Proiect Brosa + Freza Melc Modul

Cap.1 Analiza constructiv tehnologică

a piesei de prelucrat

Cap.2 Descrierea elementelor constructive ale

sculei așchietoare de proiectat

Cap.3 Descrierea funcțională a

sculei așchietoare

Cap.4 Calculul adaosului de prelucrare

Cap.5 Proiectarea părții active de așchiere

Cap.6 Stabilirea formei și dimensiunilor părții de

orientare și fixare a broșei

Cap.7 Calculul forțelor de așchiere la broșare

Pagini 30

=== Broşa pentru canal de pana ===

Cap.1 Analiza constructiv tehnologică

a piesei de prelucrat

Precizia dimensională

Piesa de prelucrat – roată dințată cilindrică cu dinți drepți, se prezintă în figura 1, și are:

z = 40 dinți;

m = 6.

Fig.1 Piesa – roată dințată

Se va executa prin broșare alezajul piesei:

d = Φ50 +0,0250 mm

b) Calitatea suprafeței

Broșarea este un procedeu de așchiere ce se înscrie în general în treapta de precizie 6 … 8, realizând rugozități Ra = 0,4 … 3,2 μm.

Se cere o rugozitate a alezajului Ra = 1,6 μm.

c) Materialul piesei

Materialul piesei, oțelul 18MnCr11, STAS 791-98, oțel aliat pentru tratament termic, destinat construcției de mașini, este un oțel de largă utilizare care nu ridică probleme la aprovizionare și se comportă bine în procesul de așchiere.

Din tabelul 3, pagina 3, STAS 791 – 98, se extrage compoziția chimică a materialului ales.

Din tabelul 5, pagina 8, STAS 880 – 88, se extrag caracteristicile mecanice garantate pe produs, determinate pe probe tratate termic.

Duritatea maximă a produselor livrate în stare laminată se stabilește la înțelegere între producător și beneficiar.

Pentru mărcile de oțel la care nu se precizează valorile durității în stare normalizată, acestea se stabilesc prin contract.

Cap.2 Descrierea elementelor constructive ale

sculei așchietoare de proiectat

Clasificarea broșelor

Prin broșare se poate prelucra o foarte mare varietate de suprafețe:

interioare sau exterioare;

profilate sau neprofilate, cu directoare rectilinie, circulară sau elicoidală;

suprafețe închise sau deschise ș.a.

ceea ce face să existe o mare varietate de construcții de broșe.

Această mare varietate de broșe se poate clasifica după mai multe criterii.

După traiectoria mișcării de așchiere, broșele pot fi:

cu mișcare de așchiere rectilinie;

cu mișcare de așchiere circulară;

cu mișcare de așchiere elicoidală.

Broșele cu mișcare de așchiere rectilinie, în funcție de modul de acționare, pot fi:

– de tragere, solicitate la întindere;

– de împingere, solicitate la compresiune și flambaj.

Broșele de împingere sunt mai scurte ca primele și se mai numesc dornuri de broșare.

În figura 2 se prezintă schematic, părțile componente ale unei broșe pentru canal de pană:

Fig.2 Părți componente broșă pentru canal de pană

Definim:

l1 – partea de legătură cu mașina-unealtă;

l2 – partea de ghidare din față (are rolul de a ghida broșa, pe suprafața inițială a broșei);

l3 – partea activă, care cuprinde dinții așchietori:

de degroșare;

de finisare;

de calibrare.

l4 – partea de ghidare din spate, posterioară cu rol de protecție;

l5 – coada broșei.

După felul suprafeței de prelucrat și din punct de vedere al modului de asigurare a stabilității direcției de broșare, broșarea poate fi liberă sau ghidată (sau coordonată).

La broșarea suprafețelor închise cu axa de simetrie, deoarece forțele de avans transversal se echilibrează, prelucrarea se execută fără o ghidare suplimentară a sculei așchietoare. Broșa se autoorientează în raport cu suprafața de prelucrat și broșarea se numește liberă.

La prelucrarea unor suprafețe deschise sau nesimetrice. forțele de respingere nu se echilibrează și dau o rezultantă care tinde să scoată broșa din așchiere. Pentru a menține broșa în așchiere sunt necesare elemente suplimentare de ghidare, motiv pentru care broșarea se numește ghidată sau coordonată.

Din punct de vedere constructiv broșele pot fi dintr-o bucată (monobloc), sau cu dinți aplicați. Pentru broșe de dimensiuni relativ mici este avantajos ca întreaga parte activă a broșei să se execute monobloc din oțel de scule așchietoare.

Când este avantajos economic (material, manoperă, reascuțire ș.a.), celelalte părți ale broșei (coada, elemente de centrare ș.a) se realizează din oțel de construcție și se îmbină demontabil sau nedemontabil cu partea activă.

O altă clasificare este făcută după criteriul schemelor de broșare:

broșe după profil;

broșe prin generare;

broșe progresive;

broșe combinate.

Cap.3 Descrierea funcțională a

sculei așchietoare

Broșa este scula așchietoare folosită la procedeul de prelucrare prin așchiere a suprafețelor plane sau profilate, exterioare sau interioare, utilizată-n producția de serie mare sau de masă.

Schemele de broșare se diferențiază după direcția supraînălțarii pe dinte față de adaosul de prelucrare.

Din acest punct de vedere, broșarea poate fi:

după profil;

prin generare;

progresivă.

Procesul de broșare se prezintă în figura 3, în care deosebim scula așchietoare – broșa și piesa de prelucrat:

Fig.3 Descriere funcțională broșare

În cazul de față avem de prelucrat un canal de pană. Pentru broșarea unei astfel de suprafețe nesimetrice sau deschise se va folosi broșarea ghidată sau coordonată. Schema de broșare utilizată va fi broșarea prin generare.

Schema de broșare prin generare rezultă din figura 4:

dinții broșei au un contur variabil, ce trece treptat de la forma rotundă, la conturul profilat, corespunzător formei finale a suprafeței;

execuția broșei este mai simplă;

la schema de așchiere prezentată și în figura 5, se observă că la broșarea prin generare se asigură îndepărtarea adaosului de prelucrare, după un profil circular, indiferent de forma profilului final, în acest caz, profilul final este o înfășurătoare de profiluri circulare.

Fig.4 Broșare prin generare

Schema de broșare prin generare rezultă astfel: supraînălțarea pe dinte az are direcția adaosului de prelucrare maxim. Și în acest caz lățimea așchiei este relativ mare, ceea ce face ca supraînălțarea a să fie relativ mică. Avantajele și dezavantajele sunt aceleași ca și în cazul broșării după profil.

Schema de broșare progresivă corespunde unei scheme de așchiere la care supraînălțarea pe dinte a se realizează pe o direcție perpendiculară pe direcția adaosului de prelucrare maxim.

Tăișurile principale se găsesc pe părțile laterale, iar cele secundare sunt dispuse pe conturul liniei de profil. în acest caz lățimea așchiei poate avea valori mici (1…2 mm), astfel că supraînălțarea az poate ajunge la valori relativ mari (0,2…0,8 mm).

Avantajele legate de această schemă de broșare sunt: apăsări specifice mici, număr mic de dinți pentru broșa, forțe de așchiere relativ mici. Dezavantajul principal îl constituie construcția dificil de realizat, deoarece fiecare dinte al broșei are forma și dimensiunile diferite de ale celorlalți dinți.

Fig.5 Adaosul de prelucrare la broșarea prin generare

Alegerea variantei schemei de broșare, prin care se va influența asupra proiectării, construcției, a tehnologiei de execuție și de exploatare a broșei, se va face în funcție de avantajele și dezavantajele arătate. Elementul principal la alegerea schemei de broșare îl constituie forma suprafeței de prelucrat. în general, se poate spune că orice tip de suprafață interioară sau exterioară, profilată sau neprofilată poate fi prelucrată prin broșare după oricare din cele trei scheme de broșare.

Cap.4 Calculul adaosului de prelucrare

Adaosul de prelucrare fig.6 reprezintă distanța dintre suprafața inițială și cea prelucrată prin broșare. În calculele ce vor urma va fi vorba despre adaosul de prelucrare radial Ar.

Determinarea lui ține seama de mai mulți factori: forma și dimensiunile suprafeței inițiale, calitatea prelucrării inițiale, toleranța suprafeței broșate ș.a.

Pentru fiecare construcție de broșa va fi determinat adaosul de prelucrare.

Fig.6 Adaosul de prelucrare la broșare

Schema de broșare este prin generare ca și în cazul canelurilor dreptunghiulare, mai des fiind folosită schema din fig.6.

Adaosul de prelucrare Ap se determină cu relația:

Artot. = Ap = tmax + c – Dmin + 3/4 · Tp (3.10)[1]

Unde:

tmax – cota canalului de pană, mm;

Dmin – diametrul nominal al alezajului, mm;

Tp – toleranța piesei la cota t, mm;

c – cota de corecție, mm.

Date inițiale:

Dmin = d = mm;

tmax = mm;

Tp = mm.

Se calculează cota de corecție, cu relația:

c = mm

Adaosul de prelucrare total va fi:

Artot. =

Dacă partea activă se termină cu dinți de finisare, adaosul de prelucrare radial Ar trebuie împărțit în două componente:

de degroșare Ard;

de finisare Arf.

Împărțirea pe cele două componente se poate face în două moduri:

– fie alegând supraînălțarea pe dintele de finisare azf și numărul de dinți de finisare zf = 4…8 dinți, calculând adaosul de finisare:

Arf = (zf – 1)azf, rezultând Ard = Ar – Arf

– fie, după unii autori, împărțind Ard = (7/8)Ar și Arf = (1/8)Ar.

Avem D0 = 48,6 mm.

Arf = 0,05 mm

Ard = 0,65 mm

Supraînălțarea pe dinte az se alege din tabelul 5.12 [1].

Cap.5 Proiectarea părții active de așchiere

Partea de așchiere este formată din toți dinții așchietori ai broșei.

Acești dinți, în funcție de schema de broșare sunt poziționați unul fața de altul prin supraînălțarea pe dinte a.. în multe cazuri, din motive de îmbunătățire a calității prelucrării și de exploatare rațională, partea așchietoare se termină cu o parte de finisare formată din 4…8 dinți de finisare care au o supraînălțare substanțial micșorată față de dinții așchietori.

În figura 7 este reprezentat profilul dinților așchietori. Pentru proiectarea părții active trebuie să se determine următoarele elemente:

geometria constructivă a tăișului;

adaosul de prelucrare radial Ar;

supraînălțarea pe dinte az;

numărul de dinți așchietori za;

elementele geometrice ale așchietor (pasul p, înălțimea h, grosimea s, grosimea golului g, raza de racordare r, unghiul de degajare γ, unghiul de așezare αa, unghiul spatelui dintelui η, forma dintelui ș.a.) conform figurii 7.

Pentru toate aceste elemente cu caracter general se vor prezenta ipotezele, recomandările și modurile de determinare. Acestea vor fi dezvoltate mai jos pentru fiecare tip de broșa.

Fig.7 Partea de așchiere a broșei

Geometria constructivă a tăișului este reprezentată de unghiurile de degajare γa, de așezare αa și de înclinare λ.

Unghiul de degajare γa se alege funcție de materialul piesei.

Fața de degajare poate fi executată (cel mai des) fără fațeta (fig.8, a), sau cu fațetă (fig.8, b).

Fațeta este de ordinul 0,5 … 1 mm și este orientată sub unghiul γ1.

În tabelul 5.15 [1] sunt recomandate valori pentru unghiul de degajare.

În cazul broșelor cu diametrul sub 20 mm, la prelucrarea oțelului, unghiul de degajare γ = 80 … 100.

Se adoptă pentru materialul 18MnCr11, unghiul de degajare, fără fațetă având valoarea γa = 100.

Dinții de finisare au unghiul de degajare egal cu al dinților de degroșare.

Unghiul de așezare αa se alege în funcție de felul și calitatea suprafețelor de prelucrat:

pentru broșe de interior sau profilate αa = 20 … 40;

pentru broșe plane sau canale de pană αa = 40 … 50;

dacă există posibilitatea reglării la cotă αa = 80 … 120.

Fig.8 Geometria constructivă a tăișului

Se adoptă unghiul de așezare αa = 40.

Dinții de finisare au unghiul de așezare la fel ca cei de degroșare.

Fațeta fa de pe fața de așezare este o fațetă de ascuțire și trebuie sa fie sub 0,05 mm.

Unghiul de înclinare λ, fig.9, este caracteristic broșelor plane late și rar celor de interior.

Existența lui duce la o uniformizare a eforturilor de așchiere, orientează așchiile ce se degajă într-o direcție convenabilă, dar apare o componentă a forței de așchiere normală pe direcția de broșat.

Se alege constructiv cu valoarea λ = 100 … 200 atât pentru dinții de degroșare, cât și pentru cei de finisare.

Datorită unghiului λ ≠ 0, dimensiunile dintelui în secțiunea normală și cele în secțiunea axială sunt legate prin relațiile din [1].

Dimensiunile dintelui pe înălțime nu se modifică de existența unghiului λ.

Se adoptă λ = 00.

Fig.9 Unghiul de înclinare

Supraînălțarea pe dinte az, se determină în funcție de mai mulți parametrii: materialul piesei, tipul și dimensiunile suprafeței, schema de broșare ș.a. Mărimea supraînălțării se alege pe criterii de rezistență mecanică, pe criterii de calitate a suprafeței de prelucrat și pe criterii tehnico-economice: supraînălțare az mare înseamnă forțe de așchiere mari, broșa scurtă, rugozitate mare, productivitate ridicată.

Pe baza cercetărilor experimentale și a practicii curente, în tabelul 5.12 [1] sunt recomandate valori pentru supraînălțarea radială în funcție de materialul piesei, tipul și dimensiunile suprafeței și schema de broșare. Nu se recomandă valori pentru az < 0,01mm pe rază pentru a nu apărea riscul tasării meterialului și nu al așchierii lui.

La broșarea oțelurilor cu 0,25…0,4 % C sau a oțelurilor slab aliate (sub 1.5 % element de aliere) supraînălțarea se poate alege spre limita superioară; în timp ce la oțelurile austenitice și a celor bogat aliate (cu Cr, Ni, W) supraînălțarea va fi cu valori spre limita inferioară.

Pentru dinții de finisare supraînălțarea az se poate alege în două moduri:

supraînălțarea pe dinte scade de la dinte la dinte, către sfârșitul părții așchietoare cu 0,01…0,02 mm pe diametru;

primul dinte de finisare va avea supraînălțarea 0,8 x az al doilea 0,5 x az, al treilea și următorii 0,3 x az.

Supraînălțarea dinților de degroșare azd = 0,025 mm.

Pentru dinții de finisare avem:

azf1 = 0,025 mm;

azf2 = 0,015 mm;

azf3 = 0,010 mm.

Numărul de dinți așchietori zas ai broșei depinde de adaosul de prelucrare radial Ar și de supraînălțarea radială pe dinte az.

Dacă primul dinte nu are supraînălțare (este cazul suprafețelor inițiale doar degroșate), atunci:

za = (Ar / az) + 1

Dacă suprafața inițială este semifinisată (atunci primul dinte este așchietor și va avea supraînălțare) caz în care:

za = Ar / az

Dacă partea activă are dinți de finisare, numărul de dinți za = zd + zf, în care dinții de degroșare și cei de finisare vor fi:

zd = (Ard / azd) + 1 = (0,65 / 0,025) + 1 = 27 dinți

zf = Arf / azf = 3 dinți

cu observația că 1 se adoptă la grupa dinților de degroșare în condiția în care primul dinte nu are supraînălțare. Se mai face observația că numărul dinților de finisare se poate și alege zf = 4…8 dinți.

Se recomandă, din motive de exploatare îndelungată, ca la numărul de dinți za determinat mai sus să se adauge 2…4 dinți fără supraînălțare, cu dimensiunile egale cu ai ultimului dinte de finisare (nu dinți de calibrare). Acești dinți, odată cu reascuțirea broșei, devin dinți așchietori.

Elementele geometrice ale dinților părții așchietoare, se referă la determinarea dimensiunilor, geometriei constructive și a formei dintelui și golului (fig. 7).

Pasul dinților așchietori p, (fig. 7) se determină și se verifică după criterii funcționale, de rezistență și tehnico-economice.

În funcție de schemele de așchiere, pasul se poate determina cu următoarele relații:

– pentru schemele de broșare după profil și prin generare:

p = (1,25 … 1,5) · = 6,84 … 8,21 mm

se adoptă p = 8 mm

– pentru schema de broșare progresivă:

p = (1,45 … 1,9) · ;

– ajungând în cazul suprafețelor plane

p = (2 … 4) · ;

în care lp = 30 mm, reprezintă lungimea de broșat a piesei.

Valoarea calculată cu una din relațiile de mai sus se rotunjește până la o valoare acceptabilă tehnologic.

Valoarea calculată se verifică la condiția ca numărul de dinți aflați simultan în așchiere zsim sa fie 2 < zsim < 6.

Numărul de dinți zsim se calculează:

valoarea minimă zsim = = 4 dinți

valoarea maxima zsim = + 1 = 5 dinți

Se adoptă zsim = 5 dinți.

Prima restricție (zsim > 2) arată că piesa nu va "cădea" între doi dinți ai broșei. Cea de a două restricție (zsim ≤ 6) este impusă de limitarea forțelor de broșare la valori admisibile.

Se admite în cazul lungimilor de broșat mari (lp = 80 … 160 mm) ca zsim = 6…9 dinți pentru mărimi ale pasului p = 14 … 20 mm.

Din motive funcționale (calitatea suprafeței, eliminarea vibrațiilor forțate), există recomandarea, chiar dacă intervin dificultăți tehnologice la execuția și ascuțirea broșei, ca pasul p să fie variabil de la dinte la dinte. Variația se distribuie pe grupe de 3…6 dinți în jurul valorii nominale a pasului cu mărimi de ordinul:

0,2 … 0,5 mm pentru p ≤ 8 mm;

0,5 … 1 mm pentru p > 8 mm.

Înălțimea dintelui h, (fig. 6) se determină din condiția ca suprafața secțiunii golului dintre doi dinți vecini, în care înmagazinează așchia, să fie de k ori mai mare decât aria secțiunii longitudinale a așchiei sla. Coeficientul ka se numește coeficient de umplere.

Ținând seama de această condiție, h se calculează cu relația:

h = 1,13 · = 1,95 mm

Coeficientul de umplere ka = 4, depinde de materialul de prelucrat (caracterizat de tipul de așchii de rupere sau de alunecare) și de mărimea supraînălțării az, în tabelul 5.13 [1] fiind făcute recomandări asupra mărimii lui.

Valoarea calculată pentru înălțimea h se rotunjește la o valoare convenabilă tehnologic.

h = 2,5 mm

În unele cazuri, pentru o anumită înălțime h aleasă apriori, se poate calcula supraînălțarea limită pentru o valoare a coeficientului k:

az < (0,785 · h2 / (k · lp)

În cazul în care supraînălțarea este variabilă pe trepte de broșare (ca la broșarea alezajelor poligonale) și înălțimea dintelui va varia corespunzător de la treaptă la treaptă.

Când piciorul dintelui nu urmărește muchia și înălțimea dintelui este variabilă, unghiul de degajare va varia micșorându-se cu scăderea înălțimii dintelui. Dacă se pune condiția ca unghiul de degajare să nu scadă sub o valoare minimă, atunci înălțimea minimă a dintelui trebuie să fie:

hmin ≥ ymax + r · [1+ sin(γ – γmin)]

în care:

γmin – deplasarea maximă a muchiei față de valoarea nominală;

r – raza de racordare la piciorul dintelui;

γ – unghiul de degajare la vârful dintelui la înălțimea nominală h.

Dacă nu se respectă condiția, se mărește unghiul, se micșorează raza r, dar nu sub r < 0.4 h sau se face golul de înălțime constantă.

Înălțimea dinților hzi, pentru broșele prismatice pentru canal de pană (profil asimetric) se calculează cu relația:

hzi = hzi-1 + az

hzi = h0 + (i + 1) · az (3.32) [1]

Unde:

i – numărul curent al dintelui broșei;

az – supraînălțarea pe dinte, mm;

h0 – înălțimea inițială a broșei, aleasă constructiv în funcție de valoarea maximă admisă.

Înălțimea maximă inițială admisă se stabilește din restricția ca miezul (carnea) din partea de ghidare (coordonare) a broșei să fie egală cu un sfert din diametrul alezajului canalului de pană (condiția de rezistență) fig.10.

Fig.10 Calculul înălțimii maxime admise a broșei

Valoarea maximă a înălțimii broșei va fi:

h0max = (3.33) [1]

Unde:

D0 = mm, diametrul alezajului canalului de pană;

b = mm, lățimea canalului de pană.

Calculul diametrului dinților așchietori

Se face succesiv de la primul dinte de degroșare al broșei până la ultimul dinte de finisare utilizând relația de calcul:

Dzi = D0 + (i – 1) · 2 · az

Unde:

i – numărul curent al dintelui broșei din seria z;

fz = az – supraînălțarea pe dinte după caz;

D0 = 48,6 mm, diametrul inițial al găurii ce urmează a fi broșate.

Diametrul fiecărui dinte se trece în tabelul următor de valori al broșei pentru canal de pană:

Forma sau profilul dintelui, fig.11, depinde de tipul așchiei, de mărimea supraînălțarii și de felul suprafeței de prelucrat.

În cazul așchiilor de alunecare golul are racordări pentru a permite înfășurarea așchiei. Așchiile de rupere sau de alunecare scurte (apar la broșarea fontelor, alamelor, oțelurilor fragile) se așează în golul dintre dinți, caz în care golul nu are profilul cu racordări speciale.

Fig.11 Forma și profilul dinților broșei

În cazul broșărilor suprafețelor întrerupte se folosește un profil de dinte cu pas mărit.

În practica tehnologică s-au impus câteva variante de forme de dinți care sunt reprezentative:

cu spatele dintelui curbiliniu;

cu spatele dintelui rectiliniu;

cu pas normal;

cu pas mărit.

Din punct de vedere al adâncimii golului, acestea pot fi:

cu adâncime mică;

cu adâncime normală;

cu adâncime mărită.

Canalele cu adâncime mică se folosesc pentru așchii subțiri (broșarea după profil sau prin generare), iar canalele cu adâncime mare se folosesc pentru așchii groase (broșarea progresivă, pentru suprafețe plane, canale de pană.

Dinții de finisare au același profil ca și dinții de degroșare.

Celelalte dimensiuni ale dinților broșei se determină funcție de pasul ales, p = 8 mm:

grosimea dintelui, s = (0.3 … 0.35) · p = 2,4 … 2,8 mm

se adoptă s = 3 mm

grosimea golului, g = (0.65 … 0.7) · p = 5,2 … 5,6 mm

se adoptă g = 5 mm

raza de racordare, R = (0.65 … 0.7) · p = 5,2 … 5,6 mm

se adoptă R = 5 mm

raza de racordare de la fundul dintelui, r = 0,2 p sau r = 0,5 h;

se adoptă r = 1,3 mm

se adoptă h = 2,5 mm

unghiul spatelui dintelui η = 300… 450.

Valorile calculate se rotunjesc convenabil.

În tabelul 5.14[1], corespunzător figura 6, sunt făcute recomandări privind dimensiunile dinților broșei. Se face observația că dimensiunea g este egală cu grosimea golului g numai în cazul golului cu grosimea normală, iar în cazul dinților cu grosime mărită g1 < g.

Partea de calibrare

Partea de calibrare este formată din zc = 3…8 dinți de calibrare, fără supraînălțare, al căror profil rezultă din figura 12.

Fig.12 Partea de calibrare

Pentru valori ale pasului dinților așchietori p > 8 … 10 mm pasul dinților de calibrare pc se recomandă a se alege:

pc = (0,6 … 0,7)·p = 6 mm

corespunzător modificându-se și celelalte dimensiuni: sc, gc, hc, rc.

Unghiul de degajare γc se alege la fel ca pentru partea de așchiere.

Unghiul de așezare αc, ținând seama de calitatea acestor dinți și de pericolul decalibrării broșei după reascuțiri, are valori foarte mici αc – 0030' … 20.

Fațeta fc de pe fața de așezare are valori relativ mari fc = 0,2 … 0,8 mm este crescătoare, de la dinte la dinte către partea finală a broșei.

În cazul broșării alezajelor cu pereți groși (piese rigide), datorită fenomenului de lărgire a găurii dimensiunile transversale ale dinților de calibrare sunt mai mici decât dimensiunile maxime ale alezajului:

– în cazul alezajelor cilindrice, diametrul dintelui de calibrare dc se determină:

dc = D0max – (0,005 … 0,015);

dc = D0max – (1/8 … 1/4)TD.

în care:

D0max este diametrul alezajului final calculat la abaterea maximă;

TD este toleranța ajustajului final.

În unele cazuri partea de calibrare are în componență și o parte de tasare (netezire) formată din zt = 4 … 10 dinți cu profilul reprezentat în figura 13.

Fig.13 Partea de tasare tipul A

Fig.14 Partea de tasare tipul B

Pentru cele două forme constructive se recomandă următoarele dimensiuni:

p: = 5 … 20 mm sau pt = (1 … 1,2)lp0,5;

se adoptă pc = 6 mm

R = (0,15 … 0,25) pt;

se adoptă R = 1 mm

st = (0,8 … 1) pt;

se adoptă st = 5 mm

g = (0,15 … 0,25) pt;

se adoptă g = 1 mm

r = 0,05pt;

se adoptă r = 0,3 mm

γ = 850.

Dinții de tasare au diametrul mai mare decât cota finală cu valori stabilite experimental în funcție de materialul piesei, și care sunt recomandate în tabelul 5.16 [1].

În cazul existenței dinților de tasare, diametrul dc al dinților de calibrare se determină:

dc = D0max – δ

în care:

δ = 0,05 … 0,15 mm pentru piese de oțel;

δ = 0,01 … 0,03 mm pentru prelucrarea aluminiului, bronzului, compoziției de lagăre.

Se face observația că, în cazul unui set de broșe, numai ultima broșa din set are parte de calibrare.

Se adoptă un număr de zc = 3 dinți de calibrare.

Lungimea părții de calibrare se determină:

în cazul când sunt numai dinții de calibrare:

lc = pc · zc = 6 · 3 = 18 mm

în cazul când există și dinți de tasare:

lc = pc · zc + pt · zt

Canalele pentru fragmentarea așchiilor au rolul de a micșora lățimea așchiei, în figura 15, este reprezentat în detaliu canalul de fragmentare.

Adâncimea hf este mai mare decât supraînălțarea az, iar dispunerea lor pe conturul dintelui se face în șicană de la dinte la dinte. Lățimea continuă a așchiei b = 5…6 mm, iar numărul canalelor se determină corespunzător.

În figura 7, sunt reprezentate o așchie rectilinie și una curbilinie detașate de un dinte fără canal de fragmentare.

Fig.15 Canale pentru fragmentarea așchiilor

Se remarcă în al doilea caz existența unei nervuri de înălțime egală cu az și care se va găsi pe toată lungimea așchiei.

Se justifică existența acestor canale prin următoarele:

reducerea eforturilor de așchiere datorită micșorării lucrului mecanic de deformare suplimentară a așchiei la înfășurarea ei în golul dintre dinți;

reducerea amplitudinii autovibrațiilor.

Nu se justifică existența canalelor de fragmentare prin următoarele argumente:

condiții de așchiere nefavorabile pe tăișurile laterale formate de canalele de fragmentare (unghiuri α mici sau chiar nule);

rigidizarea așchiei prin existența nervurii longitudinale;

dublarea suprafeței de umplere a golului dintre dinți;

creșterea costului broșei printr-o manoperă suplimentară.

Se consideră că avantajele date de existența lor sunt foarte mici.

Considerăm că existența lor este nejustificată la prelucrarea materialelor care dau așchii de rupere (fontă, materiale fragile), sau în cazul broșelor plane de lățimi mici (cum sunt cele pentru canale de pană). Folosirea lor trebuie să se facă cu atenție în special la alegerea coeficientului de umplere k în cazul broșării materialelor tenace (care dau așchii de alunecare relativ lungi).

Lungimea părții de așchiere las se determină cu relațiile:

dacă partea activă este formată numai din dinți de degroșare:

las = p · za

dacă partea activă are dinți de degroșare și dinți de finisare

las = ld + lf = p(zd + zf) = 8 · (27 + 3) = 240 mm

Cap.6 Stabilirea formei și dimensiunilor părții de

orientare și fixare a broșei

Partea de orientare și fixare a broșei se compune din:

partea de ghidare din față;

partea de ghidare din spate;

coada broșei.

Partea de ghidare din față, de lungime l2 și de diametru d2 (fig.16), are rolul de a orienta și ghida broșa în alezajul inițial executat în piesă. Dacă sunt mai multe broșe în set, partea de ghidare din față a unei broșe corespunde ca formă și dimensiuni ultimului dinte al broșei precedente.

Suprafața părții de ghidare împreună cu alezajul din piesă formează un ajustaj alunecător (je2). Rugozitatea acestei suprafețe corespunde clasei a două de precizie (Ra – 0,8 μm).

Și toleranțele corespund clasei a două de precizie și, pentru orientare, în tabelul 5.10 [1] sunt date toleranțele părții de ghidare pentru câteva construcții de broșe. In cazul broșării găurilor lungi toleranțele date în tabelul 5.10 [1] se vor reduce la jumătate.

Fig.16 Partea de ghidare din față

Lungimea l2 depinde de lungimea de broșat a piesei.

Pentru fiecare construcție de broșe se vor face recomandări privind dimensionarea părții de ghidare din față.

Diametrul d2 al părții de ghidare din față se alege astfel încât să formeze ajustajul alunecător H7/f7, cu locașul prelucrat anterior.

Se calculează cu relația:

d2 = D0min – 0,05 = mm, pentru broșe cilindrice

h2 = h0min – 0,05 = mm, pentru broșe prismatice

Unde:

D0min = mm, dimensiunea minimă a găurii inițiale.

h0min = mm, dimensiunea minimă a înălțimii broșei pentru canal de pană.

Lungimea l2 a părții de ghidare din față se alege astfel încât să existe o bună conducere a broșei la ieșirea din piesă.

Se recomandă să se adopte:

l2 = lp, pentru cazul lp < 50 mm, și orice valoare a diametrului alezajului D0;

l2 = 50 mm, pentru cazul lp > 50 mm, și D0 ≤ 100 mm;

l2 = 80 mm, pentru cazul lp > 50 mm, și D0 > 100 mm.

l2 = mm

Racordarea între partea de ghidare și gâtul cozii se face printr-un con la 430, „căutător de gaură”, adică de a ușura pătrunderea părții de ghidare față în locașul prelucrat inițial în semifabricat.

Partea de ghidare din spate, de lungime l4 și de diametru d4 (fig.17), are rolul de ghidare a broșei la ieșirea din piesă, atunci când așchiază ultimii dinți, forma și dimensiunile ei corespund profilului final al piesei broșate.

Fig.17 Partea de ghidare din spate

Diametrul d4 al părții de ghidare din spate va fi:

d4 = Dmin (g7) mm, pentru broșele cilindrice.

h4 = hmin – 0,1 mm, pentru broșele prismatice.

Unde: Dmin = mm, dimensiunea minimă a alezajului broșat.

Lungimea l4 a părții de ghidare din spate se adoptă astfel încât să asigure o bună ghidare la ieșirea broșei din piesă.

l4 = mm, impunându-se ca l4 ≥ 25 mm.

Coada broșei înglobează partea de prindere, gâtul, conul de trecere și partea de ghidare din față (fig. 11).

Lungimea lcd a cozii (fig. 18) va fi lcd > lp + ls + l1.

în care:

lp reprezintă lungimea piesei;

ls – lungimea suportului de prindere a piesei în mașina de broșat;

l1 – lungimea părții de prindere a broșei.

Astfel lungimea l2 a gâtului broșei va rezulta:

l2 ≥ lcd – (l1 + l3 + l4)

Pentru fiecare construcție de broșe se vor face recomandări privind dimensionarea cozii lcd și a gâtului l2.

Pentru diametre mici (10 … 12 mm), coada este dintr-o bucată cu partea activă.

Peste aceste dimensiuni, coada este executată din oțel de construcție (OLC45, OLC60, MCW14) și poate fi sudată (în zona gâtului) sau îmbinată prin filet cu restul broșei (pentru diametre mai mari de 40 mm).

În calculele de rezistență, pentru cazul cozilor aplicate executate din oțel de construcție, efortul unitar admisibil la întindere se poate lua σa = 25 daN/mm .

În cazul broșelor de diametru relativ mare (d > 45mm) dinții broșei (executați din oțel de scule sau amestecuri de carburi metalice) sunt aplicați demontabil pentru un corp central, care are în componență și coada broșei, executat din oțel de construcție.

Din tab.(5.8)[1], se extrag dimensiunile părții de prindere a unei broșe pentru prelucrat canal de pană.

Fig.18 Coada broșei prismatice

Se extrag:

b1nom = 45 –0,050-0,089 mm;

b3nom = 34 –0,120-0,280 mm;

l5 = 45 mm;

l2min = 39 mm;

l3min = 1,5 mm;

l4 = 180 mm;

h = 32 mm;

c = 32 mm;

k = 20 mm;

r1 = 0,5 mm;

r2 = 2,5 mm.

Lungimea totală a broșei

Lungimea totală L este formată din lungimile părților componente:

L = lcd + las + lc + l6 + l7 = 493 mm

Pentru broșele de tracțiune, care prelucrează alezaje, din motive tehnologice, de tratament termic, de greutate, de reascuțire ș.a., se impune (condiția de sveltețe):

L < 40 d , în care d este diametrul alezajului prelucrat.

L < 40 · 50 = 2000 mm

Dacă nu se îndeplinește această condiție, broșarea se va executa cu un set de broșe. În cazul broșelor de dimensiuni relativ mari, lungimea este limitată de greutatea proprie, de posibilitățile tehnologice și de exploatare.

Materiale folosite la executarea broșelor

Pentru partea activă a broșelor se recomandă folosirea următoarelor oțeluri: oțeluri slab aliate C15, MCW14 și oțeluri bogat aliate C120, Rp3 și Rp4. Când este posibil, în cazul broșelor plane sau cilindrice de dimensiuni relativ mari, partea activă se poate executa (demontabil sau nedemontabil) din amestecuri de carburi metalice sinterizate. mărcile K30, K40, K100 pentru prelucrarea fontelor, și P20, P30, P40 pentru prelucrarea oțelurilor. Celelalte elemente, când broșa nu este monobloc, se execută din oțel de construcție nealiat sau slab aliat.

Cap.7 Calculul forțelor de așchiere la broșare

Dintre cele trei forțe de așchiere, pentru calculele de proiectare, cea mai importantă este forța principală de așchiere Fz.

Ea este necesară la verificarea de rezistență a broșei, a dispozitivului de prindere și a posibilităților mașinii de broșat.

Pentru calculul forței principale de așchiere F [daN] în funcție de suprafața de broșat se recomandă următoarele relații de calcul:

pentru broșe prismatice pentru canale de pană:

Fz = Cp · azχ · b · zsim · kγ = 30433,1 N

Semnificațiile termenilor sunt următoarele:

Cp = 280, constantă ce depinde de materialul piesei (tab. 5.18)[1];

az = 0,025 mm, supraînălțarea pe dinte;

χ = 0,85, exponent politropic (tab 5.18) [1];

b = 50 mm, lățimea canalului de pană;

zsim = 5, numărul maxim de dinți simultan aflați în așchiere;

kγ = 1, factor de influența a unghiului de degajare;

Factorul kγ are următoarele valori:

1,1 pentru γa = 50;

1 pentru γa = 100;

0,95 pentru γa = 150;

0,85 pentru γa = 200.

Numărul maxim de dinți simultan aflați în așchiere este dat de relația:

zsim = (lp/p) + 1= 5 dinți

Dacă broșarea se face fără lichid de răcire-ungere, valoarea forței calculate cu relațiile de mai sus se va înmulți cu un coeficient de corecție k = 1,3.

Dacă supraînălțarea az variază de la dinte la dinte se va calcula forța de așchiere pentru un dinte aflat în așchiere și apoi se va însuma pe cei zsim dinți.

Dacă există mai multe trepte de broșare cu diferite supraînălțari, se va calcula forța pe fiecare treaptă și pentru calculele de rezistență se va considera valoarea cea mai mare.

Broșa de tragere se verifică la întindere, iar cea de împingere la compresiune. Secțiunile periculoase ale broșei sunt: pe porțiunea de prindere, pe porțiunea gâtuită, și secțiunea din fața primului dinte.

Efortul unitar σef se calculează cu relația:

σef = =

În care: A reprezintă aria secțiunii periculoase [mm2] și trebuie ca σef < σa.

A = mm2

Eforturile unitare admisibile σa au următoarele valori:

pentru broșe cilindrice de tragere σa = 30 daN/mm2 în cazul broșelor din C12o și σa = 35 daN/mm2 în cazul broșelor din oțel rapid;

pentru broșe poligonale, de caneluri și canale de pană de tragere σa = 20…25 daN/mm2.

în cazul broșelor de împingere valorile admisibile sunt de 1,5 ori mai mari ca la cele de tragere.

Dacă coada broșei se face din alt material (oțel de construcție nealiat sau slab aliat), efortul admisibil corespunde acestuia (în general la întindere σa = 20…25 daN/mm2).

Dacă se fac și verificări la strivire (în zonele de contact cu dispozitivul de fixare) se recomandă ca efortul de strivire σs ≤ 60 daN/mm .

Forța F calculată trebuie sa fie mai mică decât forța asigurată de mașina de broșat și se recomandă:

Fz < 0,8 · Fmașină.

=== Freza melc modul ===

Freza-melc modul

Freza-melc modul este folosită pentru danturarea prin rulare a roților cilindrice cu dinți drepți sau înclinați, cu dantura exterioară, corijată, sau necorijată, în orice fel de producție. Poate fi considerată transformata unui melc într-o sculă așchietoare prin realizarea fețelor active de degajare și de așezare.

Danturarea cu freza-melc este unul dintre cele mai productive procedee de prelucrare, dar de o calitate relativ inferioară celorlalte.

După felul calității operației, frezele-melc pot fi de degroșare sau de finisare (termenul finisare se referă la faptul că danturarea cu freza-melc în acest caz nu mai este urmată de o altă danturare prin alt procedeu).

După scopul utilizării, frezele-melc pot fi folosite pentru danturarea:

roților cilindrice cu dinți drepți:

roților cilindrice cu dinți înclinați;

roților melcate;

roților dințate cu profil neevolventic.

Din punctul de vedere al construcției, frezele-melc pot fi monobloc sau cu dinți aplicați (demontabil sau nedemontabil).

După calitatea execuției sale, frezele-melc pot fi cu flancurile:

nerectificate;

rectificate.

Pentru proiectarea unei freze-melc, sunt necesare determinarea elementelor constructive și stabilirea profilelor tehnologic și de măsurare.

Elementele constructive ale frezelor-melc modul

Freza-melc modul, fiind o freză profilată, păstrează toate caracteristicile dimensionale și constructive ale frezelor detalonate.

Se va proiecta o freze-melc modul pentru danturarea unei roți cilindrice, având dinți drepți.

Se cunosc:

cremaliera de referință: c = c1 = 0,25, f = 1, ξ = 0;

modulul: mN = 6 mm;

numărul de dinți: z = 40;

înălțimea dintelui: h = 13,5 mm;

diametrul de cap: da = 252 mm;

diametrul de divizare: dd = 240 mm;

clasa de precizie: 7JC;

lungimea peste 5 dinți: L5 = 83,06886 mm.

Roata dințată se danturează numai prin frezare.

Se va proiecta o freză-melc modul de clasa AB, cu care să se prelucreze roata dințată, având caracteristicile de mai sus.

Calculele de proiectare se vor efectua conform breviarului de la 2.5.4 [1].

a) Se alege numărul de începuturi ale melcului frezei:

i = 1 început

b) Pasul în secțiune normală pN (secțiune normală pe elicea melcului)

pN = π · mN · i = π · 6 · 1 = 18,84955 mm

c) Unghiul de angrenare în secțiune normală αN:

αN = 200

d) Grosimea dintelui în secțiune normală sn, ținând seama că frezarea nu mai este urmată de nici o altă prelucrare:

sn = + 2 · j = + 2 · 0,1 = 9,62477 mm

e) Dimensiunile dintelui frezei:

înălțimea capului, af = (f + c) · mN = 1,25 · 6 = 7,5 mm;

înălțimea piciorului, bf = (f + c1) · mN = 1,25 · 6 = 7,5 mm;

înălțimea utilă a dintelui hf = af + bf = 15 mm.

f) Predimensionarea diametrului exterior D', din tab.(2.20)[1]:

se va alege, fiind vorba de o sculă specială, D' = 112 mm, considerând că alezajul frezei are diametrul d = 40 mm

g) Determinarea numărului de dinți zf ai frezei se va face cu relația:

zf = + z’ = + 7 = 8,7857 mm

se alege zf = 9 dinți, deoarece s-a ales z' = 7, corespunzător unei operații de degroșare.

h) Materialul frezei-melc Rp4. Geometria constructivă a frezei-melc s-a ales:

unghiul de degajare, γv = 00;

unghiul de așezare, αv = 100.

i) Determinarea mărimii detalonării K se face cu relația:

K = mm

Se alege K = 7 mm.

Fiind vorba de o freză-melc de clasa AB, nu se va mai detalona și prin rectificare, deci K1 = 0.

j) Înălțimea totală a dintelui H se va calcula:

H = hf + K + r= 15 + 7 + 1,5= 23,5 mm

alegându-se raza de racordare de la fundul pieptenilor r = 1,5 mm.

k) Verificarea diametrului exterior D al frezei se face cu relația:

D > (1,6 … 2) · d + 2 · H, adică

112 > (1,6 … 2) · 40 + 2 · 23,5 = 111 mm

ceea ce înseamnă că diametrul ales D = 112 mm este corespunzător.

l) Verificarea unghiului de așezare lateral αl:

tg αl = tg αv · sin α0 = tg 100 · sin 200 = 0,060307

αl = 3,45115 = 3027’4’’,

valoare acceptabilă care se încadrează în limitele:

αl > 20 …… 40

m) Determinarea diametrului cilindrului de divizare Dds se face cu relația:

Dds = D – = 112 – = 93,5 mm

n) Determinarea unghiului de înclinare a elicei melcului ωds:

ωds = arcsin = arcsin = 3,67926 ≈ 3040’45’’

o) Determinarea unghiului de înclinare a canalelor de evacuare a așchiilor βms:

βms = ωds = 3040’45’’

p) Determinarea unghiului de înclinare a canalelor (βmγ pe cilindrul de divizare de pe fața de degajare neascuțită (ca element de control) se face cu relația:

βmγ = arctg , unde:

Ddy = D – 2 · (f + c) · mN = 112 – 2 · 1,25 · 6 = 97 mm

βmγ = arctg = 3,81652 = 3048’59’’

q) Determinarea pasului axial pA, al elicei melcului:

pA = mm

r) Determinarea pasului elicoidului canalelor de evacuare a așchiilor PE, se face cu relația:

pE = mm

s) Profilul canalului υ = 300; raza de racordare r = 1,5 mm.

t) Lungimea frezei melc L se determină din condiția:

L > hf · ctg α0* + 2 · π · max

pentru α0 = 200 și hf = 2,5 · m

L > 13,152 · m = 78,912 mm

S-a ales L = 102 mm, la aceasta se mai adaugă cei doi umeri de centrare de lungime 2l1.

2l1 = 2 · 5 = 10 mm

lungimea totală Ltot a frezei melc modul:

Ltot = L + 2 · l1 = 102 + 10 = 112 mm

u) Profilul frezei melc în secțiune normală, ținând seama de calitatea prelucrării, va avea unghiurile de profil egale cu unghiurile de angrenare αn = 200.