Prelucrarea prin rectificare

Prelucrarea prin rectificare.

1.Notiuni generale

Introducerea acestei tehnologii de prelucrare si perfectionarea acesteia a permis obtinerea de produse de inalta precizie si finete in constructia de masini. Prelucrarea permite inlaturarea adaosului de material ramas de la prelucrarile anterioare, mai grosiere, sub forma de aschii minuscule ceea ce permite un control mai riguros al prelucrarii.

In general rectificarea se aplica pentru finisarea suprafetelor ca ultima etapa a procesului de prelucrare. Ea urmareste realizarea unor precizii dimensionale ridicate si calitate superioara a suprafetelor, prelucrarea unor materiale cu proprietati mecanice care nu permit alte tipuri de prelucrari prin aschiere, piese din oteluri calite, fonte dure etc. , prelucrarea unor piese la care se impune un efort minim de ecruisare a suprafetei.

Rectificarea se realizeaza cu ajutorul unor scule numite pietre abrazive constituite din materiale abrazive sub forma de granule care reprezinta si elementul activ care detaseaza aschia si liantul care leaga granulele intr-un format, piatra abraziva propriu-zisa. Schema procesului de rectificare poate fi asemanat cu aceea a prelucrarii prin frezare (figura 9.66.).

Fig.9.66.Schema procesului de aschiere prin rectificare.

Particularitatile procesului de rectificare constau in faptul ca:

-spre deosebire de dintii frezei, granulele abrazive au pozitii dezordonate incat unghiurile zonelor active a taisurilor au valori variabile ,intamplatoare. De exemplu, unghiul de degajare este cel mai adesea negativ determinand deformatii mari ale stratului aschiat si temperaturi de peste 1000^oC in zona de contact piesa scula.

-taisurile pietrei nu sunt continue incat pe suprafata prelucrata apar rizuri care copiaza configuratia granulelor abrazive.

2.Materiale si scule abrazive.

Asa cum am mai aratat, sculele abrazive se compun din doua tipuri de materiale de baza: materiale abrazive granulare si lianti. Materialele abrazive mai importante sunt naturale si artificiale si sunt prezentate in tabelul 9.4.

Tabelul 9.4.

Liantii au rolul de a lega intre ele granulele abrazive dand in acelasi timp rezistenta necesara pietrei. Piatra trebuie sa reziste la solicitarile mecanice datorate fortei de aschiere si de inertie, la solicitarile termice cat si la actiunea lichidelor de racire. Cele mai utilizate tipuri de lianti pentru confectionarea pietrelor abrazive sunt prezentate in tabelul 9.5.

Tipuri de lianti Tabelul 9.5

Sculele abrazive se caracterizeaza pe baza complexului de proprietati material abraziv-liant si principalele lor caracteristici sunt: duritatea pietrei, granulatia si structura pietrei.

Duritatea pietrei se defineste ca raportul dintre rezistenta liantului la desprinderea granulei sub actiunea fortelor de aschiere si rezistenta la uzura a muchiilor granulei. In procesul de aschiere granulele se tocesc ca urmare fortele de aschiere cresc si la un anumit grad de uzura ele se desprind permitand aparitia in zona activa a pietrei a unor noi granule cu muchii ascutite. Acest proces se numeste autoascutire. Din punct de vedere al duritatii pietrele se impart in mai multe categorii: pietre foarte moi si moi, pietre cu duritate medie, pietre tari si foarte tari. La pietrele foarte moi granulele abrazive se desprind usor, liantul are capacitate de legare mica, granulele nu se uzeaza foarte mult. Reascutirea pietrei se face de la sine in mod natural. La pietrele foarte tari granulele se desprind greu, liantul are capacitate foarte mare de legare, granulele ajung la o uzura avansata inainte de desprindere sau nu se desprind de loc, in acest caz reascutirea pietrei trebuie facuta artificial altfel piatra se imbacseste si nu mai aschiaza.

Granulatia pietrei se defineste in functie de marimea relativa a granulelor. Din acest punct de vedere se disting:

-granule abrazive cu dimensiuni cuprinse intre 2500-160m si numar de granulatie intre 10-98,

-pulberi abrazive cu dimensiuni cuprinse intre 160-40m si numar de granulatie intre 100-350,

-micropulberi cu dimensiuni cuprinse intre 40-3m si numar de granulatie intre P₂₈-P₅ .

La rectificare granulatia cea mai utilizata este cuprinsa intre 600-20m.

Structura pietrei se defineste ca raportul intre cantitatile de granule abrazive, liant si pori din unitatea de volum a pietrei. Daca granulele realizeaza aschierea si liantul leaga granulele intre ele, porii asigura cuprinderea aschiilor care se detaseaza in timpul procesului. In functie de gradul de porozitate structura pietrei poate fi: foarte densa, densa, mijlocie, rara si foarte rara. Pietrele cu structura foarte rara favorizeaza detasarea aschiilor, cu cat structura este mai densa tendinta de imbacsire a pietrei creste mai ales in cazul prelucrarii materialelor cu duritate mica si plastice.

Formele sculelor abrazive sunt variate si sunt prezentate in figura 9.67.

Fig.9.67.Forme de scule abrazive: a) pietre cilindrice plane, b) pietre conice plane, c) pietre taler, d) pietre oala, e) pietre bitronconice, f) pietre segmenti, g) pietre pila, h) pietre deget cu tija.

3.Operatii de rectificare.

Operatiile de rectificare se pot clasifica dupa mai multe criterii astfel:

-dupa gradul de netezire al suprafetelor si precizia dimensionala: rectificare de degrosare si rectificare de finisare,

-dupa modul de utilizare a lichidelor de racire: rectificare umeda si rectificare uscata,

-dupa forma suprafetelor prelucrate: rectificarea suprafetelor cilindrice exterioare si interioare, rectificarea suprafetelor conice, rectificarea suprafetelor plane, rectificarea suprafetelor profilate.

In cele ce urmeaza vom prezenta schemele operatiilor de prelucrare prin rectificare a principalelor tipuri de suprafete.

Rectificarea suprafetelor cilindrice exterioare se realiza cu prindere intre varfuri si fara centre. Rectificarea cu prindere intre varfuri se poate realiza cu avans longitudinal si cu avans transversal.

Rectificarea cu prindere intre varfuri cu avans longitudinal se utilizeaza la prelucrarea pieselor de lungime mare de tipul axelor (figura 9.67.a). Piesa se prinde intre varfurile 3 si executa miscarea de rotatie n_p care sa asigure o viteza v_p=4-20m/min. numita si viteza de avans de rotatie. De asemenea piesa executa si miscarea de avans longitudinal s_L=(0,7-0,2)B rot/min., valori mai mari pentru regimuri de degrosare si mai mici pentru cele de finisare. Piatra de rectificat executa miscarea principala de aschiere n_s asigurand o viteza v_s=30-40m/sec. Dar nu mai mare decat viteza admisa pentru piatra respectiva. La sfarsitul fiecarei curse se executa o miscare de patrundere s_p care se alege in functie de rigiditatea piesei, calitatea si precizia dimensionala cerute, valoarea adaosului practicat pe piesa etc.

Fig.9.68. Rectificarea suprafetelor cilindrice exterioare cu prindere intre varfuri cu avans longitudinal transversal.

Rectificarea cu avans transversal a suprafetelor cilindrice exterioare (figura 9.68.b) se aplica in cazul pieselor cu lungimi mai mici decat latimea pietrei de rectificat. In acest caz piesa executa miscarea de avans de rotatie n_p, piatra executa miscarea de aschiere n_s si in acelasi timp miscarea de avans transversal s_t care depinde ca si in cazul precedent de rigiditatea piesei, de tipul operatiei finisare sau degrosare, de calitatea suprafetelor si precizia dimensionala. Acesta poate lua valori intre 0,0025-0,0045mm/rot. La aceasta prelucrare avansul longitudinal se poate utiliza pentru uniformizarea uzurii pietrei.

Prelucrarea prin rectificare a suprafetelor conice se realizeaza in mod asemanator cu prelucrarea suprafetelor cilindrice exterioare:

- prelucrarea prin rectificare cu avans transversal cu prindere intre varfuri cu piatra unghiulara avand unghiul corespunzator conicitatii (figura 9.69.a)

- prelucrarea prin rectificare cu avans longitudinal transversal cu prindere intre varfuri cu piatra cilindrica normala cu inclinarea piesei sau a capului port-scula la un unghi corespunzator conicitatii (figura 9.69.b).

Alegerea parametrilor regimurilor de rectificare se face in aceleasi conditii ca si la prelucrarea suprafetelor cilindrice exterioare intre varfuri.

Fig.9.69.Scheme de principiu a prelucrarii prin rectificare a suprafetelor conice.

Rectificarea suprafetelor cilindrice exterioare fara centre se aplica pe scara larga la rectificarea inelelor, rolelor, axelor si se realizeaza cu avans longitudinal dar si cu avans transversal.

Rectificarea fara centre cu avans longitudinal se aplica la arbori de lungimi mari dar si la piese mici precum inele si role, piese care se alimenteaza una dupa alta in flux continuu. In principiu masinile de rectificat fara centre dispun de un element de ghidare 1 al pieselor 2, o piatra disc de antrenare 3 si piatra de rectificat propriu-zisa 4 (figura 9.70.)

Fig.9.70. Rectificarea cilindrica exterioara fara centre cu avans longitudinal.

Piatra sau discul de antrenare se realizeaza din material abraziv sau din fonta si se roteste cu o turatie n_a care asigura o viteza periferica v_a=10-50m/min. Fiind in contact cu piesa, discul de antrenare antreneaza piesa in miscare de rotatie n_p care reprezinta avansul circular cu viteza v_p=v_a . In acelasi timp, discul de antrenare poate asigura si avansul longitudinal prin inclinarea axei acestuia in raport cu axa pietrei de rectificat si deci a piesei cu un unghi =(1-5)^o . Viteza de avans longitudinal depinde de unghiul de inclinare si de viteza periferica a discului de antrenare. Pentru asigurarea unui contact liniar cu piesa, suprafata exterioara a discului se prelucreaza hiperboloidal. Piatra de rectificat realizeaza miscarea principala de aschiere n_s cu o viteza v_s=30-40m/sec. Pentru realizarea adancimii de rectificat este necesara o miscare de avans de patrundere s_p care poate fi obtinut prin deplasarea discului de antrenare sau a pietrei de rectificat.

In cazul prelucrarii fara centre cu avans transversal, schema este aproximativ aceeasi cu observatia ca discul de antrenare are axa paralela cu piatra de rectificat, avansul longitudinal lipseste, indepartarea adaosului se face prin avans transversal cu valori cuprinse intre s_t=0,01-0,003mm-rot. In functie de tipul prelucrarii, mai mari la degrosare si mai mici la finisare.

Rectificarea suprafetelor cilindrice interioare.

Procesul de aschiere este asemanator cu cel de la rectificarea cilindrica exterioara avand ca miscari:

-miscarea principala de aschiere n_s executata de scula, piatra abraziva,

-miscarea de avans circular n_p executata de piesa,

-avansul de patrundere s_p executat de scula,

-avansul longitudinal s_L executat de scula sau piesa.

Caracteristica acestui proces este limitarea diametrului discului abraziv la 0,7-0,9din diametrul piesei de prelucrat, conditie a asigurarii preciziei de prelucrare si a calitatii suprafetei. Pentru asigurarea unor viteze de aschiere corespunzatoare v_s=25m/sec., se impune utilizarea unor turatii mari care in cazul diametrelor mici ale pieselor pot ajunge la 200000rot/min.

In functie de modul de prindere si antrenare a piesei se utilizeaza rectificarea cilindrica interioara cu prindere in universal sau platou (figura 9.71.) si rectificarea fara centre (figura 9.72.).

Fig.9.71. Rectificarea cilindrica interioara cu prindere in universal.

Fig.9.72. rectificarea cilindrica interioara fara centre: 1, 4-discuri de sprijin, 2-piesa, 3-piatra, 5-disc de antrenare.

Rectificarea suprafetelor profilate.

Rectificarea suprafetelor profilate se executa dupa urmatoarele scheme de prelucrare:

-cu scule abrazive obisnuite, caz in care profilul se obtine cu sablonul sau prin miscari relative intre piesa si scula, prin combinarea avansurilor longitudinal si transversal,

-cu scule abrazive profilate, pentru prelucrarea pieselor profilate scurte in productie de serie mare si de masa utilizand avansul transversal.

Rectificarea suprafetelor plane.

Asa cum este definita, operatia serveste la prelucrarea suprafetelor plane in vederea cresterii preciziei dimensionale si a calitatii suprafetei. Dupa modul cum actioneaza discul abraziv se intalnesc:

-rectificarea plana cu suprafata periferica a discului, figura 9.73a.

-rectificarea plana cu suprafata frontala a discului, figura 9.73b.

Fig.9.73. Rectificarea plana a) cu suprafata periferica a discului b) cu suprafata frontala a discului.

In ambele cazuri miscarea principala n_s este executata de scula si de asemenea avansul de patrundere s_p . Piesa fixata pe masa masinii executa miscarile de avans longitudinal s_L si transversal s_t .

Rectificarea plana periferica utilizeaza de obicei pietre abrazive cilindrice. Suprafata de contact piesa scula este mica si caldura produsa se disipeaza repede. Ca urmare procedeul se poate utiliza la prelucrarea pieselor sensibile la fisurare, la decalire, la deformare, la prelucrarea pieselor mici de precizie de regula la productii individuale si de serie mica.

Rectificarea plana frontala se utilizeaza in cazul pieselor de dimensiuni mari si a unei raciri mai eficiente prin utilizarea lichidelor de racire.

4. Masina de rectificat plan.

Fiecare procedeu de prelucrare prezentat impune utilizarea unor masini adecvate de rectificat care sa realizeze miscarile necesare procesului. Intalnim astfel: masini de rectificat rotund exterior si conic exterior cuprindere intre varfuri, masini de rectificat exterior fara centre, masini de rectificat rotund interior cu prindere in universal, masini de rectificat interior fara centre, masini de rectificat plan cu ax orizontal, masini de rectificat plan cu ax vertical, masini de rectificat speciale.

In cele ce urmeaza vom prezenta schema masinii de rectificat plan cu ax orizontal figura 9.74.

Fig.9.74.Schema masinii de rectificat plan.

Principalele parti componente ale masinilor de rectificat plan sunt: 1-batiul, 2-papusa port scula, 3-masa port piesa, 4-coloana, motoare electrice ME₁, ME₂ si instalatii hidraulice de actionare MH₁, MH₂, MH₃, grup de pompare, pupitru de comanda . La aceste masini de regula miscarile de avans longitudinal, transversal si de patrundere se executa hidraulic.