistemului tehnologic, care se obţine cu relaţia (1.7): n
WS TOT = ∏WS i i =1
în care WS i i primesc valori conform tabelului 1.4; 4
(1.7)
Observa ţ ţie i e : valoarea factorului total WS TOT W =0,7 ≥WS S MIN TOT trebuie să îndeplinească condiţia: WS TOT TOT ≥ MIN =0,7 c) se verifică valoarea valorii vitezei teoretice de aşchiere conform relaţiei (1.8): (1.8) v c MIN < v c c< v c MAX în care valorile limită v c MIN ş i v c MAX se g ă ăsesc s esc în tabelele 1.5 ş i 1.6.
Tabelul 1.1 Prelucrabilitatea materialului semifabricatului (Krupp Widia) Material
St 50 St 60 St 70 C 10 C 15 C 22 C 35 C 35 C 35 C 45 C 45 C 55 C 55 C 55 C 60 C 60 C 60 GS-38 GS-45 GS-52 GS-60 GS-70 C 80 W1 C 105 W1 100 Cr 6 X 210 Cr 12 55 NiCrMoV 6 55 NiCrMoV 6 18 CrNi 8
Stare*
HB
U, N U, N U, N U, N 105 U, N 120 U, N 150 U, N 160 U, N 190 V 220 U, N 190 V 250 U, N 220 U, N 250 V 280 U, N 220 U, N 260 V 300 N N N N N G 180 G 190 G 200 G 230 G 220 V 320 BG 180
Clasa prelucrab.
Material
4/5 5/6 6/7 1 1 2 3 4 5 5 6 6 7 8 7 8 9 3 4 5 6 7 6 6 8 8 8 10 5
34 CrNiMo 6 34 CrNiMo 6 16 MnCr 5 20 MnCr 5 20 MnCr 5 34 CrMo 4 34 CrMo 4 42 CrMo 4 42 CrMo 4 41 CrAlMo 7 41 CrAlMo 7 34 CrAlNi 7 GG-10 - GG-40
GGG-35 - GGG-80
GTW-35 - GTW-65
GTS-35 - GTS-70
Stare
V B, V BG BG BF B, V V B, V V V V V
HB
Clasa prelucrab.
380 240 160 170 210 200 300 220 280 250 320 320 120 160 220 290
10 7 4 4 6 5 7 6 8 6 9 9 12 14 16 18
160 200 260 330 120 190 290
12 14 16 18 14 16 18
140 180 230 290
11 13 15 17
ţie: ă toarele ţii: ăr ă tratament termic, N-normalizat, V- * Observa ţ i e: în tabelul 1.1 s-au folosit urm ă toarele nota ţ i i: U-f ă r ă ă t ă ă masa materialului, BF-tratat termic pentru ob ţ ţ inerea îmbun ă tăţ ţ it, it, G-, B-trata termic, BG-tratat termic în toat ă inerea unei anumite structuri metalografice superficiale
5
Tabelul 1.2 Constanta C şi exponenţii E, F G pentru strunjirea cu carburi metalice sinterizate (Krupp Widia) Pentru WIDIA, WIDALON şi WIDADUR
Gr. prel.
1
2
3
4
5
6
7
E
F G v 'c = C ⋅ a p ⋅ f ⋅ T Tip.carb. C F E G
TTI TTX TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX
1150 950 780 588 1214 1182 937 745 955 754 613 461 1007 981 774 569 725 600 478 362 763 743 588 440 578 479 377 286 591 576 458 344 464 384 299 225 497 484 385 270 350 298 226 171 392 382 306 211 280 237
-0,10 -0,10 -0,11 -0,12 -0,10 -0,10 -0,10 -0,11 -0,10 -0,10 -0,11 -0,12 -0,10 -0,10 -0,10 -0,11 -0,10 -0,10 -0,11 -0,12 -0,10 -0,10 -0,10 -0,11 -0,11 -0,11 -0,12 -0,13 -0,11 -0,11 -0,11 -0,11 -0,12 -0,11 -0,11 -0,12 -0,13 -0,11 -0,11 -0,11 -0,12 -0,11 -0,11 -0,12 -0,13 -0,11 -0,11 -0,11 -0,11 -0,12 -0,11 -0,11
-0,06 -0,12 -0,17 -0,28 -0,12 -0,10 -0,13 -0,23 -0,09 -0,15 -0,20 -0,31 -0,15 -0,13 -0,16 -0,30 -0,12 -0,18 -0,24 -0,34 -0,18 -0,16 -0,19 -0,33 -0,15 -0,21 -0,27 -0,37 -0,21 -0,19 -0,22 -0,36 -0,18 -0,24 -0,30 -0,40 -0,25 -0,23 -0,25 -0,39 -0,21 -0,26 -0,34 -0,43 -0,27 -0,25 -0,28 -0,42 -0,24 -0,29
-0,38 -0,38 -0,38 -0,38 -0,38 -0,36 -0,34 -0,34 -0,35 -0,35 -0,35 -0,35 -0,35 -0,33 -0,31 -0,31 -0,32 -0,32 -0,32 -0,32 -0,32 -0,30 -0,28 -0,28 -0,29 -0,29 -0,29 -0,29 -0,29 -0,27 -0,25 -0,25 -0,26 -0,26 -0,26 -0,26 -0,26 -0,24 -0,22 -0,22 -0,22 -0,22 -0,22 -0,22 -0,22 -0,20 -0,19 -0,19 -0,19 -0,19
Condiţii de lucru ap
f
T
1...4 1...10 1...12 1...16 1...10 1...10 1...10 2...16 1...4 1...10 1...12 1...16 1...10 1...10 1...10 2...16 1...4 1...10 1...12 1...16 1...10 1...10 1...10 2...16 1...4 1...10 1...12 1...16 1...10 1...10 1...10 2...16 1...4 1...10 1...12 1...16 1...10 1...10 1...10 2...16 1...4 1...10 1...12 1...16 1...10 1...10 1...10 2...16 1...4 1...10
0,10...0,3 0,10...0,8 0,15...1,0 0,20...1,2 0,15...1,0 0,15...1,0 0,15...1,2 0,15...1,2 0,10...0,3 0,10...0,3 0,10...0,8 0,15...1,0 0,20...1,2 0,15...1,0 0,15...1,0 0,15...1,2 0,15...1,2 0,10...0,3 0,10...0,3 0,10...0,8 0,15...1,0 0,20...1,2 0,15...1,0 0,15...1,0 0,15...1,2 0,15...1,2 0,10...0,3 0,10...0,8 0,15...1,0 0,20...1,2 0,15...1,0 0,15...1,0 0,15...1,2 0,15...1,2 0,10...0,3 0,10...0,8 0,15...1,0 0,20...1,2 0,15...1,0 0,15...1,0 0,15...1,2 0,15...1,2 0,10...0,3 0,10...0,8 0,15...1,0 0,20...1,2 0,15...1,0 0,15...1,0 0,15...1,2 0,15...1,2 0,10...0,3 0,10...0,3 0,10...0,8
6...60 6...100 6...100 6...100 6...30 6...30 6...30 6...30 6...60 6...100 6...100 6...100 6...30 6...30 6...30 6...30 6...60 6...100 6...100 6...100 6...30 6...30 6...30 6...30 6...60 6...100 6...100 6...100 6...30 6...30 6...30 6...30 6...60 6...100 6...100 6...100 6...30 6...30 6...30 6...30 6...60 6...100 6...100 6...100 6...30 6...30 6...30 6...30 6...60 6...100
Gr. prel.
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
6
E
F G v 'c = C ⋅ a p ⋅ f ⋅ T Tip.carb. C F E G
TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX TTM/TTS TK15 TZ15 TN25 TTI TTX TTM/TTS TK15 TZ15 TN25 THM-F AT15/THM HK15 THM-F AT15/THM HK15 THM-F AT15/THM HK15 THM-F AT15/THM HK15 THM-F AT15/THM HK15 THM-F AT15/THM HK15 THM-F AT15/THM HK15 THM-F AT15/THM HK15
177 137 302 294 234 168 224 190 142 108 247 247 198 133 178 151 110 202 202 163 145 120 87 159 159 136 634 502 830 454 355 591 348 263 441 255 186 327 191 136 247 139 97 184 103 70 131 79 53 102
-0,12 -0,13 -0,11 -0,11 -0,11 -0,12 -0,12 -0,12 -0,13 -0,14 -0,12 -0,12 -0,12 -0,13 -0,12 -0,12 -0,13 -0,12 -0,12 -0,12 -0,12 -0,12 -0,13 -0,12 -0,12 -0,12 -0,10 -0,12 -0,12 -0,10 -0,12 -0,12 -0,11 -0,13 -0,12 -0,11 -0,13 -0,12 -0,12 -0,14 -0,13 -0,12 -0,14 -0,13 -0,13 -0,15 -0,13 -0,13 -0,15 -0,13
-0,37 -0,46 -0,29 -0,27 -0,31 -0,45 -0,27 -0,32 -0,40 -0,49 -0,32 -0,30 -0,34 -0,48 -0,30 -0,35 -0,44 -0,34 -0,32 -0,37 -0,33 -0,38 -0,47 -0,39 -0,37 -0,40 -0,13 -0,21 -0,13 -0,14 -0,23 -0,16 -0,15 -0,25 -0,17 -0,17 -0,27 -0,18 -0,19 -0,29 -0,19 -0,21 -0,31 -0,21 -0,23 -0,33 -0,24 -0,25 -0,35 -0,27
-0,19 -0,19 -0,19 -0,17 -0,16 -0,16 -0,16 -0,16 -0,16 -0,16 -0,16 -0,15 -0,14 -0,14 -0,13 -0,13 -0,13 -0,13 -0,12 -0,12 -0,10 -0,10 -0,10 -0,10 -0,09 -0,10 -0,32 -0,32 -0,32 -0,29 -0,29 -0,29 -0,26 -0,26 -0,26 -0,22 -0,22 -0,22 -0,19 -0,19 -0,19 -0,16 -0,16 -0,16 -0,13 -0,13 -0,13 -0,10 -0,10 -0,10
Condiţii de lucru ap 1...12 1...16 1...10 1...10 1...10 2...16 1...4 1...10 1...12 1...16 1...10 1...10 1...10 2...16 1...4 1...10 1...10 1...10 1...10 1...10 1...4 1...8 1...8 1...8 1...8 1...8 2...5 2...16 2...16 2...5 2...16 2...16 2...5 2...16 2...16 2...5 2...16 2...16 2...5 2...16 2...16 2...5 2...16 2...16 2...5 2...12 2...12 2...4 2...12 2...12
f 0,15...1,0 0,20...1,2 0,15...1,0 0,15...1,0 0,15...1,2 0,15...1,2 0,10...0,25 0,10...0,63 0,15...0,8 0,20...1,0 0,15...0,8 0,15...0,8 0,15...1,0 0,15...1,0 0,10...0,25 0,10...0,63 0,15...0,8 0,15...0,8 0,15...0,8 0,15...1,0 0,10...0,25 0,10...0,63 0,15...0,8 0,15...0,8 0,15...0,8 0,15...1,0 0,10...0,5 0,10...1,6 0,10...1,2 0,10...0,5 0,10...1,6 0,10...1,2 0,10...0,5 0,10...1,6 0,10...1,2 0,10...0,5 0,10...1,6 0,10...1,2 0,10...0,5 0,10...1,6 0,10...1,2 0,10...0,5 0,10...1,6 0,10...1,2 0,10...0,4 0,10...1,2 0,10...1,0 0,10...0,4 0,10...1,2 0,10...1,0
T 6...100 6...100 6...100 6...100 6...30 6...30 6...30 6...30 6...60 6...60 6...60 6...60 6...30 6...30 6...30 6...30 6...45 6...45 6...45 6...20 6...20 6...20 6...30 6...30 6...30 6...20 6...20 6...20 6...100 6...100 6...80 6...60 6...80 6...60 6...45 6...80 6...60 6...45 6...80 6...60 6...45 6...60 6...45 6...30 6...60 6...45 6...30 6...45 6...30 6...20 6...45 6...30 6...20
Tabelul 1.3 Constanta C şi exponenţii E, F, G pentru strunjirea cu materiale mineralo-ceramice Pentru WIDALOX G E F G Condiţii de lucru v 'c = C ⋅ a p ⋅ f ⋅ T C F E G ap [mm] f [mm] T [min] 2 2250 -0,10 -0,10 -0,50 1...6 0,16...0,63 3...45 3 1780 -0,10 -0,12 -0,47 1...6 0,16...0,63 3...45 4 1530 -0,10 -0,14 -0,47 1...6 0,16...0,63 3...45 5 1210 -0,11 -0,16 -0,44 1...6 0,16...0,63 3...45 6 1040 -0,11 -0,18 -0,44 1...6 0,16...0,63 3...45 7 830 -0,11 -0,20 -0,41 1...6 0,16...0,50 3...45 8 710 -0,12 -0,22 -0,41 1...6 0,16...0,50 3...45 9 570 -0,12 -0,24 -0,38 1...6 0,16...0,50 3...45 10 490 -0,12 -0,26 -0,38 1...6 0,16...0,50 3...45 11 2420 -0,10 -0,16 -0,50 2...10 0,16...0,80 3...45 12 2060 -0,11 -0,17 -0,48 2...10 0,16...0,80 3...45 13 1750 -0,12 -0,18 -0,46 2...10 0,16...0,80 3...45 14 1480 -0,13 -0,19 -0,44 2...10 0,16...0,80 3...45 15 1260 -0,14 -0,20 -0,42 2...10 0,16...0,80 3...45 16 1060 -0,14 -0,21 -0,40 2...10 0,16...0,80 3...45 17 900 -0,15 -0,22 -0,38 2...10 0,16...0,63 3...45 18 750 -0,15 -0,23 -0,36 2...10 0,16...0,63 3...45 Pentru WIDALOX H şi R 2 1912 -0,10 -0,10 -0,50 1...3 0,16...0,40 3...45 3 1513 -0,10 -0,12 -0,47 1...3 0,16...0,40 3...45 4 1301 -0,10 -0,14 -0,47 1...3 0,16...0,40 3...45 5 1029 -0,11 -0,16 -0,44 1...3 0,16...0,40 3...45 6 884 -0,11 -0,18 -0,44 1...3 0,16...0,40 3...45 7 706 -0,11 -0,20 -0,41 1...3 0,16...0,40 3...45 8 604 -0,12 -0,22 -0,41 1...3 0,16...0,32 3...45 9 485 -0,12 -0,24 -0,38 1...3 0,16...0,32 3...45 10 417 -0,12 -0,26 -0,38 1...3 0,16...0,32 3...45 11 2057 -0,10 -0,16 -0,50 1...4 0,16...0,50 0,16...0,50 3...45 12 1751 -0,11 -0,17 -0,48 1...4 0,16...0,50 0,16...0,50 3...45 13 1488 -0,12 -0,18 -0,46 1...4 0,16...0,50 0,16...0,50 3...45 14 1258 -0,13 -0,19 -0,44 1...4 0,16...0,50 0,16...0,50 3...45 15 1071 -0,14 -0,20 -0,42 1...4 0,16...0,50 0,16...0,50 3...45 16 901 -0,14 -0,21 -0,40 1...4 0,16...0,50 3...45 17 765 -0,15 -0,22 -0,38 1...4 0,16...0,40 3...45 18 638 -0,15 -0,23 -0,36 1...4 0,16...0,40 3...45 Pentru WIDIANIT (numai pentru materiale din categoria GG) 12 4120 -0,11 -0,17 -0,48 2...10 0,16...1,20 6...180 13 3500 -0,12 -0,18 -0,46 2...10 0,16...1,20 6...180 14 2960 -0,13 -0,19 -0,44 2...10 0,16...1,20 6...180 15 2520 -0,14 -0,20 -0,42 2...10 0,16...1,20 6...180 16 2120 -0,14 -0,21 -0,40 2...10 0,16...1,20 6...180 17 1530 -0,15 -0,22 -0,38 2...10 0,16...1,00 6...180 18 1275 -0,15 -0,23 -0,36 2...10 0,16...1,00 6...180
Gr. prel.
7
VBα [mm] 0,2...0,3 0,2...0,3 0,2...0,3 0,2...0,3 0,2...0,3 0,2...0,3 0,2...0,3 0,2...0,3 0,2...0,3 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,4 0,1...0,2 0,1...0,2 0,1...0,2 0,1...0,2 0,1...0,2 0,1...0,2 0,1...0,2 0,1...0,2 0,1...0,2 0,2...0,3 0,2...0,3 0,2...0,3 0,2...0,3 0,2...0,3 0,2...0,3 0,2...0,3 0,2...0,3 0,6...1,0 0,6...1,0 0,6...1,0 0,6...1,0 0,6...1,0 0,6...1,0 0,6...1,0
Tabelul 1.4 Factorul sistem tehnologic (WS) Condiţie/stare Semifabricat forjat, laminat sau turnat Semifabricat cu rigiditate scăzută Semifabricat cu rigiditate ridicată Strunjire interioară Canelare, retezare Maşină-unealtă în stare bună Maşină-unealtă în stare rea
WS 0,70...0,60 0,70...0,60 0,80...0,95 1,05...1,20 0,75...0,85 0,80...0,90 1,05...1,20 0,80...0,95
Tabelul 1.5 Valori limită pentru viteza de aşchiere, la strunjirea cu carburi metalice sinterizate [Krupp Widia] Grupa de prelucrabilitate
Tip.carb.
vc min [m/min]
vc max [m/min]
Grupa de prelucrabilitate
Tip.carb.
v c min [m/min]
vc max [m/min]
1
TTI TTX TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX
130 100 75 50 145 155 130 95 130 90 65 45 135 145 120 80 120 80 60 40 115 125 105 70 110 75 55 35 100 105 90 60 105 70 50 35 95 100 85 55 100 65
480 450 360 300 550 540 480 430 460 420 330 270 520 510 460 410 420 390 300 240 460 450 410 370 380 360 270 210 410 400 370 330 350 340 240 190 400 390 340 290 320 310
7
TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX TTM/TTS TK15 TZ15 TN25 TTI TTX TTM/TTS TK15 TZ15 TN25 THM-F AT15/THM HK15 THM-F AT15/THM HK15 THM-F AT15/THM HK15 THM-F AT15/THM HK15 THM-F AT15/THM HK15 THM-F
40 30 90 90 70 45 100 60 40 30 85 85 65 45 100 60 40 80 80 60 100 55 40 70 75 55 95 60 120 85 50 100 75 40 80 65 35 70 60 30 65 50
200 150 320 310 290 240 280 270 190 140 300 290 270 220 260 250 170 280 270 250 240 230 160 260 250 230 420 370 500 350 330 450 290 270 400 250 230 340 220 190 280 180
2
3
4
5
6
8
9
10
11
12
13
14
15
16
8
9
Tabelul 1.5 Valori limită pentru viteza de aşchiere, la strunjirea cu carburi metalice sinterizate (ContinuareKrupp Widia) Grupa de prelucrabilitate
7
Tip.carb.
vc min [m/min]
vc max [m/min]
TTM/TTS TTR TK15 TZ15 TN25 TN35 TTI TTX
45 30 90 95 75 50 100 60
220 170 370 360 310 260 300 280
Grupa de prelucrabilitate 17
18
Tip.carb.
v c min [m/min]
vc max [m/min]
AT15/THM HK15 THM-F AT15/THM HK15 THM-F AT15/THM HK15
25 50 45 20 45 40 20 40
150 230 140 120 180 120 100 150
Tabelul 1.6 Valori limită pentru viteza de aşchiere, la strunjirea cu materiale mineralo-ceramice Pentru WIDALOX G Grupa de Grupa de vc max vc min vc max vc min prelucrabilitate [m/min] [m/min] prelucrabilitate [m/min] [m/min] 1 10 80 500 2 220 700 11 220 1800 3 190 650 12 200 1700 4 170 600 13 180 1500 5 150 600 14 160 1300 6 130 600 15 145 1150 7 115 600 16 130 1000 8 100 600 17 120 900 9 90 500 18 110 800 Pentru WIDALOX H şi R 1 10 85 500 2 200 600 11 220 1600 3 180 600 12 200 1400 4 160 600 13 180 1250 5 145 600 14 165 1100 6 125 600 15 150 1000 7 115 600 16 135 850 8 105 600 17 130 750 9 95 500 18 120 650 Pentru WIDIANIT (numai pentru materiale din categoria GG) 11 15 145 1150 12 185 1700 16 135 1000 13 175 1500 17 110 900 14 160 1300 18 100 800 Pentru calculul frecvenţei rotaţiei, vitezei reale de aşchiere şi a vitezei relaţiile (1.9), (1.10) şi (1.11): 1000 ⋅ v c n = π ⋅ d e π ⋅ d e ⋅ n REAL v cREAL =
de avans se utilizează
1000
v f = f ⋅ n REAL
în care, nreal este frecvenţa rotaţiei arborelui principal al maşinii pe care se face prelucrarea. 10
(1.9) (1.10) (1.11)
1.3 Calculul componentelor for ţei de aşchiere Pentru calculul forţelor de aşchiere se folosesc relaţiile (vezi figura 1.6): 2 2 + F p F = F c 2 + F f
(1.12)
F c = A D ⋅ k c ⋅ K γ ⋅ K v ⋅ K SCH K T
(1.13)
1− x F f = b D ⋅ h D ⋅ k f 1.1
(1.14)
1− y F p = b D ⋅ h D ⋅ k p 1.1
(1.15)
Forţa totală de aşchiere Componenta principală a forţei de aşchiere Componenta forţei de aşchiere de pe direcţia avansului Componenta forţei de aşchiere de pe direcţia transversală
Figura 1.6 Forţa de aşchiere şi componentele sale în cazul strunjirii
Pentru calculul componentei principale a forţei de aşchiere (relaţia 1.10) se utilizează valorile forţei specifice de aşchiere k c c prezentate în tabelele 1.7, 1.8 şi o serie de coeficienţi de corecţie: K γ γ (în funcţiede unghiul de degajare al sculei), dat de relaţia (1.16): o γ − γ 0
, (1.16) 66,7 în care γ0 este valoarea unghiului de degajare al sculei utilizate la determinarea forţei specifce de aşchiere (+6° pentru prelucrarea oţelului şi +2° pentru prelucrarea fontei); o K v v (în funcţie de viteza de aşchiere), calculat cu relaţia (1.17): K γ = 1 −
K v =
o
o
(K vMAX − K vMIN )(v cMAX − v cREAL ) v cMAX − v cMIN
+ K vMIN
(1.17)
Valorile coeficientului K v v se aleg din tabelul 1.9. =1, în cazul prelucrării oţelului sau K SCH SCH (în funcţie de materialul sculei), care ia valoarea K SCH SCH =1, fontei cu carburi metalice sinterizate şi K SCH =0,9, în cazul prelucrării oţelului sau fontei cu SCH =0,9, materiale mineraloceramice; K T T (în funcţie de starea de uzură a sculei), care ia valori în funcţie de mărimea faţetei de uzură de pe faţa de degajare a sculei; pentruVB α α=0,3 mm,K T = T=1,3...1,5; 1,3...1,5; Pentru calculul componentelor F R R şi F A A se folosesc coeficienţii 1-x şi 1-y prezentaţi în tabelul 1.10.
11
Tabelul 1.7 Forţa specifică de aşchiere k c c în [N/mm2] pentru strunjire, în funcţie de avans 0,063...0,4 mm/rot mm/rot unghiul de atac K , pentru diferite materiale (f= 0,063...0,4 Mat. semif. DIN
f=0,063 mm/rot K [°]
St42 St50 St60 St70 C45, Ck45 C60, Ck60 18MnCr5 18CrNi6 34CrMo4 42CrMo4 50CrV4 15CrMo4 Mn, CrNi CrMo v.o.St Nichtrost St Mn-Hartstahl
HartgußGS-45 GS-52 GS-15 GS-25 GTW, GTS Gußbronze Rotguß Messing Al-Leg Mg-Leg
30 3139 4807 3777 6180 3532 3875 5052 6180 4562 4836 5356 4042 4807 5052 4709 7014 3875 2865 3139 1903 2747 2600 3139 1452 1471 1452 510
45 2953 4385 3551 5572 3385 3620 4630 5572 4218 5346 4904 3806 4444 4689 4415 6475 3649 2668 2953 1766 2521 2394 2953 1334 1354 1334 481
60 2825 4140 3394 5219 3257 3463 4365 5219 4022 5052 4611 3639 4228 4475 4218 6151 3502 2560 2825 1678 2384 2256 2825 1256 1295 1256 466
f=0,1 mm/rot K °] 90 2766 4022 3316 5052 3198 3385 4238 5052 3924 4905 4473 3690 4120 4365 4120 6984 3434 2511 3766 1638 2315 2197 2766 1226 1275 1226 461
30 2894 4267 3473 5396 3316 3541 4503 5396 4120 5199 4758 3738 4336 4581 4316 6318 3571 2619 2844 1727 2453 2325 2894 1295 3124 1295 471
45 2709 3904 3237 4885 3139 3316 4120 4885 3826 4787 4356 3522 4022 4267 4042 5837 3355 2462 2708 1599 2256 2139 2708 1197 1256 1197 446
60 2600 3659 3090 4572 3041 3169 3875 4571 3630 4532 4130 3384 3826 4071 3865 5543 3208 2364 2600 1521 2139 2021 2600 1128 1197 1128 427
f=0,16 mm/rot K [°]
90 2551 3541 3022 4415 2982 3090 3757 4424 3541 4415 4022 3326 3728 3973 3777 5396 30129 2315 2551 1481 2070 1962 2551 1099 1177 1099 422
30 2659 3777 3169 4728 3090 3237 4002 4728 3729 4660 4248 3453 3924 4169 3953 5690 3277 2413 2659 1560 2197 2080 2659 1158 1226 1158 432
45 2502 3434 2953 4267 2933 3041 3649 4267 3463 4287 3904 3257 3640 3885 3698 5268 3071 2276 2502 1452 2021 1913 2502 1069 1158 1069 412
60 2404 3237 2835 3983 2835 2923 3434 3983 3306 4042 3659 3139 3375 3718 3541 5003 2953 2178 2403 1373 1893 1815 2403 1010 1099 1010 397
90 2354 3129 2776 3846 2786 2865 3335 3846 3227 3924 3541 3071 3384 3630 3463 4885 2884 2139 2354 1344 1834 1766 2354 981 1079 981 392
f=0,25 mm/rot K [°] 30 2453 3335 2894 4120 2884 2992 3541 4120 3384 4169 3787 3198 3551 3806 3620 5410 3012 2227 2453 1413 1962 1864 2453 1040 104 0 1128 1040 104 0 402
45 2315 3041 2727 3728 2747 2806 3237 3728 3159 3816 3434 3012 3316 3541 3394 4768 2825 2099 2315 1315 1785 1717 2315 961 1059 961 383
60 2237 2845 2619 3483 2649 2698 3061 3483 3021 3590 3237 2894 3159 3375 3257 4532 2698 2001 2237 1256 1678 1619 2237 903 1001 903 363
90 2197 2776 2570 3345 2610 2649 2963 3345 2943 3483 3129 2845 3090 3286 3188 4414 2629 1962 2197 1226 1628 1570 2197 883 981 883 353
f=0,4 mm/rot K [°] 30 2276 2943 2678 3590 2698 2757 3149 3590 3090 3708 3336 2953 3237 3453 3326 4650 2757 2050 2276 1285 1727 1668 2276 932 1030 932 373
45 2158 2688 2531 3237 2570 2600 2874 3237 2884 3384 3041 2796 3021 3218 3120 4316 2570 1923 2158 1197 1579 4530 2158 863 961 96 1 863 343
60 2060 2531 2433 3041 2492 2502 2698 3041 2766 3189 2855 2688 2865 3100 3002 4101 2453 1464 2060 1148 1491 1472 2060 804 922 804 329
90 2021 2453 2384 2933 2453 2443 2609 2943 2698 3090 2766 2629 2796 3041 2943 4002 2403 1825 2021 1118 1442 1432 2021 785 903 785 324
ă: Valorile din tabelul 1.7 s-au determinat pentru γ 0 ţelurilor), lurilor), γ 0 Not ă = e =+2° (la prelucrarea 0=+6° +6° (la prelucrarea o ţ 0 =+2° ş şchiere hiere fontelor) ş i v c = c c=100 100 m/min pentru viteza de a
Tabelul 1.8 For ţa specifică de aşchiere k c c în [N/mm2] pentru strunjire, în funcţie de avans =0,63...2,5 mm) şi unghiul de atac K , pentru diferite materiale f (f =0,63...2,5 Mat. semif. DIN St42 St50 St60 St70 C45, Ck45 C60, Ck60 18MnCr5 18CrNi6 34CrMo4 42CrMo4 50CrV4 15CrMo4 Mn, CrNi CrMo v.o.St
f=0,63 mm/rot K [°] 30 2109 2600 2482 2139 2531 2551 2786 3139 2825 3286 2943 2743 2943 3159
45 1991 2384 2354 2845 2413 2403 2531 2845 2619 3002 2678 2580 2727 2972
60 1923 2256 2266 2649 2335 2305 2394 2649 2482 3835 2531 2472 2609 2855
f=1 mm/rot K [°] 90 1884 2197 2227 2551 2296 2256 2315 2541 2413 2747 2453 2423 2550 2796
30 1962 2315 2305 2747 2374 2354 2462 2747 2551 2923 2600 2531 2668 2914
45 1854 2139 2178 2472 2266 2217 2256 2472 2378 2668 2384 2374 2502 2747
60 1795 2021 2099 2296 2207 2139 2119 2296 2256 2531 2246 2296 2394 2696
12
f=1,6 mm/rot K [°] 90 1766 1952 2070 2217 2178 2090 2060 2217 2197 2423 2178 2246 2355 2570
30 1825 2080 2139 2384 2237 2178 2188 2384 2305 2600 2315 2335 2453 2688
45 1746 1903 2040 2184 2139 2060 2011 2148 2148 2384 2119 2197 2286 2521
60 1687 1785 1962 2011 2100 1982 1903 2011 2050 2256 2001 2119 2188 2423
f=2,5 m/rot K [°] 90 1668 1727 1936 1942 2070 1952 1844 1942 2001 2197 1942 2080 2139 2374
30 1717 1844 2001 2080 2119 2021 1952 2080 2099 2325 2060 2158 2237 2472
45 1648 1676 1903 1884 2040 1923 1785 1884 1962 2139 1884 2040 2099 2335
60 1509 1579 1844 1766 1982 1864 1687 1766 1864 2021 1785 1982 2001 2237
90 1570 1530 1815 1717 1962 1834 1638 1717 1815 1962 1727 1942 1962 2197
Tabelul 1.8 For ţa specifică de aşchiere k c c în [N/mm2] pentru strunjire, în funcţie de avans =0,63...2,5 mm) şi unghiul de atac K , pentru diferite materiale (continuare) f (f =0,63...2,5 Mat. semif. DIN
f=0,63 mm/rot K [°] 30 3061 4206 2511 1893 2109 1177 1530 1501 2109 834 942 834 334
45 2884 3904 2354 1785 1991 1099 1 099 1403 1393 1991 765 883 765 314
60 2786 3728 2256 1718 1923 1040 1315 1324 1923 716 853 716 299
f=1 mm/rot K [°] 90 2727 3630 2197 1687 1884 1020 1275 1295 1884 697 834 697 264
30 2835 3816 2305 1765 1962 1069 1354 1364 1962 736 863 736 304
45 2678 3551 2158 1658 1854 1001 1256 1265 1854 687 824 687 294
f=1,6 mm/rot K [°]
60 2580 3375 2070 1599 1795 952 1177 1207 1795 657 785 657 280
90 30 45 60 90 Nichtrost St 2531 2629 2492 2403 2354 Mn-Hartstahl 3296 3463 3218 3080 3002 2021 2109 1982 1903 1864 HartgußGS-45 1570 1628 1550 1491 1472 GS-52 1766 1725 1746 1687 1668 932 981 912 873 853 GC-15 GC-25 1138 1226 1099 1040 1010 GTW, GTS 1177 1236 1156 1099 1079 1766 1825 1746 1687 1668 Gußbronze Rotguß 638 667 628 603 589 Messing 765 804 755 716 697 638 667 628 603 589 Al-Leg Mg-Leg 275 284 275 260 255 ă : Valorile din tabelul 1.8 s-au determinat pentru γ 0 Not ă =+6° (la prelucrarea 0 =+6° ş şchiere hiere fontelor) ş i v c = c c=100 100 m/min pentru viteza de a
f=2,5 m/rot K [°] 30 45 60 90 2443 2315 2237 2193 3149 2943 2906 2743 1942 1825 1746 1717 1521 1452 1393 1373 1717 1648 1589 1570 893 834 804 785 1069 981 932 907 1128 1059 1001 981 9 81 1717 1648 1589 1570 618 679 559 549 736 687 667 657 618 579 559 544 265 245 245 245 ţelurilor), lurilor), γ 0 o ţ e = 0=+2° +2° (la prelucrarea
Tabelul 1.9 Dependen ţa factorului de corecţie K v v de viteza reală de aşchiere v cREAL cREAL , la prelucrarea oţelului laminat, oţelului turnat şi a fontei V c REAL [m/min] K v v V c REAL [m/min] K v v V c REAL [m/min] K v v V c REAL [m/min] K v v
15 1,26 50 1,11 90 1,01 300 0,93
20 1,25 55 1,09 100 1,00 350 0,92
25 1,23 60 1,07 120 0,98 400 0,91
30 1,20 65 1,06 140 0,97 450 0,90
35 1,18 70 1,05 160 0,96 500 0,89
40 1,15 75 1,04 200 0,95 600 0,87
45 1,13 80 1,03 250 0,94 650 0,86
Tabelul 1.10 For ţa specifică unitară de aşchiere şi exponentul ei pentru pentru calculul componentei forţei de avans k f1.1 şi a componentei transversale k p1.1 în [N/mm2] Mat. semif St50 St70 C15 Ck45 Ck60 15CrMo5 16MnCr5 18CrNi6 20MnCr5 30CrNimo8 34CrMo4 37MnSi5 42CrMo4 50CrV4
k f1.1
1-x
[N/mm2]
1-y
0,2987 0,3835 0,1993 0,3248 0,2877 0,2488 0,3024 0,2750 0,3190 0,3844 0,3190 0,3622 0,3295 0,2345
351 364 333 343 347 290 391 326 337 355 337 259 334 317
0,5089 0,5067 0,4648 0,5244 0,5870 0,4430 0,5410 0,5352 0,4778 0,5657 0,3715 0,7432 0,5239 0,6106
13
k p1.1
[N/mm2] 274 311 260 263 250 232 324 247 246 255 237 277 271 315
GGL-20
0,3010
240
0,5400
178
Tabelul 1.10 (continuare) For ţa specifică unitară de aşchiere şi exponentul ei pentru pentru calculul componentei forţei de avans k f1.1 şi a componentei transversale k p1.1 în [N/mm2] Mat. semif
k f1.1
1-x
GGG-60 G-AlMg4SiMn G-AlSi6Cu4 G-AlSi6Cu 4
[N/mm2] 290 20 20
0,2400 0,1300 0,1300
1-y
0,5657 0,2500 0,2500
k p1.1
[N/mm2] 240 32 32
Pentru calculul puterii principale de aşchiere şi a puterii necesare pentru avans se utilizează relaţiile (1.18) şi (1.19): F c ⋅ v cREAL (1.18) 60 ⋅ 1000 F f ⋅ v f (1.19) P f = 60 ⋅ 106 Pentru stabilirea diferitelor echivalenţe între materialele semifabricatelor se utilizează datele P c =
prezentate în tabelul 1.10. Tabelul 1.11 Echivalen ţa materialelor (HERTEL şi Coromant)
1.0036 1.0038 1.0040 1.0050 1.0060 1.0070 1.0075 1.0116
DIN
Stare
Ust 37-3
U, N U, N U, N U, N U, N U, N U, N U, N
Rst 37-2 Ust 42-2 St 50-2 St 60-2 St 70-2 Ust 42-1 St37-3
1.0144
St44-2
1.0301 1.0401 1.0402 1.0416 1.0443
C 10 C 15
1.0501 1.0503 1.0505 1.0535 1.0551 1.0553
C 22 GS 38 GS 45 C 35 C 35 C 35 C 45 C 45 StE32 C 55 C 55 C 55 GS52 GS60
HB≤30
GR. PREL 2
STAS
01.1
OL 37k OL 37.2k OL 42.2n OL 50.1k OL 60.1k OL 70.1k OL 42.1n OL 37.3k
1.4429 1.4435 1.4438 1.4460 1.4448 1.4500 1.4506 1.4511
02.1
-
1.4541
2 3 4 5 6 3
U, N 540 N U, V 640 N V 740 N 640 N 840 N
1* 1* 1 2 3 2 3 4 4 5
740 N 840 N 950 N N N
5 6 7 4 5
N
CMC
01.1 01.1
01.2
01.2
01.3
OLC 10 OLC 15 OLC 20 OLC 35 OLC 35 OLC45, ARC6A OLC 55 OLC 55 OLC 55 OT 50.2 OT 60.2
DIN
GR. PREL
X2CrNiMon1813 X2CrNiMo1812 X2CrNiMo1816 X8CrNiMo275 G-X6CrNiMo1713
X8CrNb17
12 12 12 10
X10CrNiTi189
10
G-X7NiCrCuNb2520 X5NiCrMoCuTi2018
X10CrNiNb189 1.4550 G-X7CrNiNb189 1.4552 1.4571 X10cRNiMoTi1810 1.4581 G-X5CrNiMoNb1810 1.4583 X10CrNiMoNb1812 1.4585 C-X7CrNiMoCuNb1818 X45CrSi93 1.4718 X10CrA113 1.4724 X10CrA118 1.4742 X80CrNiSi20 1.4747 X10CrA124 1.4762 X15CrNiSi2012 1.4828 X12CrNi2521 1.4845 X12NiCrSi3616 1.4864 1.4865 G-X40NiCrSi3818 X53CrMnNiN219 1.4871 14
Stare
CMC
STAS
05.2 05.2 05.2 05.1
7TiNiCr180
05.1 05.2
10 05.2 06.32 05.2 03.11 05.1 05.1 05.1 05.1 05.2 05.2 20.11 20.11 05.1
10TiNiCr180 7NbNiCr180 15NiCr230
1.0570
02.1
St52-3
-
1.4876
05.2
X12CrNiTi189
Tabelul 1.11 Echivalen ţa materialelor (HERTEL şi Coromant) - continuare
1.0601 1.0718 1.0721 1.0726 1.0736 1.0737 1.0904 1.0961 1.1141 1.1157 1.1158 1.1167 1.1170 1.1181 1.1183 1.1191 1.1203 1.1213 1.1221 1.1274 1.1545 1.1663 1.1730 1.1740 1.2080 1.2210 1.2241 1.2341 1.2344 1.2363 1.2419 1.2436
DIN
Stare
C60
U, N 740 N U, N 880 N V 1000 N
C60 C60 9SMnPb28 10S20
GR. CMC PREL 5 01.3 6
7 1
35S20 9SMn36 9SMnPb36 55Si7 60SiCr7 Ck15 40Mn4 Ck25 36Mn5 28Mn6 Ck35 Ck35 Ck35 Cf35 Ck45 Ck45 Ck55 Ct53 Ck60 Ck60 Ck60 Ck101 C105W1 C125W C45W C45W C60W C60W C60W X210Cr12 115CrV3 51CrV4 X6CrMo4 X40CrMoV51 X100CrMoV51 105WCr6 X210CrW12
1*
U, N 540 N U, V 640 N V 740 N 640 N 840 N
740 N 880 N 1000 N
01.1 01.1 01.1 01.1 01.1 02.1 02.1 01.1 01.2 01.1 01.2 01.2
2 3 4 4 5
5 6 7
4 5 6 7 8 7 7 6 6 6
AUT12M -
OLC 25X T35Mo14 OLC 35X OLC 35X OLC 35X
01.2 01.2 01.3 01.2 01.3
01.4 01.4 01.4 640 N 840 N 740 N 880 N 1000 N 240 HB 200 HB 220 HB
STAS
03.11
03.11 03.11 02.1 03.11
OLC 45X OLC 45X OLC 55X OLC 60X OLC 60X OLC 60X
OSC 12 OSL 1 OSL 1
205Cr 115
MoCrW14
DIN
1.5067 1.5415 1.5419 1.5423 1.5622 1.5662 1.5680 1.5710 1.5732 1.5752 1.5919 1.6511 1.6523 1.6546 1.6582 1.6587 1.6657 1.7015 1.7033 1.7035 1.7039 1.7045 1.7131 1.7139 1.7147 1.7176 1.7218 1.7220 1.7223 1.7225 1.7228 1.7258 1.7262 1.7335 1.7361 1.7380 1.7715 1.8159 1.8506 1.8509 1.8515 1.8523 15
Stare
36Mn5
GR. PREL 7
15Mo3 20MoCrS4 16Mo5 14Ni6 X8Ni9 12Ni19 36NiCr6 14NiCr10 14NiCr14 15CrNi6 36CrNiMo4 21NiCrMo2 40NiCrMo22 34CrNiMo6 17CrNiMo6 14NiCrMo134 15Cr3 34Cr4 41Cr4 34MoCrS4G 42Cr4 16MnCr5 16MnCr5 20MnCr5 55Cr3 25CrMo4 34CrMo4 41CrMo4 42CrMo4 50CrMo4 24CrMo5 15CrMo5 13CrMo44 31CrMo12 10CrMo910 14MoV63 50CrV4 34CrAlS5 41CrAlMo7 31CeMo12 39CrMoV139
170 HB
4
170 HB 250 HB
3 6
250 HB
6
200 HB 230 HB
4 5
160 HB
3
160 HB
3
200 HB
4
210 HB
5 5 3
210 HB 180 HB 170 HB 270 HB 160 HB 220 HB 250 HB 250 HB
4 6 4 6 5 5
CMC
STAS
02.1 02.1 02.1 02.1 03.11 03.11 02.2 02.2 02.2
16Mo3
35CrNi15
15CrNi15 38MoCrNi10
02.2 02.1 02.1 02.1 34MoCrNi15 02.1 03.11 02.1 15Cr08 02.1 35Cr10 02.1 40Cr10, 45 Cr10 02.1 02.1 02.1 18MnCr10 02.1 02.1 02.1 02.1 02.1 02.1
02.1 02.1 02.1 02.1 02.1 02.1
25MoCr11 33MoCr11 41MoCr11
15MoMnCr12 14CrMo4 10CrMo10 50VCr11
02.1 02.1 02.1
1.2542 1.2550
45WCrV7 60WCrV7
03.11 220 HB
VSiCrW20
7
1.8550 3.7025
34CrAlNi7 Ti99.8
310 HB
8 17
Tabelul 1.11 Echivalen ţa materialelor (HERTEL şi Coromant) - continuare DIN
1.2581 1.2601 1.2713 1.2721 1.2833 1.2842
X30WCrV93 X165CrMoV12 55NiCrMoV6 50NiCr13 50NiCr13 100V1 90MnCrV8
Stare
220 HB 300 HB
GR. PREL
CMC
STAS
03.11 03.11 02.1
VCrW85 VMoCr120
6 8 01.4
220 HB
7
VMo18
DIN
Stare
3.7115 3.7124 3.7134 3.7164 3.7174 3.7184
TiAlSSN2,5 TiCu24 TiAl8Mo1V1 TiAl6V4 TiAl6V6SN2 TiAl4Mo4SNZSi0,5 F.cen.neag GG10
GR. PREL 17 17 17 17 17 17
CMC
STAS
08.1
Tabelul 1.11 Echivalen ţa materialelor (HERTEL şi Coromant) -continuare DIN
1.3207 1.3243 1.3255 1.3343 1.3348 1.3355 1.3401 1.3505 1.4000 1.4001 1.4006 1.4016 1.4021 1.4027 1.4034 1.4057 1.4086 1.4104 1.4112 1.4113 1.4120 1.4301 1.4305 1.4306 1.4308 1.4310 1.4311 1.4312 1.4313 1.4340
S10-4-3-10 S6-5-2-5 S16-1-2-5 S6-5-2 S2-9-2 S18-0-1 X120Mn12 100Cr6 X7Cr13 X7Cr14 (G-)X10Cr13 X8Cr17 X20Cr13 G-X20Cr14 X40Cr13 X20CrNi17 G-X120Cr29 X12CrMoS17 X90CrMoY18 X6CrMo17 X20CrMo13 X5CrNi189 X12CrNiS188 X2CrNi189 G-X6CrNi189 X12CrNi177 X2CrNiN1810 G-X10CrNi188 X5CrNi134 C-X40CrNi174
Stare
GR. PREL 8
CMC
F.cen.neag
03.13 03.13 03.13 03.13 03.13 200 HB
06.33 4 9* 9 9 10 10 11 11 12 9* 12
STAS
05.1 05.1 05.1 05.1 06.31 05.1 05.1
F.cen.neag
RP2, RP3 RP5
RUL 1 7Cr120
F.cen.neag
F.cen.neag F.cen.neag F.cen.neag F.cen.neag F.cen.neag F.cen.neag F.cen.neag
12CR130 10CR170 20CR130 T22CR130 40CR130
F. alba F.cen.neag
05.1 05.1
9 9 11
05.2 05.2 05.2 06.32 05.2 05.2
7NiCr180
F. aliata F. maleab.
10 05.1 12 16
DIN
Stare
GG15 GG20 GG25 GG30 GG35 GG40 GG15-GG40 GG15-GG40 GG15-GG40 GG15-GG40 NiCr202 GGG 40 GGG 40.3 GGG 35.3 GGG 50 GGG 60 GGG 70 GGG40-GGG70 GGG40-GGG70 GGG40-GGG70 GGG40-GGG70 GGG NiMn137 GGG NiCr202 GTS-35 GTS-45 GTS-55 GTS-65 GTS-70 GTS45-GTS70 GTS45-GTS70
140 HB
GR. PREL
08.1 08.1 08.2 08.2 08.2 08.2
140 HB 140 HB
140 HB 170 HB 210 HB 250 HB
CMC
13 14 15 16 08.3 09.1 09.1 09.1 09.1 09.2 09.2
180 HB 210 HB 250 HB 290 HB
13 14 15 16 09.1 09.1 07.1 07.2 07.2 07.2 07.3
180 HB 210 HB
13 14
STAS
1.4401 X5CrNiMo1810 1.4410 G-X10CrNiMo189
05.2 12
GTS45-GTS70 GTS45-GTS70
T12MnSiMoNiCr180
250 HB 290 HB
15 16
1.4 Exemplu de calcul • • •
• • • • •
Se consideră următoarea problemă de prelucrare: materialul semifabricatului - 42 CrMo 4 (DIN) ( DIN) duritatea 220 HB, diametru iniţial de=100 mm, diametru final df =94 =94 mm prelucrare într-o singură trecere (i=1), cu o pl ăcuţă din CMS produs ă de WIDIA-Hartmetall, sortul TTR. Condiţii de lucru: avans : f=0,25 mm/rot; unghi de atac: K=60°; unghi de degajare: γ=8°; starea maşinii unelte se consideră bună; durabilitatea sculei: 10 minute.
1. Adâncimea de aşchiere se determină cu relaţia (1.1): d e − d f 100 − 94 = = 3[mm] a p = 1⋅ 2 i ⋅ 2 2. Aria aşchiei detaşate, conform relaţiei (1.4): =3⋅0,25=0,75 [mm 2] A =a ⋅ ⋅ =3 p f 3. Conform tabelului 1.1, oţelul 42CrMo4 cu duritatea 220HB se încadrează în clasa 6 de prelucrabilitate. 4. Din tabelul 1.2, se aleg constantele C, F, E şi G necesare calculării vitezei de aşchiere corespunzătoare prelucrării unui material din clasa 6 de prelucrabilitate cu o carbură din sortul TTR: C =171; =171; F = -0,13; E = -0,43; G = -0,22 5. Viteza de aşchiere teoretică pentru prelucrarea materialului dat în condiţiile cerute, pe o maşinăunealtă aflată în stare bună de funcţionare, conform relaţiei (1.5): E G −0 ,13 ⋅ 0,25−0,43 ⋅ 10−0,22 = 1621273 [m/min] , v' c = C ⋅ a F p ⋅ f ⋅ T = 171 ⋅ 3 6. Estimarea factorului WS se face conform tabelului 1.4: Pentru semifabricat cu suprafaţă forjată: WS 1=0,7...0,8, valoare medie: 0,75 Pentru maşină-unealtă în stare bună: = WS 2 2=1,05...1,2, 1,05...1,2, valoare medie: 1,125 Factor WS TOT TOT cumulat (relaţia 1.7): WS TOT TOT =0,75⋅1,125=0,8438 Verificare: valoarea minimă a factorului WS (tabelul 1.4), WSMIN=0,7 Se verifică condiţia WS> WS MIN MIN : 0,8438>0,7 7. Valoarea vitezei teoretice de aşchiere (în funcţie de posibilităţile maşinii-unelte-relaţia 1.6): v c = WS= 162,1273 ⋅0,8438=136,79 [m/min] ⋅ WS= c=v' v' c c⋅ 8. Verificarea valorii vitezei de aşchiere: v c MIN < v c c< v c MAX Conform tabelului 1.5, pentru prelucrarea unui material din grupa de prelucrabilitate 6 cu carbur ă TTR trebuie respectate valorile limită (relaţia 1.8): =30 [m/min]; v c MAX =170 =170 [m/min] v c MIN =30 verificare: 30<136,79<170 30<136,79<170 9. Turaţia arborelui principal (relaţia 1.9): 1000 ⋅ v c 1000 ⋅ 136,79 n = = = 435,79 [min-1] π ⋅ d π ⋅ 100 10. Se alege turaţia din valorile disponibile ale maşinii-unelte: =450 [min-1] n REAL REAL =450 17
11. Determinarea vitezei reale de aşchiere (relaţia 1.10): π ⋅ d ⋅ n REAL π ⋅ 100 ⋅ 450 = = 141,37 [m/min] v c REAL = 1000 1000 12. Se determină valoarea forţei specifice de aşchiere k c c, corespunzătoare oţelului 42CrMo4, pentru f =0,25 =0,25 mm, K =60° =60° (tabelul 1.7): 2 k c = c=3590 3590 [N/mm ] 13. Calculul coeficientului de corecţie pentru unghiul de degajare (relaţia 1.16): γ − γ 0 8−6 =1− = 0,97 K γ = 1 − 66,7 66,7 14. Calculul coeficientului de corecţie pentru viteza de aşchiere: Întrucât valoarea calculată pentru v c REAL =141,37 =141,37 m/min se g ăseşte în tabelul 1.9 între valorile v c c =160 m/min şi v c MIN =140 =140 m/min, rela ţia (1.17) a coeficientului vitezei de aşchiere K v MAX =160 v se scrie: (K v MAX − K v MIN )(v c MAX − v c REAL ) (0,97 − 0,96)(160 − 141,37) + K v MIN = + 0,96 = 0,963 , K v = 160 − 140 v c MAX − v c MIN în care valorile K v MAX =0,97 =0,97 şi K v MIN =0,96 =0,96 se găsesc, de asemenea, în tabelul 1.9. 15. Coeficientul de corecţie al materialului aşchietor are valoarea K SCH =1 (prelucrarea oţelului cu SCH =1 carbură metalică sinterizată); 16. Pentru coeficientul de corecţie în funcţie de starea de uzură a sculei se alege valoarea medie din intervalul indicat K T = T=1,4. 1,4. 17. Determinarea forţei principale de aşchiere (relaţia 1.13): 590 ⋅ 0 9, 7 ⋅ 0 9, 693 ⋅ 1⋅ 1 4, = 3544 2 , 7 [N] F c = A ⋅ K c ⋅ K γ ⋅ K v ⋅ K SCH ⋅ K T = 0 7, 5 ⋅ 3 59 18. Puterea principală de aşchiere (relaţia 1.18): F c ⋅ v c REAL 3544,27 ⋅ 141,37 = = 8,351 [kW] P c = 60 ⋅ 1000 60 ⋅ 1000 19. Se determină valoarea forţei specifice de aşchiere pentru componenta de avans şi pentru componenta transversală, corespunzătoare prelucrării oţelului 42CrMo4 (tabelul 1.10): 2 =0,3295 =0,3295 k f1.1=334 [N/mm ], 1-x 2 =0,5239 k p1.1 =271 [N/mm ], 1-y =0,5239 20. Determinarea lăţimii aşchiei (relaţia 1.2): 3 a p = = 3,4641 [mm] b D = sin K sin 60° 21. Determinarea grosimii aşchiei (relaţia 1.3): h D D = f ⋅ sin K = 0,24 ⋅ sin 60° = 0,2165 [mm] 22. Determinarea componentei forţei de avans (relaţia 1.14): 0 ,3295 1− x ⋅ 334 = 698,83 [N] F f = b ⋅ h D ⋅ K f 1.1 = 3,4641 ⋅ 0,2165 23. Determinarea componentei transversale (relaţia 1.15): 0 ,5239 1− y ⋅ 271 = 421,12 [N] F p = b ⋅ h D ⋅ K p 1.1 = 3,4641 ⋅ 0,2165 24. Determinarea forţei rezultante (relaţia 1.13): 2 2 F = F c 2 + F f + F p = 3544,272 + 698,832 + 421,122 = 3636,97 [N] 25. Calculul vitezei de avans (relaţia 1.11): v f = f ⋅ n REAL = 0,25 ⋅ 450 = 112,5 [mm/min] 26. Calculul puterii de avans (relaţia 1.19): 698,83 ⋅112,5 F f ⋅ v f = = 0,0013 [kW] P f = 6 60 ⋅ 10 60 ⋅ 106 2. Varianta Hertel
Varianta utilizată de firma Hertel, diferă diferă de varianta Krupp prin următoarele: 18
materialele aşchietoare sunt clasificate în trei categorii, în funcţie de caracteristicile generale ale acestora (procentul de carburi metalice înglobate în masa de Co), conform tabelului 2.1; materialele semifabricatelor sunt împărţite în 16 clase de prelucrabilitate, după cum rezultă şi o din tabelul 1.11; pentru calculul vitezei ideale de aşchiere se utilizează datele din tabelul 2.2; o valorile factorului de stare a sistemului tehnologic WS sunt prezentate în tabelul 2.3; o valorile maxime ale valorii vitezei teoretice v c MAX sunt prezentate în tabelul 2.4. o o
Tabelul 2.1 Recomandări de utilizare a carburilor metalice sinterizate şi a materialelor mineraloceramice (HERTEL) 01 05 10 20 25 30 40 50 P
CP1 K
P e t i r e p o c a a r p u S
CP3 K
P
CM2 M K P
CM3 M K
Acoperire cu straturi multiple conform CP1, cu o înaltă rezistenţă la uzură, substratul de carbură metalică prezentând o tenacitate mai ridicată; recomandat pentru aşchierea medie a o ţelurilor laminate, turnate şi a fontelor; utilizabil şi în cazul aşchierii întrerupte. Acoperire cu straturi multiple TiC+TiN, cu o înalt ă rezistenţă la uzură atunci când are o bună tenacitate; adecvat pentru eforturi mari la prelucrarea o ţelului, chiar şi în condiţii dificile de prelucrare; are o tendiţă scăzută de formare a tăişului de depunere; utilizabil şi în cazul aşchierii întrerupte. Acoperire cu straturi multiple TiC+TiC/N+TiN, TiC+TiC/N+TiN, cu o înaltă rezistenţă la uzură atunci când are o bună tenacitate, adecvat pentru regimuri de a şchiere medii până la grele ale pieselor din oţel turnat; recomandat şi în cazul oţelurilor înalt aliate.
P
Sortiment neacoperit de carburi metalice sinterizate, rezistent la uzură şi la temperatură, recomandat pentru regimuri de a şchiere uşoare şi medii; recomandat şi în cazul operaţiilor de finisare.
P
Sortiment neacoperit de carburi metalice sinterizate cu tenacitate medie, recomandat pentru regimuri de a şchiere medii ale oţelulurilor laminate şi turnate; recomandat şi în cazul aşchierii întrerupte.
P10
P20
i r i r e p o c a a r p u s r ă r ă F
Strunjire Strunjire Acoperirea cu straturi multiple TiC+Al 2O3 conferă rezistenţă deosebit ă la uzură şi la încălzire, corespunzătoare pentru regimuri de aşchiere uşoare până la medii, cu viteze de a şchiere foarte mari; recomandate în cazul aşchierii continue a oţelurilor laminate, turnate şi a fontelor.
P
P25
Sortiment neacoperit de carburi metalice sinterizate cu tenacitate ridicată; recomandat pentru regimuri de a şchiere medii şi grele ale oţelulurilor laminate şi turnate, cu viteze de aşchiere reduse şi valori mari ale avansului; recomandat şi în cazul aşchierii întrerupte.
P
Sortiment neacoperit de carburi metalice sinterizate cu tenacitate ridicată; medie; recomandat pentru regimuri de a şchiere grele (degroşare) ale oţelulurilor laminate şi turnate, în cazul aşchierii întrerupte.
P
Sortiment neacoperit de carburi metalice sinterizate cu tenacitate deosebit de ridicat ă; recomandat pentru regimuri de a şchiere grele ale oţelurilor laminate, turnate şi a celor inoxidabile; recomandat ş în cazul vitezelor de a şchiere mici, cu sec ţiuni mari ale aşchiilor deta şate. Sortiment neacoperit de carburi metalice sinterizate destinat prelucrării materialelor cu a şchie scurtă, cum ar fi fonta cenuşie, fonta maleabilă, fonta cu grafit sferoidal şi altele; de asemenea, este
GX
PVA M
KM1 M
19
recomandat atât pentru prelucrarea materialelor neferoase (aluminiu, cupru, bronz) cât şi a materialelor dure (călite).
K
Tabelul 1.12 (Continuare) Strunjire/Frezare materiale mineralo-ceramice Sortiment neacoperit de carburi metalice sinterizate, cu granulaţie ultrafină şi foarte rezistent la uzur ă, recomandat în cazul prelucr ării materialelor cu conţinut înalt de nichel, a fontelor şi oţelurilor dure.
KMF M K
AC5 e c i m a r e c o l a r e n i M
Ceramică oxidică (Al2O3+ZrO2)
Ceramică carboxidică (Al2O3+TiC) MC2
NC1
Ceramică nitrurică (Si3N4)
Material cu o granula ţie extrem de fin ă şi cu o foarte înalt ă rezistenţă la uzură, foarte înalt ă duritate la cald; este recomandat pentru strunjirea de degro şare şi obişnuită a fontelor cenu şii, a oţelurilor de cementare şi de îmbunătăţire, cu viteze foarte mari de a şchiere. Material ce confer ă o bună rezistenţă a tăişului, rezistent la uzură, foarte bun ă duritate la cald; este recomandat în cazul strunjirii şi frezării de finisare fontelor dure şi a oţelurilor călite cu valori mari ale vitezei de a şchiere. Material cu o excelent ă rezistenţă la şocuri termice şi mecanice, cu o bună tenacitate la cald şi la rece; este recomandat pentru strunjirea şi frezarea de degro şare a fontelor cenu şii, cu viteze medii şi mari; d ă rezultate bune în cazul a şchierii întrerupte şi în cazul prelucr ărilor cu lichide de r ăcire-ungere.
Tabelul 2.2 Constanta C şi exponenţii E, F G pentru strunjirea cu carburi metalice sinterizate (HERTEL) E E F F G G Mat. Mat. Mat. Mat. v 'c = C ⋅ a p ⋅ f ⋅ T v 'c = C ⋅ a p ⋅ f ⋅ T semif. aşc. semif. aşc. C E F G C E F G Semifabricate din oţel Semifabricate din oţel CP1 820 -0,21 -0,10 -0,35 P10 195 -0,38 -0,13 -0,21 CP3 785 -0,21 -0,10 -0,35 P20 175 -0,42 -0,13 -0,21 7 CM2 755 -0,30 -0,12 -0,35 P25 150 -0,46 -0,13 -0,21 CM3 735 -0,30 -0,12 -0,35 GX 120 -0,54 -0,13 -0,21 1 P10 760 -0,20 -0,11 -0,39 CP1 175 -0,42 -0,12 -0,14 P20 695 -0,22 -0,11 -0,39 CP3 165 -0,42 -0,12 -0,14 P25 620 -0,25 -0,11 -0,39 CM2 150 -0,53 -0,14 -0,14 8 GX 500 -0,38 -0,11 -0,39 CM3 140 -0,53 -0,14 -0,14 CP1 670 -0,24 -0,10 -0,32 P10 155 -0,41 -0,13 -0,18 CP3 640 -0,24 -0,10 -0,32 P20 135 -0,45 -0,13 -0,18 CM2 615 -0,33 -0,12 -0,32 P25 115 -0,50 -0,13 -0,18 CM3 585 -0,33 -0,12 -0,32 CM2 305 -0,25 -0,14 -0,20 2 P10 600 -0,23 -0,11 -0,36 CM3 290 -0,25 -0,14 -0,20 P20 550 -0,25 -0,11 -0,36 P10 275 -0,24 -0,13 -0,24 9 P25 485 -0,29 -0,11 -0,36 P20 255 -0,24 -0,13 -0,24 GX 385 -0,40 -0,11 -0,36 P25 240 -0,25 -0,13 -0,24 CP1 540 -0,27 -0,10 -0,29 GX 205 -0,26 -0, 26 -0,13 -0,24 3 CP3 525 -0,27 -0,10 -0,29 CM2 235 -0,27 -0,14 -0,17 CM2 480 -0,37 -0,12 -0,29 CM3 225 -0,27 -0,14 -0,17 CM3 460 -0,37 -0,12 -0,29 P10 210 -0,25 -0,13 -0,21 10 P10 485 -0,26 -0,11 -0,33 P20 195 -0,25 -0,13 -0,21 P20 435 -0,29 -0,11 -0,33 P25 185 -0,26 -0,13 -0,21 P25 380 -0,33 -0,11 -0,33 GX 155 -0,28 -0, 28 -0,13 -0,21 20
4
GX CP1 CP3 CM2
295 440 420 385
-0,43 -0,30 -0,30 -0,40
-0,11 -0,10 -0,10 -0,12
-0,33 -0,26 -0,26 -0,26
11
P10 P20 P25 GX
150 140 130 115
-0,26 -0,26 -0,27 -0,29 -0, 29
-0,12 -0,12 -0,12 -0,12
-0,18 -0,18 -0,18 -0,18
Tabelul 2.2 Constanta C şi exponenţii E, F G pentru strunjirea cu carburi metalice sinterizate (HERTEL) E E F F G G Mat. Mat. Mat. Mat. v 'c = C ⋅ a p ⋅ f ⋅ T v 'c = C ⋅ a p ⋅ f ⋅ T semif. aşc. semif. aşc. C E F G C E F G Semifabricate din oţel Semifabricate din oţel CM3 365 -0,40 -0,12 -0,26 P10 115 -0,27 -0,11 -0,15 P10 395 -0,29 -0,11 -0,30 P20 105 -0,27 -0,11 -0,15 12 4 P20 350 -0,32 -0,11 -0,30 P25 100 -0,28 -0,11 -0,15 P25 305 -0,36 -0,11 -0,30 GX 855 -0,30 -0, 30 -0,11 -0,15 GX 240 -0,46 -0,11 -0,30 Semifabricate Semifabr icate din font ă CP1 335 -0,33 -0,11 -0,23 CP1 420 -0,10 -0,10 -0,25 CP3 320 -0,33 -0,11 -0,23 CP3 400 -0,10 -0,10 -0,25 13 CM2 380 -0,13 -0,12 -0,25 CM2 300 -0,42 -0,13 -0,23 CM3 285 -0,42 -0,13 -0,23 CM3 360 -0,13 -0,12 -0,25 5 P10 300 -0,32 -0,12 -0,27 KM1 285 -0,21 -0,12 -0,29 P20 265 -0,35 -0,12 -0,27 CP1 280 -0,12 -0,10 -0,22 P25 230 -0,39 -0,12 -0,27 CP3 270 -0,12 -0,10 -0,22 14 CM2 255 -0,15 -0,12 -0,22 GX 190 -0,49 -0,12 -0,27 CP1 270 -0,36 -0,11 -0,20 CM3 245 -0,15 -0,12 -0,22 CP3 255 -0,36 -0,11 -0,20 KM1 190 -0,24 -0,12 -0,25 CM2 235 -0,45 -0,13 -0,20 CP1 220 -0,14 -0,11 -0,19 CM3 225 -0,45 -0,13 -0,20 CP3 210 -0,14 -0,11 -0,19 6 15 CM2 205 -0,17 -0,13 -0,19 P10 240 -0,35 -0,12 -0,24 P20 210 -0,38 -0,12 -0,24 CM3 195 -0,17 -0,13 -0,19 P25 180 -0,42 -0,12 -0,24 KM1 135 -0,27 -0,13 -0,21 GX 150 -0,51 -0,12 -0,24 CP1 160 -0,16 -0,12 -0,16 CP1 215 -0,39 -0,12 -0,17 CP3 155 -0,16 -0,12 -0,16 16 CM2 150 -0,19 -0,14 -0,16 CP3 205 -0,39 -0,12 -0,17 7 CM2 190 -0,49 -0,14 -0,17 CM3 145 -0,19 -0,14 -0,16 CM3 180 -0,49 -0,14 -0,17 KM1 95 -0,30 -0,14 -0,17 Tabelul 2.3 Coeficientul WS (HERTEL) Tipul carburii metalice
CP1 CP3 CM2 CM3 P10 P20 P25 GX PVA KM1
Canelare, retezare
Semifabricat forjat, laminat sau turnat
Strunjire interioară
0,8 0,8 0,8 0,8 0,7 0,7 0,7 0,7 0,8 0,8
0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,8 0,85 0,85
0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9
21
KMF
0,8
0,85
22
0,9
Tabelul 2.4 Valori maxime pentru viteza de aşchiere, la strunjirea (HERTEL) Gr upă de v c MAX [m/min] prelucrabilitate CP1 CP3 CM2 CM3 P10 P20 1 480 430 400 370 420 380 2 450 400 370 340 390 350 3 420 375 345 320 360 330 4 390 350 315 290 335 305 5 340 300 270 250 300 275 6 270 240 215 200 250 220 7 215 190 170 160 200 180 8 175 155 130 120 165 140 9 270 250 240 220 10 240 220 210 190 11 160 145 12 115 105 13 270 255 245 230 14 200 195 185 180 15 175 170 160 155 16 140 135 130 125 -
cu carburi metalice sinterizate P25 320 300 280 260 230 185 150 115 190 165 115 100 -
GX 250 230 215 200 180 145 115 140 120 95 80 -
KM1 210 170 130 100
2.1 Exemplu de calcul • • •
• • • • •
Se consideră următoarea problemă de prelucrare: materialul semifabricatului - 42 CrMo 4 (DIN) ( DIN) duritatea 220 HB, diametru iniţial de=100 mm, diametru final df =94 =94 mm prelucrare într-o singură trecere (i=1), cu două plăcuţe din CMS produse de HERTEL, sorturile P10 şi P20. Condiţii de lucru: avans : f=0,25 mm/rot; unghi de atac: K=60°; unghi de degajare: γ=8°; starea maşinii unelte se consideră bună; durabilitatea sculei: 10 minute.
1. Adâncimea de aşchiere se determină cu relaţia (1.1): a p =
d e − d f 100 − 94 = = 3[mm] 1⋅ 2 i ⋅ 2
2. Aria aşchiei detaşate, conform relaţiei (1.4): =3⋅0,25=0,75 [mm 2] A =a ⋅ ⋅ =3 p f
3. Conform tabelului 1.11, oţelul 42CrMo4 cu duritatea 220HB se încadrează în clasa 5 de prelucrabilitate. 4. Din tabelul 2.2, se aleg constantele C, F, E şi G necesare calculării vitezei de aşchiere corespunzătoare prelucrării unui material din clasa 5 de prelucrabilitate; pentru sortul P10 se reţin valorile: =300; F = -0,32; E = -0,12; G = -0,27, C =300; 23
iar pentru sortul P 20: =265; F = -0,35; E = -0,12; G = -0,27. C =265;
5. Vitezele de aşchiere teoretice pentru prelucrarea materialului dat în condiţiile cerute, pe o maşină-unealtă aflată în stare bună de funcţionare, conform relaţiei (1.5): F −0,32 G ⋅ 0,25−0,12 ⋅ 10−0,27 = 133,87 [m/min], v ' c = C ⋅ a p ⋅ f ⋅ T = 300 ⋅ 3 pentru materialul P10 şi: E −0, 35 F G ⋅ 0,25−0,12 ⋅ 10−0,27 = 114,419 [m/min], v ' c = C ⋅ a p ⋅ f ⋅ T = 265 ⋅ 3 E
pentru materialul P 20.
6. Estimarea factorului WS se face conform tabelului 2.3: Pentru semifabricat cu suprafaţă forjată: =0,8 WS =0,8 Verificare: valoarea minimă a factorului WS (tabelul 1.4), WSMIN=0,7 Se verifică condiţia WS> WS MIN MIN : 0,8>0,7
7. Valoarea vitezei teoretice de aşchiere (în funcţie de posibilităţile maşinii-unelte-relaţia 1.6): v c = WS= 133,87 ⋅0,8=107,09 [m/min], pentru P 10 şi: ⋅ WS= c=v' v' c c⋅ v c = WS= 114,419 ⋅0,8=91,53 [m/min], pentru P 20. ⋅ WS= c=v' v' c c⋅
8. Verificarea valorii vitezei de aşchiere: v c c< v c MAX Conform tabelului 2.4, pentru prelucrarea unui material din grupa de prelucrabilitate 5 se re ţin următoarele valori-limită: 300 [m/min] (P10) şi 275 [m/min] (P20). Pentru ambele valori este îndeplinită condiţia impusă. verificare: 107,09<300 107,09<300 şi 91,53<275
9. Turaţia arborelui principal (relaţia 1.9): n =
1000 ⋅ v c 1000 ⋅ 107,09 = = 340,87 [min-1] pentru P10 şi π ⋅ d π ⋅ 100 1000 ⋅ v c 1000 ⋅ 91,53 n = = = 291,34 pentru P 20. π ⋅ d π ⋅ 100
10. Se aleg turaţiile dintre valorile disponibile ale maşinii-unelte: =355 [min-1], pentru P 10 şi n REAL REAL =355 n REAL =280 [min-1], pentru P 20. REAL =280
11. Determinarea vitezei reale de aşchiere (relaţia 1.10): v c REAL =
π ⋅ d ⋅ n REAL
1000
v c REAL =
=
π ⋅ 100 ⋅ 355
1000
π ⋅ d ⋅ n REAL
1000
=
= 111,526 [m/min] pentru P 10 şi
π ⋅ 100 ⋅ 280
1000
= 87,96 pentru P 20.
12. Se determină valoarea forţei specifice de aşchiere k c c, corespunzătoare oţelului 42CrMo4, pentru f =0,25 =0,25 mm, K =60° =60° (tabelul 1.7): 2 k c = c=3590 3590 [N/mm ]
24
13. Calculul coeficientului de corecţie pentru unghiul de degajare (relaţia 1.16): K γ = 1 −
γ − γ 0
66,7
=1−
8−6 = 0,97 66,7
14. Calculul coeficientului de corecţie pentru viteza de aşchiere: Întrucât valoarea calculată pentru v c REAL =111,52 =111,52 m/min se g ăseşte în tabelul 1.9 între valorile v c c =120 m/min şi v c MIN =100 =100 m/min, rela ţia (1.17) a coeficientului vitezei de aşchiere K v MAX =120 v se scrie: (K v MAX − K v MIN )(v c MAX − v c REAL ) (1,00 − 0,98)(120 − 111,52) + K v MIN = + 0,98 = 0,9884 , K v = 120 100 − − v c MAX v c MIN pentru P10, în care valorile K v MAX =1,00 =1,00 şi K v MIN =0,98 =0,98 se găsesc, de asemenea, în tabelul 1.9. Pentru cazul P20 se obţine valoarea: (K v MAX − K v MIN )(v c MAX − v c REAL ) (1,03 − 1,01)(90 − 87,96) + K v MIN = + 1,01 = 1,0140 K v = 90 − 80 v c MAX − v c MIN
15. Coeficientul de corecţie al materialului aşchietor are valoarea K SCH =1 (prelucrarea oţelului cu SCH =1 carbură metalică sinterizată); 16. Pentru coeficientul de corecţie în funcţie de starea de uzură a sculei se alege valoarea medie din intervalul indicat K T = T=1,4. 1,4. 17. Determinarea forţei principale de aşchiere (relaţia 1.13): F c = A ⋅ K c ⋅ K γ ⋅ K v ⋅ K SCH ⋅ K T = 0,75 ⋅ 3590 ⋅ 0,97 ⋅ 0,9884 ⋅ 1 ⋅ 1,4 = 3614,0005 [N],
pentru P10 şi F c = A ⋅ K c ⋅ K γ ⋅ K v ⋅ K SCH ⋅ K T = 0,75 ⋅ 3590 ⋅ 0,97 ⋅ 1,014 ⋅ 1 ⋅ 1,4 = 3707,6 [N].
18. Puterea principală de aşchiere (relaţia 1.18): F c ⋅ v c REAL 3614 ⋅ 111,526 = = 6,717 [kW], pentru P10 şi 60 ⋅ 1000 60 ⋅ 1000 F c ⋅ v c REAL 3707,6 ⋅ 87,96 = = 5,435 [kW], pentru P20. P c = 60 ⋅ 1000 60 ⋅ 1000
P c =
19. Se determină valoarea forţei specifice de aşchiere pentru componenta de avans şi pentru componenta transversală, corespunzătoare prelucrării oţelului 42CrMo4 (tabelul 1.10): 2 k =0,3295 f1.1=334 [N/mm ], 1-x =0,3295 2 k =0,5239 =0,5239 p1.1 =271 [N/mm ], 1-y
20. Determinarea lăţimii aşchiei (relaţia 1.2): b D =
3 a p = = 3,4641 [mm] sin K sin 60°
21. Determinarea grosimii aşchiei (relaţia 1.3): h D = f ⋅ sin K = 0,24 ⋅ sin 60° = 0,2165 [mm]
22. Determinarea componentei forţei de avans (relaţia 1.14): 0 ,3295 1− x ⋅ 334 = 698,83 [N] F f = b ⋅ h D ⋅ K f 1.1 = 3,4641 ⋅ 0,2165
25
23. Determinarea componentei transversale (relaţia 1.15): 0 ,5239 1− y ⋅ 271 = 421,12 [N] F p = b ⋅ h D ⋅ K p 1.1 = 3,4641 ⋅ 0,2165
24. Determinarea forţei rezultante (relaţia 1.13): 2 2 F = F c 2 + F f + F p = 36142 + 698,832 + 421,122 = 3707,6 [N] pentru P10 şi
F =
2
2
3707 ,62 + 698,832 + 421,122 = 3796,314 în cazul P20.
2
F c + F f + F p =
25. Calculul vitezei de avans (relaţia 1.11): v f = f ⋅ n REAL = 0,25 ⋅ 355 = 88,75 [mm/min], pentru P10 şi v f = f ⋅ n REAL = 0,25 ⋅ 280 = 70 [mm/min], pentru P20.
26. Calculul puterii de avans (relaţia 1.19): 698,83 ⋅ 88,75 F f ⋅ v f = = 0,001 [kW] 6 60 ⋅ 10 60 ⋅ 106 698,83 ⋅ 70 F f ⋅ v f = = 0,0004 P f = 6 60 ⋅ 10 60 ⋅ 106
P f =
26
Varianta Sandvik-Coromant Sandvik-Coromant pentru alegerea regimului de aşchiere La varianta utilizată de firma Sandvik Coromant, valoarea avansului se alege în funcţie de mărimea razei de racordare a vârfului sculei, din condiţia geometrică de realizare a rugozităţii suprafeţei (aproximativ 2/3 din mărimea acsteia: f ≈2/3⋅R ). ). De asemenea, atât valoarea avansului cât şi cea a vitezei de aşchiere se aleg în vederea realizării unei eficienţe economice maxime. În vederea maximizării volumului de material aşchiat se recomandă alegerea unei valori cât mai mari a avansului, combinat ă cu o valoare cât mai mică a vitezei de aşchiere, dintre valorile recomandate pentru o anumită combinaţie material semifabricat-material aşchietor (tabelele 3.1...3.3). Valoarea vitezei de aşchiere se alege din tabelele 3.1...3.4, în funcţie de caracteristicile materialului semifabricatului, tipul materialului aşchietor şi valoarea avansului. Tabelul 3.1 Regimuri de aşchiere şi forţa specifică de aşchiere la prelucrarea cu cermet-uri [Sandvik Coromant]
CMC
Material
CT515 CT525 f [mm/rot] f [mm/rot] k c 0,4 Duritate [N/mm2] 0,05 0,1 0,2 0,05 0,1 0,2 v [m/min] v [m/min]
Caracteristici generale
1900 125 HB 640 530 430 490 01.1 C=0,15% ţ O el arbon 2100 150 HB 580 490 390 450 01.2 C=0,35% 2250 200 HB 510 420 340 390 01.3 C=0,60% 2100 180 HB 445 370 300 315 02.1 recopt 02.2 (călit şi revenit) îmbun ătăţit 2600 275 HB 305 250 205 215 Oţel aliat 02.2 (călit şi revenit) îmbun ătăţit 2700 300 HB 280 235 190 200 02.2 (călit şi revenit) îmbun ătăţit 2850 350 HB 245 205 165 175 03.1 Oţel înalt recopt 2600 200 HB 400 330 280 aliat 03.2 călit 3900 325 HB 195 19 5 160 145 ţ O el inoxi2300 200 HB 345 285 290 05.1 martensitic/feritic dabil recopt 2000 180 HB 270 225 190 06.1 nealiat 2500 200 HB 270 225 190 06.2 Oţel turnat slab aliat 2700 225 HB 220 180 150 06.3 înalt aliat Observaţii: Valorile din tabel corespund pentru K = 90° şi pentru o durabilitate T= 15 15 minute =0,4 [mm/rot] k c 0,4 este for ţa specific ă de aşchiere determinat ă pentru valoarea f =0,4
27
410 380 330 265 180 165 145 235 115
290 260 230 180 125 115 100 166 80
245
180
155 155 120
-
α=0,3 0,3 mm) (VB α =
Tabelul 3.2 Regimuri de aşchiere şi forţa specifică de aşchiere la prelucrarea oţelurilor cu CMS [Sandvik Coromant] a p k c 0,4 CMC Duritate u r [N/mm2] G
P
01.1 01.2 01.3 02.1 02.2 02.2 02.2 03.1 03.2 05.1 06.1 06.2 06.3
1900 2100 2250 2100 2600 2700 2850 2600 3900 2300 2000 2500 2700
125 HB 150 HB 200 HB 180 HB 275 HB 300 HB 350 HB 200 HB 325 HB 200 HB 180 HB 200 HB 225 HB
GC415 f [mm/rot] 0,1 0,4 0,8 v [m/min]
GC 425 f [mm/rot] 0,1 0,4 0,8 v [m/min]
GC 435 f [mm/rot] 0,2 0,5 1,0 v [m/min]
GC 235 f [mm/rot] 0,1 0,4 0,6 v [m/min]
480 4 80 440 385 380 3 80 260 240 210 350 170 295 2 95 260 255 190
440 4 40 100 350 320 215 200 170 280 120 275 230 190 170
330 3 30 300 260 200 140 125 110 175 85 225 135 120 95
180 165 145 155 15 5 105 95 85 140 65 130 13 0 100 90 80
345 315 3 15 275 265 180 165 145 230 2 30 110 240 185 160 130
250 230 200 195 130 120 105 170 190 145 120 95
300 275 27 5 240 220 150 135 120 185 18 5 80 210 160 125 115
205 190 165 170 115 105 90 135 60 165 120 85 80
230 210 21 0 185 140 100 90 75 115 11 5 55 180 105 90 70
165 150 130 100 70 60 55 80 40 145 75 60 55
130 13 0 120 105 110 75 70 60 100 45 110 80 70 60
110 100 90 90 60 50 45 80 35 90 65 55 45
Observaţii: Valorile din tabel corespund pentru K = 90° şi pentru o durabilitate T= 15 15 minute (VB α = α=0,3 0,3 mm) =0,4 [mm/rot] k c 0,4 este for ţa specific ă de aşchiere determinat ă pentru valoarea f =0,4
Tabelul 3.2 Regimuri de aşchiere şi forţa specifică de aşchiere la prelucrarea cu CMS [Sandvik Coromant] (continuare) a p k c 0,4 CMC Duritate u r [N/mm2] G
GC3015 f [mm/rot] 0,1 0,4 v [m/min]
S1P f [mm/rot] 0,1 0,3 0,5 v [m/min]
GC215 f [mm/rot] 0,1 0,4 0,8 v [m/min]
S6 f [mm/rot] 0,3 0,6 1,2 v [m/min]
01.1 1900 125 HB 510 365 410 290 230 440 300 205 170 01.2 2100 150 HB 470 335 380 260 210 400 275 190 160 01.3 2250 200 HB 410 295 330 230 185 335 230 155 130 02.1 2100 180 HB 400 280 260 180 145 300 205 160 100 02.2 2600 275 HB 275 195 180 120 100 205 140 105 70 02.2 2700 300 HB 255 180 165 115 90 190 125 95 65 P 02.2 2850 350 HB 220 155 145 100 80 165 115 85 55 03.1 2600 200 HB 370 250 235 165 265 175 130 90 03.2 3900 325 HB 180 120 115 80 110 75 55 40 05.1 2300 200 HB 315 255 240 195 260 200 160 125 06.1 2000 180 HB 275 200 155 120 215 150 115 70 06.2 2500 200 HB 270 185 155 110 180 115 80 60 60 06.3 2700 225 HB 205 140 125 90 160 110 70 45 Observaţii: Valorile din tabel corespund pentru K = 90° şi pentru o durabilitate T= 15 15 minute =0,4 [mm/rot] k c 0,4 este for ţa specific ă de aşchiere determinat ă pentru valoarea f =0,4
28
130 115 100 75 50 45 40 65 30 105 55 50 35
85 80 70 50 35 30 25 50 20 85 40 35 25
(VB α = α=0,3 0,3 mm)
Tabelul 3.3 Regimuri de a şchiere şi forţa specifică de aşchiere la prelucrarea oţelurilor inoxidabile şi rezistente la temperatură cu cermet-uri şi CMS [Sandvik Coromant] a p CMC u r G
Material Material
05.2 20.11 Oţel inox. 20.12 20.21 M 20.31 20.32 Aliaje 1 refractare 20.32 20.24 20.33
k c 0,4
Caracteristici generale
[N/mm2]
austenitic recopt, pe baz ă de Fe îmbătrânit, pe baz ă de Fe recopt, pe baz ă de Ni sau Co îmbătrânit, pe baz ă de Ni sau Co turnat, pe baz ă de Ni sau Co
Duritate
CT525
GC215
f [mm/rot]
f [mm/rot]
0,05 0,1 0,2 v [m/min]
0,2
0,4 0,6 v [m/min]
2450 3000 3050
200 HB 200 HB 280 HB
220 -
205 -
180 -
215 -
175 -
150 -
3500
250 HB
-
-
-
-
-
-
4150
350 HB
-
-
-
-
-
-
4150
320 HB
-
-
-
-
-
-
Observaţii: Valorile din tabel corespund pentru K= 90° şi pentru o durabilitate T=15 minute (VBα=0,3 mm) 1) Pentru aşchierea acestor materiale se recomand ă adoptarea unor unghiuri de atac K=45...60°, a unghiurilor de degajare pozitive şi utilizarea lichidelor de r ăcire-ungere =0,4 [mm/rot] k c 0,4 este for ţa specific ă de aşchiere determinat ă pentru valoarea f =0,4
Tabelul 3.3 Regimuri de aşchiere şi forţa specifică de aşchiere la prelucrarea cu oţelurilor inoxidabile şi rezistente la temperatură cu CMS [Sandvik Coromant]-continuare a p u r G
M
CMC
k c 0,4
[N/mm2]
05.2 20.11 20.12 20.211) 20.311) 20.22, 20.32 20.24, 20.33
Duritate
2450 3000 3050
200 HB 200 HB 280 HB
3500
250 HB
4150 4150
GC235
H10A
H13A
H10F
f [mm/rot]
f [mm/rot]
f [mm/rot]
f [mm/rot]
0,2 0,4 0,6 0,8 v [m/min]
0,1
120 105 -
0,4
0,8
0,2
v [m/min]
0,5
1,0
0,3
v [m/min]
0,6
1,2
v [m/min]
90 -
80 -
94 59
43 31
23 15
100 63 46
70 32 23
15 9
45 30
27 19
12 -
-
-
42
19
-
27
14
-
17
-
-
350 HB
34
-
-
17
-
-
10
-
-
320 HB
23
-
-
15
-
-
10
-
-
-
-
Observaţie: Valorile din tabel corespund pentru K= 90° şi pentru o durabilitate T=15 minute (VBα=0,3 mm) 1) Pentru aşchierea acestor materiale se recomand ă adoptarea unor unghiuri de atac K=45...60°, a unghiurilor de degajare pozitive şi utilizarea lichidelor de r ăcire-ungere. k c 0,4 este for ţa specific ă de aşchiere determinat ă pentru valoarea f =0,4 =0,4 [mm/rot]
29
Tabelul 3.3 Regimuri de aşchiere şi forţa specifică de aşchiere la prelucrarea cu oţelurilor inoxidabile şi rezistente la temperatură cu CMS [Sandvik Coromant]-continuare a p CMC u r G
05.2 20.11 20.12 20.211) M 20.311) 20.22, 20.32
k c 0,4
[N/mm2]
Duritate
2450 3000 3050
200 HB 200 HB 280 HB
3500
250 HB
4150
350 HB
20.24, 20.33
CT515
S1P
GC425
GC435
f [mm/rot]
f [mm/rot]
f [mm/rot]
f [mm/rot]
0,05 0,1 v [m/min]
310
255
0,1
0,3 v [m/min]
-
205
170
0,2
0,4 0,8 v [m/min]
-
200
165
0,2
0,5 1,0 v [m/min]
120
190
145
100
320 HB
Observaţie: Valorile din tabel corespund pentru K= 90° şi pentru o durabilitate T=15 minute (VBα=0,3 mm) 1) Pentru aşchierea acestor materiale se recomand ă adoptarea unor unghiuri de atac K=45...60°, a unghiurilor de degajare pozitive şi utilizarea lichidelor de r ăcire-ungere. k c 0,4 este for ţa specific ă de aşchiere determinat ă pentru valoarea f =0,4 =0,4 [mm/rot]
Tabelul 3.4 Regimuri de aşchiere şi forţa specifică de aşchiere la prelucrarea materialelor cu aşchie scurtă [Sandvik Coromant] a p CMC u r G
04 06.33 07.1 07.2 08.1 08.2 09.1 09.2 10 30.11 30.12 30.21
Material
k c 0,4
Caracteristici generale
[N/mm2]
Duritate
GC3015
GC435
f
f
0,1
0,4
0,8
v [m/min]
0,2
0,5
1,0
v [m/min]
călit2), 3), 4) 4500 55HRC 3600 250 HB oţel manganos 12% 2) feritic ă 1100 130 HB 325 270 210 175 145 100 Fontă maleabilă perlitică 1100 230 225 155 95 120 85 50 1100 180 HB 475 290 185 225 150 90 cu rezistenă mică Fontă turnată cu rezisten ţă mare 1500 260 HB 270 175 110 155 95 55 1100 160 HB 285 200 140 165 110 70 feritic ă Fontă nodulară perlitică 1800 250 HB 210 145 100 120 90 55 Fontă turnată călită 3000 400 HB 500 60 HB Aliaje de netratabile termic K aluminiu tratabile termic 800 100 HB Aliaje de netratabile termic 750 75 HB aluminiu 900 90 HB 30.22 (turnate) tratabile termic 700 110 HB 33.1 bronz cu Pb, Pb>1% 33.2 Bronzalamă (roşie) 750 90 HB alamă bronz f ără Pb, bronz, 1750 100 HB 33.3 cupru electrolitic plastic dur 40 Alte fibre materiale 45 cauciuc dur α=0,3 0,3 mm) Observaţii: Valorile din tabel corespund pentru K = 90° şi pentru o durabilitate T =15 =15 minute (VB α = Oţel dur
30
Pentru aşchierea acestor materiale se recomand ă adoptarea unor unghiuril de degajare negative; 3) Pentru aşchierea acestor materiale se recomand ă adoptarea unei valori de 15° pentru unghiul de atac şi a unui avans f =1...5 =1...5 mm/rot; 4) Pentru aşchierea acestor materiale se recomand ş utilizarea fa ţetelor negative pe fa ţa de degajare. =0,4 [mm/rot] k c 0,4 este for ţa specific ă de aşchiere determinat ă pentru valoarea f =0,4 2)
Tabelul 3.4 Regimuri de aşchiere şi forţa specifică de aşchiere la prelucrarea materialelor cu aşchie scurtă cu ajutorul CMS [Sandvik Coromant] - Continuare a p u r G
CMC
k c 0,4
[N/mm2]
Duritate
H13A
GT515
GC415
H1P
f
f
f
f
0,2 27 65 105 80 135 95 115 80 17 1750 1750 510 460 300 610 310 225 -
0,5 1,0 0,1 0,2 0,3 0,1 0,4 0,8 0,1 0,3 0,5 042), 3), 4) 4500 55HRC 16 10 38 27 2) 06.33 3600 250 HB 40 16 60 45 30 07.1 1100 130 HB 75 45 - 300 250 190 185 140 120 07.2 1100 230 60 30 - 210 140 - 130 100 85 08.1 1100 180 HB 95 60 160 130 100 240 260 165 245 170 135 08.2 1500 260 HB 65 40 130 105 - 250 155 100 175 120 95 09.1 1100 160 HB 80 45 150 120 90 265 185 125 195 145 120 09.2 1800 250 HB 50 30 140 110 - 190 130 90 145 105 85 K 10 3000 400 HB 11 30 16 30.11 30.11 500 60 HB 1280 1280 800 - 2400 2400 1950 1950 1550 1550 30.12 800 100 HB 370 250 - 810 600 460 30.21 750 75 HB 285 175 - 830 550 365 30.22 900 90 HB 180 110 - 510 330 230 33.1 700 110 HB 430 295 - 600 430 310 33.2 750 90 HB 250 195 - 395 330 275 33.3 1750 100 HB 160 115 - 285 215 165 40 380 240 - 670 460 45 190 120 - 330 230 225 160 - 510 350 Observaţii: Valorile din tabel corespund pentru K= 90° şi pentru o durabilitate T=15 minute (VB α=0,3 mm) =0,4 [mm/rot] k c 0,4 este for ţa specific ă de aşchiere determinat ă pentru valoarea f =0,4 2) Pentru aşchierea acestor materiale se recomand ă adoptarea unor unghiuril de degajare negative; 3) Pentru aşchierea acestor materiale se recomand ă adoptarea unei valori de 15° pentru unghiul de atac şi a unui avans f=1...5 mm/rot; 4) Pentru aşchierea acestor materiale se recomand ă utilizrea fa ţetelor negative pe fa ţa de degajare.
În situaţia în care duritatea semifabricatului diferă de cea prezentată în tabelele 3.1...3.4, sau durabilitatea sculei este diferită de valoarea de 15 minute este necesară corectarea valorii vitezei de aşchiere conform relaţiei: (3.1) v' c = v c ⋅ K T ⋅ K H B , în care K T T este un coeficient de corecţie care ia valori conform tabelului 3.5, iar K HB HB este un coeficient de corecţie care ia valorile din tabelul 3.6, în func ţie de diferenţa de duritate a semifabricatului şi valorile prezentate în tabelele 3.1...3.4. Tabelul 3.5 - Valori ale coeficientului de corecţie K T T [Sandvik] Durabilitate, T [min] 10 15 20 25 30 45 60 1,10 1,00 0,95 0,90 0,87 0,80 0,75 K T T 31
Tabelul 3.6 - Valori ale coeficientului K HB HB , în funcţie de diferenţa de şi valorile considerate în tabelele 3.1...3.4 Diferenţa de duritate [HB] CMC -80 -60 -40 -20 0 +20 +40 01 -1,07 1,0 0,95 0,90 02 1,26 1,18 1,12 1,05 1,0 0,94 0,91 03 1,21 1,10 1,0 0,91 0,84 05 1,21 1,10 1,0 0,91 0,85 06 1,31 1,13 1,0 0,87 0,80 07 1,14 1,08 1,03 1,0 0,96 0,92 08 1,25 1,10 1,0 0,92 0,86 09 1,07 1,03 1,0 0,97 0,95 20 1,26 1,11 1,0 0,90 Diferenţa de duritate [HRC] -6 -3 0 +6 +9 04 1,10 1,02 1,0 0,96 0,93
32
duritate dintre semifabricat +60 0,86 0,79 0,79 0,73 0,80 0,93 -
0,90
+80 0,83 0,75 0,91 0,82
Tabelul 3.7 - Conversia sc ărilor de duritate Rezistenţa la tracţune Vickers Rm HV 2 [N/mm ]
700 740 770 810 840 880 910 950 980 1020 1050 1090 1120 1150 1190 1230 1260 1300 1330 1370 1400 1440 1470 1510 1540 1580 1610 1650 1680 1720 1750 1790 1820 1860 1890 1930 1960
Rezistenţa Brinell Rocwell Shore la tracţune Vickers Brinell Rocwell Shore HB HRC "C" Rm HV HB HRC "C" 2 [N/mm ]
200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 310 320 330 340 350 360 370 380 390 400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560
359 368 373 385 393 400 407 416 423 429 435 441 450 457 465 474 482 489 496 503 511
19,2 21,2 23,0 24,7 26,1 27,6 29,0 30,3 31,5 32,9 33,8 34,9 36,0 37,0 38,0 38,9 39,8 70,7 41,5 42,3 43,2 44,0 44,8 45,5 46,3 47,0 47,7 48,3 49,0 49,6 50,3 50,9 51,5 52,1
28 29 30 31 33 34 35 36 37 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66
2000 2030 2070 2100 2140 2170 2210 2240 2280 2310 2350 2380 2410 2450 2480 2520 2550 2590 2630 2660 2700 2770 2800 2840 2870 2910 2940 2980 3010 3050 3080 3120 3150 3190 3220 3260 3290
570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 770 790 800 810 820 830 840 850 860 870 880 890 900 910 920 930 940
520 527 533 533 543 549 555 561 568 574 581 588 595 602 609 616 622 627 633 639 644 656 661 666 670 677 682 -
52,7 53,3 53,8 54,4 54,9 55,4 55,9 56,4 56,9 57,4 57,9 58,7 58,9 59,3 59,8 60,2 60,7 61,1 61,5 61,9 62,3 63,1 63,5 63,9 64,3 64,6 65,0 65,3 65,7 66,0 66,3 66,6 66,9 67,2 67,7 67,7 68,0
67 68 69 70 71 72 73 74 75 75 76 77 78 79 80 81 82 83 83 84 85 86 87 87 88 89 89 90 90 91 91 92 92 -
Conform acestei metodologii, forţa de aşchiere se calculează cu relaţia 3.2: (3.2) F c = k c0 ,4 ⋅ a p ⋅ f ⋅ K G ⋅ K f ⋅ K K , în care K G G este un coeficient care ţine seama de geometria pl ăcuţei aşchietoare (vezi tabelul 3.8), K f este un coeficient care ţine seama de mărimea avansului f (tabelul 3.9) iar K K K este un coeficient care se alege în funcţie de mărimea unghiului de atac din tabelul 3.10.
33
Tabelul 3.8 - Factorul de corec ţie K G G [Sandvik] Cod TNMG TNMG TNMM CNMM TNMM TNMG RNMG TNMM TNMA RCMX TCMM TCMN TCMA plăcuţă CNMG CNMG CNMM 62 SNMM CMMG SNMN CNMM CNMA SCMN CCMN CCMN 71 SNMG SNMG SNMG DNMG DNMG DNMG DMN TMMN VNMG
SNMA DNMA DNMM VNMA RNMA
SCMN SCMA KNOX DCMN DCMN DCMA RCMN VDMN VBMA
Geom Geomet etri riee 61 15 71 31 41 52 53 0,95 0,95 0,85 0,87 0,85 0,97 1,00 1,10 0,90 0,83 0,95 0,85 0,80 K G G Tabelul 3.9 - Factorul de corec ţie K f [Sandvik] Avans [mm/rot] 0,10 0,15 0,20 K f 1,49 1,32 1,22 Avans [mm/rot] 0,50 0,60 0,70 K f 0,94 0,89 0,85
0,25 1,14 0,80 0,82
0,30 1,08 1,00 0,77
0,35 1,03 1,02 0,72
0,40 1,00 1,40 0,69
Tabelul 3.10 - Factorul de corec ţie K K K [Sandvik] [°] 90 75 72 60 45 93 95 K 1,0 0,96 0,94 0,86 0,70 1,0 1,0 K K K În cazul plăcuţelor rotunde, valorile coeficientului K K K se aleg din tabelul 3.11, în func ţie de valoarea raportului dintre adâncimea adâncimea de aşchiere a p şi diametrul D al plăcuţei utilizate: Tabelul 3.10 - Factorul de corec ţie K K K pentru cazul pl ăcuţelor rotunde [Sandvik] 0,05 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 a /D p /D 0,22 0,32 0,43 0,52 0,59 0,63 K K K
34
2.2 Exemplu de calcul Se consideră următoarea problemă de prelucrare: ( DIN) • materialul semifabricatului - 42 CrMo 4 (DIN) = =94 mm • duritatea 220 HB, diametru iniţial d e e=100 100 mm, diametru final d f =94 • prelucrare într-o singură trecere (i=1), cu o pl ăcuţă din CMS produs ă de Sandvik Coromant, având codul CNM...08... sau TNM...08 (raza de racordare de 0,8 mm) sortul GC 425, cu geometria 31 şi cu geometria 41. Condiţii de lucru: • avans : f=0,4 mm/rot • unghi de atac: K=60° • durabilitatea sculei: 10 minute
1. Adâncimea de aşchiere se determină cu relaţia (1.2): a p =
d e − d f i⋅2
=
100 − 94 1⋅ 2
= 3[mm]
2. Aria aşchiei detaşate, conform relaţiei (1.1): =3⋅0,25=0,75 [mm 2] A =a ⋅ ⋅ =3 p f
3. Conform tabelului 1.11, oţelul 42CrMo4 cu duritatea 220HB se încadrează în clasa 02.1 de prelucrabilitate a firmei Sandvik. 4. Pentru alegerea vitezei de aşchiere, din tabelul 3.2 se aleg vitezele corespunzătoare: f v
0,1 0,4 0,8 320 220 170
adică, v =220 =220 m/min
5. Având în vedere că între duritatea semifabricatului şi cea îndicată în tabel există o diferenţă de duritate de +40 HB, din tabelul 3.6 se alege coeficientul K HB =0,91. HB =0,91. 6. Având în vedere că durabilitatea impusă prin temă este de 10 minute, din tabelul 3.5 se alege coeficientul K T = T=1,10. 1,10. 7. Viteza teoretică de aşchiere pentru prelucrarea materialului dat în condiţiile cerute, se calculează cu relaţia 3.1: v' c = v c ⋅ K T ⋅ K H B =220⋅1,10⋅0,91=220,22 [m/min]
8. Turaţia arborelui principal (relaţia 1.9): n=
1000 ⋅ v c π ⋅ d
=
1000 ⋅ 220 ,22 π ⋅ 100
= 700 700 ,98 [min-1]
9. Se alege turaţia din valorile disponibile ale maşinii-unelte: =710 [min-1] n REAL REAL =710
10. Determinarea vitezei reale de aşchiere: 35
v c REAL REAL =
π ⋅ d ⋅ n REAL
1000
=
100 ⋅ 710 710 π ⋅ 100 1000
223 ,05 [m/min] = 223
11. Determinarea forţei principale de aşchiere (relaţia 3.2), iar valorile coeficienţilor KG, Kf şi KK din tabelele 3.8, 3.9 şi 3.10. Pentru cazul geometriei 41, valoarea forţei principale de aşchiere este: ⋅3⋅0,8⋅0,85⋅1,00⋅0,86=3684,2 [N], F c = k c0 ,4 ⋅ a p ⋅ f ⋅ K G ⋅ K f ⋅ K K =2100 iar pentru cazul geometriei 31: ⋅3⋅0,8⋅0,87⋅1,00⋅0,86=3770,92 [N], F c = k c0 ,4 ⋅ a p ⋅ f ⋅ K G ⋅ K f ⋅ K K =2100 12. Puterea principală de aşchiere (relaţia 1.12). Pentru cazul geometriei 41: Pc =
F c ⋅ vc R RE EAL 60 ⋅1000
=
3684 3684 ,2 ⋅ 223 223,05 60 ⋅1000
= 13 ,696 696 [kW],
iar pentru cazul geometriei 31: Pc =
F c ⋅ vc R RE EAL 60 ⋅1000
=
3770 3770 ,92 ⋅ 223 223,05 60 ⋅1000
36
= 14 ,01 [kW],
