Operaţii de compensare la frezare, utilizarea factorilor de avans

Producerea unei piese finite corecte se reduce la transformarea unui semifabricat brut într-un semifabricat finit în cea mai eficientă și eficace metodă posibilă. Pentru a atinge acest țel avem de rezolvat unele provocări geometrice (de exemplu: traseul frezei în timpul așchierii) și unele tehnologice (de exemplu: selectarea frezei și a parametrilor de așchiere).

Dacă se respectă sugestiile de bază pentru poziționarea frezei descrise în articolul anterior atunci se deschide poarta pentru unele mici reglaje care permit mărirea productivității și eficientizarea costurilor operațiilor de frezare.

Avansul (f) (deplasarea sculei de-a lungul semifabricatului) este una din condițiile importante ale procesului de așchiere. Dar mult mai importantă este grosimea așchiei. Grosimea așchiei este grosimea unei așchii nedeformate măsurată perpendicular pe muchia efectivă de așchiere. Grosimea așchiei este un factor determinat pentru uzura sculei, durata de viațăa sculei, forțele de așchiere, temperatura de așchiere, formarea și evacuarea așchiei. Dacă grosimea așchiei este prea mare atunci muchia de așchiere se poate rupe din cauza încărcării prea mari a muchiei de așchiere. Dar dacă grosimea așchiei este prea mică atunci muchia de așchiere se va uza foarte repede datorită forțelor de frecare mari și a căldurii generate. Găsirea unei grosimi de așchie corecte este crucială în procesul de așchiere.

O definiție corectă a avansului ar fi deplasarea impusă muchiei de așchiere pentru a obține o grosime de așchie optimă, nici prea mica dar nici prea mare. În operațiile de frezare înseamnă că avansul pe dinte (fz) este deplasarea impusă centrului frezei astfel încât fiecare muchie de așchiere să taie grosimea corectă a așchiei.

Dar în frezare grosimea așchiei se schimbă atunci când se aplică un anumit avans pe dinte. Înseamnă că vom putea lucra cu un avans corect, dar menținerea unei grosimi corecte a așchiei este foarte dificilă. ,,O soluție elegantă de rezolvare a acestei dileme este „grosimea medie a așchiei”. Grosimea medie a așchiei se definește ca fiind grosimea unei așchii teoretice, cu o secțiune rectangulară a așchiei (însemnând grosime constantă a așchiei), la care muchia de așchiere este în contact cu semifabricatul (aceeași uzură și durată de viață a sculei) și necesarul de energie pentru așchiere (aceleași forțe de așchiere și necesar de putere) sunt identice cu așchia reală.

Totuși pe linia de producție trebuie să știm viteza de avans (vf) cu care va lucra freza. Mașinile de frezat au programate viteza de avans, iar viteza de avans este un indice al productivității operației. Viteza de avans este avansul pe dinte multiplicat cu numărul de dinți ai frezei și cu viteza de rotație a frezei. Din punct de vedere tehnologic o freză așchiază bine atunci când grosimea medie a așchiei este corectă, dar pe de altăparte trebuie să știm avansul pe dinte pentru a putea programa mașina. O transformare corectă a unei valori în cealaltă este de o foarte mare importanță.

Corelația dintre cele a două valori este definite de raportul dintre adâncimea radială de așchiere (ae) și diametrul frezei (Dc), poziționarea frezei și unghiul muchiei de așchiere.

Cu un raport mic ae/Dc grosimea medie a așchiei este mică la un anumit avans pe dinte în timp ce la un raport mai mare ae/Dc grosimea medie a așchiei va fi mare. Aceasta conduce la un principiu de bază care spune că„raportul mic ae/Dc permite avansuri mari pe dinte”. De asemenea, un rol important îl are poziționarea frezei. Cu cât zona de așchiere va fi poziționată mai spre mijlocul frezei, cu atât grosimea medie a așchiei va fi mai mare pentru același avans pe dinte. De aici putem extrage un al doilea principiu „freza poziționată lateral va permite utilizarea unor avans­uri mai mari”. În final, putem lua în considerație unghiul muchiei de așchiere. Unghiul muchiei de așchiere schimbă influența relației dintre gro­simea medie a așchiei și avansul pe dinte. Un al treilea principiu spune că„unghiurile mici de așchiere dau avansuri mari”.

Matematic relația dintre grosimea medie a așchiei și avansul pe dinte este dat de o formulă care este ceva mai greu de utilizat. În această formulă„e” reprezintă unghiul de angajare al sculei iar ,,K” este unghiul muchiei de așchiere. Pentru a face viața mai ușoară, de obicei această formulă este reprezentată în ghidurile tehnice, precum Navigatorul de prelucrare Seco, sub forma unor tabele de valori mai ușor de utilizat. Dar tabelele au dezavantajul de a arăta doar un număr limitat de cazuri. Mult mai ușor de utilizat este un grafic. Aici se poate vedea relația dintre avansul pe dinte și grosimea medie a așchiei într-un format ușor de utilizat indiferent de freza utilizată și aplicația de frezare.

Această relație geometrică între avansul pe dinte și grosimea medie a așchiei necesită, bineînțeles, un reglaj fin care să ia în calcul elementele tehnologice, cum ar fi materialul semifabricatului, stabilitatea totală a mașinii – fixarea mașinii, con­sola sculei, etc.

O ultimă întrebare este, bineînțeles, care este grosimea medie a așchiei pentru o anumită freză în cadrul unei anumite operații? Pentru a răspunde la această întrebare trebuie să ținem seama de geometria muchiei de așchiere.

Muchiile de așchiere ascuțite asigură o așchiere ușoară și forțe de așchiere mici, dar muchiile de așchiere ascuțite sunt fragile. De aceea trebuie să limităm forțele de așchiere acumulate în muchia de așchiere ceea ce duce la „muchiile de așchiere ascuțite trebuie folosite doar la grosimi medii ale așchiei mici”. Pentru a ne asigura că procesul de așchiere decurge corespunzător, muchiile de așchiere ranforsate care se folosesc în condiții grele de prelucrare trebuie să fie folosite în combinație cu o grosime medie a așchiei suficient de mare pentru a asigura posibilitatea muchiei de așchiere de a „tăia”. Geometria muchiei de așchiere utilizată determină grosimea medie a așchiei corecte și vice-versa.

Acest articol descrie al doilea element din­tre principiile de compensare a sculei, utilizarea factorilor de avans (considerații despre grosimea medie a așchiei). Utilizând factorii de avans avem posibilitatea de a mări avansurile menținând în același timp o durată de viațăa sculei acceptabilă. Cu alte cuvinte, putem realiza un echilibru convenabil între productivitate și eficiența costurilor. În cel de-al treilea articol vom vorbi despre utilizarea factorilor de viteză (considerații asupra temperaturii de așchiere și a vitezelor de așchiere). Toate acestea împreună formează capitolul „principiile de compensare a sculei” în tehnologia de prelu­crare prin frezare. Utilizând aceste informații vom reuși să obținem o balanță între productivitate și eficiență a costurilor de producție.

Mai multe informații despre acest subiect se pot obține în cadrul programului educațional SECO STEP.

Ion Țâmpu este MScEng Technical Representative Seco Tools România