Proiect - cutit de strung

ETAPA NR. 1 : CUTIT DE STRUNG

TEMA PROIECTULUI:

Sa se proiecteze un cutit de strung, armat cu CMS, prin fixare mecanica neascutibila pentru prelucrarea piesei din figura de mai jos:

l = 100 mm

l₁ = 80 mm

d_o = 50 mm

d₁ = 35 mm

Material 40Cr10

1.1 Stabilirea schemei de ascutire si atipului de scula.

Tipul de scula: cutit pentru interior, cutit pentru alezaje fara fund

Alegere materialului si stabilirea tratamentului termic.

Materialul aschiat: 40Cr10 – otel aliat pentru imbunatatire

Compozitia chimica, forme de livrare si domenii de utilizare:

C=(0.36÷0.44)% P=max 0.035% ; max 0.025%

Mn=(0.50÷0.80)% S=max 0.035% , 0.04%

Si=(0.17÷0.37)% Cr=(0.8÷1.1)%

Elemente reziduale max: 0.3% Ni; max 0.3% Cu; max 0.02% Ti

Forme de livrare:

- profile plate laminate la cald; produse plate laminate la cald; semifabricate pentru forjare; sarme laminate si trase

Domenii de utilizare:

- Organe de masini si piese tratate termic cu adancimea de calire garantata conform curbei de calibilitate a marcii ca:

  - arbori netezi

  - cu caneluri

- arbori cotiti

  - bandaje

Temperaturi critice si tratamente termice recomandate la 35MnSi12

Temperature critice: Ac₁=740°C

Ac₃=800°C

Ms=325°C

Tratamente termice recomandate:

  T=(680÷720)°C

Recoacere de inmuiere raciere = cuptor

T=(840÷870)°C

Normalizare racire = aer

T=(820÷850)°C

Calire martensitica volumica racire = apa

Revenire inalta racire = apa, ulei

Caracteristici fizice ale otelului 40Cr10

Caracteristici mecanice ale otelului 40Cr10

σ_r=790 N/mm²

HB= 217 daN/mm²

Materialul pentru parte a de fixare a corpului sculei:

Se recomanda otel carbon de calitate STAS 745-66, STAS 880-66

Otelul ales pentru partea de fixare a corpului sculei : OLC 45

Compozitie chimica

C=(0.42÷0.50)% P_max=0.040%

Mn=(0.50÷0.80)% S_max=0.010%

Si=(0.17÷0.37)% Ni_max=0.30%

Cr_max=0.30% As_max=0.05%   Cr_max=0.30%

Caracteristici mecanice pentru OLC 45 – imbunatatit

rezistenta la tractiune σ_r = 66 kgf/mm² τ_c = 0.58·σ_c

limita de curgere σ_0.2 = 40 kgf/mm² τ_rf = 0.8·σ_r

alungirea la rupere δ_r = 17%

gatuirea la rupere z = 35 %   stare lamelara 229

duritate Brinell max HB

stare recoapta 197

Tratament termic de imbunatatire:

a)      calire pana la (840÷870)°C, calire in apa si ulei cu un timp de calire de 1 – 1.5 min/grosime

b)      revenire , incalzire (350÷660÷680)°C

Pentru lacasul placutei se realizeaza o calire superficiala

Materialul pentru partea aschietoare a sculei

Materiale metalo ceramice CMS

Grupa principala: P

Grupa utilizare: P01

Materialul prelucrat: otel turnat sau deformat plastic

Domenii de utilizare : finisare si finisare fina

Procedee de prelucrare si conditiile procesului:

strunjire interioara sau exterioara

viteze de aschiere foarte mari, avansuri mici

utilizarea conditionata de o structura buna a materialului, fara incluziuni de zgura si retusuri fara intreruperi

in sist. tehnologice fara vibratii se poate obtine o precizie dimensionala foarte inalta si o netezime a suprafetei foarte fine

Compozitia si proprietatile carburilor metalice sinterizate P01

Compozitie chimica

Rezistenta la incovoiere σ_i = 1.5·10³ Mpa

1.3. Stabilirea elementelor constructiv dimensionale a sculelor

Sectiunea cozii hxb = 20x20

Stabilirea geometriei optime

- plana cu fateta scurtata, recomandata pentru prelucrarea otelurilor cu σ_r<80 kgf/mm² si a otelurilor cu σ_r>80 kgf/mm²pe sisteme MUSDP de rigiditate medie

Lf=0.70.8mm

L=125 H=20 r=0.4

y=3.5   c= 8   x=1.1   p=18

=> se verifica

Calculul regimului de aschiere

Viteza de aschiere

HB=229daN/mm²

Cv₁=242 yv₁=0.2 t=5mm T=90min

xv₁=0.18 m=0.125 s=0.3mm/rot n=1.5

Calculul coeficientilor de corectie k₁……k₉

r₂= 34.9088 r₉=30.0419 r₁₆=27.7010

r₃=34.6382   r₁₀=29 r₁₇=27.5905

r₄=34.1962 r₁₁=28.7395 r₁₈=27.5228

r₅=33.5963   r₁₂=28.4870 r₁₉=27.5

r₆=32.8567   r₁₃=28.2500

r₇=32.0000 r₁₄=28.0358

A₁=34.9147   A₈=30.9560   A₁₅=27.7437

A₂=34.8234   A₉=29.9425   A₁₆=27.5932

A₃=34.5520   A₁₀=28.8970 A₁₇=27.4822

A₄=34.1089   A₁₁=28.6356 A₁₈=27.4143

A₅=33.5074   A₁₂=28.3822 A₁₉=27.3914

A₆=32.7659   A₁₃=28.1443  

A₇=31.9067   A₁₄=27.9293

C₁=0.914   C₈=4.9772   C₁₅=7.3216

C₂=0.3627   C₉=6.0172   C₁₆=7.4325

C₃=0.8059   C₁₀=6.2791   C₁₇=7.4326

C₄=1.4073   C₁₁=6.5326   C₁₈=7.5005

C₅=2.1489   C₁₂=6.7704   C₁₉=7.5233

C₆=3.0080   C₁₃=6.9854  

C₇=3.9588   C₁₄=7.1710  

B_i=B₁-C_i

B₁=Rcos(α_y+γ_y)=20.2477

B₂=19.8849   B₈=15.2754   B₁₄=13.0766

B₃=19.4418   B₉=14.2300   B₁₅=12.9261

B₄=18.8404   B₁₀=13.9685   B₁₆=12.8151

B₅=18.0988   B₁₁=13.7151   B₁₇=12.7472

B₆=17.2396 B₁₂=13.4772   B₁₈=12.7243

B₇=16.2889   B₁₃=13.2622  

R₁=20.7   R₇=16.8479   R₁₃=13.9431

R₂=20.3453   R₈=15.8701   R₁₄=137666

R₃=19.9125   R₉=14.8665   R₁₅=13.6237

R₄=19.3257   R₁₀=14.6105 R₁₆=13.5185

R₅=18.6035   R₁₁=14.3745   R₁₇=13.4541

R₆=17.7687   R₁₂=14.1477   R₁₈=13.4325

t₁=1.5   t₈=7.1382   t₁₅=8.0358

t₂=t₁+R₁sin10=2.5419 t₉=7.4088 t₁₆=8.25

t₃=3.5521 t₁₀=7.5   t₁₇=8.4870

t₄=4.5   t₁₁=7.5228   t₁₈=8.7395

t₅=5.3567 t₁₂=7.5905 t₁₉=9.00

t₆=6.0963   t₁₃=7.7010  

t₇=6.6962   t₁₄=7.8509

2.4 Calculul regimului de aschiere

Adancimea de aschiere t=B=9 mm

Avans de aschiere

Viteze de aschiere

C_v4=6.55 S=0.16 k₅=1 k₆=1.1 k_T=1 k₈=1

k_nα=0.83 k_c=0.3 y_v4=0.5

Turatia teoretica

Turatia efectiva

Viteza efectiva

2.5 Calculul fortelor de aschiere

Pentru scule profilate componenta principala Fz se determina cu relatiile:

pentru σ_r>60 kgf / mm²

pentru σ_r<60 kgf / mm²

σ _r=39.76 kgf / mm²

C^’pz=43 k_nα=1.03 k_f=1.5

F_z=43·9·0.09^0.8·39.76^0.35·1.5·1.03=316.11 kgf

F_y~0.5F_z=158.05 kgf

Puterea necesara procesului de aschiere

Puterea motorului

2.6 Stabilirea sistemului de fixare

Pentru micsorarea costului dispozitivului de fixare s-a adoptat varianta reglarii diferentiale.

z₁=z₂+1 z₂=39 dinti z₁=40 dinti

2.7 Stabilirea schemei de ascutire, reascutire si supraascutire

Cutitele profilate se ascut exclusiv pe fata de degajare. Ascutirea se realizeaza cu ajutorul corpurilor abrazive din electrocorindon in prezenta lichidelor de racire – ungere.

In vederea obtinerii unei precizii ridicatem se impune ca rugozitatea suprafetelor active sa se incadreze in limitele R_a=0.4…0.63μm

b_min=8mm

2.8 Calculul de rezistenta

M_t=R·r·cos(ε-α_yv)=75·353.41·cos(26.56-8)=23452.06 N·mm

ETAPA NR. 3 : BROSA DE COMPRESIUNE

TEMA PROIECTULUI:

Sa se proiecteze o brosa de tractiune pentru prelucrarea piesei din figura de mai jos:

3.1 Alegerea materialului

Material piesa : FC 250

Fontele cu grafit nodular se caracterizeaza prin prezenta separarilor de grafic cu compactitatea maxima posibila si se obtin prin adaugarea unor metale alcaline sau alcalino – pamantoase in fonta lichida.

Compozitia chimica

cele mai importante elemente modificatoare sunt Mg, Ca si Cr

pentru cresterea numarului de grafit se introduc elemente puternic grafitizate ca: Si, Ba, Al (numita si postmodificare)

Caracteristici mecanice:

R_m=490 N/mm² (pt. otel tras (T) cojit – tras (CT) si tras – slefuit (TS)

A₅=9%

R_m=350÷440 N/mm² (pentru otel tras recopt(TR) tras recopt slefuit(TRS) cojit slefuit(CS)

A₅=25%

HB=170 daN/mm²

Tratament termic

Normalizare : R_m=360÷450 N/mm²

R_p0,2=225 N/mm²

A₅=28%

KCU_300/2=80 J/cm²

Calire + revenire joasa:

R_m=540÷830 N/mm²

R_p0,2=325 N/mm²

A₅=15%

KCU_300/2=80 J/cm²

Materialul pentru partea corpul sculei si partea de fixare: OLC 45

Compozitie chimica:

C=(0.42÷0.50)% P_max=0.040%

Mn=(0.50÷0.80)% S_max=0.010%

Si=(0.17÷0.37)% Ni_max=0.30%

Cr_max=0.30% As_max=0.05%

Cu_max=0.30%

Caracteristici mecanice pentru OLC 45 – imbunatatit

rezistenta la tractiune σ_r = 66 kgf/mm² τ_c = 0.58·σ_c

limita de curgere σ_0.2 = 40 kgf/mm² τ_rf = 0.8·σ_r

alungirea la rupere δ_r = 17%

gatuirea la rupere z = 35 %   stare lamelara 229

duritate Brinell max HB

stare recoapta 197

Tratament termic de imbunatatire:

c)      calire pana la (840÷870)°C, calire in apa si ulei cu un timp de calire de 1 – 1.5 min/grosime

revenire , incalzire (350÷660÷680)°C

Materialul pentru partea aschietoare: R_p3

Dupa recoacere de inmuiere se aplica sculei din otel rapid o calire in trepte de min 2 reveniri inalte. Temperatura de incalzire pentru calire este cuprinsa intre 1250÷1310°C, iar temperatura de incalzire pentru revenire este cuprinsa intre 550÷580°C.

Incalzirea pentru calire se face lent pana la 650°C lent in intervalul 650÷900°C, apoi rapid in bai de saruri pana la 1310°C.

Timpul de mentinere se calculeaza ca fiind 6-8 sec pentru fiecare mm din grosimea sculei. Racirea se face in ulei sau in bai izotermice.

HB=230÷300 daN/mm²

HRC=61÷64 daN/mm²

3.2 Stabilirea schemei de aschiere

3.3 Parametrii constructivi ai brosei

l₁= partea de ghidare din fata l₁=(0.7÷1) ·l_p=0.8·40=32 mm

l₂= partea activa l₂=z_d·p+ z_f·p+ z_c·p=213.75 mm

l₃= partea de ghidare posterioara l₃=(0.5÷0.7) ·l_p=0.5·40=20 mm

3.4 Parametrii geometrici optici ai brosei

unghiul de degajare γ=8° (degrosare) γ=5° (finisare)

unghiul de asezare α=4° (degrosare) α=1° (finisare)

forma fetei de asezare este plana cu fateta nula

3.5 Calculul geometric al broselor

Adaosul total de prelucrare

Adaosul ce trebuie prelucrat de dintii de finisare A_f

Adaosul ce trebuie prelucrat de dintii de degrosare A_d

Numarul dintilor necesari pentru a prelucra adaosul de prelucrare

- pentru dintii de degrosare

- pentru dintii de finisare

ad=0.03 mm

af= 0.01 mm

dinti

dinti

Z_calibrare= 4÷6 = 4 dinti

Marimea fatetei nule pe fata de asezare se modifica in functie de tipul dintelui:

f=0.05 pentru dintii de finisare si degrosare

este cresterea pentru dintii de calibrare de la 0.2mm (primul dinte) la 1..1.2 (ultimul dinte)

Volumul canalului pentru aschii trebuie sa fie mai mare decat volumul aschiei degrosate

V_g=k·V_a , unde k – coeficient de umplere =1.5

V_g=1.5·V_a

A_g=2.5·A_a , Ag – aria supraf golului dintre 2 dinti consecutivi

A_a – aria laterala a aschiei prelucrate de canale

A_a=ad·lp=0.03·40=1.2mm²

A_g=Π·r²=

, k=3 ; l_p=40 ; a_zd=0.03

Pasul dintilor

g=p-s=5.34mm, g - grosimea golului

c=(0.35÷0.7) ·p=2.87 mm

s=c+f=2.92 mm

R=(0.65÷0.7) ·p=5

Pentru a elimina vibratiile se va recomanda urmatoarele modificari ale pasului dintre dinti astfel:

p_n+1=p_n±r_p

pentru p>8 mm r_p=0.5÷1 mm =>r_p=0.8 mm

9.02 mm

p_n+1=8.22±0.8

7.42 mm

Verificare

dinti

2 ≤ Z_sim ≤ 6 => se verifica

Forma profilului real axial se executa cu spatele dintelui   conic (η=30° ÷ 45°) si o raza de racordare r=h/2

r=0.2·p=1.64 mm

L=l₂+l₃=313.72+20=233.72 mm

L≤15·d_p => 327.72<375 => se verifica

3.6 Forte de aschiere la brosare

a_d=0.03 a_n=0.03

, P_z – forta principala de brosare

k_c1.1=200 daN/mm

a_n=0.03

I-Z=0.83

b=Π·25=78.5

z_sim=6

P_z=5129.34 daN

Forta de brosare

P_zg=P_z·k_f·k_n=5129.34·1.1·1.2=6770.72daN

k_f=1.1

k_n=1.2

Viteza de brosare

T=140 m=0.62

k_m=1.4 y=0.62

C_v=12   a_d=0.03

Puterea necesara procesului de aschiere cu brosa:

3.7 Schema de ascutire reascutire

Ascutirea fetei de asezare

Ascutirea fetelor de degajare

=> se verifica

Verificarea la rezistenta a broselor

In cazul broselor de compresiune, avand in vedere forma si nivelul fortelor de aschiere se impune verificarea la flambaj.

P_z < P_a , P_z – forta la brosare

, P_cr – forta critica de flambaj

C=1.8÷3

V – sageata

Pentru calculul coeficientilor de zveltete se utilizeaza relatia:

l_f – lungimea la flambaj = 2·l=80

, i_min – raza minima de inertie

I_min – momentul minim de inertie

A – aria sectiunii transversale a brosei

! ! ! Urmeaza NISTE calcule ! !

3. Stabilirea sistemului de pozitionare fixare (con MORSE 3)

ETAPA NR 4

TEMA PROIECTULUI

Sa se proiecteze o freza melc pentru prelucrarea unui arbore canelat cu urmatorul profil dreptunghiular:

8x32h7x38xh10x6h10

4.1 Alegerea materialului

Material piesa: OLC 45

Compozitie chimica:

C=(0.42÷0.50)% P_max=0.040%

Mn=(0.50÷0.80)% S_max=0.010%

Si=(0.17÷0.37)% Ni_max=0.30%

Cr_max=0.30% As_max=0.05%

Cu_max=0.30%

Caracteristici mecanice pentru OLC 45 – imbunatatit

rezistenta la tractiune σ_r = 66 kgf/mm² τ_c = 0.58·σ_c

limita de curgere σ_0.2 = 40 kgf/mm² τ_rf = 0.8·σ_r

alungirea la rupere δ_r = 17%

gatuirea la rupere z = 35 %   stare lamelara 229

duritate Brinell max HB

stare recoapta 197

Tratament termic de imbunatatire:

d)     calire pana la (840÷870)°C, calire in apa si ulei cu un timp de calire de 1 – 1.5 min/grosime

revenire , incalzire (350÷660÷680)°C

Materialul pentru partea aschietoare: R_p3

Dupa recoacere de inmuiere se aplica sculei din otel rapid o calire in trepte de min 2 reveniri inalte. Temperatura de incalzire pentru calire este cuprinsa intre 1250÷1310°C, iar temperatura de incalzire pentru revenire este cuprinsa intre 550÷580°C.

Incalzirea pentru calire se face lent pana la 650°C lent in intervalul 650÷900°C, apoi rapid in bai de saruri pana la 1310°C.

Timpul de mentinere se calculeaza ca fiind 6-8 sec pentru fiecare mm din grosimea sculei. Racirea se face in ulei sau in bai izotermice.

HB=230÷300 daN/mm²

HRC=61÷64 daN/mm²

4.2 Stabilirea schemei de aschiere si a tipului de scula

Freza pentru arbori canelati cu profil dreptunghiular

o       numarul de caneluri z=8

o       centrare interioara sau pe flancuri

o       d = 32

o       D = 38

o       b = 6

o       d_1min = 29.4

o       f_min = 0.15

o       Abateri limita = ±0.2

o       C_nominal =0.3

o       r_max = 0.3

Pentru prelucrare se va utiliza o freza melc monobloc cu inceput conform STAS 1769 – 68

4.3 Determinarea profilurilor

Profilul functional

Stabilirea coordonatelor punctelor:

Stabilirea profilului de inlocuire

A_b=A_b1+A_b2=0.0151mm

A_b=(0.60÷0.7)Tb = 0.6÷0.7(0.048) = 0.028mm

A_b = 0.0151<0.028 => se verifica

4.4 Determinarea profilului nominal

f = 0.5 ÷ 1 = 1mm

j = 0.3 ÷ 2 = 2mm

D_r=D_e-2(Y_B+m) = 27.6689mm

Determinarea profilului axial

L=63 conform STAS 3091/2 – 82

D=71mm   a_min=3mm

D_1min=40 mm z=12 dinti

d = 27mm

L = 63 mm

4.5 Calculul regimului de aschiere si a fortelor

Distanta dintre axe

a)      avansul pe dinte

b) avansul de aschiere

S=S_d · z =0.72 mm

c) latimea de frezare

d) adancimea de frezare

e)      viteza de aschiere

C_v =53 D=71 m=0.2 n=0.1 r=0.1

T=50 q=0.25 x=0.15 y=0.4

k_m=1 k_M=1 k_k=1

4.6 Calculul componetelor fortelor de aschiere

P_H=(0.80.9)·P=597.77 Kgf

P_r=(0.30.8)·P=523.05 Kgf

P_a=(0.350.55)·P=373.608 Kgf

C_P=82 Y_p=Y_N=0.8 C_N=4.2·10^-5

X_p=X_N=1.1 r_P=r_N=0.95 q_N=0.14

k_γ=1.2 q_p= - 1.1   k_v=1 k_n=1.2

4.7 Calculul puterii de aschiere

4.8 Verificarea la rezistenta

Fixarea frezei se face pe dorn, pentru aceasta dornul se verifica la incovoiere, torsiune, intindere, compresiune, si forfecare.

  P

 

Mt

Forfecare

Intindere

4.8 Schema de aschiere

Frezele cu dinti elicoidali se ascut pe fata de degajare cu ajutorul partii conice a unei pietre abrazive tir taler.

4.10 Sistemul de prindere