FORTELE SI PUTEREA DE ASCHIERE

FORTELE SI PUTEREA DE ASCHIERE

1. Generalitati

Actiunea mecanica de invingere a rezistentei la deformare a stratului de material de sectiune axb, a frecarilor din zona de aschiere si transformarea stratului respectiv in aschie se numeste forta de aschiere.

Rezistenta totala la aschiere R rezulta pe baza schemei din figura 1 si este formata din urmatoarele componente:

Figura 1 Componentele rezistentei totale la aschiere

R₁, rezistenta interioara de deformare plastica propriu-zisa, manifestata in planul de forfecare BA (datorata starii de tensiune s si t, pe elementul de suprafata (dS_f), formata din:

- R_c, rezistenta totala la compresiune, datorata tensiunilor normale, a carei marime este data de relatia:

(1)

- R_d, rezistenta totala la alunecare, datorata tensiunilor tangentiale, a carei marime este data de relatia;

(2)

- F_i, forta de frecare interioara, datorata eforturilor normale s, pe suprafata de forfecare BA, a carei marime este data de relatia:

(3)

Valoarea rezistentei interioare de deformare plastica R₁, este data de relatia: (4)

R₂ , forta de respingere, datorata lucrului mecanic de deformatie elastica si plastica a suprafetei prelucrate.

F₁ , forta de frecare de pe fata de degajare a sculei, datorata componentei normale pe fata de degajare a rezistentei interioare de deformare plastica R₁.

F₂ , forta de frecare de pe fata de asezare a sculei, datorata frecarii dintre fata de asezare si suprafata prelucrata, a carei marime este data de relatia:

(5)

Rezistenta totala R a stratului de material aschiat pe care scula aschietoare trebuie sa o invinga in procesul de aschiere este data de relatia:

(6)

Rezistenta totala R prezinta interes prin componentele dupa directiile sistemului de referinta cinematic OXYZ.

Pentru ca procesul de aschiere sa aiba loc, trebuie ca lucrul mecanic dezvoltat de masina-unealta (L_mm-u), sa fie mai mare decat lucrul mecanic rezistent, generat de rezistenta totala de aschiere (L_rm), adica:

L_mm-u > L_rm (7)

Lucrul mecanic (puterea de aschiere) se consuma in cea mai mare parte pentru deformarea plastica sau ruperea prin smulgere a materialului aschiat si pentru frecarile scula/piesa.

2. Componentele fortei de aschiere.

Rezistenta totala R se considera aplicata intr-un singur punct al muchiei aschietoare, aceasta forta fiind indreptata asupra sculei, o forta egala si de sens contrar va actiona supra stratului de material ce urmeaza a fi indepartat.

Rezistenta totala R are o marimea si directie variabile in timp, motiv pentru care in practica ea nu prezinta interes. Din acest motiv la proiectarea constructiva si tehnologica se folosesc componentele fortei de aschiere R dupa directiile sistemului de referinta cinematic OXYZ. Pentru operatia de strunjire s-a convenit asupra urmatoarelor componente ale rezistentei (fortei) de aschiere (figura 2):

Figura 2Componentele fortei de aschiere

- componenta principala F_c (F_z), reprezentata prin proiectia fortei R dupa axa OZ, orientata in directia miscarii de aschiere, este apropiata ca valoare de rezistenta (forta) totala R. Constituie forta consumata pentru invingerea rezistentei la deformare a stratului aschiat. Aceasta componenta constituie forta cu care stratul de material de aschiat apasa pe fata de degajare a sculei. Componenta F_c (F_z) determina marimea cuplului rezistent al arborelui principal al masinii-unelte si constituie forta pentru calculul de dimensionare a principalelor elemente active ale masinii-unelte si a sculelor aschietoare. Sub actiunea acestei componente, precizia dimensionala si de forma geometrica a piesei prelucrate este influentata datorita deformatiei sistemului tehnologic si a vibratiilor;

componenta de avans F_f (F_x), reprezentata prin proiectia fortei R dupa axa OX, orientata in directia miscarii de avans, constituie forta de invingere a rezistentei la deformare plastica opusa de stratul de aschiat actiunii de patrundere a taisului sculei in adaosul de prelucrare. Aceasta componenta actioneaza in sens opus avansului longitudinal de aschiere si reprezinta forta pentru calculul de dimensionare a corpului sculei aschietoare, a elementelor din structura mecanismului de avans al masinii-unelte;

componenta pasiva F_p (F_y), reprezentata prin proiectia fortei R dupa o directie perpendiculara pe planul de lucru, constituie forta necesara pentru invingerea rezistentei de deformare a stratului de material aschiat, manifestata dupa directia mentionata. Constituie forta de respingere a taisului sculei din stratul de material aschiat si reprezinta principala sursa de abateri dimensionale si de forma geometrica a suprafetei prelucrate, impreuna cu componenta F_c (F_z), aceasta forta genereaza vibratii intretinute in sistemul tehnologic. Prin intermediul sculei aschietoare, componenta F_p (F_y), solicita sistemul de ghidare al mecanismului de avans, ceea ce face abaterile dimensionale, de forma geometrica si rugozitatea suprafetei prelucrate sa se amplifice.

3. Determinarea marimii componentelor fortei de aschiere.

Pentru necesitatile practicii, la ora actuala se cunosc mai multe relatii de calcul a marimii componentelor fortei de aschiere. Aceste relatii difera, atat ca structura (in functie de parametrii de influenta luati in considerare) cat si ca forma, functie de utilizare (studii din teoria aschierii sau aplicatii practice).

Pentru stabilirea unor relatii de calcul pentru componentele fortei de aschiere se pot utiliza mai multe metode 'care in final, intr-o forma sau alta duc la acelasi rezultat. Metoda analitica. Are la baza modelul comprimarii plastice a stratului de aschiat, fenomenele din zona de aschiere, pot fi aproximate cu deformarea prin compresiune plastica.

In acest model aschia neridicata este considerata ca o epruveta izolata (figura 3), supusa la compresiune plastica ceea ce nu corespunde realitatii, datorita faptului ca este legata structurai de piesa de pe care va fi detasata si in aschia nedetasata nu apar deformatii plastice, acestea aparand in zona plastica.

Figura 3 Forma epruvetei

Pentru o epruveta comprimata cu o forta F, pe baza ecuatiei politropice de curgere plastica se poate scrie relatia: sau (8)

unde:

s, tensiunea care apare in aschia nedetasata (epruveta) datorita lui F;

s , limita conventionala de curgere (cand incepe deformarea plastica);

l₀ , l, lungimea initiala a aschiei nedetasate, respectiv finala a aschiei (epruvetei);

n, constanta dependenta de material si de forma sectiunii aschiei (epruvetei).

Considerand A₀ aria sectiunii aschiei nedetasate (epruvetei nedeformate) si A aria sectiunii aschiei detasate (epruvetei deformate) sub actiunea fortei F, tensiunile vor fi: , respectiv (9)

care inlocuite in relatia (8) conduc la:    (10)

In urma deformarii plastice volumul fiind acelasi se poate scrie: (11)

care introdusa in relatia (10) va da: (12)

Admitand ca ecuatia politropica este valabila inca de la inceputul deformarii, s fiind limita conventionala de curgere, F₀ este sarcina la care apar primele deformatii plastice, aceasta este data de relatia: rezulta ca:

(13)

Inlocuind l₀/l = k_l (coeficientul de comprimare a aschiei) si m = n + 1, se obtine: (14)

Coeficientul de comprimare a aschiei scade cu cresterea grosimii, aschiei conform relatiei: , rezulta ca: (15)

unde s-a notat . Daca se tine seama ca si

rezulta in final ca: (16)

sau intr-o forma generala: (17)

Componentele F_c, F_f F_p, pot fi exprimate prin relatii de forma (17).

Componentele F_c, F_f, F_p, mai pot fi determinate pe baza schemei de aschiere din figura 4, unde sectiunea transversala a aschiei este compusa din ariile A^' corespunzatoare portiunii rectilinii a taisului principal si A'' corespunzatoare portiunii curbilinii.

Figura 4 Componentele F_c, F_f, F_p pe schema de aschiere

In aceste arii actioneaza fortele de deformare plastica F'_dz, F'_dxy , F''_dz, F''_dxy , la care se adauga fortele de deformare elastica a stratului aschiat F'_exy si F''_exy. Componentele fortelor de deformare elastica F'_exy , F''_exy si coeficientul de frecare m_a de pe fata de asezare a sculei, genereaza fortele de frecare F'_fz si F''_fz.

Proiectiile tuturor fortelor din sectiunea transversala a aschiei pe axele OXYZ duce in final la urmatoarele relatii:

(18)

(19)

(20)

unde:

k_dz , k_dy , k_dx , k_ez , k_ey , k_ex , sunt functii de forma f(r, a_p, m_a m_g c_r c'_r, a g l_T

s_c s_r [N/mm²], rezistenta la curgere, respectiv rezistenta la rupere a materialului de prelucrat;

b [mm], lungimea de contact intre taisul sculei si suprafata aschiata;

a_a [mm], fateta taisului;

f [mm/rot], avansul;

a_p [mm], adancimea de aschiere.

Primul termen al relatiilor reprezinta cota parte din forta rezultanta de aschiere consumata pentru deformarea plastica volumetrica efectiva a stratului de material aschiat si prelevarea aschiei din zona activa a taisului sculei.

Termenul al doilea reprezinta cota parte din forta totala de aschiere consumata pentru, invingerea frecarilor din interfata scula/suprafata aschiata.

4. Forta specifica (apasarea specifica) de aschiere.

In practica, pentru calculul componentelor fortei de aschiere se utilizeaza relatii de tip exponential elaborate pe baza metodei cvasiempirice. Metoda are la baza ipoteza conform careia componenta principala (F_c) a fortei de aschiere depinde de proprietatile materialului semifabricatului si parametrii tehnologici ai sectiunii aschiei: a_p [mm], adancimea de aschiere; f [mm/rot], avansul; b [mm], latimea aschiei nedetasate; a [mm], grosimea aschiei nedetasate;

Relatia de calcul a fortei poate fi scrisa sub forma:

[N] (21)

Forta specifica (apasarea specifica) de aschiere K_F, reprezinta forta corespunzatoare unitatii de suprafata a aschiei si este data de relatia:

[N/mm²]    (22)

Pentru acelasi avans sau adancime, sectiunea aschiei poate avea forme diferite in functie de unghiul de atac principal c_r, marimea sectiunii aschiei pastrandu-se constanta (figura 5).

Se recomanda ca relatia sa fie exprimata ca functie de grosimea si latimea aschiei sub forma: [N/mm²] (23)

Figura 5 Forme diferite ale sectiunii aschiei

Cercetarile experimentale au aratat ca forta specifica (apasarea specifica) de aschiere K_F, este dependenta nu numai de materialul de prelucrat ci si de grosimea aschiei a. Forta specifica (apasarea specifica) de aschiere K_F este cu atat mai mica cu cat grosimea aschiei este mai mare si poate fi exprimata printr-o relatie de dependenta de forma: (24)

Aceasta dependenta este determinata de starea de tensiuni in planul de forfecare, acestea cresc pe masura apropierii de muchia aschietoare. Un rol important il are raza de ascutire a taisului r_n (fig 6).

Figura 6 Modul de actiune a razei de ascutire a taisului

Datorita existentei acestei raze, planul de forfecare va fi tangent la cercul de racordare intr-un punct B, situat fata de linia de aschiere la distanta h,

(25)

care separa fata de degajare (BD) de cea de asezare (BE). Toate punctele situate in portiunea AD vor avea unghiuri de degajare g constant. Punctele situate in zona AB vor avea unghiuri de degajare progresiv mai mici, ceea ce va avea ca efect o crestere progresiva a gradului de deformare, deci a apasarii specifice.

Constanta C din relatia (24) se poate determina considerandu-se a=1 mm, caz in care se noteaza cu K_z1.1 si se va numi valoare principala a fortei specifice. Marimea K_z1.1 este forta specifica pentru o sectiune imaginara a aschiei A = axb = 1x1 mm².

Dupa inlocuirea relatiei (24) in relatia (21) se obtine formula de calcul a componentei principale a fortei de aschiere de forma:

(26)

in care exponentul (1-z) se numeste valoarea cresterii fortei specifice.

Pentru celelalte componente ale fortei de aschiere se pot stabili relatii analoage:

(27)

(28)

Determinata, la inceput, numai pentru operatia de strunjire (operatie pentru care grosimea aschiei nu se modifica in timp), relatia (26) s-a dovedit utilizabila si pentru alte operatii ca rabotarea, gaurirea, brosarea, mortezarea.

In tabele se dau valorile K_z, K_z1.1 si (1-z), care sunt determinate experimental si vor fi valabile pentru toate operatiile pentru care grosimea aschiei este aceeasi, in conditiile aceleeasi geometrii ale sculei, a aceleeasi viteze de aschiere si a acelorasi materiale pentru piesa si scula. Pentru alte conditii trebuie folositi coeficienti de corectie.

5. Influenta parametrilor procesului de aschiere asupra fortei

specifice si a componentelor fortei de aschiere.

Utilizarea relatiilor de calcul a componentelor fortei de aschiere necesita cunoasterea influentei parametrilor procesului de aschiere asupra acestora.

Avand in vedere ca intre deformatia specifica a materialului de prelucrat si forta specifica de aschiere exista o stransa legatura, variatia coeficientului de comprimare a aschiei k_l (functie de diferiti factori de influenta), atrage dupa sine o variatie de aceeasi natura si aproximativ proportionala a fortei specifice K_F.

Influenta materialului de prelucrat. Materialul de prelucrat influenteaza marimea componentelor fortei de aschiere prin proprietatile sale fizico-mecanice.

Prin imbunatatirea proprietatilor fizico-mecanice ale materialelor, respectiv prin cresterea rezistentelor specifice la curgere plastica sau rupere si a duritatii, fortele de aschiere cresc prin cresterea rezistentei la deformare plastica.

Starea structurala influenteaza prin capacitatea de deformare plastica, care depinde de natura, marimea si distributia constituentilor structurali. Aliajele Fe-C mai bogate in ferita, sunt mai tenace si mai usor deformabile plastic, iar aliajele mai bogate in cementita sunt mai apropiate de comportarea fragila. Cresterea dimensiunii grauntilor cristalini duce la o usoara crestere a capacitatii de deformare plastica, ceea ce asigura o micsorare a fortei specifice.

Exista tendinta de a exprima influenta materialului de prelucrat asupra fortei specifice si componentelor fortei de aschiere cu relatii de forma:

(29)

(30)

sau (31)

unde: R'_m este rezistenta la rupere la tractiune; HB' este duritatea; K'_Fo forta specifica ce caracterizeaza materialul de referinta, iar R_m, HB, K_fo sunt marimi ce caracterizeaza materialul pentru care se calculeaza forta specifica sau componentele fortei de aschiere.

Rezultatele practice au dovedit ca modelarea in acest fel a dependentelor componentelor fortei de aschiere de caracteristicile fizico-mecanice ale materialului de prelucrat nu este edificatoare. Pentru diferente mari intre proprietatile tehnologico-mecanice ale materialelor testate s-au sesizat doar diferente mici intre nivelele componentelor fortelor de aschiere, care nu pot fi asociate cu valorile R_m, HB sau cu structura materialului.

Influenta parametrilor regimului de aschiere. Marimile fortei specifice si a componentelor fortelor de aschiere sunt influentate de parametrii regimului de aschiere, existand o stransa legatura cu influenta acestora asupra gradului de deformare al materialului de prelucrat.

Adancimea de aschiere a_p, influenteaza asupra componentelor fortelor de aschiere prin aria sectiunii transversale a aschiei (fxa_p), coeficientul de frecare la interfata scula/aschie m, coeficientul de comprimare a aschiei k_l , aria fetei de degajare active a sculei si temperatura la aschiere (figura 7).

Prin cresterea adancimii de_{ aschiere, aria sectiunii transversale a aschiei si aria fetei de degajare active cresc, m si k_l scad relativ putin, iar temperatura la aschiere creste usor. Influenta adancimii de aschiere asupra componentelor fortei de aschiere poate fi exprimata printr-o relatie deforma:

, unde i = c,f,p (32)

Forta specifica de aschiere scade vizibil in domeniul adancimilor mici de aschiere (a_p < 4f), deoarece in acest domeniu influenteaza raza de ascutire a taisului r_n.

Figura 7 Dependenta lui K_f si a fortei de a_p

Avansul f, influenteaza prin aceleasi marimi si fenomene ca si adancimea de aschiere a_p, numai ca efectul termic al cresterii avansului este mai mare (figura 8). Gradientul de crestere a fortelor la cresterea avansului este mai mic, exponentii y din relatiile de dependenta (33) au valori mai mici decat valorile exponentilor x din relatiile (32) :

, unde i = c,f,p (33)

Figura 8 Dependenta lui K_f si a fortei de f

Viteza de aschiere v_c, influenteaza asupra componentelor fortelor de aschiere mai complex si in mod diferit pe cele trei domenii de valori:

v_c< 50 m/min; 50 < v_c> 500 m/min: v_c> 500 m/min (figura 9).

Figura 9 Dependenta lui K_f si a fortei de V

In domeniul v_c < 50 m/min si pentru materiale ductile, v_c influenteaza prin intermediul depunerilor pe tais, care modifica unghiul de degajare real, coeficientul de frecare m si coeficientul de comprimare a aschiei k_l. Prin cresterea dimensiunilor depunerilor unghiul de degajare creste si scad fortele de aschiere.

In domeniul vitezelor uzuale (v_c = 50500 m/min), predomina efectul termic al vitezelor de aschiere. La cresterea vitezei peste 50 m/min creste temperatura, scad depunerile, deformatiile plastice se produc cu eforturi mai mici si coeficienti de frecare sunt mai mici. Aceasta tendinta de micsorare a fortei de aschiere este mai accentuata pentru valori mici ale unghiului de degajare g si avansului f, la un domeniu de viteze cuprinse intre 50 si 150 m/min. Pentru viteze cuprinse intre 150 si 500 m/min, tendinta de micsorare a fortelor este mai mica, deoarece in acest domeniu m si k_l scad mai putin.

In domeniul vitezelor mari de aschiere (v_c > 500 m/min) se dezvolta temperaturi ridicate in zona plastica, materialul este puternic plastifiat, comportandu-se ca un lichid vascos. Aschierea se realizeaza cu forte relativ mici si constante.

Pe baza celor prezentate, rezulta ca pentru domeniul (de viteze de aschiere) 50 < v_c > 500 m/min, influenta vitezei de aschiere asupra componentelor fortei de aschiere poate fi exprimata printr-o relatie de forma:

sau , unde i = c,f,p (34)

Influenta geometriei sculei aschietoare. Parametrii geometrici ai sculei aschietoare ce influenteaza in mare masura componentele fortei de aschiere sunt g l_T c_r,r_e,r_n

Unghiul de degajare g, Influenteaza asupra componentelor F_c , F_f, F_p, prin intermediul deformatiilor plastice si a frecarilor (vezi 6.4).

Prin variatia unghiului g de la valori negative la valori pozitive, scad deformatiile si frecarile si scad valorile componentelor F_c , F_f , F_p (figura 10). Influenta este mai mare in domeniul valorilor negative, deoarece este favorizata comportarea ductila a materialului de prelucrat. Influenta unghiului g asupra componentelor fortei de aschiere poate fi exprimata printr-o relatie de forma:

sau , unde i = c,f,p (35)

Figura 10 Dependenta lui K_f si a fortei de unghiul γ

Unghiului de inclinare al taisului l_T. Variatia unghiului l_T de la valori negative la valori pozitive determina micsorarea deformatiilor plastice si a fortelor de frecare simultan cu cresterea coeficientului de frecare m. Ca urmare forta F_c scade usor sau ramane aproximativ constanta, iar F_p scade si F_f creste cu cate 2% la fiecare grad in plus pentru unghiul l_T

, unde i = c,f,p (36)

Unghiul de atac principal c_r influenteaza in mod diferit asupra celor trei componente F_c, F_f, F_p (figura 11).

Figura 11 Dependenta lui K_f si a fortei de unghiul χ_r

La prelucrarea otelurilor, cresterea unghiului c_r pana la 60 duce la scaderea componentei F_c deoarece scad deformatiile plastice datorita cresterii grosimii aschiei si a temperaturii.

Pentru c_r > 60, componenta F_c creste din nou datorita cresterii deformatilor plastice datorate influentei unghiului de atac secundar si a cresterii lungimii taisului curb de raza r_e (accentuarea complexitatii aschierii). Aceasta crestere a componentei F_c este foarte mica la prelucrarea cu viteze mari si in toate cazurile la prelucrarea fontelor. Cresterea unghiului c_r duce la cresterea componentei F_f si la scaderea componentei F_p.

Raza la varf a sculei r_e Cresterea razei r_e duce la cresterea deformatiilor plastice datorita cresterii lungimii taisului curb si micsorarii unghiului de atac mediu. Componentelor F_c, F_p, cresc iar componenta F_f scade (figura 12). Influenta asupra componentelor fortei de aschiere poate fi exprimata printr-o relatie de forma: , unde i = c,f,p (37)

Raza de ascutire/rotunjire a taisului r_n . Prin cresterea razei de ascutire r_n, creste suprafata de pe tais cu unghiul de degajare g < 0 (vezi figura 6), cresc deformatiile plastice si forta de aschiere.

Aceasta crestere este mai pronuntata pentru aschii subtiri (a < r_n) si relativ mica pentru aschii groase sau foarte groase (a > 3r_n).

Figura 12 Dependenta lui F_c, F_f si F_p de raza la varf

Influenta mediului (lichidului) de aschiere. Mediul de aschiere lichid, prin proprietatile de ungere racire si de aschiere usureaza conditiile de formare a aschiilor, avand ca efect reducerea fortelor de aschiere cu 4050% comparativ cu aschierea uscata. La valori mici ale vitezei si avansului influenta mediului de aschiere este mai pronuntata. La viteze si avansuri mari, mediul de aschiere lichid devine ineficient din punct de vedere al reducerii fortelor de aschiere, aceasta reducere fiind de 23%. Fenomenul se explica prin accesul mai dificil al lichidului in zona de formare a aschiei.

6. Relatii de calcul a componentelor F_c, F_f, F_p.

Componentele fortei de aschiere pot fi exprimate prin relatii de tipul (17), relatii ce exprima influenta naturii materialului de aschiat si influenta pe care o exercita adancimea de aschiere a_p si avansul f. Deoarece aceste relatii au fost stabilite in ipoteze simplificatoare se impune completarea lor cu o serie de coeficienti de corectie care sa tina seama de contributia tuturor parametrilor procesului de aschiere.

Relatiile de calcul pentru componentele fortei de aschiere, in acest caz, pot fi de forma:

(38)

Coeficientii globali de corectie K_Fc , K_Ff, K_Fp se obtin ca produsul coeficientilor de corectie K pentru fiecare parametru al procesului de aschiere si au urmatoarea structura: (39)

unde: v - viteza de aschiere; ms - materialul sculei; mp - materialul de prelucrat; ma - mediul de aschiere; a unghiul de asezare; g unghiul de degajare; c unghiul de atac; r - raza de varf a sculei; etc.

La unele procedee de prelucrare se utilizeaza pentru calculul celor trei componente F_c, F_f, F_p, relatii cu o structura similara relatiilor (38).

(40)

Daca se ia in considerare forta specifica de aschiere, relatiile de calcul pentru componentele fortei de aschiere pot fi de forma:

(41)

Pentru noi materiale de prelucrat, variante si tehnologii de prelucrare perfectionate si noi procedee de prelucrare, se impune determinarea experimentala a valorilor coeficientilor, exponentilor si coeficientilor de corectie din relatiile de calcul pentru componentele F_c, F_f si F_p.

Calculul puterii la aschiere.

Pentru generarea suprafetei prin aschiere, se consuma un lucru mecanic de aschiere. Functie de componentele fortei, de aschiere si avand in vedere deplasarile relative scula semifabricat pe cele trei axe ale sistemului de coordonate XYZ, lucrul mecanic de aschiere este dat de relatia: (42)

Puterea de aschiere se poate calcula impartind lucrul mecanic de aschiere cu timpul t necesar efectuarii acestuia:

La majoritatea procedeelor de prelucrare prin aschiere v_z = v_c,

v_x - v_f << v_z , v_y = 0. Ca urmare, in practica, puterea la aschiere N se obtine cu relatia (44), in care F_c [daN], iar v_c [m/min]. Puterea motorului de actionare N_m, se obtine cu relatia (45) in care h este randamentul lantului cinematic.

[kW] (44)

[kW] (45)

Daca pe directia miscarii de aschiere se dezvolta un moment rezistent M_t (burghiere, frezare, etc.), puterea la motorul de actionare se obtine cu relatia (46), in care n [rot/min], reprezinta frecventa miscarii de aschiere.

[kW] (46)

8.Masurarea componentelor fortei de aschiere.

Comanda si supravegherea procesului de aschiere, determinarea constantelor, coeficientilor si exponentilor din structura relatiilor de calcul, necesita masurarea componentelor fortei de aschiere pentru diverse conditii de prelucrare.

Masurarea componentei fortei de aschiere se realizeaza cu ajutorul unor aparate denumite dinamometre.

Dinamometrul este format din unul sau mai multe elemente elastice care sunt solicitate de forta care trebuie masurata, efectele solicitarii fiind sesizate de un traductor, ce furnizeaza un semnal proportional cu solicitarea, respectiv cu forta de masurat.

Ansamblul element elastic-traductor poarta denumirea de captor. Dimensiunile, forma geometrica, numarul si pozitiile relative ale captoarelor (elementelor elastice) se stabilesc functie de marimea, numarul si directiile componentelor care se masoara si procedeul de prelucrare.

Elementul elastic, poate fi un element mecanic de forma bara dreapta sau circulara, supus, sub actiunea fortei de masurat, la o solicitare simpla (de regula intindere, compresiune, incovoiere), solicitare ce constituie o reactie a elementului la actiunea fortei de masurat. Traductorul, este un element legat de elementul elastic ce transforma reactia elementului elastic intr-o marime de regula electrica, proportionala cu forta de masurat. Cele mai utilizate traductoare sunt de tip piezoelectric, inductiv, capacitiv si rezistiv.

In figura 13 este prezentata o solutie constructiva a unui dinamometru monobloc cu traductoare tensometrice rezistive, pentru masurarea componentelor fortei de aschiere la operatia de strunjire.

Indiferent de constructie si structura, un dinamometru trebuie sa indeplineasca urmatoarele cerinte:

sa nu afecteze rigiditatea sistemului tehnologic;

sa aiba o sensibilitate ridicata pe un domeniu larg de utilizare;

- sa aiba o precizie corespunzatoare (eroarea de masurare sub 5%);

- masurarea unei componente sa nu fie influentata de celelalte componente:

frecventa proprie sa fie mai mare decat frecventa fortei de masurat;

sa fie usor de etalonat, utilizat si intretinut.

Pentru a obtine cerintele impuse, de cele mai multe ori trebuie realizat un compromis, de regula, intre sensibilitate si domeniul nominal de utilizare. Realizarea integrala a acestor cerinte, impun o serie de compromisuri.

Figura 13 Dinamometru monobloc cu traductoare tensometrice rezistive