Freza melc pentru prelucrarea arborilor canelati cu caneluri dreptunghiulare dreptunghiulare 8x46x50 STAS 1768-86, 1768-86, din material material OLC45. Arborii şi butucii canelaţi cu profil dreptunghiular sunt piese delimitate de suprafeţe compuse: cilindru interior, cilindru exterior şi suprafeţe plane paralele, două câte două, delimitând nervurile arborelui, respectiv canalele din butuc, şi dispuse echidistant pe circumferinţă. Cele trei dimensiuni d, D şi b definesc mărimile şi poziţiile suprafeţelor. La montajul între arbore şi butuc cele trei dimensiuni conduc la o nedeterminare în ce priveşte tipul asamblării. asamblării. Elementele dimensionale ale arborilor şi butucilor canelaţi sunt prezentate în desenul din figura 1.
Fig.1 Asamblare canelată cu profil dreptunghiular Tabel 1 Dimensiuni Nr. de nominale zxdxD
cane-
Centrare
luri
d1
f
nomi
abateri r
d
D
b
min
min.
-nal
limită
max
46
50
9
44,6
5,75
0,3
+0,2
0,3
Centrare pe diametrul
8 x46 x50
8
interior sau pe flancuri
La proiectare se alege modul de centrare: pe diametrul interior (centrare interioară, d), pe diametrul exterior (centrare exterioară, D) şi pe flancuri (centrare laterală, b), stabilindu-se astfel care dintre dimensiuni are rolul hotărâtor în stabilirea tipului de ajustaj pentru ansam blul celor două
piese. Alegerea modului de centrare are în vedere asigurarea
coaxialităţii între arbore şi butuc, condiţiile de funcţionare, precum şi posibilităţile tehnologice de realizare a celor două piese privind precizia şi preţul de cost. Dimensiunile nominale ale arborilor şi butucilor canelaţi cu profil dreptunghiular de uz general sunt impuse prin următoarele standarde: - STAS 1768-86 - serie uşoară (tab.1) Frezele sunt scule aschietoare de revolutie, prevazute cu mai multi dinti , care aschiaza intermitent. Procesul de aschiee la frezare este mai productiv decat la strunjire, rabotare, gaurire din doua motive: numarul de taisuri si viteza de aschiere mai mare. Frezele au miscare principala de rotatatie si miscare de avans perpendiculara pe axa de rotatie.Varietatea mare de operatii tehnologice care pot fi realizate prin frezare a creat o diversitate mare de tipuri si dimensiuni de scule pentru frezare. 1. Partile principale ale frezelor
Principalele parti componente ale frezelor sunt: partea activa, formata din dintii frezei, corpul acesteia, care poarta dintii si partea de fixare cart Serveste pentru fixarea frezei pe masina-unealta. Partea activa a frezelor se poate realiza dintr-o bucata cu corpul (fig.2,a), cu dinti asamblati prin lipire (fig.2,b), sau cu dinti fixati mecanic (fig.2,c). Pentru fixare in arborele principal al masinii-unelte, frezele au coada (freze cu coada) sau gaura axiala (freze cu alezaj). Freza are urmatoarele elemente caracteristice:
Fig.2 Partile componente ale frezelor
-diametrul exterior D, care este o marime normalizata pentru frezele folosite pe scara larga; - numarul de dinti z.
Clasificarea frezelor
Frezele se pot clasifica dupa mai multe criterii, dupa cum urmeaza: - Dupa felul suprafetelor pe care sunt dispusi dintii: a) freze cilindrice, avand dintii dispusi numai pe suprafata cilindrica exterioara (fig.3,a); b) freze disc, cu dintii dispusi pe suprafata cilindrica, si uneori cu taisuri si pe una sau pe ambele suprafete frontale (fig.3,b); c) freze cilindro-frontale, avand dintii dispusi pe suprafata cilindrica si pe tina din suprafetele frontale (fig.3,c); d) freze frontale, cu dintii dispusi pe una din suprafetele frontale ale frezei (fig.3,d). Atat frezele cilindro-frontale cat si cele frontale au taisuri atat pe partea frontala, cat si pe cea de revolutie, dar la frezele frontale, aceste taisuri sunt de lungime foarte mica, in comparatie cu lungimea taisurilor periferice de la frezele cilindro-frontale; e) freze unghiulare, avand dintii dispusi pe suprafete conice (fig.3,e); f) freze profilate, cu dintii dispusi pe suprafete profilate de revolutie (fig.3,f).
Fig.3 Tipuri de freze
Dupa modul de obtinere a dintilor frezei se deosebesc:
a) freze cu dinti frezati avand fata de asezare dupa o curba rectilinie, care se ascut pe fata de asezare sau pe fata de asezare si de degajare b) freze cu dinti detalonati avand fata de asezare dupa o spirala arhimedica (sau logaritmica), care se ascut pe fata de degajare Frezele cu dinti executati prin frezare prezinta unele avantaje in raport cu frezele avand dinti detalonati, care constau in: - durabilitate de pana la de doua ori mai mare; - executie mai simpla a dintilor (cu exceptia frezelor profilate care necesita dispozitive speciale pentru frezarea si ascutirea dintilor); - rugozitate mai mica a suprafetelor prelucrate. Dupa dantura frezelor:
a) dantura dreapta (fig.4,a); b) dantura elicoidala cu elice pe dreapta sau pe stanga (fig.4,b, c) c) dantura in zig-zag (fig.4,d).
Fig.4 Orientarea danturii frezelor Dupa forma dintilor frezelor: a) dinte triunghiular (fig.5, a); b) dinte cu spate curb (fig.5, b); c)
dinte cu fateta proeminenta (fig.5, c);
d) dinte trapezoidal (fig.5, d); e) dinte detalonat (fig.5, e).
Dupa forma taisurilor frezelor:
a) tais neted (continuu); b) tais intrerupt. - Dupa modul de pozitionare si fixare pe masina-unealta: a) freze cu coada cilindrica sau conica b) freze cu alezaj cilindric sau conic Conurile cozilor sau alezajelor de fixare a frezelor pot fi conuri Morse sau conuri ISO (metrice).
Fig.5 Forma dintilor frezelor
3. Materiale folosite pentru executarea frezelor
Calitatea frezelor depinde nu numai de precizia executiei, ci si de calitatea materialului din care se executa acestea. Materialele din care sunt executate frezele trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii: - sa aiba duritate mai mare decat materialul piesei pe care o prelucreaza, astfel ca uzura in timp a dintilor sa fie cat mai mica; - sa reziste bine la uzura si temperaturi ridicate. Pentru executarea frezelor se folosesc oteluri pentru scule, oteluri pentru constructii de masini, carburile metalice, mai nou fiind utilizate si materialele ceramice.
Otelurile pentru scule se clasifica in: oteluri carbon; oteluri aliata; oteluri speciale. Otelurile carbon pentru scule sunt oteluri nealiate de calitate superioara si in continut ridicat de carbon (0,6 - 1,4 %). Aceste oteluri sunt standardizate. Dintre otelurile carbon pentru scule indicate in standarde, in mod obisnuit, pentru constructia frezelor se folosesc calitatile OSC 10 si OSC 1 Deoarece aceste oteluri isi pierd duritatea la temperatura de 200 250°C, frezele executate nu pot fi folosite in regimuri de aschiere grele; se va evita folosirea acestor oteluri la executarea frezelor de dimensiuni mari, freze-melc si freze-fierastrau.
Otelurile aliate pentru scule difera de otelurile carbon pentru scule in continutul unor elemente de aliere, ca: wolfram, crom, molibden, nichel, vanadiu etc. Aceste oteluri sunt superioare otelurilor carbon pentru scule, deoarece rezista la temperaturi de 350 - 400°C; in timpul aschierii au duritatea, tenacitatea si elasticitatea cu mult mai mari si se deformeaza mai putin dupa tratamentul termic. Frezele executate d in otel aliat pentru scule permit prelucrari la viteze de aschiere de 1,5 ori mai mari in comparatie cu vitezele de aschiere admise la frezele executate din otel carbon pentru scule.
Otelurile speciale pentru scule, numite uzual oteluri rapide, sunt caracterizate prin continut ridicat de wolfram, vanadiu si crom, iar la unele oteluri, cobalt si molibden. Aceste oteluri isi pastreaza duritatea ridicata la temperaturi de 500 -6009C fara ca taisurile sa-si scada proprietatile de aschiere. Vitezele de aschiere, in cazul frezelor executate din otel rapid, sunt de 2 - 3 ori mai mari decat la frezele executate din otel carbon pentru scule.
Geometria partii aschietoare a frezelor
Principalul element al unei freze il constituie dintele (fig.5). Fiecare dinte are o suprafata de degajare si una de asezare. Intersectia celor doua suprafete formeaza taisul dintelui.
Intre doi dinti alaturati se formeaza un canal; acestuia ii revine un rol important deoarece acumuleaza aschiile produse in timpul prelucrarii.
Fiecare dinte al frezei lucreaza ca o scula independenta, acesta putand fi comparat cu un cutit de strung sau de rabotat, deci procesul de prelucrare prin frezare este asemanator procesului de aschiere prin strunjire sau prin rabotare (fig.6).
Fig.6 Dintele frezei
Fig.7 Principalele elemente
geometrice
ale dintelui frezei Pentru a se asigura frezelor un mers linistit in timpul lucrului, prin eliminarea socurilor produse la intrarea si iesirea dintilor din piesa prelucrata, se recomanda construirea frezelor cu dinti inclinati cu un unghi ω. Valorile acestui unghi sunt diferite functie de tipul frezei si de felul materialului prelucrat, astfel: - pentru freze cilindrice, ω = 3545°; - pentru freze cilindro-frontale, ω = 2035°; - pentru freze disc, ω = 1530°; , - pentru freze deget, ω = 1550°. Pentru utilizatorul frezelor este necesara cunoasterea dependentei geometriei acestora in functie de piesa de prelucrat, in special functie de materialul acesteia. Astfel se va retine faptul ca valorile mari ale unghiurilor de inclinare a danturii se folosesc la sculele pentru prelucrarea materialelor moi, iar cele mici la sculele pentru prelucrarea materialelor mai dure. Unghiurile de atac au valori diferite functie de tipul frezei si de profilul dintelui. Astfel, unghiul de atac principal χ poate capata diferite valori cuprinse intre 20° si 90°. Durabilitatea unei freze depinde, in general, de parametrii sai geometrici. La alegerea frezelor, pentru asigurarea conditiilor optime de lucru, este necesar sa se cunoasca unele date privind constructia acestor scule.
Elemente constructive ale frezelor a. Raza cercului de baza Rb , se alege egala cu raza punctului extrem de pe
segmentul de dreapta AD(fig.8.a) adica Rb =R A=D/2-c= 50/2-0,3= 24,7 mm b) Determinarea profilului functional(P.F) se va face prin calcularea coordonatelor
a cinci puncte pe linia de profil conjugata dreptei AD.
Cele cinci puncte de pe dreata AD sunt A, B, M , C si D, punctul M este un punct median intre Asi D. Razele celor cinci puncte vor fi: -R A =Rb= 24,7 mm, R B= 23,775 mm, R M=22,85 mm, R C=21,925 mm, R E= Di/2=23. Pentru determinarea profilului conjugat, unghiul de pozitie: Ɛ= arcsin(b/2Rb) = 9/2*24,7=0,182186= 10 ⁰ 49′
Unghiurile de rulare pentru cele cinci puncte, se determina astfel: M=arccos
[ (R²M - R²b sin²Ɛ)/Rb]-Ɛ →M=0,542 rad
-va rezulta urmatoarele valori: A=0;
B=0,589 rad,
C=0,493 rad, D=0,550
rad.
Coordonatele punctelor A1;B1;M1;C1;D1, conjugate punctelor de pe dreapta AD calculate cu relatia (2) si vor avea valorile din tabelul 2.
Coordonatele profilului conjugat, mm Tabel.2 A1
B1
M1
C1
D1
x
0
0,2934
0,7831
1,4174
2,1706
y
0
1,1657
2,4962
3,8600
5,2216
c) Stabilirea profilului de inlocuire( P.I). Linia profilului functional(P.F) va fi
inlocuita cu un arc de cerc de raza
Ƥ1
si cu central O1 de coordinate a1 si b1 (fig 8.b).Cu
datele problemei, dau urmatoarele valori( fig 8.b): -in punctual B1, abaterea Ab1=0,0764 mm -in punctual C1, abaterea Ab2=0,1537 mm. Daca abaterea totala Ab=Ab1+Ab2=0,092 mm nu se incadreaza in limita(60%-70%) din tolaranta profilului, se va incerca inlocuirea profilului functional(P.F) cu o linie formata din doua arce de cerc: un arc de cerc va trece prin punctele A1; B1 si M1, iar al doilea prin punctele C1 si D1 racordate la punctual M1. d) Diametrul exterior al frezei-melc, am ales de=80 mm conform STAS 3091/2-82. e) Numarul de dinti ai frezei Zf este determinat cu relatia:
Zf= 200/de+ (7..8) si s-a ales Zf = 10 dinti: f) Elementele profilului frezei-melc in sectiunea normal pe elicea melcului: inaltimea dintelui h, pasul elicei melcului Pn, grosimea golului gn si a dintelui Sn.
Profilul cremarielei frezei-melc pentru arbori canelati corespunde celui din figura 9. Linia utila a dintelui corespunde liniei IAMDF: portiunea IA corespunde tesiturii c, portiunea AMD corespunde flancului util conjugat dreapta de profil a canelurii si portiunea DF corespunde degajarii de la fundul canelurii( datorita acestei protuberante freza melc se numeste cu ’’mustati’’. Din motive tehnologice, portiunea IA este rectilie la 45 ⁰ fata de linia de rulare, iar portiunea DF este o continuare a arcului de cerc AMD de inaltime m=(DiDmin)/2. → m=(46-44,6)/2=1,6
Lungimea l a protuberantei depinde de lungimea degajarii de la fundul canelurii si dde cota f a canelurii. La fundul dintelui este necesar un joc j=(0,5..2) mm pentru ca cilindrul exterior al arborelui canelat sa nu fie prelucrat. Inaltimea h a dintelui va fi:
h= m+yd+c+j, in care yd este coordonata punctului D, iar pentru caz ul de proiectat: →h= 1,65+5,2216+0,3+1,5= 8,62 mm
Se alege h =8,6 mm, pentru jocul j(cota libera) ramanand j=1,48. Diametrul cilindrului de rulare df (fig 9) este dat de relatia
→dr=de-2(yD+m)=80-13,64=66,36 mm.
Pasul elicei melcului Pn in sectiunea normal este:
→Pn= (2πRb)/ Zcan=(2π*24,7)/8=19,3993mm Grosimea golului gn este determinate de relatia:
→gn=2RbƐ= 2*24,7*0,182186=8,9999 mm. Grosimea dintelui Sn: →Sn= Pn-gn=10,3994 mm Geometria constructive a frezei-melc:
-unghiul de degajare, ϒv=0 -unghiul de asezare, αv=10 ⁰. Freza melc este dublu detalonata. Pentru unghiul αv=10, corespunde urmatoarea marime a detalonarii: K=(πdr)/2*tgαv=3,67mm. Se adopta K= 4 mm. Detalonarea a doua: K1=(1,2..1,4)K; se adopta K1= 5 mm. g) Inaltimea totala a dintelui H=h+k+0,5K1+r; raza de racordare r=(0,5..3) mm; se
adopta r=1,63 mm, astfel ca inaltimea totala a dintelui rezulta: H= 8,6+4+(0,5*5)+1,63=16,73 ≈17 mm.
h) Diametrul interior di (fig.9) va fi di= de-2H=46 mm i) Numarul de inceputuri k ale melcului frezei; se alege k=1 inceput. j) Diametrul cilindrului de divizare d0 se alege egal cu cel de rulare d0= dr=66,32
mm. k)Unghiul de inclinare ẞ a elicei melcului pe cilindrul de divizare va fi:
ẞm= arcsin(Pn/πd0)=5,34⁰ l)Elementele profilului frezei-melc in sectiune axiala :
-pasul axial, Pax=Pn/cosẞm =19,399/cos(5,34)=19,4835 mm. -grosimea golului,
gax =gn/ cosẞm=8,999/cos(5,34)=9,0391 mm
-grosimea dintelui,sax= Sn/ cosẞm=10,3884/cos(5,34)=10,4447 mm. -raza cercului de inlocuire, Pax= P1/ cosẞm=17,09 mm -coordonata aax=a1/ cosẞm=16,6571 mm m) Unghiul de inclinare Ⱳm a canalelor de evacuare a aschiilor se allege
Ⱳm=ẞm=5,34⁰. n) Pasul canalelor de evacuare a aschiilor P E se calculeaza cu relatia:
PE=(πd0)/tgⱲm=(π*66,32)/0.0934=208,350/0,0934=2230,7325 mm. o)Elemente constructive
Conform STAS 3091/2-82 -lungimea totala a frezei-melc, L= 71 mm -diametrul alezajului, d= 32 mm -diemetrul umerilor de centrare, d1= 46 mm -lungimea unarului de centrare l1 =3 mm p)Unghiul de profil al canalelor de evacuare a aschiilor :
-se alege v=30⁰. r) Distanta dintre axe A se determina cu relatia:
→A=dr/2+Rb=66,32/2+24,6= 57,86 mm. s) Materialul frezei-melc : se adopta Rp3.
Cu elementele determinate mai sus am realizat desenul de executie al frezei-melc schematic.Pe desenul de executie apare desenul frezei-melc, profilul in sectiunile normal si axiala, tabelul ce elementele de reglare si conditiile tehnice de executie.
