Prelucrarea prin gaurire

Prelucrarea prin gaurire.

1.Notiuni generale.

Prelucrarea gaurilor prin aschiere prezinta o serie de dificultati in comparatie cu prelucrarea suprafetelor exterioare avand in vedere ca: sculele au o rigiditate mai redusa, pozitia de lucru este mai dificila, aschiile se evacueaza mai greu, zona activa a sculei nu este vizibila, racirea cu lichide de racire este dificila, etc. Stabilirea tehnologiei de prelucrare si alegerea parametrilor regimului au in vedere dimensiunile gaurilor, precizia dimensionala si calitatea suprafetelor si in mod deosebit raportul dintre lungimea si diametrul gaurilor. Cu cat raportul l/d este mai mare , prelucrarea este mai dificila.

Prelucrarea gaurilor se realizeaza printr-o serie de operatii specifice: gaurirea, largirea, adancirea, alezarea, lamarea si tarodarea (filetarea cu tarodul). La toate aceste operatii atat miscarea principala de rotatie cat si miscarea de avans de patrundere axiala sunt executate de scule.

Masinile unelte destinate prelucrarii gaurilor si care asigura prinderea si antrenarea sculelor pentru realizarea miscarilor de aschiere necesare, prinderea si pozitionarea piesei se numesc masini de gaurit. In functie de modul de constructie si de domeniul de utilizare , masinile de gaurit se clasifica astfel:

-masini de gaurit de banc, destinate prelucrarii gaurilor de diametru mai mic de 12mm. Ele dispun de un demultiplicator de turatie cu curele cu 3-4 trepte de turatie si un mecanism de avans manual.

-masini de gaurit cu coloana, destinate prelucrarii gaurilor cu diametru de maxim 40mm . Ele dispun de o cutie de viteze cu 6-12 trepte de turatie si o cutie de avansuri cu 3-4 trepte pentru fiecare turatie.

-masini de gaurit cu montant, cu caracteristici similare cu masina de gaurit cu coloana, cu observatia ca diametrele de prelucrare pot ajunge pana la 80mm, masinile avand o rigiditate sporita.

-masini de gaurit radiale, destinate prelucrarii gaurilor in piese de dimensiuni mari, greu de manevrat. Caracteristic pentru aceste masini este faptul ca dispun de un cap de gaurit mobil care se poate deplasa pe o traversa orizontala care pivoteaza in jurul unei coloane, permitand pozitionarea sculei in locul de prelucrare.

-masini de gaurit in coordonate, permit deplasarea cu precizie a piesei sau sculei in vederea pozitionarii. Masinile permit obtinerea unor gauri cu precizie dimensionala ridicata si a unei distante foarte precise intre axele gaurilor.

O categorie aparte a masinilor de prelucrare a gaurilor si a alezajelor de precizie o reprezinta masinile de alezat si frezat orizontale. Ele dispun de mese orizontale de prindere a pieselor care permit deplasari in plan orizontal, longitudinal si transversal cat si rotiri cu foarte mare precizie. Axul principal al masinii este orizontal, spre deosebire de cel al majoritatii masinilor de gaurit la care este vertical si asigura atat relizarea miscarilor principale de rotatie cat si miscarile de avans. Sculele utilizate la aceste masini sunt in special cutite de alezat cu reglaj micrometric.

2.Masina de gaurit cu coloana si montant.

Asa cum se prezinta in figura 9.50., masina de gaurit cu coloana si montant este formata din placa de baza 1 care sustine coloana 2 asamblata in suruburi de montantul 3. Pe ghidajele verticale ale montantului gliseaza capul de gaurit 4 care contine cutia de viteze CV si cutia de avansuri CA, prin intermediul carora miscarile de lucru se transmit de la motorul M1 la arborele principal AP. Tot pe capul de gaurit se gasesc elementele de comanda ale masinii. Pentru reglarea distantei piesa-scula, capul de gaurit se poate deplasa pe ghidajele 5 cu ajutorul unui mecanism pinion-cremaliera Z₂-Cr₂ actionat manual cu maneta m₂. Pe coloana gliseaza suportul mesei masinii 6 , avand posibilitatea de a se roti manual in jurul axei coloanei si de a se deplasa vertical cu ajutorul unui mecanism pinion-cremaliera Z₃-Cr₃, de asemeni actionat manual cu maneta m₃. Deplas[rile mesei 7 permit pozitionarea piesei in raport cu scula de prelucrat. Masina dispune si de o instalatie de racire 8 a sculei si semifabricatului.

Fig.9.50.Schema masinii de gaurit cu coloana si montant.

Modul de transmitere a miscarilor este prezentat in schema fluxului cinematic, figura 9.51.

Fig.9.51.Schema fluxului cinematic a masinii de gaurit cu coloana si montant.

3.Operatii tehnologice de prelucrare a gaurilor pe masini de gaurit.

Gaurirea este operatia de prelucrare prin aschiere executata cu burghiul care executa atat miscarea principala de rotatie cat si miscarea de avans axial (fig.9.52.)

Fig.9.52.Schema operatiei de gaurire 1- burghiu, 2- piesa.

Cea mai utilizata varianta de burghiu este burghiul elicoidal, figura 9.53. care asigura o buna evacuare a aschiilor prin canalele sale elicoidale. Burghiul prezinta trei zone principale: 1- varful burghiului, 2- zona canalelor elicoidale, 3- coada de prindere si antrenare.

Varful burghiului are forma aparent conica cu unghiul la varf 2χ , in care χ este unghiul de atac al taisului principal 4 care se alege in functie de material, ex. pentru otel 2χ=115-120^o. Varful burghiului se termina cu taisul transversal 5 care este linia de intersectie a suprafetelor de asezare principale 6 a celor doi dinti si formeaza un unghi de inclinare y fata de taisul principal. In conditiile unei ascutiri corecte y=55^o. Prin ascutirea burghiului pe fetele principale de asezare se realizeaza unghiul principal de asezare a, unghiul de degajare g a taisului principal fiind determinat de profilul canalelor elicoidale care determina suprafata de degajare 7 .

-Zona canalelor elicoidale prezinta doua canale elicoidale pentru evacuarea aschiilor, doua taisuri laterale 8 care reprezinta de fapt taisurile secundare .Diametrul D al burghiului este masurat intre cele doua taisuri laterale. Pentru reducerea frecarii, spatele dintilor se prelucreaza la un diametru mai mic d₁ si de asemeni zona canalelor elicoidale se executa cu o conicitate de 1/1000-3/1000 . Canalele elicoidale sunt cu elicea pe dreapta, pentru sensul normal de rotatie in sensul acelor de ceas.

-Coada burghiului se poate executa cilindrica sau conica tip morse, prevazuta cu un antrenor 9 pentru impiedicarea rotirii. Legatura intre coada si corp se realizeaza printr-o zona de diametru mai mic asemanatoare unui gat 10.

Fig.9.53.Elemente constructive ale burghiului elicoidal.

Alte forme deosebite de burghie sunt: burghiele late, burghiele pentru gauri de centrare, burghiele pentru gauri adanci, burghie inelare etc.

Largirea este operatia de prelucrare prin aschiere pentru marirea diametrului unei gauri. Operatia se practica in cazul unor gauri obtinute in prealabil prin gaurire sau alte procedee, turnare, forjare, etc. urmarindu-se marirea diametrului dar si a calitatii suprafetei si a preciziei dimensionale. Largirea se executa cu ajutorul unor burghie de diametru mai mare sau a unor scule speciale numite largitoare care au un numar de 3-5 dinti. Constructiv largitoarele pot fi cu coada sau cu alezaj. Ele au o configuratie asemanatoare burghielor cu observatia ca taisul principal nu merge pana in centru si taisul transversal lipseste. Regimul de solicitare este mult mai usor ca la gaurire. (fig.9.54.)

Fig.9.54.Schema operatiei de largire.

Adancirea este operatia de prelucrare prin aschiere in urma careia la capatul unei gauri se obtine o zona cilindrica sau conica coaxiala cu gaura initiala (fig,9.55.). Scopul unei astfel de prelucrari poate fi de exemplu montarea cu suruburi cu cap cilindric sau conic inecat.

Fig.9.55.Schema operatiei de adancire.

Lamarea este operatia de prelucrare prin aschiere pentru obtinerea unei suprafete plane perpendiculare pe axa unei gauri existente (prelucrate anterior). Operatia este usor de aplicat pentru prelucrarea unor bosaje (supra-inaltari) de diametru mic (fig.9.56.).

Fig.9.56.Schema operatiei de lamare.

Alezarea este operatia de prelucrare prin aschiere destinata maririi preciziei dimensionale si a calitatii suprafetelor gaurilor in vederea obtinerii unei asamblari de precizie. In cazul gaurilor de dimensiuni mai mici, cum ar fi de exemplu gaurile de trecere pentru suruburi, alezarea se realizeaza cu alezoare de dimensiuni prestabilite. Acestea sunt scule asemanatoare largitoarelor cu observatia ca au un numar mai mare de taisuri, de regula intre 6 si 18, care indeparteaza straturi mici de material de ordinul zecimilor sau chiar sutimilor de milimetru.

Alezoarele se pot clasifica dupa mai multe criterii:

-dupa modul de prindere: cu coada conica sau cilindrica; cu aleza -dupa forma gaurii: cilindrice; conice.

-dupa modul de actionare: de mana; de masina.

-dupa constructie: fixe; reglabile; monobloc; cu dinti asamblati.

-dupa forma dintilor: drepti; elicoidali.

Fig.9.57.Alezor monobloc, cu dinti drepti, cu coada conica, pentru masina.

In cazul gaurilor mari alezarea se poate realiza cu cutitul. Operatia este specifica masinilor de alezat si frezat orizontale figura 9.58.

Fig.9.58. Schema masinii de alezat si frezat.

Principalele parti componente ale masinii sunt: batiul sau placa de baza a masinii 1, pe care se afla toate celelalte parti constructive; montantul principal 2 pe a carui ghidaje verticale 3 se deplaseaza in miscarea de avans s_v capul de gaurit si alezat 4, care asigura transmiterea miscarilor de la motorul M prin intermediul unei cutii de viteze si avansuri CV-CA: la platoul 5 miscarea de rotatie n₂, la sania platoului 6 miscarea de avans radial s_r, la arborele principal 7 miscarea principala de rotatie n₁ si miscarea de avans s₁; pe ghidajele 8 ale batiului 1 se afla sania longitudinala 9 care executa avansul longitudinal s_l, sania transversala 10 care executa avansul transversal s_t, si masa masinii 11 pe care se fixeaza piesa de prelucrat si care poate executa o miscare de rotatie de pozitionare n_m; tot pe ghidajele batiului este amplasat montantul secundar 12 care se poate deplasa longitudinal intr-o miscare de pozitionare s_ml, pe ghidajele verticale ale montantului secundar se afla suportul de lagar 13 care se poate deplasa intr-o miscare de pozitionare s_sv, in lagarul respectiv se sprijina brosa, suportul sculei de alezat la prelucrarea pieselor de lungime mare. Masina poate prelucra cu precizie mare liniile de axe pentru carcase de reductoare de exemplu.

Filetarea sau tarodarea este operatia de prelucrare prin aschiere a filetului gaurilor. Scula utilizata se numeste tarod si in esenta este un surub prevazut cu 3 sau 4 canale care asigura obtinerea dintilor a elementelor active cu taisuri profilate cu fete de degajare si asezare. Pentru realizarea unghiului de asezare dintii se detaloneaza.

Fig.9.59.Constructia unui tarod de mana.

Din punct de vedere constructiv se disting tarozi de mana si tarozi de masina. Pentru a reduce solicitarea tarodului trebuie redusa marimea aschiei si ca urmare operatia se realizeaza cu un set de tarozi de regula trei, fiecaruia revenindu-i o parte mai mica din adancimea totala de aschiere. Primii doi tarozi sunt de degrosare si preiau circa 90% din adaos iar al treilea este de finisare.

La filetarea pe masina de gaurit sunt necesare masuri de siguranta care sa asigure avansul liber egal cu pasul filetului, inversarea miscarii de rotatie la terminarea operatiei, impiedicarea ruperii tarodului in cazul prelucrarii gaurilor infundate prin utilizarea mandrinelor compensatoare.

4.Parametrii regimului de aschiere la gaurire.

Desfasurarea in bune conditii a procesului depinde in mare masura de stabilirea corecta a parametrilor procesului de aschiere ca: materialul si geometria sculei, adancimea de aschiere, avansul, viteza de aschiere, fortele, momentul si puterea de aschiere.

Materialul sculei si geometria zonei active se aleg si se stabilesc in functie de materialul de prelucrat. Sculele de gaurit se executa in marea lor majoritate din otel rapid dar si armate cu placute dure, in special in cazul prelucrarii materialelor cu duritate foarte mare.

Adancimea de aschiere t este in functie de tipul prelucrarii:

la gaurire t=0,5 D ,

la celelalte operatii t=0,5(D-d) unde:

D-diametrul sculei, d-diametrul gaurii initiale.

Avansul s este marimea deplasarii axiale a sculei la o rotatie completa a acesteia. Alegerea avansului trebuie sa aiba in vedere: rigiditatea sistemului tehnologic, rigiditatea mecanismului avansului, diametrul sculei, rezistenta sculei si in special raportul l/D, precizia si calitatea suprafetei gaurii, duritatea materialului prelucrat, etc.

Viteza economica de aschiere se calculeaza pe baza parametrilor regimului stabiliti anterior, respectiv adancimea si avansul de aschiere, a durabilitatii economice impuse sculei cat si a unor coeficienti de corectie stabiliti experimental.

Fortele , momentele si puterea de aschiere se calculeaza cu scopul stabilirii nivelului de solicitare a sculei si masinii.

Pentru usurarea alegerii parametrilor regimului de aschiere la gaurire au fost construite nomograme pornindu-se de la diametrul D si lungimea l a sculei si de la unii parametri impusi.