3 .Calcului regimului de aşchiere şi consumul energetic

3.1 Adâncimea de așchiere

Adâncimea de așchiere t se alege în funcție de următorii factori: puterea mașinii, material, forma plăcuței, raza la vârf, fragmentator de așchii și calitatea plăcuței.Condiții restrictive: t > rε, unde rε reprezintă raza plăcuței;

t < l/2, unde l reprezintă dimensiunea plăcuței (tab.2.5)t=(di – d) / 2 = mm

La prelucrări de finisare se consideră adâncimea de așchiere t=0.5 mm

3.2 Avansul

Avansul depinde de aceeași parametrii ca și adâncimea t. În plus, la finisare raza plăcuței - rε este influențată de alegerea avansului. Condiții restrictive: s < rε

O valoare mică a valorii avansului s cauzează probleme la fragmentarea așchiilor și scade durabilitatea sculei.La faza de degroșare avansul se alege (tab. 3.1) în funcție de diametrul piesei prelucrate și de adâncimea de așchiere - s = F (d , t) Materialul

prelucrat

Diametrul

piesei

Adâncimea de așchiere t [mm]3 5 8 12

Oțe

l car

bon

și

oțel

uri a

liate

20 0.3...0.4 - - -40 0.4...0.5 0.3...0.4 - -60 0.5...0.9 0.4...0.8 0.3...0.

7

-100 0.6...1.2 0.5...1.1 0.5...0.

9

0.4...0.8400 0.8...1.2 0.7...1 0.6...0.

8

0.5...0.6

Font

ă și

alia

je d

e 40 0.4...0.5 - - -60 0.6...0.9 0.5...0.8 0.4...0.

7

-100 0.8...1.4 0.7...1.2 0.6...1 0.5...0.9400 1...1.4 1...1.2 0.8...1 0.6...0.8

Tab.3.1- Alegerea avansului la faza de degroșare exterioară, la prelucrarea cu plăcuțe din carburi metalice [9]. Valori mai mari ale avansului se vor lua pentru valori mai mici ale adâncimii t și pentru prelucrarea materialelor cu rezistență mecanică mai redusă.

La faza de finisare, avansul se alege (tab. 3.2) în funcție de raza la vârful sculei și de rugozitatea admisibilă - s = F (rε , Ra ) Raza la vârful

cuțitului rε [mm]

Rugozitatea admisibilă Ra [μm]12.5 6.3 3.2 1.6

Viteza de așchiere v, [m/min]v<60 v>60 v<60 v>60 v<60 v>60 v<60 v>60

0.5...1 - - - - 0.08...0.15 0.1...0.15 0.02...0.04 0.03...0.061...1.5 0.2...0.4 0.3...0.5 0.1...0.2 0.12...0.2 0.08...0.2 0.1...0.2 0.03...0.06 0.05...0.081.5...2 0.3...0.6 0.4...0.65 0.25...0.3 0.2...0.4 0.1...0.25 0.15...0.2 0.03...0.06 0.05...0.1

>2 0.4...0.6 0.5...0.7 0.25...0.4 0.3...0.5 - - - -Tab.3.2- Alegerea avansului la faza de finisare exterioară, la prelucrarea cu plăcuțe din carburi metalice [9].

1

s = mm/rotDin gama de avansuri a strungului SN 320 (tab.3.3) se alege valoarea imediat inferioară sau cel mult egală cu valoarea lui s.

Tab. 3.3-Gama de avansuri longitudinale pentru SN320 (0.03-3.52 mm/rot)

3.2.1 Verificarea avansului d.p.d.v. a rugozității suprafeței prelucrate Ra

s = CSR Rae5 rε

e6 3.1[6]

Unghiul de atac principal χ (unghiul de atac secundar χ1)

CSR e5 e6

450 (450) 0.0909 0.487 0.528700 (200) 0.0899 0.509 0.463900 (50) 0.0893 0.597 0.297

Tab.3.4- Coeficienții CSR, e5 și e6 [6]

CSR = ; e5 = ; e6 = Ra = μm – rugozitatea admisibilă a suprafeţei prelucraterε = mm – raza la vîrful plăcuţeis = mm/rot

3.2.2 Verificarea avansului d.p.d.v. a rezistenţei cozii cuţitului.

4.2[6]

Fig.3.5 - Solicitarea la încovoiere a cuțitului de strung cu secțiune dreptunghiulară

unde: L=1,5h = – lungimea cuţitului în consolă;Se alege: h= 25 mm – înǎlţimea cozii cuţitului

b= 25 mm – lǎţimea cozii cuţitului C4 = 35,7 -coeficient de material pentru oțel; 3.3[6]C4 = 51.4 -coeficient de material pentru fontă; 3.4[6]x1 = 1; y1 = 0,75 - pentru oțel și fontă 3.5[6]

2

HB = – duritatea Brinell a materialului prelucrat;n1=0,35- pentru oțel și fontă 3.6[6]s = mm/rot

3.2.3 Verificarea avansului d.p.d.v. a rezistenţei plăcuţei.

s=8,3 c1,8

t 0,3 Rm

k χ ,pentru prelucrarea oțelului cu Rm > 600 N/mm2 3.7[6]

s= c1,8

t 0 ,13 Rm0 .5 k χ

,pentru prelucrarea oțelului cu Rm ≤ 600 N/mm2 3.8[6]unde: c = mm – grosimea plăcuţei

Rm = daN/mm2 – rezistenţa la rupere pentru ......................

k χ=( 0.71sin χ )

X s

3.9[6]

unde: Xs= 0.7 când Rm > 600 N/mm2

Xs= 0.87 când Rm ≤ 600 N/mm2

Pentru prelucrarea fontei, avansurile calculate cu formula 4.8 se măresc prin înmulțirea cu următorii factori de corecție Cs:

Cs = 3,2 - pentru fontă moale (HB=150....170);Cs = 2.7 - pentru fontă cu duritate mijlocie (HB=180....200);Cs = 2.4 - pentru fontă dură (HB=210....230).s = mm/rot

3.2.4 Verificarea avansului d.p.d.v. al rigidităţii pieseiPentru prinderea semifabricatului în universal și sprijin în vârful păpușii mobile, se calculează

avansul maxim:

tab.3.10[6]

unde: fadm≈0,25T – săgeata admisibilă la încovoiere;T= mm – toleranţa la diametrul D fadm=0,1mm - la finisare;

fadm=0,2mm - la degroșare;E=2,1*105N/mm2 – modulul de elasticitate pt. oţel;D= mm – diametrul minim al piesei ;L= mm – lungimea piesei între vârfuri;s= mm/rot

Condiţii verificate pentru s = mm/rot.

Dacă valoarea avansului ales tabelar este mai mic decât cel verificat cu formulele 3.1, 3.2, 3.7-3.8,

și 3.10, se alege cel din urmă.

3

3.3 Viteza de aşchiere

3.11[6]unde: T - durabilitatea cuţitului;T = 90 min, pentru oțel (secțiunea cozii 25x25) 3.12[6]T = 90 min, pentru fontă (secțiunea cozii 25x25) 3.13[6]m = 0,125 - pentru plăcuță P și M 3.14[6]m = 0,15 - pentru plăcuță K 3.15[6]

material noțel carbon cu HB≤130 1oțel carbon cu HB>130 1.7

oțel aliat, fontă și aliaje de cupru 1.5Tab.3.6 - Exponentul durității "n" [6]

Materialul părții așchietoare a sculei

Materialul de prelucrat

Avansul [mm/rot]

Condiții de prelucrareCu răcire Fără răcire

CV xV yV CV xV yV

Carburi metalice K40 Fontă și aliaje de cupru

s≤0.3 133 0.22 0.4 126 0.22 0.4s>0.3 123 0.22 0.5 112 0.22 0.5

Carburi metalice

P10

Oțel, aliaje de Al și Cu

s<0.3 257 0.18 0.2 242 0.18 0.2s=0.3...0.75 294 0.18 0.3 267 0.18 0.35

s>0.75 285 0.18 0.4 259 0.18 0.45Tab.3.7 Coeficienții CV, xV și yV [6]

k1=( q20∗30 )

ξ

3.16[6]q = mm2 – aria secţiunii transversale a cozii cuţitului;ξ = 0,08 - pentru oțel;ξ = 0,04 - pentru fontă și aliaje neferoase;k1 =

3.17[6]χ = – unghi de atac principal;δ = 0,3 - pentru carburi metalice P și M;δ = 0,45 - pentru carburi metalice K.k2 =

3.18[6]a = 15- pentru plăcuțe dure;

4

χ1 = 0 – unghi de atac secundar;

k3 =

3.19[6]r = mm – raza la vîrful plăcuţei;μ = 0,1 - pentru degroșare;μ = 0,2 - pentru finisarea oțelului și a aliajelor de Al și Mg;μ = 0,08 - pentru finisarea fontei și a aliajelor de Cu.k4 =

Materialul de prelucrat

Materialul părții așchietoare a sculei

Valoarea

coeficientului k5

Fontă și materiale

K40 0.83K30 1K10 1.32

Oțel

P30 0.7P20 0.85P10 1P01 1.5

Tab.3.8- Valorile coeficientul k5 [6]

k5 =

Materialul de prelucrat Valoarea coeficientului k6

Oțel carbon cu conținut de C < 0.6 % 1Oțel carbon cu conținut de C > 0.6 % 0.85Fontă cenușie, fontă maleabilă și aliaje de Cu 1Oțel aliat cu Cr, Cr-Ni, 0.9Oțel rapid de scule, oțel înalt aliat, oțel inoxidabil 0.65Tab.3.9- Valorile coeficientul k6 [6]

k6 =

Tipul semifabricatului Valoarea coeficientului k7

Laminat la rece 1.12Laminat la cald, normalizate și îmbunătățite 1Recopt 0.9Tab.3.10- Valorile coeficientul k7 [6]

k7 =

Starea materialului Valoarea coeficientului k8

Oțel fără țunder 1Oțel cu țunder 0.9Fontă fără crustă 1Fontă cu crustă cu duritatea HB<160 0.9Fontă cu crustă cu duritatea 0.8

5

Fontă cu crustă cu duritatea HB>200 0.7Tab.3.11- Valorile coeficientul k8 [6]

k8 =

Forma suprafeței de degajare Valoarea coeficientului k9

Formă plană 1Formă concavă 1.05Cu fațetă 1.15Plană cu unghi de degajare negativ 1.2Tab.3.12- Valorile coeficientul k9 [6]

v = m/min

3.4 Turaţia

3.20D1 = mm - diametrul prelucrat la faza precedentăn = rot/min

 Treptele de turaţii directe ale strungului SN320: 31.5; 40; 50; 63 ; 80; 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000; 1250; 1600 rot/min

Din gama de turaţii a strungului SN 320 s-a ales n= rot/minvrecalculat = v*nSN320/n= m/min

3.5. Forţele de așchiere

Forţa de aşchiere are o mărime şi direcţie de acţiune ce depind de: calitatea materialului prelucrat, mărimea elementelor regimului de aşchiere, parametrii geometrici ai sculei aşchietoare, lichidele de răcire-ungere.

Forţa de aşchiere, din considerente de ordin practic, se consideră prin componentele ei:-pe direcţia mişcării principale, Fp:-pe direcţia mişcării de avans, Ff;-radială faţă de semifabricat, Fr, (fig. 4.13)Forţa rezultantă FR are valoarea: FR=√F p

2 +F r2+F f

2 3.21

6

Fig. 3.13 - Componentele forţei rezultante de aşchiere în cazul strunjirii longitudinale şi secţiunea aşchiei

nedetaşate

Parametri geometrici:a - grosimea aşchiei nedetaşate:

b- lăţimea aşchiei nedetaşate

Aria aşchiei nedetaşate: A = ab = ts = mm2 3.22 Forța principală de așchiere se calculează cu formula

F c=A kC k F [N] 3.23unde: kC -reprezintă forța specifică și se alege în funcție de materialul prelucrat (tab.3.14)

Forța specifică kC [N/mm2]Adancimea de așchiere -t- [mm]

7

0.05

0.08 0.1

0.15 0.2

0.25 0.3

0.4

0.5

0.8 1 1,5 2

S235

3850

3555

3425

3195

3040

2930

2840

2705

2605

2405

2315

2160

2055

C45

4760

4210

3975

3575

3320

3130

2985

2770

2615

2315

2185

1965

1825

X5C

rNi1

8-10

5730

5190

4955

4550

4285

4085

3935

3705

3535

3200

3055

2805

2640

X21

0CrW

12

5155

4565

4305

3875

3595

3395

3235

3005

2835

2510

2365

2130

1975

Fc15

0

2315

2100

2005

1840

1730

1650

1590

1500

1430

1295

1235

1135

1065

Tab.3.14 - Forța specifică la prelucrarea cu plăcuțe din carburi metalice pentru diferite materiale [10]. Uzura sculelor mărește forța de așchiere specifică cu aproximativ 30%. Valorile specificate în tabelul de mai sus include această majorare.

kF - coeficient de corecție al forței principale de așchierek F=kV k χ kγ k lk r 3.24

kV = - coeficientul de corecție al vitezei de așchiere se alege pe baza considerentului că creșterea vitezei de așchiere conduce la scăderea forței de așchiere

Tab.3.15- coeficientul de corecție al vitezei de așchiere [10]k χ = - coeficientul de corecție al unghiului de atac principal χ

Materialul prelucrat χ0

10 20 30 45 60 75 90Oțel, oțel turnat, aliaje de Al 1.32 1.1

61.08 1 0.98 1.03 1.08

8

Viteza de așchiere [m/min] kV

10-30 1.331-80 1.181-400 1.0

Fontă - - 1.05 1 0.95 0.94 0.92Tab.3.16- coeficientul de corecție al unghiului de atac principal χ [9]

k γ = - coeficientul de corecție al unghiului de degajare γMaterialul prelucrat σr [daN/mm2] γ0

8 12 20 25 30

Oțel, oțel turnat

<50 - - 1.06 1 0.9450...80 - 1.1 1 0.9

4-

80...100 1.06 1 0.91 - -100...120 1 0.94 - - -

Fontă

HB<150 - 1.1 1.1 1 1

150...200 1.06 1 1 - -200...260 1 0.94 0.94 - -

Tab.3.17- coeficientul de corecție al unghiului de degajare γ [9]

kl = - coeficientul de corecţie al lichidului de așchiereLichidul de așchiere Scăderea forței de așchiere în

%kl

Prelucrare uscată 0 1Apă cu sodă 3 0,97

Emulsie 10 0,9Ulei mineral 15 0,85

Ulei sulfonat cu bază minerală 20 0,8Ulei sulfonat cu bază vegetală 25 0,75Tab.3.18- coeficientul de corecție al lichidului de răcire [9]

k r = - coeficientul de corecție al razei la vârf rRaza la vârf r [mm]

Materialul prelucrat

0.5 1 2 3 5Oțel, oțel turnat 0.87 0.93 1 1.0

41.1

Fontă 0.91 0.95 1 1.03

1.07Tab.3.19- coeficientul de corecție al razei la vârf r [9]

Calculul componentelor radială Fr și axială Ff :F r=(0.25 …0.4 ) F c = N 3.25F f =(0.2 …0.3)Fc = N

3.6 Puterea efectivă

N e=Fc v

6000[kW ] 3.26

unde Fz - forța principală de așchiere [daN];Se verifică condiția: Ne < PSN320 (3kW) 3.28Dacă condiția 3.28 nu este satisfăcută, se alege un strung cu un motor electric mai puternic.

9

4. Stabilirea geometriei tehnologice pentru tăișul principal

In scopul ascuțirii cuțitului (dacă este cazul) se folosește un dispozitiv care are 2 grade de libertate: o rotaţie în jurul axei xx şi o rotaţie în jurul axei yy.

Ca urmare, pentru poziţionarea cuţitului la ascuţire sau reascuțire sunt necesare unghiurile : În secţiunea xx

α x− unghiul de asezare lateral γ x− unghiul de degajare lateral

În secţiunea yyα y− unghiul de asezare posteriorγ y− unghiul de degajare posterior

Calculul parametrilor constructive necesari tehnologiei de ascuţire a cuţitului se face pe baza metodei propuse de P.R. Rodin:

Pentru muchia tăişului principal:

tg γ y=cos χ⋅tg γ±sin χ⋅tg λ=ctg α y=cos χ⋅ctgα=tg γ x=sin χ⋅tg γ∓cos χ⋅tg λ=ctg α x=sin χ⋅ctg α=

10

Pentru λ>0 se aleg semnele de susPentru λ<0 se aleg semnele de jos

5. Calcule de dimensionare și verificare a cuțitului de strung

5.1 Calculul secțiunii cozii cuțitului

b=√ 6 Fc q2+6 F f q1 q2−2F r

q1σ ai

5.1[3]

unde: q1 = h/b = 1 q2 = l/h ≈ 1.5

Fc, Ff, Fr [daN] - componentele forței de așchiere;l - lungimea de la vârful cuțitului la suportul port-cuțit; σai =9 daN/mm2 - rezistența admisibilă la încovoiere pentru OLC45

b = mm < 25 mm- Condiție satisfăcută

5.2 Calculul săgeții maxime a cuțitului

f =F c l3

3E I[ mm ]< f adm 5.2[3]

E = 2.1*104 daN/mm2 - modulul de elasticitate pentru oțel;

I=b h3

12 - momentul de inerție pentru coada cuțitului [mm4];

fadm = 0.1...0.2mm - la degroșare;fadm = 0.01...0.02mm - la finisare.f = mm < fadm= mm - Condiție satisfăcută

11