PROIECT SCULE ASCHIETOARE I Tema proiectului: Sa se proiecteze un cutit de strung armat mecanic cu
placuta CMS pentru prelucrarea piesei din figura de mai jos. Materialul Materialul piesei de prelucrat OL 60 STAS 500-2/84 Tipul prelucrarii: aschiere frontala. L ; d 25 mm mm 150 mm le 70mm ; 90o d0 30 mm .
1
1. Stabilirea schemei de aschiere, a schemei de generare si precizarea tipului de scula aschietoare.
Tipul de strunjire este longitudinala exterioara cu prinderea piesei in mandrina, miscarea principala de rotatie este data piesei de catre mandrina care executa o miscare de rotatie v, iar cutitul fixat in sania portcutit, este antrenat cu miscarea de avans f in directie perpendiulara pe axa de rotatie. Pentru strunjire se foloseste un model de cutit pentru strunjiri frontale incovoiat pe dreapta, armat mecanic cu placuta CMS cu prindere mecanica. Alegerea tipului de scula
2
2. Alegerea materialelor si stabilirea tratamentului termic pentru scula aschietoare. Materialele utilizate in constructia sculelor aschietoare se impart, in functie de destinatie, in doua categorii si anume: - materiale pentru partea aschietoare a sculei; - materiale pentru partea de fixare si corpul sculei. a) Materialul piesei de prelucrat este OL 60STAS 500-2/84, utilizat pentru constructii de uz general . Notarea se face prin simbolul OL urmat de doua cifre care reprezinta rezistenta minima la rupere in daN/mm 2. Proprietati fizico-mecanice ale marcii de otel OL 60 STAS 500-2/84 si a marcii de otel OLC 45 imbunatatit STAS 880/86. Marca otelului
OL 60 OLC 45
16 R p 0,2
Rm
A5
N / mm2
N / mm2
%
min. 335 min. 400
540..690 min. 660
Duritate HB
Rezilienta
Kgfm / cm2 Lamin. Imbunat.
min.15 min.17
230 220
Compozitia chimica a otelurilor de uz general, OL 60-2STAS 500-2/84 si OLC 45 STAS 880-86. Otel
Carbon de calit. Nealiat
Clasa
Imbunatatire 2
Mar ca
Compozitia chimica in % C Mn Si P S Cr Ni max. max. max. max. OLC 0,42- 0,50- 0,1745 0,50 0,80 0,37 0,04 0,04 0,30 0,30 Ol 0,40 0,50- max. 0,05 0,05 60 0,80 0,40
Cu max.
As max.
0,30 -
0,30 -
Tratamente termice si termochimice ale otelurilor carbon de calitate (STAS 880-86). Marca
OLC 45
Forjarea 0 C 850…1100
Recoacere de inmuiere 0 C Racire 680… cuptor 700
Normalizarea 0
C 830… 850
3
Racire aer
Calirea 0
C 830.. 850
Racire apa ulei
Revenirea 0
C 450… 510
Racire aer
b) Materiale pentru confectionarea sculei aschietoare. - Corpul sculei se confectioneaza din OLC 45, in stare imbunatatita. Limitarea continutului de fosfor, la valori maxime 0,035…0,045% conduce la cresterea proprietatilor mecanice si la diminuarea fragilitatii la rece, iar limitarea celui de sulf la valori de pana la 0,02…0,04% conduce la eliminarea fragilitatii la temperaturi de peste 600 0C . Proprietatile fizico-mecanice, si compozitia chimica in tabelele de mai sus. Relatii privind prop. fizico-mecanice ale otelului OLC 45. HB OLC 45
r c
77 daN 0,35
220 r 0,85 r 65 daN / mm 2
c 0, 55...0, 75 r 50 c 0, 58.., 0, 65 c 30
- Partea activa a cutitului este formata dintr-o placuta CMS. Compararea proprietatilor constructia sculelor aschietoare
principale
ale
materialelor
utilizate
Materialul
Temperatura limita a stabilitatii propritatilor mecanice
Limita de rupere la compresiune MPa 103
Limita de rupere la incovoire MPa 103
Duritate
Otel carbon calit Carburi metalice sinterizate
200
0,5...0,6
2...3,5
30...62 HRC
900
3...5
1...1,4
2400
in
Kg / mm2 Knoop
c)Alegerea placutei: cod de culoare si simbolul grupei principale: albastru – P01 (materiale prelucrate: materiale feroase cu aschii lungi, otel, etc.);
1) forma placutei: simbol “B ; 2) unghi de asezare : 50 simbol “B”;
3) tolerante de executie : simbol M m 2,137 0,025; s 4,76 0,13; d 12 0,05
4
4) existenta spargatorului de aschii si alezajului central simbolul G;
5) marimea placutei: l 12, 70 0,025 ; simbol 12 6) grosimea: s 5,56 0,13 ; simbol 05;
7) detalii ale taisurilor: r 1, 2 0,1 simbol 12; 8) tipul taisurilor: muchii de aschiere tesite (cu fatete); simbolul T 9) directia de aschiere: dreapta, simbol R Grupa principala de utilizare P 01 conf. STAS 6374/1980. Cod culoare: albastru, materiale prelucrate: materiale feroase cu aschii lungi, otel turnat, fonta maleabila cu aschii lungi. Domeniul de utilizare: semifinisare si finisare. Conditii pentru procesul de aschiere; viteze de aschiere mari, avansuri mici pana la mijlocii ( s 1[mm / rot] ), utilizare conditionata de o adancime uniforma si fara intreruperi. Marca placutei si grupa de utilizare: Sandvik Coromant produsa de firma AB Sandvik Coromant – Suedia Grupa de utilizare P 01 simbol SCMG. Codul placutei SCMG conf. STAS 9130-2/1980.
simbol
1 B
2 B
3 M
4 G
5 12
6 05
7 12
8 T
9 R
Compozitia si proprietatile carburilor metalice sintetizate Tipul
Compozitia chimica
DensiTatea
5
Duritate Vickers
Rezist. la incov.
Rezist. la comp.
Grupa principala
Grupa de utilizare
Co [%]
TiC+ TaC [%]
Carburi W [%]
g / cm3
X 10
MPa X 10
MPa X 10
P
P 10
9
26
65
10,7
1,6
1,3
5,2
3
3
3
3. Stabilirea elementelor constructiv-dimensionale si alegerea parametrilor geometrici optimi. Parametrii geometrici ai sculelor aschietoare a sculei sunt: - unghiurile partii aschietoare (unghiul de asezare α, unghiul de degajare γ, unghiul de atac K, unghiul de inclinare a taisului λ, unghiul de varf ε, unghiul de ascutire β); - forma fetei de asezare, forma fetei de degajare, forma taisurilor, raza de racordare a varfului dintelui, raza de bontire a taisului, canalele de fragmentare longitudinala si laterala a aschiei, fatetele si parametrii sectiunii rezistente a partii aschietoare. a) Determinarea unghiurilor constructive cu ajutorul unghiurilor optime a partii aschietoare;
Parametri optimi: Geometrie pentru r 800 N / mm 2 . Domeniul de utilizare: prelucrarea otelului, inclusiv a otelului turnat, cu 2 , pentru prelucrarea r 800 N / mm
6
otelului otelului turnat cu r 800 N / mm 2 , in cazul unei insuficiente rigiditati a sistemului tehnologic; prelucrarea fontei maleabile. Geometrie pentru r 800 N / mm2 . Prelucrarea otelului cu r 800 N / mm 2 in cazul necesitatii sfarmarii aschiilor. Se alege varianta cu sfarmare de aschii.
Felul cutitului si tipul Cutit de strung pentru strunjiri fronatle
Elementul partii aschietoare raza la varf
12x12 16x10 Ø10 0,5
30x20 20x12 Ø 16 1
latimea fatetei
0,15… 0,2
0,3… 0,4
Sectiunea cozii cutitului 20x20 25x25 32x32 25x16 32x20 40x25 Ø20 Ø25 Ø32 1 1,5 2 0,3… 0,4
0,6… 0,8
0,6… 0,8
40x40 50x32 2
50x50 63x40 2,5
0,9… 1,2
0,9… 1,2
- alegerea unghiului de degajare optim opt : caracteristicile materialului .
aschiat OL 37-2, impune un unghi de degajare optim cuprins intre (0...10) 0 ; - alegerea unghiului de asezare optim opt : se tine seama de natura materialului prelucrat, de proprietatile abrazive ale acestuia, de calitatea 0 prelucrarii (degrosare sau finisare), opt . 4...8 ; - alegerea unghiului de inclinare opt : se tine seama de calitatea .
.
0
prelucrarii, de continuitatea procesului, opt . 0...10 ; - alegerea unghiului de atac optim K opt . : se impune prin configuratia piesei prelucrate,
K opt . 450 . 0
0
Unghiurile alese: opt . 6...12 se alege opt . 50 ; opt . 0... 10 se alege opt . 30 ; opt . 0... 10
0
se alege opt . 00 ;
K opt . 900 ; r 1, 2 ;
latimea fatetei
laterale 0,6...0,8 . Trebuie sa tina seama de faptul ca geometria constructiva a acestora este rezultatul pozitionarii unui corp geometric cu forma proprie, nemodificabila, pe corpul sculei.
7
Prima problema ce trebuie rezolvata este determinarea unghiurilor constructive ale sculei asamblate;
unghi de asezare constructiv, al placutei aschietoare pc 5o pc 90o 5o 85o ; pc 1N; N1 90o N1 N1 N1 90 85 3 80 ;
pc90o
pc pc -
Geometria constructiva in plan normal rezulta prin inclinarea placutei in raport cu planul de baza constructiv, in sens negativ ( N 1 0o ). o 00 1N 1N 5 0 00 50 N 1 0 N1 pc N1 ; N 1 tg N 1 tg N cos tg (5) cos 0 0, 0874
; N 1 00
Pentru aflarea unghiului de asezare constructiv din planul normal la taisul aparent se foloseste relatia: tg N tg N 1 cos0 tg 3,9990 cos0 0.069909 N 4,999 K K ' 1800 K ' 180o K 180 90 85 5o
8
4. Calculul parametrilor geometrici
tgK '
tg N
tg 4,999
N 1 arctg N 1 4,999 cos cos 0 cos N1 cos K sin N 1 sin sin K
tg N 1
cos N1 sin K sin N 1 sin cos K
pentru N ' tg N ' tg N cos K K ' tg sin K K ' tgK '
cos(4,999) cos90 sin 5 sin 0 sin 90 cos(5) sin90 sin 5 sin 0 cos90
0,705392 0,706137
0,105104
k ' arctg 0,105104 5,9697
0
N' arctg N'
' N
' N arctg
tg N ' tg N cos K k ' tg sin K K '
(5) cos 90 90 tg
(0) sin 90 90 0 tg
tg ' tg N sin K K ' tg cos K K ' arctg 0 0 ' 00
' N1 pc ' N 1 5 0 5 ' N 5 tg ' N tg ' N1 cos ' ' N arctg tg(5) cos(0) 5
9
5. Calculul regimului de aschiere, a fortelor si momentelor de lucru, si alegerea masinii unelte. Calculul regimului, fortelor si momentelor de aschiere pentru cutitele de strung. Parametrii regimului de aschiere sunt adancimea de aschiere a p ; determinata de adaosul de prelucrare, fiind limitata ca valoare de rigiditatea sistemului tehnologic, de numarul de treceri (cat mai mic), de precizia dimensionala si calitatea de suprafata impusa piesei de prelucrat. Recomandari privind dancimea de aschiere: Sisteme tehnologice foarte rigide, pentru prelucrari de degrosare
Sisteme tehnologice rigide, pentru prelucrari de degrosare
a p 20mm
a p 10mm
Marimea adancimii de aschiere
Sisteme tehnologice cu rigiditate medie si mica pentru prelucrari de degrosare a p 5mm
a p 5 mm Cs Rz r y
s
i
t K K 1 x
z
z
0,17 3,51,4 0,70,3 30,12 450,35 450,35
Cv1
v T t m
s
xv 1
HB 200
K 6 v
1;
0,08
x
i
0,3
1,129 ;
0,1
r 1, 6 1, 245 ; K 4 0,977 ; K 5 2 2 1 ; K 9 1,15
257 1,75
0.3 0,18 0,2 220 90 3 0.05 200
3,0506
0,0533 se adopta s 0, 05 mm / rot
450 45 1,311 ; K 2 K 30
0,09
15 1,311
K 7 0,9 ; K 8
304,96
16,3871
yv 1
0,09
0,882418
K1 K 2 K3 K4 K5 K6 K7 K8 K9
n
q 20 30 K 1 20, 30 20, 30 a K 3 K 1
99,97 m / min
1;
1,311 1,129 1,245 0,977 1 10,9 1,15 1
v 100 m / min.
10
Calculul fortelor de aschiere pe cele trei directii ale sistemului rectangular de axe x,y,z Px
x
Py y
Pz
Pz Cp z t
s ypHB
xpz
z
Pz 3,57 3 0,05 1
0,75
xpy
Py Cp y t
K M K K K r K K h
npz
2000,75 1 1,08 0,97 1,05 1 66,2482 Kgf
ypy
s HB
npy
K M K K K r K K h
0,9 0,9 2 Py 0,0027 3 0,05 200 1 1,63 0,91 1,2 1 34,859 Kgf
Px Cp xt
s ypHB
xpx
x
K M K K K r K K h
npx
Px 0,021 3 0,05 1,2
2001,5 1 0.7 1 1,12 1 24,8288 Kgf
0,65
Calculul puterii de aschiere si alegerea masini unelte CP n
Pz v
6624,82
60 102 6120 1000 v 1000 100
D
100
2,1 KW
1000 3,1415
318, 31 rot / min
Pentru realizarea prelucrarii este necesar un motor de 5,5 [kW] si turatia motorului n0=1500 [rot/min]. Se alege strungul normal SN 250, cu urmatoarele caracteristici: - inaltimea varfurilor: 125 [mm]; - distanta intre varfuri: 500 [mm]; - diametrul maxim al materialului prelucrat din bara: 25 [mm]; - numarul de rotatii ale arborelui principal: 12; - valorile vitezelor de rotatie ale arborelui: 63, 90, 125, 180, 250, 355, 500, 700, 1000, 1410, 1600; - numarul de avansuri longitudinale si transversale: 24; - valorile avansurilor longitudinale: 0.04; 0.05; 0.06; 0.07; 0.08; 0.10; 0.12; 0.14; 0.16; 0.20; 0.24; 0.28; 0.32; 0.40; 0.48; 0.56; 0.64; 0.80; 0.96; 1.12; 1.28; 1.60; 1.92; 2.24; - valorile avansurilor transversale: 3/10 din cele longitudinale; - puterea motorului principal: 5,5[kW]; - greutatea: 725 [kg]. 11
6. Stabilirea sistemului de fixare a sculei aschietoare.
L125 mm ; l 40 mm ;
16 mm B ;
H 16 mm ;
k 900 ; 00 ; a p 2,5mm ; 50 ;
0
0
1
f 16 mm ;
; ai 56 daN / mm2 ;
at 50 daN / mm2 ; a 35 daN / mm2 e 28 mm .
7. Verificarea de rezistenta si rigiditate a corpului cutitului, a sistemului de pozitionare – fixare si a partii aschietoare. Verificarea la rezistenta a corpului si partii de fixare a sculelor. Verificarea la rezistenta si rigiditate a partii de fixare: i c in care i i i i iar c efortul la compresie datorat z
x
y
fortelor de aschiere. i z
M z W z
; i
z
M z W z
i x
M x W x
;
i y
M y W y
;
a int indere 50 Kgf / mm2
;
a in cov. 56 Kgf / mm2 ; a 35 Kgf / mm2
Cutitul de strung este considerat o grinda omogena de sectiune B x H fixata in consola pe lungimea l.
12
M Px
Momentul dat de ix
P x l
24,8 60 2
B H
W x
P l 24,82 60 1489, 2 Kgf mm
x
24,8 60 20 32 2
0,1163 Kgf / mm2 ;
6
Forta de avans Fx produce momentul de incovoiere Mix Px l Forta P y da un efort unitar e Momentul datorat fortei P y ; t
P z l
H B
2
66,24 60 1,15 20 32
2
P y
34,59
0, 054 Kgf / mm 2
H B 20 32 M l 66, 27,24 60 3976, 2 iz z P
Kgf mm
0,168 Kgf / mm2
tg tg 490 1,15036 450 490
Momentul datorat fortei P z ; iz
P z l
H B
2
3976,2 1,15 32 20
2
M Pz
z
P l 66, 24 60 3976, 2 Kgf mm ;
2 0, 270 Kgf / mm
Efortul normal rezultant are val. max.: i c 0,5543 Kgf / mm2 ; ech 2 3 2 0,552 3 0,5762 1,139 Kgf / mm2 a 30 Kgf / mm 2
Efortul de torsiune maxim se realizeaza la mijlocul laturilor sectiunii dreptunghiulare cu expresiile:
13
h/b
1 1,2 1,5 1,75 2,00 2,5 3 4 6 0,208 0,219 0,231 0,239 0,246 0,258 0,267 0,268 0,299 1,00 0,93 0,859 0,82 0,795 0,766 0,753 0,745 0,743
Efortul tangential maxim, are valoarea maxima la mijlocul laturii; Fz max 1,5
P z H B
2
1,5
66,24 20 32
2 0,1035 Kgf / mm
2
0, 4 0, 4125 0,5745 Kgf / mm2 Verificarea la rigiditate a corpului sculei si a partii de fixare se face cu
relatia fef f a max.
f
a
f 0.02
P z l 3
3 E I z
mm .
66,24 603 21104 20480
0, 003326
0, 02 mm
a
f
Verificarea la rezistenta a partii aschietoare a sculelor armate cu placute dure. 14
Efortul normal maxim se determina cu relatia: max. R F N ;
max. c
n
Rn sin b t
xn
In care: Rn R cos( ) R 45,7 ; 2
2
y ; 63,50 ;
latimea aschiei, respectiv lungimea taisului active b 3 mm ; b -
900 90 0 900 y 0
la viteze mari de aschiere.
50 ; 00 R
Rcos 5 90 0 Rcos 95
n
Rn 45,7 cos(4 49 (3)) 3,98 max.
3,98 sin 23,5 3 0,05
10, 58 N/ mm2 a
Efortul unitar rezultant in conformitate cu ipoteza lucrului mecanic modificator de forma: i c p d 2 d 1 3 ; c tg tg 63, 5 49 3 2,8239 ; R f R sin 20,89 ; f
R f sin b t
20,89 sin 63,5 3 0,015
415, 4 N/ mm2 ;
15
pentru
H B
32 20
1, 6 0,860
i 2 1360,5 1.052 1.05 1 3 0.86 35,815 Kgf / mm2 ; 2 a 0,33 i 35,815 0,33 11,818 Kgf / mm2 ai 36 Kgf / mm
Verificarea la incovoiere si compresiune se face cu relatia: 6 P z l B H
2
6 P x l B H 2
P y l
B H
6 66,24 60 32 20 2
6 24,82 60 20 32 2
34,89 60 20 32
5,128 a 30 Kgf / mm 2
; Verificarea la torsiune se face cu relatia : max
P z l
H B
2
66,24 60 0,86 32 20
2
3974,4 11008
2 0,327 Kgf / mm2 a 30 Kgf / mm
8. Stabilirea elementelor de precizie dimensionala, pozitie reciproca a suprafetelor. Notarea cutitului se face: cutit 30 X 20x125 STAS 6382-80 P 01 L Codul placutei BBMG 120512TR conf. STAS 9130-2/1980. Corpul cutitului se prelucreaza pe suprafata de reazem a cozii, pentru partea de prindere a placutei CMS, a placutei de reazem si a surubului si bridei de prindere. Abateri limita: Abaterea limita inferioara pentru inaltimea H a cozii; h11 3000,052 mm Abateri limita pentru latimea cozii h11 2000,062 mm ; Abaterea de la paralelism a suprafetei de reazem fata de cea superioara nu trebuie sa depaseasca 1 mm la 100 mm lungime si 2 mm la 100 mm lungime la cele laterale; Abaterea de la rectilinitate a suprafetelor cozii nu tebuie sa depaseasca 1 mm la 100 mm lungime; Abaterea de la perpendicularitate a suprafetelor laterale fata de suprafata de sprijin trebuie sa fie: max. 10 ; Inaltimea nominala a varfului taisului are abaterea 11IT00,062 mm , ialtimea varfului cutitului trebuie sa fie la inaltimea nominala a cozii; Abaterile de la latimile taisurilor 0,210 0,150 mm ; 0 L 2,500 Abaterile de la lungimea cutitului 180 ; mm Abaterile limita la unghiurile de ascutire: pentru 50 10 ; 16
-
pentru 00 10 ; pentru unghiul de inclinare 00 10 ; pentru unghiul de atac principal K 900 10 ; pentru unghiul de atac secundar K ' 5 10 ;
Nu se admite convexitatea suprafetei plane de sprijin , concavitatea admisa este de max. 0,1 mm la 100 lungime;
Rugozitatea suprafetelor cutitului: Suprafata cutitului
Fata de degajare, fata de asezare, rotunjirea varfului cutitului fata de asezare secundare Suprafetele cozii cutitului
Rugozitatea conform STAS 5735/2-75 Ra
R z
fateta lepuita
0,4
1,6
parte rectificata
0,8
3,2
rectificate
1,6
6,3
Suprafete de reazem Celelalte suprafete
6,3
25
6,3
25
Material: materialul corpului cutitului trebuie sa corespunda STAS 880 -86 Aspect: la partea aschietoare nu se admit fisuri, tesituri sau locuri stirbite pe muchia aschietoare, racordarea intre muchia de asciere principala sa corespunda cu cea prescrisa, trebuie sa fie lina, nu se admit treceri bruste; pe suprafata cozii nu se admit fisuri, lipsuri de material, proeminente sau dezaxari. Tratamentul corpului cutitului : se caleste la 830...850 0C, racirea se face in apa sau ulei, revenirea se face 550...650 0C si racirea in aer.
17
