SCULE PENTRU MECANICĂ FINĂ – PROIECT
TEMA NUMĂRUL 1
Să se proiecteze un cuţit de strung armat cu CMS, cu fixare mecanică, pentru următoarea figură:
Date initiale initiale : d o = 80 (mm)
D = 2 (mm) L = 120 (mm) L G = l 3 = 60 (mm) K = ν = 90 o
1
SCULE PENTRU MECANICĂ FINĂ – PROIECT
Alegere tip sculă şi schemă aşchietoare:
Se alege un cuţit de strunjire interioara ca in figura de mai sus.
Alegere material şi tratament termic: a) Semifabricat – Fma 350 Este o fonta maleabila (in cuiburi) cu alungirea relativa A = 6% si duritatea maxima de 250 N / mm ;350 este un numar care se refera la rezistenta la rupere prin tractiune in N / mm . 5 min
2
2
b) placuţa aşchietoare – CMS - grupa principală: K - grupa de utilizare: K20 - material prelucrat: fonta maleabila - domenii de utilizare: strunjire şi finisare Caracteristici: prelucrarea materialelor cu aschii scurte; strunjire in conditii nefavorabile, pentru materiale cu tendinte adezive -viteze de aşchiere : 40 – 500 m/min -avansuri : 0,3 – 1 mm/rot Compoziţia chimică (Secară, tabel 4.6/p. 81) -carbură de wolfram : Wc = 82% -carburi de Titan şi Tantal : TiC+TaC = 10 % -cobalt : C = 9% -duritate Vickers : 1550 kg/mm -rezistenţe ridicate la uzură şi duritate, dar o tenacitate scăzută -aşchiile de material sunt scurte o
2
2
SCULE PENTRU MECANICĂ FINĂ – PROIECT
c) corp sculă – OLC 50 -compoziţie chimică: C (0,47% - 0,55%); Mn (0,5% - 0,8%); Si (0,17% -0,37%); P(0,04%max); S (0,045% max); -livrare: produse plate, laminate la cald, semifabricate pentru forjare, oţel calibrat, sârme trase. -temperaturi critice: -- Ac1 = 725 ; Ac3 = 775 ; Ms = 310 o recoacere de înmuiere la T = 680 o - 700 o C răcire în cuptoare normalizare la 800 o - 840 o C răcire în aer I călire martensitică volumică la 550 o - 660 o C răcire în aer II -alte caracteristici: ρ = 7840 kg/m (densitatea) conductivitatea termică (w/m o c) T 20 200 400 600 800 1000 λ 51,39 48,83 44,18 34,88 25,58 25,58 o
o
•
• •
• •
•
3
• •
căldura specifică: (j/kg o c)
•
T C
20 452
p
200 535
400 632
600 757
800 933
1000 1000
-normalizare: d = 16 – 40 (mm); R = 630 – 750 N/mm; A = 16%; R 0,2 = 335 N/mm ; KCU = 25 j/cm La o călire martensitică volumică şi revenire înaltă vom avea următoarele rezultate: R = 700 – 840 N/mm; A = 15%; R 0,2 = 430 N/mm ; KCU = 35 j/cm . m
2
m
2
p
5
2
5
p
2
STABILIREA PARAMETRILOR GEOMETRICI CONSTRUCTIVI
3
SCULE PENTRU MECANICĂ FINĂ – PROIECT
Se aleg următoarele dimensiuni de bază l = 9,525 mm γ = 6 , λ = 0 , h = b = 19 mm ; De asemenea vom avea şi valorile L = 150 mm; C = 16 mm; C = 12 mm; E = 27 mm Se alege simbolul pentru plăcuţă TPGN160308FR cu următoarele semnificaţii: - F = simbol pentru muchii de aşchiere ascuţite - R = simbol pentru aşchiere numai pe dreapta - l = 22 ± 0,08 mm - s = 4,76 mm - h = 5,15 mm - d1 = 12,70 mm - m = 1,644 ± 0,13 mm - T = plăcuţă triunghiulara - P = unghiul α = 11 - G = abateri (m= ± 0,13; s = ± 0,13 mm; d=0,08 mm); - N = fără sfărâmător de aşchii, fără gaură cilindrică de fixare - 16 = lungime latură (mm) - 03 = grosime plăcuţă (mm) - 08 = rază racordare (mm) 0
0
1
0
Verificarea geometriei sculei: α = 5 ; γ =6 ; λ = 3 ; k = 90 (date adoptate funcţie de cuţitul folosit) 0
0
n
0
0
n
tg γ x = tg γ N ⋅ sin K − tg λ ⋅ cos K ⇒ γ x = 0,9218
o
tg γ y = tg γ N ⋅ cos K + tg λ ⋅ sin K ⇒ γ y = 5,75
o
ctg α x = ctg α N ⋅ sin K − tg λ ⋅ cos K ⇒ α x = 9,34
o
ctg α y = ctg α N ⋅ cos K + tg λ ⋅ sin K ⇒ α y = 7,77
tg K ′ =
o
cos γ N 1 ⋅ cos K − sin γ N 1
⋅ sin
λ ⋅ sin K
cos γ N 1 ⋅ sin K − sin γ N 1
⋅ sin
λ ⋅ cos K
⇒ K ′ = 1,18 rad = 49,73
tg γ N = tg γ N ⋅ cos λ ⇒ γ N = 0,08rad = 6 o 1
1
tg α N = tg α N ⋅ cos λ ⇒ a N = 0,01rad = 4,98 o 1
1
tg γ N 1′ = tg γ N ′ ⋅ cos λ ′ ⇒ γ N 1′ = 0,52rad = 30
o
α N ′ = α pc ± γ N ′ = 6,96o 1
1
tg α N ′ = tg α N 1′ ⋅ cos λ ′ → α N ′ = 0,13rad = 6,93o
4
o
SCULE PENTRU MECANICĂ FINĂ – PROIECT
tg γ N ′ = tg γ N ⋅ cos( K + K ′) + tg λ ⋅ sin( K + K ′) ⇒ γ N ′ = 0,05rad = 2,87 o tg λ ′ = tg γ N ⋅ sin( K + K ′) + tg λ ⋅ cos( K + K ′ ) ⇒ λ ′ = 5,43
o
CALCUL REGIM AŞCHIERE -adâncime aşchiere t = 29mm (calculat cu formula (80-22)/2 ) -avans aşchiere s = 0,8mm / rot ;
-viteza aşchiere V t
C v
=
n
T
m
⋅ s x ⋅ t y v
v
HB ⋅ OL50 HB0
⋅ K 1 ⋅ K 2 ⋅ K 3 ⋅ K 4 ⋅ K 5 ⋅ K 6 ⋅ K 7 ⋅ K 8 ⋅ K 9
Se cunosc HB = 163 N/mm şi calculează toţi coeficienţii K: 2
OL 50
ξ
HB0
= 200 N/mm 2 .Se
0, 08
q = 19 ⋅19 = 0,96 K 1 = 20 ⋅ 30 20 ⋅ 30 x 0,3 450 450 K 2 = K = = 0,73 40 0 , 09
0, 09 a 15 = 0,58 K 3 = , = K 49,730 0 ,1 i r 0,8 K 4 = = = 0,92 2 2 K 5 = K 6 = K 7 = 1 K 8 = 0,9(conformHB = 250)
K 9 =1,15
-alegerea durabilităţii medii : T = 90 min (tabel 127/p.304) -exponent duritate : n = 1,5 (p.306) -alegere coeficient C v = 123 (pentru că avansul S = 0,3 şi am ales CMS din grupa K20) -X v = 0,22 şi Y v = 0,5 -alegere exponent pentru duritate : m = 0,15 Deci viteza va fi : V = 203,72 m / min 1
1
1
t
-determinarea turaţiei : nt =
1000 ⋅V t
π ⋅ 20
= 2947,5rot / min , când ne = 1000rot / min
CALCUL FORŢE DE AŞCHIERE P z = C PFz ⋅ t PFz ⋅ s x
y Pz
⋅ HBn ⋅ K Mz ⋅ K kz ⋅ K rz ⋅ K γ z ⋅ K k α z Pz
5
SCULE PENTRU MECANICĂ FINĂ – PROIECT
P y = C Py ⋅ t Py ⋅ s
x
y Py
⋅ HB
P x = C Px ⋅ t Px ⋅ s
y Px
⋅ HBn ⋅ K Mx ⋅ K kx ⋅ K rx ⋅ K γ x ⋅ K k α x
x
C Pz = 27,09 C Py = 0,0027 C = 0,021 Px
nPy
⋅ K My ⋅ K ky ⋅ K ry ⋅ K γ y ⋅ K k α y
Px
,
x Pz = 1 x P = 0,9 x = 1,2 Px
,
Y
y Pz = 0,75 y = 0,75 , Py y = 0,75 Px
-dacă HB are duritatea sub valoarea de 250 N/mm
2
atunci avem
K Mz = 1 K = 1 My K = 1 Mx
K kz = 1 K = 1 ky K = 1 kx
K rz = 0,91 K ry = 0,75 K = 1 rx
K hα z = 0,93 K hε y = 0,52 (tabel 146/p.318) K = 0,56 hα x
K γ z = 0,95 K = 0,85 γ y K = 0,82 γ x
=180,42 Kgf / mm 2 Prin calcule rezultă că : P y = 29,92 Kgf / mm 2 P x = 44,41 Kgf / mm 2 P z
- calculul puterii de aşchiere:
N a =
P z ⋅V 60 ⋅102
= 6,005 Kw
- puterea de acţionare a Maşinii Unealtă: N m
=
N a
η
= 6,9 Kw
STABILIREA SISTEMULUI DE FIXARE
6
n Pz = 0,35 n Py = 2 n = 1,5 Px
SCULE PENTRU MECANICĂ FINĂ – PROIECT
Dimensiunile de bază ale suportului port cuţit capătă valorile valorile medii de : L = 130 (mm) H = 35 (mm) B = 25 (mm) Lungimea în consolă a cuţitului este variabilă funcţie de dimensiunile piesei de prelucrat şi de rigiditatea impusă sistemului tehnologic. Se recomandă ca : L = 1,5H sau L = 2H 0
0
0
VERIFICAREA LA REZISTENŢĂ ŞI RIGIDITATE A PĂRŢII AŞCHIETOARE ŞI A PĂRŢII DE FIXARE A SCULEI 7
SCULE PENTRU MECANICĂ FINĂ – PROIECT
Se va face o verificare pe direcţiile tuturor axelor -Pe direcţia Z se vor calcula: L = 1,5H (B=H=19mm) deci L = 27 (mm) σ iz =
τ t
=
F z ⋅ l B ⋅ H
2
= 4,5 Kgf / mm 2
6 F z ⋅ l
= 70,88 Kgf / mm2 (cu µ ⋅ BH
µ
adoptat la valoarea de 0,208 conform tabel
204/p.416) τ fz =
F z B ⋅ H
= 0,67 Kgf / mm2
-Pe direcţia Y se va calcula:
σ ix =
-Pe direcţia X se vor calcula: σ ix =
F Z Y
B ⋅ H 6 F Z X ⋅ L
B 2 ⋅ H
= 0,83 Kgf / mm 2
= 1,25 Kgf / mm 2
În continuare se va trece la calcularea coeficientului σ ech = σ iz + σ ix = 5,33 Kgf / mm
S-a constatat ca corecte.
σ ech
:
2
σ ech < σ a = 24 ÷ 36 Kgf / mm2 deci calculele au fost
VERIFICAREA LA RIGIDITATE
8
SCULE PENTRU MECANICĂ FINĂ – PROIECT
Fz
f
f
F z ⋅ l
2
F =
3 ⋅ E ⋅ I z
= 1,75 ⋅10−4 mm .
Dacă avem Fa cuprins între valorile de (0,05 – 0,01 mm) atunci se constata ca această condiţie este îndeplinită. F = f din figură. f
VERIFICAREA LA REZISTENŢĂ A PĂRŢII AŞCIETOARE A CUŢITULUI ARMAT CU PLĂCUŢĂ DIN CMS
-legea de variaţie a efortului normal este σ max =
Rn ⋅ sin ϕ b ⋅ t
σ
=
σ max n
⋅
C
X n
, dar R = R cos(ϕ + φ − γ ) n
Se mai cunoaşte că 2ϕ = π / 2 + γ − φ −ψ ,dar în acest caz se aproximează ca ultimul termen să fie neglijat datorită vitezelor mari şi a mediilor de aşchiere cu un b (lăţime aşchie) din zona plastică mult mai mic: Y
b= φ = 450
ϕ = ( F Y
π 2
t sin k
= 29(mm)
− γ = 390 1
+ 50 − 400 ) = 27,50 2
= F Z = 180,42kgf / mm2 şi F =
F X sin k
= 44,4kgf / mm2
R =181,12 kgf / mm 2 ,deci
9
.De aici va rezulta că:
SCULE PENTRU MECANICĂ FINĂ – PROIECT
Rn
= 81,85kgf / mm 2 şi σ max =1,18kgf / mm 2
-efortul unitar rezultant pentru starea de tensiune plană este: σ i
c
= tg (φ + φ + γ ) = 1,92
d =
= c ⋅τ f ⋅
tg β ( µ ⋅ tg β −1) + (tg β − β )
=
b ⋅ t
,cu:
0
(tg β − β )tg β µ = tg φ = 0,83 R f sin ϕ
τ f
− d −1 + 3 ⋅ µ 2
d 2
, dar R
= 0,15(mm) , cu
f =158,65
, deci :
τ
f
β = 900 − α − γ = 790
şi
= 7,55kgf/mm 2 .
În final σ devine: σ = 20,15 kgf/mm .Din tabel 3/p. 38 din îndrumarul de proiectare de M. Cozmâncă aflăm că : σ = 0,33 ⋅ σ = 0,33 ⋅ 320 = 105,6kgf / mm , care verifică relaţia σ ≤ σ . Ipoteza: σ = σ + 4 ⋅τ ≤ σ , relaţie care se verifică deoarece : i
2
i
2
a]
i
i
a]
2
2
ech
a
20,88 ≤ σ a
∈ (24 − 36)
-eforturile de compresiune :
σ C =
P Y B ⋅ H
=
32,25 19 ⋅ 19
= 0,08kgf / mm2
-eforturile de încovoiere: σ = σ + σ = 5,48kgf / mm ≤ σ Se impun condiţii tehnice: -abateri unghiuri constructive : α = 6 ± 30 ; γ = 5 ±1 ; λ = 3 ± 1 ; k = 40 ± 2 ; k = 49,73 ±1 -abateri limită pentru înălţimea H = 19 – 1,5 = 17,5 mm -abateri pentru lungimea totală L = 150 ± 3 mm -abaterea minimă a razei de racordare (r = 0,8 mm) de max 0,3 mm -duritatea corpului sculei este cuprinsă între 30 – 40 HRC 2
e
i
c
a
0
0
0
,
0
,
0
10
0
0
0
0
