CONCEPȚIA ȘI PROIECTAREA CONSTRUCTIVĂ A UNUI DISPOZITIV DE PRINDERE PENTRU OPERAȚIA DE BURGHIERE [310754]

CAPITOLUL 1

PROCEDEUL DE PRELUCRARE PRIN GĂURIRE

Particularitățile găuririi. Scheme de așchiere [3]

Prelucrarea alezajelor comportă realizarea a două suprafețe: laterale și frontale. [anonimizat], [anonimizat], conice profilate etc. [anonimizat]-adâncire, alezarea și broșare. [anonimizat].

Găurirea și lărgirea adâncirea sunt prelucrări prin așchiere de productivitate relativ mare la care scula execută de obicei o mișcare de rotație și o [anonimizat], iar transformarea în aschii a surplusului de material se realizează la o [anonimizat]. Există și variante de prelucrare cu mișcările principale și de avans executate de piesă și /sau scula așchietoare.

[anonimizat](clasa de precizie 9-12 ISO, rugozitate Rz=15…80μm).

Pentru generarea suprafețelor găurilor prin burghiere se folosește varianta de generare din fig 1.1, conform căreia suprafața Sp se obține cu ajutorul unei directoare ∆ circulară, materializată de forma sculei intr-o [anonimizat] , de formă rectilinie sau curbilinie. Este materializată prin construcția sculei așchietoare și face un unghi de 900 cu planul D. Generatoarea execută mișcarea principală circulară v și o mișcare de avans de generare numai pe o direcție paralelă cu axa de rotație și în sensul pătrunderii sculei în gaura de prelucrat .

Pentru transformarea întregului adaos de prelucrare în așchii procedeul folosește o sculă de găurire (fig1.2) [anonimizat]-[anonimizat], având fiecare perechi de tăișuri (principal si secundar) asemenea unui cuțit pentru strunjire interioară. [anonimizat] .

Fig 1. 2 [anonimizat] [3]

[anonimizat], efectuată prin rotația sculei și numai în anumite cazuri prin rotația piesei ( ca de exemplu la găurirea pe strung și unele mașini de găurit adânc) sau excepțional prin rotația simultană a sculei și a piesei. Mișcarea principală de așchiere se execută în plan orizontal sau vertical.

Cota diametrală a [anonimizat]-mortezare pentru realizarea adâncimii de așchiere nu mai este necesar.

Fiecare dintre cei doi sau z dinți ai sculelor de găurit este asimilabil cu un cuțit de strung pentru prelucrarea suprafețelor cilindrice sau profilate interioare care este prins într-o bară coaxială cu axa

găurii, (fig.1.3). Fiecare dinte posedă un tăiș principal (așchietor) și un tăiș secundar. Tăișurile principale sunt formate prin intersecția canalelor de așchii ([anonimizat]) practicate în corpul sculei (cilindric, conic sau profilat) cu suprafețele de așezare.

[anonimizat] a sculei.

Tăișul principal se realizează la un unghi de atac K, care poate primi valori optime cerute de condițiile de așchiere (K=50o÷70o la burgie și K=45o÷75o pentru lărgitor- adâncitor).

Caracteristic la burghiu este faptul că tăișurile sale principale trebuie să aibă extindere pe toată raza găurii, adică de la suprafața laterală până la axa găurii (cazul burghierii în plin).

Prin însăși construcția amintită a tăișului secundar, la toate sculele de acest gen unghiul său de atac K’

este practic egal cu zero. Acestă situație permite ca tăișul secundar să netezească gaura, eliminând urmele ce ar apărea daca K’ ar fi diferit de zero (fig.1.3,c).

Practic de-a lungul tăișului secundar, toate sculele pentru prelucrarea găurilor au și o fațetă cilindrică, rectificată la unghiul =0o, având funcția feței de așezare secundare de la cuțitul de strung și rolul de a ghida scula în gaură . În cazul burghielor, tăișurile principale ab și a’b’nu sunt concurente cu axa burghiului, deorece între canalele elicoidale care le formează se lasă un miez cilindric, cu diametrul (0,15÷0,25)D, pentru creșterea rezistenței burghiului (fig .1.3,d).

Pe porțiunea acestui miez, tăișurile principale se continuă până la axa burghiului prin tăișurile, denumite tăișuritransversale bb’, înclinate cu un unghi 60o. În acestă zonă, unghiul de degajare γ pe tăișul transversal are valori negative (-25o ÷-32o ), iar unghiul de așezare α are valori mici.

Ca urmare, are loc o deformare intensă a așchiei, cresc forțele de frecare, se mărește lucru mecani de așchiere și în final, crește cantitatea de căldură dezvoltată în timpul așchierii.

Tăișurile secundare ale celor z dinți, sunt puternic solicitate termic, pe de o parte, datorită frecărilor cauzate de unghiurile mici de atac și de așezare (α1=0o) și pe de

o altă parte, datorită faptului că ele având raza maximă, lucrează cu cea mai mare viteză de așchiere dintre toate punctele tăișurile active.

Ca urmare, uzura maximă se înregistreză în zona vârfurilor sculei (fig 1.4 ).

Condițiile de evacuare a căldurii din zona de așchiere prin sculă sunt dificile, deoarece dinții sculei se află permanent în contact cu așchia și suprafața prelucrată. Faptul ca așchia rămâne mult timp în zona de așchiere, pătrunderea mediului de așchiere este dificilă .

Burghiele se realizeză obișnui cu 1-2 dinți, iar lărgitoarele și adâncitoarele se realizează cu 3-4 dinți fără tradiționalul tăiș transversal deoarece, aceste scule prelucreză suprafețele laterale ale găurilor obținute prin turnare, forțare șanțare, burghiere etc (fig1.2 ) .

Burghierea este un proces complex de așchiere tridimenșională, care se desfășoară în condiții grele datorită solicitării termice neuniforme, răcirii dificil de realizat în zona de așchiere, modul greoi de îndepărtare, dirijare și evacuare aschiilor din alezajul prelucrat precum și datorită geometriei necorespunzătoare din anumite zone ale părții așchietoare a burghiului elicoidal .

Burghierea este procesul de așchiere complex, prezentând o serie de particularități, cum ar fi:

așchierea se realizeză de către unul sau două tăiușuri principale și (în cazul burghiului elicoidal) de unul tarnsversal (ultimul acționând în condiții de așchiere deosebit de dificile);

prelucrarea prin burghiere nu se poate defalca în prelucrare de degroșare și de finisare, suprafața piesei fiind prelucrată într-o singură trecere, cu un regim de așchiere unic;

se pot regla numai doi parametri ai regimului de așchiere (viteza și avansul) , adâncimea de aschiere fiind impusă de diametrul sculei (și egală cu1/2din acesta); acest fapt are implicații atât asupra construcției de ansamblu a sculei cât și asupra valorilor optime ale regimului de așchiere .

evacuarea căldurii și a așchiilor din zona de așchiere ridică probleme deosebite, prin faptul că așchierea are loc in spații semiînchise; evacuarea așchiilor este ușurată în cazul canalelor de formă elicoidală ;evacuarea dificilă a căldurii din zona de așchiere face ca vitezele de așchiere optime să fie mai mici, în raport cu toate celelalte scule așchietoare; în cazul burghielorde mici dimensiuni, accesul lichidelor de răcire-ungere este îngreunat de dimensiunile reduse ale canalului pentru evacuarea așchiilor;

parametrii geometrici nu pot căpăta valori optime, fie datorită particularitățiilor constructive ale burghielor (de exemplu unghiul de degajare, pronunțat negativ, pe tăișul transversal al burghielor elicoidale), fie datorită necesității îndeplinirii anumitor condiții de rezistență mecanică (cazul burghielor late de foarte mici dimensiuni);

în zona tăișului transversal, procesul de așchiere se desfășoară în condiții extrem de dificile, datorită vitezelor de așchieremici și unghiului de degajare puternic negativ.

Procesul de burghiere a unei găurii străpunse parcurge trei etape: intrarea vârfului(vârfurilor) principal in așchiere, burghierea în plin și ieșirea părții așchietoare din semifabricat.

În cazul burghierii cu burghiu elicoidal, momentul de torsiune și forța de avans evoluează conform fig1.5, putându-se identifica relativ ușor cele trei etape :

intrarea vârfului principal în aschiere se produce pe segmentul A-C, pe segmentul A-B producându-se pătruderea tăișului transversal (ceea ce provoacă o creștere semnificativă a forței de avans și minimă a momentului de torsiune), iar pe segmentul B-C pătrunderea treptată a tăișurilor principale. În acestă fază burghierea este influențată în mod deosebit de valoarea unghiului de atac, a celui de așezare și de simetria ascuțirii;

în timpul burghierii în plin (C-E) ar trebui ca forța și momentul de așchiere să ramână constante pe segmentul C-D (cât timp adâncimea găurii este relativ mică) se constamtă o ușoară creștere a forței și momentului, ca urmare a influenței frecării dintre fețele de așezare secundare și semifabricat. Pe măsură ce se mărește lungimea găurii prelucrate, apar probleme de evacuare a așchiilor, având drept consecință variații bruște ale forței și momentului de așchiere(D-E).

Procesul de burghiere poate deveni instabil și pot apărea vibrații torsionale ale burghiului, ca urmare a evacuării dificile a așchiilor. Evacuarea așchiilor poate deveni chiar imposibilă (pericol de rupere a burghiului), fiind necesară retragerea burghiului pentru a elibera canalele de evacuare. În cazul prelucrării găurilor înfundate, procesul de burghiere se determină în acestă fază.

in punctul E al diagramei din figura 1.5 începe faza a III-a a burghierii, respectiv ieșirea părții așchietoare din piesa prelucrată. Pe segmetul E-F-G, forța de așchiere descrește brusc(pe măsura ce tăișul transversal perforează semifabricatul).

Pe acest segment este posibilă înfingerea vârfurilor principale ale burghiului în material, provocând o creștere brușcă a momentului de așchiere și eventual, ruperea burghiului.

Segmentul G-H corespunde ieșirii complete a vârfului burghiului din material, constatându-se descreșterea continuă a forței și momemtului de așchiere. Faptul că momentul de așchiere nu descrește brusc este o consecință a fenomenului de frecare dintre sculă și piesa prelucrată .

Parametrii procesului de așchiere [3]

Procesul de burghiere se desfășoară în prezența a două mișcări de lucru (fig 1.6):

V- mișcarea principală de așchiere, de rotație a sculei în jurul axei proprii;

s- mișcarea de avans, în lungul axei sculei;

Conform figurii 1.6 se definesc următoarele elemente ale regimului de așchiere:

T=R=D/2 – adâncimea de burghiere,[mm]

S[mm/rot] – avansul, definit ca deplasarea axială a sculei la o rotație completă; de asemenea se definește sz, avansul pe dinte [mm/dinte], definit ca raportul între avansul s și numărul dinților sculei;

Vxviteza de așchiere într-un punct al tăișului, variabilă în lungul tăișului principal în care Dx este diametrul de dispunere a punctului considerat pe tăiș, iar ,,n” este turația burghiului, [rot/min] .

Se pot defini în continuare, urmatoarele elemente ale secțiuni transversale a așchiei:

– grosimea așchiei, în care s este avansul pe rotație; z- numărul de dinți ai sculei, iar K unghiul de atac al burghiului;

– lățimea așchiei;

– aria secțiunii transversale a așchiei

Scule utilizate la găurire [3], [4]

Prelucrarea găurilor poate să pornescă de la un material plin (burghierea în plin prezentată în fig. 1.7.a) sau de la găuri formate in prealabil , caz în care se utilizează lărgitorul (fig. 1.7.b) sau adâncitorul (fig. 1.7c ) .

Fig 1. 7. Scule utilizate la burghiere [4]

Prelucrarea cu burghiul (fig1.7) se intâlneste în mai multe variante, în funcție de elementele care execută cele două mișcări necesare așchierii și de forma constructivă a sculei . Burghierea pe mașina de găurit (fig 1.7.a) se face, în general cu cele două mișcări (mișcarea principală de rotație 1 și mișcarea de avans 2 pe direcția axei de rotație care poate fi verticală sau orizontală) executarea de către burghiu, care din punct de vedere constructiv poate fi cu dinți drepți sau cu dinți elicoidali.

Burghierea pe strunguri ( fig1.7.b) se execută cu mișcarea principală de rotație la piesă și mișcarea de avans mecanic sau manual la burghiu. Burghierea se poate executa și pe mașini de frezat sau mașini de frezat și alezat. Pe mașini de frezat, mișcarile pot fi executate numai la burghiusau cu mișcarea principală la burghiu și mișcare de avans la piesa semifabricat.

În cazul mașinilor-unelte de alezat și frezat (cu ax orizontal sau vertical) este posibilă orice variantă de execuție a mișcării de avans, scula execută totdeauna mișcarea principală.

Pentru prelucrarea găurilor cilindrice cu diametrele de la 70 ÷200 mm și lungimea până la 500 mm sau chiar mai mult se folosesc burghie inelare (carotiere) care sunt prevăzute cu până la 4-8 dinți din CMS sau oțel rapid , prinși mecanic sau lipiți pe suprafața frontală a unui corp cilindric ca în fig 1.7.c, se realizează o așchiere favorabilă prin eliminarea condițiilor de așchiere nesatisfăcătoare din zona centrală a sculei , unde viteza de așchiere este egală cu zero.

Lichidul de așchiere pătrunde prin spațiul inelar dintre peretele găurii și corpul sculei și partea activă a burghiului .Foarte adesea așchiile se elimină cu ajutorul jetului de lichid de răcire-ungere prin spațiul inelar dintre miez și corpul burghiului.

Burghiere inelară se folosește întodeauna la executarea găurilor străpunse, contribuind la creșterea economiilor de metal, ca urmare a posibilităților de utilizare a miezului cinindric recuperat (netransformat în așchii).

Pentru prelucrarea intermediară sau finală a alezajelor realizate inițial prin turare , burghiere, forjare etc. cu scopul modificării dimensiunilor și uneori modificarea formei geometrice, precum și pentru mărirea preciziei de prelucrare sunt folosite lărgitoarele și adâncitorele.(fig 1.8 și 1.9).

Sculele pentru lărgire(fig 1.8) au în principiu aceeași structură ca și burghiele, dar întrucât adaosul de prelucrare se limitează la un strat relativ subțire cu peretele lateral al găurii(1÷5mm), care este îndepărtat la o singură trecere, lărgitoarele nu au tăișuri principale decât pe partea frontală periferică, cu extindere spre centru numai cu ceva mai mult decât grosimea adaosului de prelucrare conform fig 1.8.

Fig 1.8

Scule pentru lărgire [4]

În fig 1.8.c spre deosebire de suprafața frontală rămasă la găurirea în plin cu burghie, suprafețele frontale care fac obiectul adânciri au înclinarea și forma impusă de dezintenția alezajului. Acestea pot fi suprafețe plane, conice, profilate, etc.

Prin urmare sculele pentru adâncire se caracterizează prin tăișuri frontale cu forme, orientări și dimensiuni corespunzătoare suprafețelor de generat .

Adâncitoarele cu cep de ghidare (fig 1.9.a) se folosesc la executarea locașurilor cilindrice pentru capetele șuruburilor cu cap înecat sau a locașurilor cu altă destinație, iar cele conice (fig 1.9.b), denumite și teșitoare, sunt, destinate executării locașurilor tronconice pentru șuruburi sau pentru teșirea alezajelor la unghiuri standardizate de 45o, 60o sau 75o.

În ceea ce privește adâncitoarele profilate (1.9.c), acestea se folosesc la imprimarea unor anumite forme fundului găurilor( de exemplu, pentru prelucrarea locașurilor supapelor sau a locașurilor robinieților din instalațiile pentru transmiterea fluidelor), iar cele pentru lamare (fig 1.9.d) sunt destinate prelucrării frontale a bosajelor în vederea asigurării perpendicularității axei găurii cu suprafața frontală adiacentă.

La prelucrarea alezajelor de lungimi mai mari (fig 1.9. e și f) adâncitorul este prevăzut și cu tăișuri secundare (laterale) necesare pentru îndreptarea și curățirea suprafețelor laterale, precum și pentru ghidarea sculei . În acest caz cumulează și rol de lărgitor și rol de adâncitor .

Fig 1.9 Adâncitoare : a) cu cep de ghidare, b)conice, c) profilate d) pentru lamare, e) și f) laterale [4]

Pentru prelucrarea găurilor de centrare pe suprafețele frontale ale pieselor care se rotesc în timpul prelucrării sunt folosite burghiele de centruire (fig 1.10 a ) care sunt practic scule combinate, monobloc, alcătuite din două părți : un burghiu prevăzut cu două canale drepte sau elicoidale și un adâncitor teșitor. Pentru realizarea unor suprafețe interioare în trepte se utilizează burghie în trepte sau etajate realizate monobloc sau asamblate (fig 1.10,b).

Toate operațiile de găurire, lărgire și adâncire prezentate mai sus se execută cu ajutorul a două mișcări de generare: una de rotație în jurul axei găurii, care este mișcarea principală și una de avans, rectilinie și paralelă cu axa găurii de prelucrat .

1.3.1. Clasificarea burghielor [17]

Din punct de vedere constructiv se cunosc :

Burghie late (fig 1.11.a și b);

Burghie cu canale drepte (fig 1.11.c);

Burghie cu alezaje adânci (fig1.11.d);

Burghie elicoidale (fig1.11.e);

Burghie inelare (carotiere) (fig 1.11.f)

Din toate aceste soluții constructive cel mai frecvent utilizat este burghiul elicoidal.

După forma constructivă a cozii burghielor elicoidale se deosebesc:

Burghie elicoidale cu codă cilindrică;

Burghie elicoidale cu coadă conică.

După tehnologia de execuție burghiele elicoidale sunt :

Cu canale frezate;

Cu canale abrazate;

Cu canale laminate longitudinal;

Cu canale laminate transversal (și apoi rasucite);

Cu canale laminate elicoidal.

Partea așchietoare a burghielor elicoidale poate fi realizată din oțel rapid sau armată cu plăcuțe CMS.

Fig 1.11

Tipuri de burghie [19]

1.3.2 Geometria părții așchietoare [11]

Elemente caracteristice geometriei burghielor elicoidale sunt prezentatate in fig. 1.12

Fig 1.12

Elemente geometrice ale burghielor elicoidale [13]

Unghiul ω al canalelor elicoidale se execută pentru a imprima tăișurilor așchietoare valori pozitive unghiului de degajare, precum și a permite evacuarea ușoară a așchiilor. Valoarea sa diferă de la un punct la altul de pe tăiș, fiind maximă la exterior și minimă la nivelul diametrului miezului burghiului (fig 1.13)

tgωM=, pentru diametrul mediu,

tgω= , pentru diametrul exterior,

tgωM= .

Unghiul de degajare γx, măsurat într-un plan paralel cu axa burghiului și care cuprinde direcția mișcării principale de așchiere,

este egal cu ω în acelasi punct, rezultând relația :

Tgγx=tgω (1.1)

Rezultă că valoarea lui γx, diferă de la un punct la altul de pe tăiș, fiind maximă la exterior și minimă spre centru .

Unghiul de atac

Din triunghiul TMS (fig1.1) , rezultă relația

Prin împărțirea celor două relații (1.1 și 1.2) , rezultă relația:

ctgKM= (1.3)

tgγN= (1.4)

Unghiul λ de înclinare a tăișului

sinKM (1.5)

ctgλM= (1.6)

Unghiul de degajare γN

tgγ=tg (1.7)

tgγ= (1.8)

Unghiul de așezare αN

Unghiul de așezare αN se obține prin așcuțire, iar legea de variație pe care o primește depinde de tipul suprafeței realizate, care poate fi conică, elicoidală, cilindro-circulară, cilindro eliptică sau plană.

În cazul ascuțirii feței de asezare după o suprafață conică, unghiul α se formează datorită dezaxării axei burghiului față de axa conului imaginar cu valoarea K.(fig1.14)

Fig. 1.14 Fig 1.15

Dezaxarea axei burghiului față de axa conului Secționarea tăișului așchietor cu un plan

imaginar [13] normal [13]

Secționând tăișul așchietor cu un plan normal ce trece prin punctul M, va rezulta o elipsă a căreia ecuație este data de relația +=1 ( 1.7) din figura (fig1.15).

Axa mare a elipsei este a 2a și coincide cu axa conului imaginar Q1 – Q2, iar axa mică 2b. Axa burghiului O-O este deplasată în spate față de axa conului imaginar cu valoarea K, dată de relația de mai jos, în care C0 este distanța de la axa conului la tăișul așchietor, iar d0 este diametrul miezului.

K= (1.8)

Unghiul este dat de relația:

tg (1.9)

Expresia unghiului se obține conform relației:

tg (1.10)

Analizând relația de mai sus arată că nu este constant, ci primește valori din ce în ce mai mari către centrul burghiului (curba1)(fig1.16). Dacă vârful conului imaginar este orientat ca în fig1.17, valoarea este descrescătoare către centrul burghiului (curba1) (fig1.16).

Fig 1.16 [13] Fig 1.17 [13]

Unghiul de așezare se calculează cu relația:

tg (1.11)

În funcție de valoarea acestui unghi de așezare măsurat în plan normal, care urmeză apoi a fi realizat prin ascuțire.

În urma trasării curbelor de variație ale unghiurilor constructive ale burghiului elicoidal, fig1.7, se pot trage următoarele concluzii:

Unghiul de înclinare a canalelor și, în consecință și unghiul γx;

Unghiul de atac K scade spre miezul burghiului;

Unghiul de înclinare λ își păstreză semnul negativ, crescând în valoare absolută către centrul burghiului;

Unghiul de degajare γN scade spre miezul burghiului, unde capătă valori negative;

Unghiul de asezare normal primește legea de variație în funcție de metoda de ascuțire; pentru ascuțirea după o suprafață conică. Unghiul α crește către axa burghiului, dacă vârful conului imaginar este îndreptat spre vârful burghiului și scade, dacă este îndreptat invers. Aceeași variație primește și .

Unghiul de așezare al tăișului transversal capătă în funcție de procedeul de așcuțire valori mari, cuprinse între 240 și 400; valorile mari ale acestui unghi sunt necesare, întrucât, odată cu creșterea unghiului crește corespunzător și unghiul γt.

Unghiul de degazare γt al tăișului transversal, capătă, prin diferite procedee de ascuțire, valori foarte mici (γt =-250 ÷ -450 la ascuțirea elicoidală, dublu plană, sau dublu cilindro-eliptică și

γt=-550 ÷ -670, la ascuțirea conică, cilindro-circulară sau cilindro-eliptică).

1.3.3 Parametrii geometrici optimi [4], [17]

La stabilirea parametrilor geometrici optimi ai burghielor elicoidale, se procedează după metodologia generală, pornind de la cerințele de bază privind satisfacerea maximală a criteriilor de optimizare (durabilitate, capacitatea de a așchia cu forțe și momente minime, la o precizie și calitate de suprafață impusă), și ținând totodată seama de particularitățile procesului de burghiere, în sensul că, atât viteza de așchiere cât și parametrii geometrici constructivi și funcționali sunt variabili de-a lungul tăișului.

Unghiul optim de înclinare al canalelor elicoidale,ω se stabileste în funcție de diametrul burghiului și de materialul supus prelucrării.

Astfel, pentru diametre mari sunt indicate valori cuprinse între 300 – 350, la care se obțin așchii spiralate ce se evacuează ușor, iar la diametre mici, din cauza slăbirii dintelui odată cu creșterea unghiului ω, valori cuprinse între 150 – 220.

Pentru diametre medii sunt recomandate valorile cuprinse între 200-250. Unghiul optim de înclinareal canalelor depinde și de natura materialului de prelucrat; în acest sens la prelucrarea oțelurilor aliate cu=130-150 daN/mm2, a fontelor dure, cu HB =250-350 sau la prelucrarea

tablelor, pentru evitarea ruperilor la străpungerea piesei și întărirea tăișului principal, se recomandă valori optime mici, ω= 100-180 .

Valorile indicate pentru unghiul de înclinare al elicei reprezintă și unghiul de degajare γt, măsurat la periferia tăișului principal .

Stabilirea valorii optime a unghiului de vârf 2K. Unghiul de atac 2K ale burghielor elicoidale normale este de 1180; pentru materiale mai dure, peste 75daN/mm2, acest unghi se alege între 1300 – 1400.

Aceste indicații nu pot fi generalizate datorită factorilor diferiți care intervin la burghiere.

Cu toate acestea, pe baza dependenței dintre criteriile de optimalitate și unghiul de la vârful 2K cât și pe baza experientei de producție, valorile optime ale acestui unghi depind, în cea mai mare măsură de materialul prelucrat.

Valoarea unghiului la vârful 2Kși legat de aceasta, forma tăișului principal prezintă o importanță deosebită asupra modului de comportare a sculei în timpul lucrului și anume asupra uzurii și durabilității acesteia.

Astfel se disting, în general, următoarele forme ale tăișului principal

Tăiș principal rectiliniu, obținut printr-o ascuțire normală;

Tăiș principal cu două valori ale unghiuluila vârf, obținut printr-o ascuțire dublă;

Tăiș principal cu trei valori ale unghiului la vârf, obținut printr-o ascuțire triplă;

Tăiș principal curbiliniu.

Tăișul principal cu două valori ale unghiului la vârf, prezintă un tăiș auxiliar, înclinat cu un unghi 2K0 micșorat,K0=(0,6-0,7)K și o lungime c = 0,5D, asigurând o creștere de până la două ori a durabilității față de cazul tăișului rectiliniu normal, pe de o parte, datorită micșorării compensatoare a grosimii alchiei (a1’<a1) în zona vitezelor maximede așchiere, iar pe de altă parte, datorită măririi corespunzătoare a unghiului de vârf a tăișului principal ( < ) și îmbunătățirii condițiilor de evacuare a căldurii în acestă zonă.

Tăișul principal cu trei valori ale unghiului de vârf și tășul curbiliniu prezintă avantaje și mai pronunțate în ce privește rezistența la uzură, durabilitatea și deci productivitatea burghielor elicoidale, dar prezintă unele greutăți de ordin tehnologic, aceste dificultăți pot fi eliminate prin ascuțiri după procedeul cilindro-eliptic, cu racordarea tăișului cu fațeta, printr-o suprafață toroidală eliptică, prin compunerea a numai trei mișcări de lucru.

Forma tăișului principal cu două valori pentru unghiul de atac se recomandă a fi folosită pentru burghie cu diametrul peste 10 mm, de asemenea și forma cu trei valori ale unghiului de atac.

Pentru diametre mai mici de 10 mm, se recomandă forma simplă a tăișului principal.

În ce privește forma curbilinie, se recomandă în cazurile în care se impun condiții speciale cu privire la calitatea suprafeței, iar materialul de prelucrat prezintă proprietăți de prelucrabilitate ridicată.

1.3.4 Procedee de ascuțire a burghielor [11]

Ascuțirea are o importanță hotărâtoare asupra preciziei găurii obținute, a forțelor și momentelor ce apar la burghiere, a durabilității și productivității burghielor elicoidale.

Metoda de ascuțire trebuie să asigure următoarele calități părții așchietoare a burghiului:

– unghi de așezare crescător de la aproximativ 6˚ la exterior la 20˚-30˚ la intersecția tăișului principal cu cel transversal,

– să asigure autocentrarea burghiului și un unghi de degajare cât mai mare;

– o formă convenabilă tăișului principal;

– simetrie perfectă a parametrilor geometrici de pe cei doi dinți;

– calitate superioară a suprafețelor de așezare;

– o rezistență la uzură.

De asemeni metoda de ascuțire trebuie să fie tehnologică, generarea suprafețelor de așezare să se facă prin compunerea unui număr minim de mișcări simple, schema de rectificare să asigure regimuri de așchiere maxime, piatra abrazivă sa aibă o formă simplă și să nu necesite multe corecții.

În timpul exploatării burghielor elicoidale, pot apărea următoarele cinci tipuri de uzură:

1 – uzura feței de așezare;

2 – uzura feței de degajare;

3 – uzura vârfului principal;

4 – uzura fațetelor;

5 – uzura tăișurilor transversale;

Fig. 1.18 [13]

Reascuțirea trebuie practicată înainte de atingerea valorii limită a uzurii fețelor de așezare

ha = 0,8 – 1 mm , în caz contrar apare o uzură rapidă a vârfurilor principale și a fațetelor.

Supraascuțirea tăișului transversal, în vederea scurtării acestuia, determină pe lângă o micșorare a forțelor și momentelor la burghiere și o creștere a durabilității de 1,5 – 2 ori.

Această supraascuțire se poate realiza fie prin prelucrare de material prin abrazare din întreaga zonă centrală (fig.1.19 a), fie prin pătrunderea discului abraziv cu una din suprafețele sale frontale în lungul tăișului transversal (fig 1.19 b) ceea ce este mul mai rațional.

Supraascuțirea fațetei pe o lungime ll = 1.5-4 mm cu imprimarea unui unghi de așezare secundar α1 = 6˚-8˚ și a unei microfațete de lățime fn=0,2–0,4 mm (fig 1.19 c) contribuie la reducerea frecării în zona vârfurilor, fără a afecta autocentrarea burghiului, obținând o diminuare a uzurii vârfurilor și deci o creșterea durabilității burghielor elicoidale.

Fig. 1.19 [13]

Procedeele clasice de ascuțire a burghielor elicoidale (prezentate în fig. 1.20 și fig.1.21) sunt:

procedeul dublu plan;

procedeul cilindric circular;

procedeele conice;

procedeele cilindroeliptice.

Procedeul dublu plan (fig. 1.20 a) este caracterizat prin faptul că fața de așezare se compune din două suprafețe plane intersectate, zona centrală rezultând de formă piramidală auto-centrată. Procedeul cilindric circular Blau (fig. 1.20 b) – fața de așezare rezultă de formă cilindrică circulară, axa de oscilare fiind paralelă cu suprafața activă plană a pietrei abrazive.

Procedeele conice sunt:

– procedeul conic Bancroft-Washborne-Stock (fig 1.20 c) la care fața de așezare a burghiului rezultă conică, axa burghiului făcând un unghi ascuțit cu axa conului după care se face ascuțirea și

– procedeul conic Weiscker (fig. 1.20 d) deosebit de primul numai prin faptul că axa burghiului

face un unghi de 90˚ cu axa cercului după care se face scuțirea.

Procedeele elicoidale (Oliver fig. 1.20.e; Suhov fig. 1.20 f și Spiropoint Cincinnati fig. 1.20 g) caracterizate prin aceea că suprafața de așezare elicoidală se generează de dreapta de contact dintre burghiu și piatra abrazivă prin compunerea mișcării de rotație (2) a burghiului cu o mișcare de avans axial (5) a pietrei (la Spiropoint Cincinnati, mișcarea 2 este executată de mișcarea de rotație a pietrei abrazive în jurul axei burghiului).

Fig. 1.20

Procedee de ascuțire [13]

Fig. 1.21

Procedee de ascuțire [13]

Procedeele cilindro-eliptice (fig. 1.21) se caracterizează prin aceea că fața de așezare face parte dintr-un cilindru cu secțiune normală eliptică sau este compusă din doi cilindri eliptici intersectați, zona centrală rezultând de formă piramidală autocentrată, mărginită de patru suprafețe cilindroeliptice, având avantajul simplității cinematice (necesitând numai două sau trei mișcări de lucru) în aceleași condiții de calitate a părții așchietoare ca și procedeele clasice conice sau elicoidale.

Din punct de vedere al forțelor și momentelor de așchiere la burghiere, ascuțirile elicoidale și cele dublu plane, imprimând valori mari pentru unghiul de degajare transversal, asigură forțe axiale cu 20-30% mai mici decât celelalte procedee, momentul fiind foarte puțin afectat. Micșorarea forței axiale conduce în același timp și la o ușoară creștere a durabilității.

Din punct de vedere al preciziei burghierii, în vederea evitării operației următoare de lărgire, ascuțirea optimă este ascuțirea dublu plană, elicoidală sau cilindro-eliptică cu vârf piramidal autocentrat.

1.4. Mașini de găurit. Clasificare. Scheme constructive [2]

Mașinile de găurit sunt mașinile-unelte pe care se execută operațiile teh. nologice de găurire, lărgire, alezare, lamare, filetare și găurire fină.

Acestea constituie circa 2000 din parcul total de mașini-unelte așchietoare, deci o grupă numeroasă, asemenea strungurilor, mașinilor de frezat sau de rectificat. Ele se pot clasifica din mai multe puncte de vedere și anume:

-după pozitia arborilor principali sunt: mașini de găurit verticale și orizontale;

-după construcție și domeniul de utilizare, se deosebesc: mașini de găurit de masă (de banc);

cu coloană; cu montant; radiale; multiaxe; de găurit și alezat orizontale (Bohrwerk) și în coordonate.

Mișcarea principală de așchiere – mișcarea de rotație – este executată de sculă, de asemenea și mișcarea de avans axial.

Scula este montată în arborele principal care în afară de faptul că transmite momentul necesar găuririi, transmite și forța axială necesară prelucrării.

Pe lângă aceste solicitări axul principal, mai este solicitat și în direcția radială, de exemplu în cazul cînd burghiul nu este ascuțit corect.

Ca atare arborele principal trebuie astfel construit ca să poată prelua aceste solicitări. De menționat că solicitările radiale sunt numai întâmplătoare, deci mașina nu poate fi folosită la operațiile unde forța de așchiere are și componentă radială.

În procesul de găurire, cum s-a amintit, scula trebuie să execute ambele mișcări de aschiere (principală și de avans).

Pentru a putea suprapune cele două mișcări, de valori diferite, axul principal al mașinii are o formă constructivă specială, cum se poate observa în figura 1.22.

Mărimea caracteristică a mașinilor de găurit este diametrul maxim al găurii ce se poate prelucra în plin cu un burghiu elicoidal în semifabricat din oțel cu rezistența de 60-70 daN/mm².

Alte mărimi caracteristice ale mașinilor de găurit sunt: lungimea maximă a cursei arborelui principal, distanța dintre arborele principal și ghidajele montantului sau coloană, și dimensiunile mesei de prindere a semifabricatului.

Turatia minimă a arborelui principal se determină folosind relația:

[rot/min],

folosind o viteză de așchicre v=30 m/min.

Deoarece pe aceste mașini se execută și operații de filetare, turatia minimă se ia aproximativ un sfert din cea calculată cu relația de mai sus.

Turația maximă se determină din condiția ca să se poată prelucra cu viteze de așchiere de circa 30 m/min și cu burghiu de diametru mai mic, și anume:

– pentru mașini de găurit mici Dmin =˜(0,15-0,20)Dmax

– pentru mașini de găurit mari Dmin =˜(0,l0-0,15)Dmax

Fig. 1.22 Mașină de găurit [2]

1.4.1 Mașini de găurit verticale [4]

Vederea generală și schema cinematică structurală sunt reprezentate în figura 1.23,a. Arborele principal 4 execută mișcarea principală A și mișcarea de avans B a sculei așchietoare. Masa de lucru 3 și capul de găurit 5 execută mișcările de poziționare C, D, E și F față de coloana 2.

La unele variante constructive, se utilizează un suport combinat: coloană pentru susținerea mesei și montant pentru susținerea capului de găurit, acesta efectuând numai mișcarea de poziționare C (fig. 1.23, b). Mașinile de găurit cu montant (fig. 1.24) au rigiditate mai mare decât cele cu coloană, dar nu permit rotirea mesei și a capului de găurit.

Rezultă că, pentru poziționarea repetată a sculei, _este necesară deplasarea piesei față de masă. În cazul unor dimensiuni mari ale capului de găurit, acesta se execută din două părți: carcasa cutiei de viteze, fixată la montant și carcasa cutiei de avansuri, prevăzută cu posibilitateta de poziționare pe verticală.

Fig 1.23 a

Schema de principiu a mașinii de găurit verticale (cu coloană) [Gheghea]

La mașinile de găurit cu coloană, mișcările de poziționare se execută manual. Pentru reglarea turatiel arborelui principal se utilizează urmatoarele sisteme: transmisii prin conuri în trepte, la mașini de dimensiuni mici; transmisii prin curele cu roți de schimb; cutii de viteze și variatoare mecanice; motoare cu turație variabilă și diferite combinații ale sistemelor simple.

Poziționarea capului de găurit se execută manual, prin lanț cinematic derivat din cutia de avansuri sau printrun lanț cinematic independent. Dupa efectuarea mișcărilor de poziționare, masa și capul de găurit se blochează pe coloană sau pe ghidajele montantului.

Schema mașinii de găurit cu montant G40 este reprezentată în figura 1.24. Mișcarea principală A și mișcarea de avans B se obțin de la motorul principal M, ce are turatia

n0 = 1 430 rot/min.

Figura 1.24

Schema cinematică structurală a mașinii de găurit cu montant[4]

1- placă de bază; 2- montant;

3- masă de lucru; 4- arbore principal;

5- unitate de lucru; 6- cremalieră pentru mișcări de poziționare.

Caracteristicile tehnice principale care definesc mașinile de găurit cu montaut sau coloană sunt: diametrul maxim de gaurire, conul arborelui principal; cursa axială a arborelui principal; distanța de la axa arborelui principal la coloană sau la ghidajele montantului; suprafața mesei și dimensiunile canalelor de prindere; cursele maxime ale mesei și capului de găurit; distanța minimă/maximă între arborele principal și suprafața de lucru a plăcii de bază; gamele de turații și avansuri; caracteristicile motorului principal de acționare.

1.4.2 Mașini de găurit radiale [2]

Mașinile de găurit radiale servesc la executarea operațiilor de găurire, lărgire, alezare și tarodare la piese mari, în producția individuală și de serie mare.La mașinile de găurit radiale, scula și capul de găurit se deplasează până la centrul găurii de prelucrat, în timp ce piesa, așezată liber sau în dispozitiv pe masă sau pe placa de bază a mașinii, rămâne nemișcată până ce se execută toate găurile pe o față a ei.

Caracteristicile principale care indică posibilitățile de producție ale mașinilor de găurit radiale sunt următoarele: diametrul maxim de găurit, distanța de la axul principal la coloană, cursa axului principal, distanța maximă de la fața axului principal la placa de bază.

Figura 1.25 [2]

Mașinile din această categorie se execută în diverse variante constructive, dar care au la bază același principiu de lucru. Deosebirile constau mai ales în modul de realizare a diferitelor mișcări de potrivire. În figura 1.25 sunt reprezentate principalele subansambluri ale unei mașini radiale de găurit de formă clasică.

Placa de bază PB susține coloana CL și masa ML pe care se fixează semifabricatul. Semifabricatele mari se prind direct pe placa de bază. Pe coloana CL glisează în direcție verticală brațul BR. Această mișcare este realizată printr-un mecanism cu șurub și piuliță MSP acționat de motorul ME2 fixat pe coloană. Coloana este formată dintr-o parte centrală tronconică PCT, fixată pe placa de bază, și o parte exterioară tubulară care se poate roti împreună cu brațul BR într-un sens sau altul cu 360°. Această mișcare de reglare se face manual, după care coloana se blochează cu ajutorul unei frâne montată la baza coloanei. În lungul brațului BR pe ghidajele GD, se poate deplasa manual capul de găurit CG, în care sunt montate mecanismele de viteze și avansuri.

Aceste mecanisme acționate de, motorul electric ME 1 , transmit arborelui principal AP mișcarea principală de rotație și mișcarea de avans axial. După executarea mișcărilor de potrivire, se blochează coloana, brațul pe coloană și capul de găurit pe braț. Prin aceasta se mărește rigiditatea sistemului și în consecință precizia de găurire.

În afară de mașinile de găurit radiale care au construcția clasică din figura 9.9 și care sunt cel mai frecvent utilizate, se construiesc și alte tipuri de mașini de găurit radiale. La mașinile de găurit raidale din figura 1.26 brațul este fixat pe un suport special, pe un perete sau un stâlp al atelierului.

Deplasarea brațului în sus sau jos, se face pe ghidajele suportului cu ajutorul unui mecanism cu șurub, având și posibilitateade a se roti cu 180°.

La unele tipuri, capul de găurit este montat pe o placă putându-se roti în jurul unei axe orizontale. Prin aceasta se crează posibilitatea prelucrării găurii înclinate.

Figura 1.26 Mașină de găurit raidală [2]

1.4.3. Mașini de găurit în coordinate [2]

Mașinile de găurit în coordonate se caracterizează printr-o precizie de prelucrare foarte ridicată, de ordinul micronilor. Pe aceste mașini se efectuează, în general, aceleași operații ca și pe mașinile de găurit și alezat orizontale (burghiere, lărgire, adâncire, alezare și frezare) dar pentru piese de dimensiuni mai mici. Ele sunt destinate prelucrării prototipurilor, dispozitivelor, sculelor sau a pieselor în serii mici, cărora li se impun condiții de precizie deosebită, respectiv toleranțe foarte strânse. Precizia mare de prelucrare a acestor mașini se asigură printr-o prelucrare foarte îngrijită a arborelui principal și a ghidajelor, care au jocuri foarte mici, și prin utilizarea unor sisteme foarte precise de măsurare a deplasărilor (coordonatelor).

Datorită jocurilor foarte mici și a sensibilității mari a acestor mașini în general, ele se recomandă să fie instalate în încăperi speciale cu temperatură constantă (18…20°C).

Aceste mașini pot lucra atât în coordonate rectangulare cât și în coordonate polare. În sistemul de coordonate rectangulare poziția oricărui punct din plan se determină prin coordonatele x, y, iar în coordonate polare poziția punctelor este definită de raza polară și de unghiul φ al acesteia față de axa polară.

Mașinile de găurit în coordonate pot fi: cu o singură coloană (montant) la care arborele principal se deplasează numai în direcție verticală, iar masa de lucru pe două direcții perpendiculare, și cu două coloane ( montanți ), la care arborele principal execută pe lângă avansul vertical și mișcarea de poziționare în sens transversal, masa de lucru se poate deplasa numai longitudinal.

Fig 1.27 Mașină de găurit în coordonate cu un montant [2]

Mașinile de găurit în coordonate cu un montant (fig. 1.27) se compun dintr-un batiu BT, pe care se montează rigid un montant MT, servind la deplasarea saniei de găurire SG, în interiorul căreia se găsesc mecanismele de antrenare cu arborele principal AP. Pe ghidajele batiului se deplasează în sens longitudinal masa ML care, la partea superioră este prevăzută cu ghidaje transversale, pe care se deplasează masa transversală MT.

La mașinile de găurit în coordonate cu un singur montant se deosebesc următoarele mișcări:

-mișcarea de rotație a arborelui principal, dată de mecanismul de antrenare;

-mișcarea de avans vertical a arborelui principal, dată de mecanismul de avansuri sau executată manual

-mișcarea de potrivire, realizată de sama de gaurire, prin deplasarea ei în sens vertical;

-mișcarea de potrivire în plan orizontal, realizată prin deplasarea mesei longitudinale.

Mașinile din a doua categorie au o rigiditate mai mare față de cele din prima categorie și deci și o precizie de prelucrare mai mare.

O mașină de găurit în coordonate cu două coloane (Oerlikon RE 35) se aseamănă cu o mașină de găurit radială fiind formată din batiul BT (fig. 9-23), pe care se montează coloana principală CP. Aceasta ghidează vertical și susține traversa mobilă TM, care este acționată de electromotorul M2 prin mecanismul șurub-piuliță S. Sania de găurire SG este antrenată de electromotorul M1 care acționează, prin cutia de viteze CV, arborele principal AP în mișcarea de rotație I și prin cutia de avansuri și mecanismul pinion-cremalieră z1-Cr1 se asigură mișcarea de avans a sculei II.

Prin roata de mână m și mecanismul pinion-cremalieră z2-Cr2 sania de găurire se poate deplasa manual cu mișcarea III pe traversa TM. Coloana secundară CS are rolul de a susține traversa pentru a asigura mașinii o rigiditate mai mare. Masa mașinii ML este antrenată de un electromotor M3 și execută mișcarea de avans transversal al piesei (mișcarea IV) prin mecanismul șurub-piuliță Sm.Caracteristica acestei mașini este posibilitatea de rotire (mișcarea V) a traversei mobile TM, împreună cu coloana secundara CS, în jurul coloanei principale CP.

Pentru realizarea un ei anumite poziții de lucru, batiul BT are ghidajele circulare Gc, având raza R, care permit rotirea și fixarea coloanei CS împreună cu traversa TM. Aceasta are,deci, aceeași funcție ca brațul unei mașini de găurit radiale, numai că prin ghidajele Gc și colona CS se asigură acesteia o rigiditate mai mare și astfel precizia de lucru crește.