Bazele aschierii-aranjata

Prefaţă
PREFAŢĂ
Lucrarea „Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor” se adresează
studenţilor de la facultăţilor de inginerie de la specializăril de tehnologia
construcţiilor de maşini, maşini şi sisteme de producţie, inginerie economică în
domeniul mecanic şi, de asemenea specialiştilor din îştreprinderile constructoare de
maşini, şi agenţilor economici care execută activităţi productive de prelucrări
mecanice, contribuind la pregătirea tehnologică la nivelul unui inginer mecanic.
Generarea suprafeţelor prin aşchiere prin diverse procedee, datorită unor
avantaje pe care le prezintă, constituie la ora actuală (cât şi pentru o perioadă
îndelungată) principala metodă tehnologică de obţinere a pieselor de precizie din
industria constructoare de maşini, reprezentând peste 60 - 75 % din manopera
consumată pentru realizarea acestora.
Deşi prelucrarea prin aşchiere are o vechime destul de mare şi este larg
răspândită în practica uzinală, unele fenomene de bază nu sunt pe deplin explicate.
De aceea apare ca o necesitate obiectivă, studierea şi aprofundarea bazelor fizice şi
matematice ale proceselor de prelucrare şi a fenomenelor care le însoţesc în
vederea modelării şi optimizării parametrilor de lucru, parametrii ce stau la baza
modelării întregului proces tehnologic.
Lucrarea "Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor" este structurată în două
părţi şi anume “Bazele generării suprafeţelor” şi “Procedee de generare a
suprafeţelor prin aşchiere”. Această lucrare tratează probleme legate de disciplinele
fundamentale ce furnizează studenţilor noţiunile de bază pentru disciplinele de
specialitate.
Prima parte a lucrării este structurată în 12 capitole şi două părţi.
Prima parte, prezintă în capitolul 2 principii generale privind bazele
teoretice şi practice ale generării suprafeţelor prin aşchiere. Mişcările necesare
procesului de generare, modalităţi de realizare şi reglare a acestora sunt prezentate
în capitolul 3. Parametrii procesului de aşchiere, parametrii geometrici ai sculei
elementare şi noţiuni privind principalele materiale utilizate pentru partea activă a
sculei aşchietoare sunt prezentate în capitolul 4.
Partea a doua, este destinată analizei fenomenele ce însoţesc şi
caracterizează procesul de prelucrare prin aşchiere. Sunt prezentate procesul de
formare a aşchiei (capitolul 5), deformaţiile plastice suferite de materialul de
prelucrat (capitolul 6), forţele şi puterea de aşchiere (capitolul 7), căldura şi
temperatura la aşchiere (capitolul 8), lichide pentru aşchiere (capitolul 9), uzura şi
durabilitatea sculelor aschietoare (capitolul 10), dinamica procesului de aşchiere
(capitolul 11), calitatea suprafeţelor prelucrate prin aşchiere (capitolul 12).
3

Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor
Partea a doua a lucrării "Procedee de generare a suprafeţelor prin aşchiere"
este structurată în 13capitole. Pe parcursul celor 13 capitole sunt prezentate
elemente specifice generării suprafeţelor prin cele mai utilizate procedee de
prelucrare: rabotare, mortezare, broşare, strunjire, lărgire-adâncire, alezare, frezare,
rectificare, superfinisare.
Se prezintă, de asemenea, problematica realizării suprafeţeior elicoidale şi a
danturii roţilor dinţate cilindrice şi conice.
Prin modul de redactarea lucrării s-a avut în vedere prezentarea principiilor
de bază ce caracterizează procedeele de prelucrare prin aşchiere, astfel ca noţiunile
prezentate să permită abordarea cu uşurinţă a disciplinelor de specialitate ce vor fi
studiate în continuare.
Aduc mulţumiri anticipate celor care prin sugestii şi observaţii vor semnala
eventuale greşeli şi lipsuri ale lucrării.
Autorul
4

Prefaţă
CUPRINS
BIBLIOGRAFIE…………………………………………………………………229
5

Rolul şi evoluţia prelucrărilor prin aşchiere
ROLUL ŞI EVOLUŢIA PRELUCRĂRILOR PRIN AŞCHIERE
Prelucrare prin aşchiere este un proces mecanic de îndepărtare sub formă de
aşchii a unui strat de material de pe un semifabricat în scopul obţinerii suprafeţelor
unei piese.
Pentru realizarea procesului de prelucrare prin aşchiere sunt necesare o
maşină-unealtă (MU), una sau mai multe scule aşchietoare (S), dispozitive de
poziţionare fixare (D), piesa de prelucrat (P), aparate şi instalaţii pentru controlul
tehnic de calitate. Ansamblul MUSDP se numeşte sistem tehnologic.
Ponderea prelucrărilor prin aşchiere, la realizarea pieselor, reprezintă în anumite
situaţii peste 70% din totalitatea operaţiilor. Această pondere este justificată de
următoarele considerente:
- posibilitatea realizării prin aşchiere a unei game foarte diverse de piese
sub aspectul formei geometrice, dimensiunilor şi materialelor;
- realizarea relativ uşoară a condiţiilor tehnice impuse suprafeţelor piesei;
- productivitate şi cost de fabricaţie ce pot fi realizate, în funcţie de dotare,
de cele mai multe ori la valori optime:
- retehnologizarea sistemelor de fabricaţie se poate realiza cu costuri
reduse;
- prelucrarea prin aşchiere este cel mai economic procedeu la producţie de
unicate şi serie mică.
Prelucrarea prin aşchiere are o vechime considerabilă, evoluţia acesteia
fiind continuă, determinată de progresele realizate în domeniul elaborării de noi
materiale pentru realizarea pieselor, sculelor aşchietoare şi perfecţionări ale
maşinilor-unelte.
O etapă importantă în evoluţia prelucrării prin aşchiere a constituit-o
trecerea de la sculele de mână la sculele de maşină prin realizarea acţionării
acestora cu ajutorul maşinilor-unelte.
O altă etapă de dezvoltare este datorată progreselor realizate în domeniul
materialelor pentru sculele aşchietoare.
În anul 1907 Tylor şi White pun bazele în S.U.A. a tehnologiei de obţinere
a oţelurilor superaliate (9...18% elemente de aliere), denumite oţeluri rapide, care
utilizate în construcţia sculelor aşchietoare au permis creşterea vitezei de aşchiere
până la 40...60 m/min, faţă de 10...20 m/min, viteză admisă de otelurile obişnuite
pentru scule.
1

Între anii 1925...1930 în Germania se dezvoltă tehnologiile de obţinere a
carburilor metalice sinterizate utilizate sub formă de plăcuţe (plăcuţe Widia), care au
permis creşterea vitezelor de aşchiere până la 200...300 m/min, impunând totodată
perfecţionări ale cinematicii maşinilor-unelte.
Începând cu anul 1950 apar materialele mineralo-ceramice pe bază de oxizi
(frecvent Al2O3) ce au duritate mai mare decât materialele mineralo-ceramice. Au
fost realizate şi combinaţii de materiale metalo-ceramice şi mineralo-ceramice,
având denumirea de cermeţi. Aceste materiale permit utilizarea unor viteze de
aşchiere foarte mari (300...500 m/min) Ia secţiuni mici de aşchie. Maşinile-unelte
trebuie în acest caz să realizeze turaţii mai mari de 3000 rot/min. Materialele
metalo-ceramice şi mineralo-ceramice predomină la ora actuală în construcţia
sculelor aşchietoare.
Creşterea performanţelor sculelor aşchietoare se realizează la ora actuală
prin optimizarea geometriei, îmbunătăţirea performanţelor materialelor existente
prin acoperirea cu un strat rezistent la uzură (din TiC sau TiN), începând cu anul
1950, ca materiale pentru partea activă a sculei aşchietoare se utilizează materiale
superdure ca nitrura cubică de bor (NCB), safirul, rubinul, diamantul,(natural,
sintetic), materiale cristaline pe bază de diamant (PKD).
Paralel cu dezvoltarea tehnicilor de prelucrare prin aşchiere se dezvoltă
cercetările teoretice şi experimentele privind optimizarea parametrilor procesului
de aşchiere.
Datorită perfecţionării procedeelor de obţinere a semifabricatelor (prin
reducerea adaosurilor de prelucrare), se manifestă o tendinţă de scădere a ponderii
prelucrărilor prin aşchiere de degroşare, simultan cu creşterea ponderii prelucrărilor
prin aşchiere de finisare.
Prelucrările prin aşchiere tind să se perfecţioneze şi să se diversifice datorită
utilizării în fabricarea pieselor de materiale cu proprietăţi fizico-mecanice ridicate,
greu prelucrabile prin aşchiere.
Acesta impune de asemenea realizarea de scule cu calităţi aşchietoare
superioare şi evoluţii în structura cinematică a maşinilor-unelte. Se manifestă
tendinţa de lărgire a gamei de maşini-unelte cu comenzi numerice, conducerea cu
calculatorul, utilizarea pe scară largă a comenzilor adaptive, extinderea robotizării
şi a sistemelor flexibile de fabricaţie.
Înlocuirea procedeelor clasice de prelucrare prin aşchiere cu procedee noi,
perfecţionate sau cu procedee neconvenţionale se poate realiza numai pe baza unei
atente analize tehnico-economice, analiză ce necesită cunoaşterea fenomenelor
caracteristice şi a interdependenţelor dintre acestea.

Noţiuni privind generarea suprafeţelor prin aşchiere
NOŢIUNI PRIVIND GENERAREA SUPRAFEŢELOR PRIN
AŞCHIERE
2.1. Suprafeţele pieselor.
Elementele constructive ale instalaţiilor, maşinilor, utilajelor, cunoscute sub
denumirea de piese, sunt corpuri solide delimitate în spaţiu de un număr finit de
suprafeţe ce au o anumită poziţie reciprocă.
Fiecare suprafaţă componentă a piesei se poate caracteriza prin:
- formă geometrică (teoretică);
- dimensiuni;
- poziţie relativă (faţă de celelalte suprafeţe);
- calitate (rugozitate, starea stratului superficial).
Condiţiile, de formă stabilesc forma geometrică teoretică pe care trebuie să
o aibă suprafaţa şi abaterile de formă admise de la forma geometrică nominală.
Condiţiile dimensionale stabilesc dimensiunile nominale ale fiecărei suprafeţe
componente ale unei piese şi abaterile admise de la dimensiunile nominale.
Condiţiile de poziţie relativă stabilesc distanţele şi orientările relative
nominale dintre suprafeţele componente ale piesei, precum şi abaterile admise de la
distanţele şi orientările nominale.
Condiţiile de calitate a suprafeţei stabilesc rugozitatea impusă suprafeţelor
piesei, iar în unele cazuri şi starea de duritate sau tratamentele termice şi chimice
aplicate în scopul măririi rezistenţei la uzură, oboseală, coroziune, etc.
Toate aceste caracteristici, dictate de rolul pe care piesa trebuie să-l
îndeplinească, constituie condiţiile tehnice de generare (de execuţie) a suprafeţelor şi
sunt precizate în desenul de execuţie elaborat de proiectant.
2.2. Generalităţi privind prelucrarea prin aşchiere.
Generarea prin aşchiere a unei suprafeţe constă din îndepărtarea sub formă
de aşchii a unui strat de material denumit adaos de prelucrare.
Suprafaţa de la care se porneşte generarea se numeşte suprafaţă
iniţială.Suprafaţa obţinută în urmagenerării se numeşte suprafaţă generată
(prelucrată).Partea suprafeţei generată pe piesă ce urmează să fie detaşată la cursa
(rotaţia) următoare a sculei sau piesei se numeşte suprafaţă aşchiată (figura 2.1).
11
2

Figura 2.1 Modul de generare a suprafeţei pe piesă
Piesa iniţială delimitată în spaţiu de un număr,de suprafeţe iniţiale ce se află
într-o anumită combinaţie se numeşte semifabricat. Semifabricatele pentru
prelucrarea prin aşchiere pot fi obţinute prin diverse procedee tehnologice ca:
turnare; sudare; deformare plastică la cald sau rece; etc.
Procedeul de prelucrare prin aşchiere este procedeul de generare a
suprafeţelor piesei, procedeu ce stă la baza construcţiei maşinilor-unelte, având
drept scop generarea unei suprafeţe (suprafaţă generată) prin îndepărtarea adaosului
de prelucrare, efectuată de tăişul unei scule aşchietoare, care se deplasează relativ
faţă de semifabricat printr-o mişcare rezultantă bine definită.
Procesul de aşchiere constituie ansamblul fenomenelor fizice prin care se
produce transformarea adaosului de prelucrare în aşchii, detaşarea acestora şl
generarea suprafeţei.
2.3. Generarea teoretică a suprafeţelor.
Suprafeţele din punct de vedere al generării lor pot fi suprafeţe geometrice
(teoretice) şi suprafeţe reale (prelucrate).
Suprafeţe geometrice (teoretice) sunt acele suprafeţe ce nu au dimensiuni ci numai
forme strict teoretice, definite în majoritatea cazurilor prin relaţii analitice. Din
punct de vedere matematic, suprafeţele geometrice se pot defini ca pânze
imateriale, fără grosime, ce separă două spaţii distincte, fără a aparţine nici unuia
dintre ele.
Generarea teoretică a suprafeţelor se poate realiza dacă în timpul generării
sunt satisfăcute ecuaţiile lor matematice.
Într-un sistem de axe triortogonal OXYZ forma unei suprafeţe este
specificată de relaţia:
S(X,Y,Z)=0 sau Z=f(X,Y) (2.1)
Din punct de vedere al principiului generării teoretice există
următoarele moduri de generare;

- deplasarea în spaţiu a unui punct generator M(X,Y,Z), în condiţiile
satisfacerii ecuaţiilor matematice ale suprafeţei (figura 2.2);
- deplasarea în spaţiu a unui corp, după o anumită lege, suprafaţa generată
fiind înfăşurătoarea poziţiilor succesive ale acestuia (figura 2.3).
- intersecţia a doua corpuri;
- deplasarea unei curbe în spaţiu.
Singurul mod de generare teoretică a unei suprafeţe geometrice care
corespunde cel mai bine condiţiilor de generare a suprafeţelor reale este cel de a
deplasa o curbă în spaţiu.Curba care se deplasează este denumită generatoare (G),
iar traiectoria descrisă de un punct M oarecare al ei în timpul deplasării este
denumită directoare (D). În cazul generării suprafeţelor pe maşinile-unelte curbele
generatoare şi directoare sunt curbe plane, nu îşi schimbă forma în timpul generării,
sunt conţinute în câte un plan denumit planul generatoarei (G0) şi planul
directoarei (D0).Planul G0 este perpendicular pe planul D0, intersecţia celor două
plane, urma oo, face unghiul θ cu tangenta tp la directoare, în punctul M de sprijin
al generatoarei pe directoare (figura 2.4).
13
Figura 2.2 Generarea prin deplasarea unui
punct în spaţiu
Figura 2.3 Generarea prin deplasarea în
spaţiu a unui corp

VM
Figura 2.4 Panul generatoarei şi planul directoarei
Generarea suprafeţei rezultă prin deplasarea planului G0 pe planul D0, tot
timpul acestea trebuie să fie ortogonale, iar punctul M al generatoarei G să se
deplaseze pe directoarea D.
Unghiul θ poate fi constant sau variabil ca mărime în timpul deplasării
planului G0.
Dacă θ este constant, parametrii de deplasare ai planului G0 (mărimea şi
sensul lui VM), nu influenţează forma suprafeţei generate.
Dacă unghiul θ variază în timpul deplasării planului G0, forma suprafeţei
este determinată, indiferent de viteza de deplasare a generatoarei, de legile de
variaţie a lui θ şi VM ce au un parametru comun.
2.4. Generarea suprafeţelor reale pe maşinile-unelte.
Obţinerea suprafeţelor reale pe maşinile-unelte impune adoptarea aceluiaşi
mod de generare teoretică, adică al existenţei mişcării generatoarei în lungul
directoarei.
Cinematica maşinilor-unelte trebuie să fie astfel concepută, încât în funcţie
de forma suprafeţei, realizarea simultană a celor două curbe să fie obţinută în urma
unor mişcări, curbele rezultând ca traiectorii ale acestor mişcări.
Muchia aşchietoare a tăişului sculei, materializează pe o anumită lungime a
sa o porţiune a curbei generatoare a suprafeţei. Această porţiune se numeşte
generatoare elementară GE.
Generatoarea elementară GE, trebuie să se deplaseze simultan în lungul
generatoarei teoretice G cu viteza vg în scopul realizării traiectoriei G şi în lungul
directoarei teoretice D cu viteza vd în scopul realizării traiectoriei D (figura 2.5).

Figura 2.5 Generatoarea elementară şi generatoarea teoretică
Maşinile-unelte trebuie să permită realizarea simultană a fiecărei traiectorii
în scopul generării suprafeţei de formă dată, deci să permită realizarea mişcărilor
impuse de legile cazului respectiv de generare.
Pentru realizarea traiectoriilor se folosesc cuple cinematice inferioare de
translaţie sau rotaţie constituite din mecanisme sanie-ghidaj (figura 2.6,a) şi fus-
lagăr (figura 2.6,b), curbele generatoare şi directoare cele mai simple fiind
traiectorii rectilinii şi circulare. Folosirea acestor mişcări simple ar limita gama de
suprafeţe reale ce se pot genera pe maşinile-unelte. Pentru a realiza traiectorii
generatoare şi directoare de forme mai complicate se folosesc combinaţii ale
acestor mişcări simple.
a) b)
Figura 2.6 Mecanism sanie ghidaj şi mecanism fus-lagăr
Cinematica maşinilor-unelte trebuie să asigure respectarea anumitor relaţii
dintre parametrii de viteză ai mişcărilor simple ce se compun pentru a realiza
traiectoriile necesare. De exemplu o traiectorie de formă oarecare plană C (figura
2.7), putând fi o traiectorie generatoare G sau directoare D, poate fi obţinută
dacă un punct K al său se deplasează cu viteza vk astfel încât să descrie
traiectoria C.
15

Figura 2.7 Traiectorie de formă oarecare plană
Generarea traiectoriei C poate fi uşor de realizat pe maşini-unelte,
considerând că punctul K se deplasează simultan pe direcţiile Ox şi Oy, cu vitezele
vx respectiv vy, ale căror mărimi se găsesc în raportul:
αtg
v
v
y
x
= (2.2)
Relaţia (2.2) este independentă de viteza vk , ci numai de forma traiectoriei
(unghiul α). Acest lucru prezintă o mare importanţă pentru construcţia maşinilor-
unelte, deoarece viteza vk sau una din componentele ei poate fi impusă, cealaltă
componentă va avea valoarea dată de relaţia (2.2).
În cazul coordonatelor polare, o traiectorie polară C, ce poate constitui o
traiectorie G sau D, poate fi obţinută cinematic (figura 2.8, a), prin compunerea
mişcării de rotaţie de viteză unghiulară ωk, cu mişcarea rectilinie radială cu viteza
Vr, condiţionate ca mărime de relaţia:
αρ
ω
tgk
k
⋅=
Vr
(2.3)
unde:
- ρk – reprezintă raza momentană a punctului generator K;
- α – unghiul dintre viteza Vx şi viteza normală Vn.
b)
ρk
Figura 2.8 Obţinerea cinematică a unei traiectorii polare “C”
Relaţia (2.3) arată că, punctul K se poate deplasa pe traiectoria C cu o viteză
oarecare necondiţionată de forma ei, viteza Vx sau una din componentele ei poate

avea ca mărime, mărimea vitezei de avans. Acest caz de compunere a unei mişcări
de rotaţie cu una rectilinie în planul rotaţiei se foloseşte la detalonarea radială prin
strunjire a frezelor cu dinţi detalonaţi (figura 2.8, b).
Mişcarea rectilinie (radială) a cuţitului generator Vr, continuă dar
intermitentă, este coordonată cu mişcarea de rotaţie na a piesei de detalonat. Prin
compunerea celor două mişcări se generează traiectorii generatoare D ce sunt
spirale arhimedice.
2.5. Metode de obţinere a curbelor generatoare.
Curbele generatoare se pot obţine numai cu ajutorul sculei aşchietoare sau
utilizând cinematica procesului tehnologic şi construcţia sculei aşchietoare, prin
două metode:
- metoda materializării prin intermediul sculei aşchietoare (generatoare
materializate);
- metoda cinematică (generatoare cinematice).
Generatoarele materializate prezintă următoarele avantaje:
- reducerea numărului de mişcări (la deplasarea G pe D);
- creşterea productivităţii şi micşorarea costurilor de prelucrare;
- folosirea de executanţi cu calificare redusă;
- precizia de prelucrare depinde de precizia de execuţie a sculei.
Dezavantajele generatoarei materializate sunt următoarele:
- proiectarea şi tehnologia de execuţie a sculei aşchietoare sunt dificile şi
costisitoare (precizia sculei fiind impusă de suprafaţa de generat);
- solicitarea sistemului tehnologic MUSDP este mare datorită contactului
între întreaga lungime a muchiei aşchietoare şi piesă;
- uzura neuniformă şi intensivă,a muchiei aşchietoare;
- utilizarea acestei metode este economică numai la producţie de serie şi masă,
datorită costului ridicat al sculei aşchietoare.
Sculele aşchietoare care materializează prin muchia lor curba generatoare se
numesc scule profilate.
Exemple de generare a suprafeţelor cu generatoare materializată de muchia
aşchietoare a sculei sunt prezentate în figura 2.9.
17

Figura 2.9 Generarea suprafeţelor cu generatoare materializată
Mişcarea 1 duce la obţinerea directoarei D, iar mişcarea 2 este necesară
transformării adaosului de prelucrare în aşchii.
Mişcarea 2 nu participă la generarea suprafeţei Sp.
Generatoarea cinematică se utilizează atunci când dimensiunile suprafeţelor
sunt mari şi poate fi întâlnită sub trei variante:
- generatoare ca traiectorie a unui punct M al muchiei aşchietoare a sculei (figura
2.10,a);
- generatoare ca înfăşurătoare a unei curbe în mişcare (figura 2.10,b);
- generatoare realizată prin programare (figura 2.10,c).
Figura 2.10 Moduri de obţinere a generatoarelor cinematice
Forma geometrică a generatoarei G se realizează acţionând asupra
componentelor mişcării de generare conform relaţiei (2.2) şi figura 2.6. Pentru a
obţine o formă dată a generatoarei G trebuie acţionat asupra raportului dat de
relaţia (2.2) şi nu asupra mărimii mişcării de generare, fapt ce reprezintă un avantaj
pentru proiectarea şi exploatarea sistemului tehnologic.
Generatoarele cinematice obţinute prin programare pe elemente speciale
(camă, şablon, cartelă, bandă magnetică, etc.) se folosesc în cazul suprafeţelor
complexe când generatoarele sunt dificil sau imposibil de realizat prin materializare
de către muchia aşchietoare a sculei sau pe cale cinematică.

2.6. Metode de obţinere a curbelor directoare.
Directoarea (D) este traiectoria pe care se deplasează generatoarea în timpul
generării suprafeţei de prelucrat. Curbele directoare se obţin cu ajutorul mişcărilor
de generare executate de semifabricat şi/sau scula aşchietoare.
Directoarele se obţin prin aceleaşi metode ca şi generatoarele, în practica
prelucrărilor prin aşchiere predomină metoda de obţinere pe cale cinematică.
Directoarele cinematice sunt definite în general de curbe analitice simple
(cercul, dreapta, elipsa, spirala arhimedică, elicea cilindrică sau conică, epicicloida,
evolventa, etc.). Pot fi obţinute prin mişcări simple de rotaţie sau translaţie sau prin
combinarea a două mişcări simple de rotaţie şi/sau translaţie, în figura 2.11 se
prezintă realizarea printr-o mişcare de rotaţie a piesei, a directoarei circulare D,
necesară realizării unei suprafeţe cilindrice. Directoarea elicoidală de tipul elicei
cilindrice se obţine prin combinarea unei mişcări de rotaţie şi a unei mişcări de
translaţie executate de sculă şi/sau semifabricat (figura 2.12).
Pentru acest exemplu, realizarea elicei cilindrice de pas p, necesită o
anumită legătură între cele două mişcări. La o rotaţie completă corespunzătoare
mişcării 1, corespunde o deplasare pe direcţia mişcării 2 egală cu pasul elicei p, iar
la n rotaţii pentru mişcarea 1, va corespunde o viteză de deplasare v2 = nxp.
Directoarea cinematică ca traiectorie a unui punct se obţine, într-un sistem
de coordonate xy, acţionând asupra raportului exprimat prin relaţia (2.2), în care vx
şi vy reprezintă componentele vitezei de deplasare a generatoarei (figura 2.13).
Directoarea cinematică ca înfăşurătoare a unei curbe cinematice C se
poate realiza în două variante:
- curba D este materializată ca înfăşurătoare a poziţiilor succesive ale
muchiei aşchietoare C a sculei (figura 2.14);
- curba D este descrisă prin combinarea unor mişcări executate de către
sculă şi/sau semifabricat, fiind necesare una, două sau mai multe mişcări simple
(figura 2.15).
19
Figura 2.11 Obţinerea directoarei prin
mişcare de rotaţie
Figura 2.12 Obţinerea directoarei elicoidale

Directoarele obţinute prin programare (similar cu obţinerea generatoarelor)
se folosesc pentru suprafeţe complexe, în producţie de serie mare şi masă (figura
2.16).
Figura 2.13 Componentele vitezei de deplasare
a generatoarei
Pentru simplificarea cinematicii
sistemului tehnologic, scula aşchietoare poate să materializeze (pe lângă
generatoarea G) şi directoarea D.
În figura 2.17 se prezintă cazul prelucrării unui filet cu tarodul.
Generatoarea este materializată de profilul dinţilor tarodului, iar directoarea,
de dispunerea dinţilor după o elice cilindrică cu pasul p.
În figura 2.18 se prezintă cazul materializării generatoarei şl directoarei la
prelucrarea alezajelor cu alezor monobloc.
Mişcările 1 şi 2 sunt necesare asigurării continuităţii generării suprafeţei de
prelucrat.
Figura 2.14 Directoare materializată de
poziţiile succesive ale muchiei
aşchietoare
Figura 2.16 Directoare obţinută prin
programare
Figura 2.15 Directoare obţinută prin
combinarea mişcărilor

CINEMATICA PROCESULUI DE AŞCHIERE
Procesul de prelucrare prin aşchiere se poate defini ca un proces mecanic de
tăiere-deformare sau rupere, desprindere şi îndepărtare sub formă de aşchii
succesive a surplusului de material de pe un semifabricat în scopul obţinerii formei
geometrice, dimensiunilor, poziţiei relative şi calităţii suprafeţei generate.
La toate procedeele de prelucrare prin aşchiere, transformarea în aşchii a
adaosului de prelucrare se realizează prin acţiunea sculei asupra semifabricatului în
prezenţa unei mişcări relative denumită mişcare de aşchiere. Pentru desfăşurarea
procesului de aşchiere trebuie îndeplinite următoarele cerinţe:
- existenţa unui sistem tehnologic MUSDP, capabil să asigure interacţiunea sculă-
semifabricat în prezenţa mişcării de aşchiere;
- capacitatea sistemului tehnologic de a asigura generarea suprafeţei conform
metodei de generare adoptată;
- desfăşurarea procesului de aşchiere în condiţii de eficienţă economică;
- capacitatea sculei aşchietoare de a realiza transformarea adaosului de
prelucrare în aşchii în prezenţa unor solicitări termomecanice şi de uzură cât mai
reduse;
- posibilitatea reglării parametrilor de lucru astfel încât să se realizeze condiţiile
21
3
Figura 2.18 Prelucrarea alezajelor cu
alezor monobloc
Figura 2.17 Prelucrarea unui filet cu
tarodul

tehnice impuse de proiectant.
3.1. Mişcări necesare la generarea suprafeţelor pe maşinile-unelte.
În cazul general al generării suprafeţelor reale pe maşinile-unelte, când cele
două curbe ale suprafeţei, generatoarea G şi directoarea D, se realizează pe cale
cinematică, elementul generator Ge al sculei trebuie să se deplaseze simultan în
lungul directoarei teoretice D cu viteza vd şi în lungul directoarei teoretice G cu
viteza vg. Cele două mişcări se compun dând în spaţiu o mişcare rezultantă între
elementul generator al sculei şi suprafaţa generată (figura3.1).
Pentru definirea cinematicii procesului de aşchiere semifabricatul (piesa de
prelucrat) se consideră în stare de repaus, mişcările fiind executate de carte sculă.
Mişcarea rezultantă de aşchiere este mişcarea relativă între semifabricat şi partea
aşchietoare a sculei, prin care se realizează generarea suprafeţei.
Direcţie rezultantă de aşchiere este direcţia pe care se produce această
mişcare. Viteză rezultantă de aşchiere ve, este viteza cu care se realizează această
mişcarea şi reprezintă viteza la un moment dat, în direcţia mişcării rezultante de
aşchiere, a unui punct considerat pe tăişul sculei.
Figura 3.1 Generarea suprafeţelor cu generatoare şi directoare cinematică
Mişcare de aşchiere este deplasarea elementului generator Ge al sculei în
lungul directoarei D (în urma căreia se îndepărtează aşchii). Direcţie de aşchiere
este direcţia pe care se produce această mişcare. Viteza de aşchiere vr este viteza cu
care se realizează mişcarea de aşchiere şi este viteza la un moment dat, în direcţia
mişcării de aşchiere, a unui punct considerat pe tăişul sculei. Mărimea vitezei de
aşchiere vc este dată de relaţiile:
1000
nD
vc
⋅⋅
=
π
[m/min] (3.1)
1000
1 cd
c
nL
k
k
v
⋅
⋅
+
= [m/min] (3.2)
unde: - D [mm], diametrul piesei/sculei care execută mişcare de rotaţie;
- n [rot/min], turaţia piesei/sculei care execută mişcare de rotaţie;
- k, raportul între vitezele de deplasare în cursa inactivă şi activă;
- L [mm], lungimea cursei active (de aşchiere);

- ncd [cd/min], număr de curse duble pe minut ale mişcării de aşchiere.
Pentru cazul k =1 (vitezele active şi inactive sunt egale), relaţia (3.2) capătă
forma:
1000
2 cd
c
nL
v
⋅
= [m/min] (3.3)
Relaţia (3.1) este pentru mişcările de aşchiere circulare (rotaţie), iar relaţiile
(3.2), (3.3) pentru mişcările de aşchiere rectilinii alternative.
Mişcarea de avans este deplasarea (poziţionarea repetată) a elementului
generator Ge al sculei în lungul generatoarei G (în urma căreia se aduc noi straturi
de material în faţa părţii aşchietoare a sculei). Direcţie de avans este direcţia pe
care se produce mişcarea de avans. Viteza de avans vf este viteza cu care se
realizează mişcarea de avans şi reprezintă viteza la un moment dat, în direcţia
mişcării de avans a unui punct considerat pe tăişul sculei. Avansul de aşchiere este
mărimea cursei de avans la o frecvenţă a mişcării de aşchiere (rotaţie sau cursă
dublă) şi se exprimă în mm/rot pentru mişcările de aşchiere circulare (rotaţie) şi în
mm/cd pentru mişcările de aşchiere rectilinii alternative. Avansul pe dinte fd, se
defineşte pentru sculele aşchietoare cu un număr z dinţi şi este dat de relaţia:
z
f
fd = [mm/rot] (3.4)
Viteza de avans vf, este viteza cu care se realizează mişcarea de avans şi
reprezintă viteza la un moment dat, în direcţia mişcării de avans a unui punct
considerat pe tăişul sculei.
Mărimea vitezei de avans vf este dată de relaţiile:
fnv f ⋅= [mm/min] (3.5)
zfnv df ⋅⋅= [mm/min] (3.6)
Relaţia (3.6) reprezintă viteza de avans pentru sculele aşchietoare cu un
număr z de dinţi. Mişcările necesare generării suprafeţei (mişcarea de aşchiere,
mişcarea de avans) se pot realiza simultan sau alternativ. În majoritatea cazurile
practice de generare a suprafeţelor pe maşinile-unelte, viteza vg = vf este mult mai
mică ca mărime faţă de viteza ve, iar viteza vd - vc este mai apropiată ca valoare de
ve.
Pentru desfăşurarea procesului de aşchiere, pe lângă mişcările necesare
generării suprafeţei, mai sunt necesare mişcări auxiliare, strict necesare pentru
pregătirea desfăşurării procesului de aşchiere.
Aceste mişcări sunt următoarele:
- mişcarea de apropiere, mişcarea relativă între piesă şi sculă, prin care scula
este apropiată de piesă în vederea efectuării mişcării de reglare;
- mişcarea de reglare, mişcarea relativă între piesă şi sculă, prin care se
stabileşte mărimea stratului de prelucrare cu care urmează a se începe prelucrarea;
- mişcarea de compensare, mişcarea relativă între piesă şi sculă, prin care se
corectează poziţia sculei, modificată prin uzură, sau prin deformare termică, în
vederea realizării unei prelucrări corespunzătoare;
- mişcările de comandă, se referă la realizarea pornirii sau opririi, mişcărilor
de lucru, schimbarea frecvenţei mişcărilor de lucru;
23

- mişcările de automatizare, au în vedere comanda mişcărilor de comandă.
3.2. Lanţuri cinematice ale maşinilor-unelte.
Toate mişcările necesare desfăşurării procesului de aşchiere, inclusiv
mişcările auxiliare sunt realizate de lanţuri cinematice. Lanţul cinematic are rolul
de bază de a transfera mişcarea de la elementul conducător (sursa de mişcare) la
elementul final de execuţie. Structura lanţului cinematic constă dintr-o succesiune
de mecanisme legate în serie.
Clasificarea lanţurilor cinematice se poate realiza funcţie de mişcările pe
care le realizează:
- lanţuri cinematice de lucru sau generatoare (de aşchiere şi de avans);
- lanţuri cinematice auxiliare;
- lanţuri cinematice de comandă;
- lanţuri cinematice de automatizare.
Lanţurile cinematice generatoare (de lucru), formate dintr-un număr mai
mare de mecanisme, asigură deplasarea generatoarei pe directoare, prin combinarea
unor mişcări pe traiectorii diferite, menţinând raporturi constante între
componentele vitezelor. Lanţurile cinematice auxiliare sunt alcătuite dintr-un
număr redus de mecanisme. Trebuie să asigure deplasări cu viteze cât mai mari
pentru reducerea timpilor neproductivi. Pentru fiecare mecanism independent se
defineşte un raport de transfer între o mărime de ieşire xe şi o mărime de intrare xi,
dat de relaţia:
i
e
x
x
i = (3.7)
În cazul unui lanţ cinematic format din k mecanisme legate în serie (figura
3.2), prin dezvoltări succesive, se obţine relaţia dintre raportul de transfer al
lanţului cinematic şi rapoartele de transfer ale mecanismelor componente:
kba
i
e
iii
X
X
I ....⋅== (3.8)
Raportul de transfer / al lanţului cinematic este egal cu produsul rapoartelor
de transfer ale mecanismelor componente legate în serie.
Figura 3.2 Lanţ cinematic format din “n” mecanisme
3.3. Reglarea cinematicii maşinilor-unelte.
Prin reglarea cinematicii maşinii-unelte se înţelege obţinerea mişcărilor
sculei şi/sau a semifabricatului (piesei) la valorile impuse de condiţiile de lucru.

Domeniul de valori pentru care se face reglarea cinematică se numeşte
gamă de reglare. Pentru fiecare maşină-unealtă se definesc game de reglare
frecvenţă (turaţie), viteze şi avansuri, prin relaţiile:
;
min
max
n
n
Rn = ;
min
max
v
v
Rv = ;
min
max
f
f
Rf = (3.9)
Funcţie de modul cum este acoperită gama de reglare se deosebesc două
game de reglare cinematică:
- metoda de reglare în trepte;
- metoda de reglare continuă.
Reglarea în trepte acoperă cu valori distincte gamele de reglare Rn,Rv, Rf.
Reglarea continuă poate realiza orice valoare cuprinsă între nmax şi nmin, vmax
şi vmin, fmax şi fmin. Este preferată reglarea continuă,dar maşinile-unelte ce au această
posibilitate prezintă un preţ de cost mai ridicat. Cea mai răspândită reglare în trepte
este reglarea cu ajutorul lanţurilor cinematice de natură mecanică formate din roţi
dinţate, curele, lanţuri, came, etc., care alcătuiesc cutia de viteze sau cutia de
avansuri. La maşinile-unelte, lanţurile cinematice sunt legate între ele pentru
obţinerea diferitelor rapoarte de transmitere şi pentru transmiterea mişcării în
diferite puncte ale maşinii unelte.
25

Parametrii procesului de aşchiere şi ai sculei aşchietoare
PARAMETRII PROCESULUI DE AŞCHIERE Şl AI SCULEI
AŞCHIETOARE.
4.1.Generalităţi.
Procesul de aşchiere constă din îndepărtarea unui strat de material sub
formă de aşchii de pe un semifabricat în scopul obţinerii unei suprafeţe ce trebuie
să îndeplinească anumite condiţii impuse, îndepărtarea materialului este realizată
de către scula aşchietoare, care prin intermediul lanţurilor cinematice ale maşinii-
unelte, este apăsata pe semifabricat.
Procesul de aşchiere (figura 4.1), este un proces complex de deformare
plastică însoţit şi de alte fenomene. Scula aşchietoare deplasându-se cu viteza v,
rupe legătura dintre atomi (prin intermediul muchiei aşchietoare ma) şi stratul de
material de grosime a este deformat pe faţa D a sculei sub formă de aşchie.
Figura 4.1 Deformarea plastică ce se produce în procesul de aşchiere
Forţa necesară desfăşurării procesului de aşchiere Fd este formată din trei
componente şi este dată de relaţia: Fd = F0 + FN + F [N] (4.1)
unde: - F0, forţa de coeziune dintre atomi;
- FN, foia de deformare plastică;
- F, forţa de frecare.
Pentru a înţelege mecanismul procesului de aşchiere, acesta trebuie analizat
pentru situaţii simple, elementare, urmând a se deduce concluzii valabile pentru
celelalte situaţii.
4.2. Parametrii ce caracterizează aşchierea ortogonală.
Aşchierea ortogonală, este procesul de aşchiere simplă, de regulă a unei
suprafeţe plane, care îndeplineşte următoarele condiţii:
- muchia aşchietoare a sculei este normală pe direcţia mişcării relative dintre
sculă şi semifabricat, denumită mişcare de aşchiere;
25
4

- lungimea muchiei aşchietoare este mai mare sau cel puţin egală cu lăţimea
semifabricatului b;
- dimensiunile a şi b ale stratului de material ce urmează a fi îndepărtat de sculă
sunt constante;
- mişcarea de aşchiere este realizată cu o viteză de aşchiere v constantă.
Pentru a se realiza procesul de aşchiere ortogonală, se vor utiliza următorii
parametri:
- parametrii geometrici ce caracterizează forma muchiei sculei aşchietoare;
- parametrii geometrici ce caracterizează stratul de material ce urmează a fi
îndepărtat (aşchia nedetaşată);
- parametrii geometrici ce caracterizează aşchia detaşată.
Definirea parametrilor geometrici ai sculei aşchietoare se face utilizând
sistemul de referinţă constructiv (vezi § 4.3);
- γ, unghiul de degajare, unghiul dintre planul normal la suprafaţa aşchiată şi
suprafaţa sculei pe care se degajă aşchia (faţă de degajare):
- α, unghiul de aşezare, pozitiv, unghiul între suprafaţa aşchiată şi suprafaţa sculei
orientată spre suprafaţa aşchiată (faţă de aşezare}:
- β, unghiul de ascuţire, între faţa de degajare şi faţa de aşezare;
- rn, raza de ascuţire (bontire/rotunjire) a muchiei aşchietoare;
- bs, lungimea muchiei aşchietoare.
Parametrii ce definesc aşchia nedetaşată sunt:
- a, grosimea aşchiei nedetaşate;
- b, lăţimea aşchiei nedetaşate;
- l, lungimea aşchiei nedetaşate.
Parametrii ce definesc aşchia detaşată sunt:
- a1, grosimea aşchiei detaşate;
- b1, lăţimea aşchiei detaşate;
- l1, lungimea aşchiei detaşate.
4.3. Geometria sculei aşchietoare elementare.
Diversitatea procedeelor de prelucrare impun o gamă largă de scule
aşchietoare. Sculele aşchietoare sunt caracterizate prin următoarele părţi
componente:
- partea aşchietoare (activă);
- partea de poziţionare-fixare pe maşina-unealtă;
- corpul sculei.
Partea aşchietoare a sculei este partea ce formează aşchia, ca urmare a
mişcărilor relative între sculă şi semifabricat şi participă în mod direct la generarea
suprafeţei prelucrate.
Partea de poziţionare-fixare pe maşina-unealtă serveşte la aşezarea sculei
faţă de semifabricat, este constituită din cozi cilindrice, conice, prismatice sau
alezaje cilindrice sau conice.

Corpul sculei, prismatic sau de revoluţie are rolul de a reuni într-un
ansamblu unitar şi rigid partea activă de partea de poziţionare-fixare.Geometria
părţii aşchietoare a sculei este definită în general prin standarde. Principalele
elemente constructiv-geometrice ale părţii active a sculei (figura 4.2), sunt feţele
(suprafeţele) de aşezare, de degajare, muchia aşchietoare.
Figura 4.2 Elemente constructiv-geometrice ale părţii active a sculei
Faţa de aşezare este suprafaţa părţii aşchietoare a sculei orientată spre
partea prelucrată a semifabricatului. Se deosebesc următoarele feţe de aşezare
(figura 4.3):
- faţa de aşezare principală Aα, suprafaţa sculei orientată spre suprafaţa aşchiată,
la mişcarea sculei în direcţia de avans. Când faţa de aşezare se compune din mai
multe suprafeţe, acestea se notează cu Aα1, Aα2,…. Aαq,
- faţa de aşezare secundară A’α, suprafaţa sculei orientata spre suprafaţa generată
(în urma aşchierii). Poate fi formată din mal multe suprafeţe (faţete) notate cu A’α1,
A’α2,.... , A’αq. Lăţimea faţetelor de aşezare, măsurată în planul feţei de aşezare,
perpendicular pe tăiş, se notează cu bα1, bα2, … , bαq. Faţa de degajare Aγ este
suprafaţa părţii aşchietoare pe care alunecă aşchiile şi poate fi o suprafaţă plană sau
curbă (figura 4.3). Când faţa de degajare se compune din mai multe suprafeţe,
acestea se notează diferit, Aγ1, Aγ2,.... , Aγq. Lăţimea feţelor de degajare măsurată în
planul feţei de degajare, perpendicular pe tăiş, se notează cu bγ1, bγ2, … , bγq.
27

Figura 4.3 Tipuri de feţe de aşezare şi degajare
Liniile de intersecţie ale feţelor de aşezare şi degajare ale diedrului care
formează partea aşchietoare a sculei, se numesc muchii aşchietoare şi pot fi drepte,
curbe sau linii frânte. Muchiile aşchietoare împreună cu suprafeţele limita
adiacente formează tăişul. Tăişul principal T, este partea din tăişul sculei începând
din punctul unde unghiul γr este egal cu zero şi care are cel puţin o parte destinată
formării suprafeţei aşchiate. Muchia de aşchiere principală, ce are corespondent
fizic tăişul principal, este formată din intersecţia feţei de aşezare principală cu faţa
de degajare. Tăişul secundar T’, partea care rămâne din tăişul sculei începând din
punctul unde unghiul χr este egal cu zero, în direcţia opusă tăişului principal.
Vârful sculei este partea care leagă două tăişuri consecutive şi de orientare
diferită (tăişul principal de tăişul secundar). Poate avea o formă rotunjită sau
dreaptă. Raza de vârf rε, a sculei, este mărimea rotunjirii vârfului tăişului şi se
măsoară în planul de bază constructiv. Faţeta de vârf bε, este mărimea ieşiturii
executate la vârful tăişului şi se măsoară în planul de bază constructiv. Raza de
ascuţire/rotunjire a tăişului rn, este raza nominală a racordării la intersecţia feţei de
aşezare cu faţa de degajare, măsurată în p!anul normal la muchia aşchietoare.
4.3.1. Sistemul de referinţă constructiv.
Are rolul de a defini unghiurile constructive ale sculei când aceasta se
execută, se montează pe maşina-unealtă sau când se măsoară.
Este un sistem de axe rectangulare Xf (Pr Pp), Yf (Pp Pf), Zf (Pf Pr), formând
un triedru ortogonal drept, de sens pozitiv, având originea într-un punct oarecare pe
tăişul principal.(figura 4.4).
Axa Xf este în general axa geometrică a sculei şi se consideră pozitivă în
direcţia ce se îndepărtează de vârful sculei. Axa Zf este axa principală constructivă
şi se consideră pozitivă în direcţia ce se îndepărtează de suprafaţa aşchiată pe piesă.
Axa Yf este perpendiculară pe celelalte două şi se consideră pozitivă în direcţia
opusă direcţiei probabile de aşchiere.
Sistemului de referinţă constructiv este determinat de următoarele plane:
- planul de bază constructiv Pr, trece prin punctul considerat pe tăiş, este paralel cu
suprafaţa de sprijin a sculei şi perpendicular pe direcţia probabilă de aşchiere;
- planul de lucru Pf, trece prin punctul considerat pe tăiş, este perpendicular pe
planul de bază al sculei, orientat după direcţia mişcării de avans. Este determinat de
direcţia probabilă de aşchiere şi direcţia probabilă de avans;
- planul posterior al sculei Pp, perpendicular pe planul de bază şi planul de lucru în
punctul considerat pe tăiş;
- planul muchiei aşchietoare PT, este tangent la tăişul principal în punctul
considerat şi perpendicular pe planul de bază;
- planul normal la muchia aşchietoare Pn, este perpendicular pe muchia
aşchietoare în punctul considerat;
- planul de măsurare constructiv Po, este perpendicular pe planul de bază şi pe

planul muchiei aşchietoare în punctul considerat.
Figura 4.4 Sistemul de referinţă constructiv
4.3.2. Unghiurile constructive ale sculei elementare.
Unghiurile constructive ale sculei elementare sunt definite în raport cu
planele sistemului de referinţă constructiv şi sunt prezentate în figura 4.5.
Unghiul de atac χr al tăişului principal, este unghiul dintre planul muchiei
aşchietoare PT şi planul de lucru Pf, măsurat în planul de bază constructiv Pr.
Unghiul de atac χ’r al tăişului secundar, este unghiul dintre planul tăişului
secundar P’T şi planul de lucru Pf, măsurat în planul de bază constructiv Pr.
Unghiul complementar de atac al tăişului ψr, este unghiul dintre planul muchiei
aşchietoare PT şi planul posterior Pp, măsurat în planul de bază constructiv Pr.
Unghiul de vârf al tăişului εr, este unghiul dintre planul muchiei aşchietoare PT şi
planul tăişului secundar P’T, măsurat în planul de bază constructiv Pr.
Relaţiile matematice între unghiurile măsurate în planul de bază sunt:
χr + ψr = 90° εr+ χr + χ’r = 180°
Unghiul de înclinare al tăişului λT, este unghiul dintre muchia tăişului şi planul de
bază Pr, măsurat în planul muchiei aşchietoare PT.
29

Unghiul de degajare normal γn, este unghiul dintre faţa de degajare Aγ şi planul de
bază al sculei Pr, măsurat în planul normal la muchia aşchietoare Pn.
Unghiul de degajare lateral γf, este unghiul dintre faţa de degajare Aγ şi
planul de bază al sculei Pr, măsurat în planul de lucru Pf. Unghiul de degajare
posterior γp, este unghiul dintre faţa de degajare Aγ şi planul de bază al sculei Pr,
măsurat în planul posterior al sculei Pp. Unghiul de degajare ortogonal γo, este
unghiul dintre faţa de degajare Aγ şi planul de bază al sculei Pr, măsurat în planul
de măsurare Po. Unghiul de ascuţire normal βn, este unghiul dintre faţa de degajare
Aγ şi faţa de aşezare Aα, măsurat în planul normal la muchia aşchietoare Pn.
Unghiul de ascuţire lateral βf, este unghiul dintre faţa ele degajare Aγ şi faţa de
aşezare Aα, măsurat în planul de lucru Pf. Unghiul de ascuţire posterior βp, este
unghiul dintre faţa de degajare Aγ şi faţa de aşezare Aα, măsurat în planul posterior
Pp. Unghiul de ascuţire ortogonal βo, este unghiul dintre faţa de degajare Aγ şi faţa
de aşezare Aα, măsurat în planul de măsurare Po. Unghiul de aşezare normal αn,
este unghiul dintre faţa de aşezare Aγ şi planul muchiei PT, măsurat în planul
normal Pn. Unghiul de aşezare lateral αf, este unghiul dintre faţa de aşezare Aα şi
planul muchiei PT, măsurat în planul de lucru Pf. Unghiul de aşezare posterior αp ,
este unghiul dintre faţa de aşezare Aα şi planul muchiei PT, măsurat în planul
posterior al sculei Pp. Unghiul de aşezare ortogonal αo, este unghiul dintre faţa de
aşezare Aα şi planul muchiei PT, măsurat în planul de măsurare Po.

Figura 4.5 Unghiurile constructive ale sculei aşchietoare
4.4. Materiale pentru sculele aşchietoare.
Oţelurile carbon pentru scule. Reprezintă materialul cel mai ieftin, fiind
utilizat pentru scule ce lucrează la viteze mici de aşchiere, a sculelor manuale
(tarozi, pile, alezoare, filiere). Otelul carbon de scule conţine în general 0,7...1,4%
carbon, ceea ce îi asigură în stare recoaptă o structură ferito-perlitică sau perlitică
cu carburi în exces, iar în stare călită, o structură martensitică dură.
Oţelurile aliate pentru scule. Au performanţe superioare în raport cu
otelurile carbon de scule, datorită prezenţei în componenţa lor a unor elemente de
aliere cum sunt cromul, wolframul, vanadiul, manganul, molibdenul, titanul, etc.
Procentajele de wolfram până la 6%, de mangan până la 2%, de crom până
la 13%, le asigură oţelurilor aliate termostabilităţi de până la 350...450 °C.
Tratamentul termic variază de la material, funcţie de compoziţia chimică. Se
utilizează în construcţia sculelor nedeformabile, rezistente la uzură la rece, care
lucrează la viteze de aşchiere şi temperaturi moderate, cum sunt broşele, filierele
sau tarozii.
Otelurile rapide şi superrapide. Descoperirea în 1898 de către Taylor şi
White a temperaturilor de călire foarte înalte, a permis mărirea procentajului de
wolfram în compoziţia otelurilor aliate de scule până la 20%, aceste oţeluri
31

căpătând o termostabilitate foarte ridicată şi o rezistenţă ridicată la uzură la cald.
Prezenţa carbonului, de max. 1%, determină în cea mai mare măsură duritatea,
rezistenta mecanică, rezistenta la şocuri, rezistenta Ia uzură la rece, etc.
Cromul, determină o ridicare a călibilităţii, creşterea peste 5...6% duce la
scăderea pronunţată a prelucrabilităţii.
Wolframul, ca principalul element de aliere, în proporţie de 18...20%. se
prezintă sub formă de forma carburilor complexe de wolfram şi fier, în care se
dizolvă vanadiul. Aceste carburi asigură calitatea esenţială a fiecărui material
pentru construcţia sculelor aşchietoare şi anume termostabilitatea (cea. 600 °C),
duritatea ridicată (63...65 HRC) şi rezistenta la uzură la rece şi la cald.
Tratamentele termice aplicate oţelurilor rapide sunt călirea, revenirea şi
uneori tratamente cu răciri sub 0 °C. Călire oţelurilor rapide are drept scop
obţinerea structurii martensitice. După călire, oţelul rapid este compus din
martensită, austenită reziduală şi carburi nedizolvate. Sculele a căror parte activă
este din oţel rapid pot realiza viteze de aşchiere de 40...50 m/min.
Carburile metalice sinterizate. Punerea la punct de către Karl Schroter şi
colaboratorii săi, a procedeului de sinterizare a carburilor dure de wolfram în
cobalt, a dus la obţinerea carburilor metalice sinterizate.
Aceste materiale se caracterizează prin faptul că se obţin prin sinterizarea
carburilor de wolfram, de titan, de tantal, cementarea realizându-se prin intermediul
unui liant, care de obicei este reprezentat de cobalt.
Conţinutul ridicat de carburi de wolfram (până la 90...98%) de carburi de
titan (5...60%) greu fuzibile, asigură acestor materiale o termostabilitate foarte
ridicată (750...900 °C) şi o rezistenţă foarte mare la uzură la rece şi la cald. Vitezele
de aşchiere la care pot fi utilizate aceste materiale de scule sunt de 100...300
m/min.
Materiale mineralo-ceramice. Au început să fie folosite pe scară industrială
din 1950. Sunt obţinute prin sinterizare, au la bază oxizii de aluminiu Al2O3 şi
prezintă o serie de avantaje faţă de carburile metalice sinterizate: termostabilitate
ridicată (1100...1200 °C), rezistenţă la uzură sporită. Dezavantajele importante ale
acestor materiale sunt: rezistenţă mică la încovoiere şi întindere, fragilitate ridicată,
plasticitate scăzută, prelucrabilitate foarte scăzută. Domeniile de utilizare al
materialelor mineralo-ceramice îl constituie operaţiile de finisare.
Materiale abrazive. Sunt materiale de duritate ridicată sub formă de granule
cu muchii ascuţite, servind la construcţia sculelor abrazive şi sub formă de pulbere
sau pastă abrazivă. După natura lor sunt de două categorii, naturale şi artificiale
(sintetice). Din categoria materialelor naturale fac parte cuarţul (SiO2), şmirghelul
(25...30% Al2O3 + Fe2O3 + silicaţi) şi corindonul natural (până la 95% Al2O3).
Utilizarea acestor materiale este relativ restrânsă.
Materialele abrazive artificiale se sinterizează în cuptoare electrice la
temperaturi de 1800...2050 °C. Din această categorie fac parte electrocorindonul,
carborundul, carbura de bor şi nitrura cubică de bor.
Diamantele industriale. Principala proprietate a diamantului este duritatea

sa, cea mai ridicată dintre toate materialele. De asemenea diamantul are modulul de
elasticitate şi conductivitate termică ridicate, coeficient de frecare redus.
Diamantele industriale şi sculele armate cu diamante industriale s-au dezvoltat
apreciabil în ultimii ani. Folosirea diamantelor industriale naturale sau sintetice
permite mărirea productivităţii şi calităţii operaţiilor de ascuţire a plăcutelor
metalo-ceramice şi asigură creşterea preciziei prelucrărilor prin strunjire a pieselor
fine.
33

Procesul de formare a aşchiei
PROCESUL DE FORMARE A AŞCHIEI
5.1. Generalităţi privind procesul de aşchiere
Prelucrarea prin aşchiere este un procedeu de obţinere a suprafeţelor unei
piese prin transformarea treptată a adaosului de prelucrare în aşchii. Realizarea
procesului de aşchiere presupune participarea următorilor factori:
- scula aşchietoare, confecţionată dintr-un material adecvat şi cu o geometrie
corespunzătoare;
- regimul de aşchiere cu parametrii săi;
- materialul de prelucrat, sub forma unui semifabricat cu calităţile tehnologice şi
mecanice necesare;
- mediul de aşchiere (în particular lichidul pentru aşchiere);
- maşina-unealtă ca suport al procesului de aşchiere.
Condiţiile în care trebuie să se desfăşoare procesul de aşchiere, rezultă din
îndeplinirea următoarelor cerinţe:
- productivitate corespunzătoare, respectiv un anumit volum de aşchii detaşate în
unitatea de timp;
- cost minim, incluzând toate costurile elementelor ce participă la procesul de
aşchiere;
- calitate optimă a suprafeţei prelucrate (rugozitate, transformări în stratul
superficial al suprafeţei prelucrate);
- condiţii bune de muncă.
Dimensionarea optimă a procesului de aşchiere se poate realiza prin
determinarea corectă a ponderii fiecărui fenomen participant.
5.2. Formarea aşchiei la aşchierea ortogonală
Datorită complexităţii procesului de aşchiere, studiul teoretic şi
experimental, al acestuia, se realizează pentru anumite situaţii simple, urmând a se
deduce concluzii valabile pentru celelalte cazuri.
Analiza esenţei procesului de aşchiere are la bază studiul celui mai simplu
proces de aşchiere, cel ortogonal sau liber în care muchia aşchietoare este normală
pe direcţia vitezei de aşchiere vc, care este constantă, tăişul sculei este cel puţin egal
cu lăţimea piesei b, iar grosimea a, a stratului de material ce urmează a fi îndepărtat
este de asemenea constantă (figura 5.1).
33
5

Scula acţionează cu o forţă F, asupra adaosului de prelucrare, solicitând
materialul din faţa sculei la comprimare (figura 5.2,a). Dacă adaosul de prelucrare
ar fi separat de restul semifabricatului, atunci acesta ar fi solicitat la compresiune
uniaxială (figura 5.2,b).
Figura 5.1 Proces de aşchiere ortogonal
a) b)
Figura 5.2 Modul de acţiune al sculei asupra adaosului de prelucrare
Figura5.3 Forma liniilor de alunecare
Datorită apăsării cu forţa F, vor apare deformaţii elastice, urmate de cele plastice,
în material vor lua naştere linii de alunecare după direcţiile în care eforturile tangenţiale
sunt maxime. Datorită legăturii adaosului de prelucrare cu restul semifabricatului şi
faptului că faţa de degajare a sculei este înclinată cu unghiul γ, liniile de alunecare vor
avea o formă complexă (figura 5.3).

Formarea aşchiei începe după linia OA, ce reprezintă înfăşurătoarea
fascicolului de linii de alunecare ce pornesc din vârful sculei. Această curbă
corespunde celor mai mari eforturi tangenţiale şi normale şi se află la limita
inferioară a zonei în care se formează aşchia. Curba OA se îndreaptă spre suprafaţa
iniţială a semifabricatului sub un unghi de înclinare Φ2 mai mare sau mai mic în
funcţie de fragilitatea respectiv tenacitatea materialului semifabricatului. Deasupra
liniei OA liniile de alunecare vor fi înclinate cu unghiul Φ1 > Φ2.
Ţinând seama de direcţiile reale de deformare, s-a convenit ca planul ce
conţine tăişul (punctul O) şi intersecţia planului suprafeţei semifabricatului
(suprafeţei iniţiale), cu planul spatelui aşchiei (punctul M) să se numească plan
convenţional de forfecare.
Unghiul Φ de poziţie a planului convenţional, de forfecare se numeşte
unghi convenţional de forfecare (figura 5.4).
Figura 5.4 Unghiul planului convenţional de forfecare
5.3. Forma şi dimensiunile zonei de deformare.
Zona care cuprinde materialul din faţa sculei în care se manifestă
deformaţiile plastice produse de forţa de deformare Fd, se numeşte zonă plastică la
aşchiere. În această zonă materialul de prelucrat se află într-o continuă
transformare, ca urmare a acţiunii muchiei aşchietoare şi suprafeţei de degajare,
prin unghiurile γ, χr, λT şi prezenţei mişcării de aşchiere.
Capacitatea de deformare plastică a materialului aşchiat
(ductil/fragil) şi parametrii regimului de aşchiere dictează în mare măsură
dimensiunile zonei plastice.
Zona plastică face legătura dintre materialul de aşchiat şi, aşchie (figura
5.5). Această zonă se pune în evidenţă studiind la microscop probe metalografice
ale rădăcinii aşchiei obţinute prin oprirea instantanee a procesului de aşchiere.
Zona plastică reală este mărginită la partea inferioară de o suprafaţă curbă,
sub care nu acţionează forţele de deformare, denumită limită inferioară (M1M2), la
partea superioară de o suprafaţă curbă, peste care nu mai au loc deformaţii plastice,
denumită limită superioară (N1N2).
Legătura între aceste două limite se face printr-o suprafaţă curbă, denumită
limită intermediară (M1N1).
35

Considerând linia LL’ se pot distinge trei zone:
- LM, linie dreaptă, paralelă cu suprafaţa semifabricatului. Materialul de prelucrat
nu este afectat de procesul de aşchiere;
- MN, linie curbă, raza de curbură descreşte de la M la N;
- NL’
, linia este sensibil paralelă cu suprafaţa internă a aşchiei.
În zona plastică se disting următoarele domenii:
- domeniul l, cuprins între M1M2 şi N1N2, în care are loc deformarea plastică a
materialului;
- domeniul II, un strat subţire din aşchie, în contact cu scula, este supus la o
deformare suplimentară (datorită frecării aşchie/sculă);
- domeniul III, materialul de prelucrat este împiedicat să curgă;
- domeniul IV, suprafaţa generată este deformată sub acţiunea frecării sculei.
În mod simplist se poate afirma că formarea aşchiei se face în principal în
porţiunea XYN1N2.
Figura 5.5 Zona de legătură dintre materialul de aşchiat şi aşchie
Corespunzător deformaţiilor plastice, în zona plastică, aşchie şi suprafaţa
aşchiată s-au pus în evidenţă, prin cercetări metalografice, cel puţin patru structuri
(texturi) de deformare (figura 5.6):
- structură (textură) de deformare caracteristică zonei plastice (P);
- structură (textură) de deformare caracteristică aşchiei (A);
- structură (textură) de deformare caracteristică contactului aşchiei cu faţa de
degajare a sculei (AD);
- structură (textură) de deformare caracteristică stratului superficial al suprafeţei
aşchiate (SS).

Figura 5.6 Structuri de deformare la aşchiere
Structura (textura) zonei plastice (P), se referă la forma geometrică şi
dispunerea cristalelor în materialul din faţa sculei. Această structură este în
continuă transformare, gradul de deformare este mai mare în vecinătatea muchiei
aşchietoare şi a limitei superioare şi mai mic în vecinătatea limitelor inferioară şi
intermediară.
În ipoteza că înaintea deformării, cristalele sunt de formă sferică,
mecanismul formării texturii zonei plastice, este prezentat în figura 5.7. În prezenţa
mişcării de aşchiere şi a forţei de deformare Fd, cristalul nedeformat (poz.1) se
deplasează treptat până în zona de deformare iniţială (poz.2). În interiorul zonei
plastice cristalul este deformat (sub formă de elipsoid) din ce în ce mai mult, astfel
că în vecinătatea limitei superioare (poz.3) se transformă într-un elipsoid şi suportă
o rotire datorită tendinţei de frânare cauzată de forţa de frecare F de pe faţa de
degajare. Această tendinţă de rotire (şi alungirea) este mai accentuată în vecinătatea
feţei de degajare (poz.3’) şi mai puţin accentuată în vecinătatea limitei intermediare
(poz.3"). Axele elipsoizilor 3', 3, 3", formează cu direcţia de aşchiere unghiurile Φ’
> Φ > Φ’’. În momentul ieşirii din zona plastică (poz.4), deformarea cristalelor
încetează.
Figura 5.7 Mecanismul formării texturii zonei plastice
37

Structura (textura) aşchiei (A), se referă Ia forma geometrică şi dispunerea
cristalelor în aşchie, după deformarea plastică prin aşchiere. Această textură ce
caracterizează aşchia formată, se manifestă deasupra limitei superioare Oln.
Materialul din aşchia formată va curge cu viteza V1, cât timp durează procesul de
aşchiere. Sunt posibile şi transformări structurale datorită procesului de răcire cu
mediul de aşchiere, modificări ce duc la durificarea şi fragilizarea materialului din
aşchie. Structura (textura) contactului aşchiei cu faţa de degajare a sculei (AD) şi,
structura (textura), de deformare caracteristică stratului superficial al suprafeţei
aşchiate (SS), se caracterizează prin deformaţii suplimentare datorate forţelor de
frecare la interfeţele aşchie/sculă şi sculă/suprafaţă prelucrată (figura 5.6).
5.4. Modele privind formarea aşchiei.
Natura formării aşchiei conţine informaţii importante asupra modului cum
decurge procesul de aşchiere. Experimental s-a constatat că aşchiile sunt formate
dintr-o succesiune de elemente de aşchie care se deplasează pe fata de degajare
a sculei independent sau legate (ferm/mai puţin ferm) între ele. Caracteristicile
fizico-mecanice ale materialului de aşchiat, starea de eforturi şi temperatura din
zona plastică influenţează în cea mai mare măsură procesul de formare a aşchiilor.
Fenomenul ruperii constă din două faze: iniţierea microfisurilor şi
dezvoltarea acestora. Funcţie de natura eforturilor care le determină, ruperile pot fi
de forfecare şi/sau de smulgere. Ruperile de forfecare (ductile) sunt cauzate de
eforturi tangenţiale τ. Aceste ruperi sunt precedate de puternice deformaţii plastice.
Ruperile prin smulgere (fragile/casante) au loc sub acţiunea eforturilor
normale σ şi nu sunt precedate la scară macroscopică de deformaţii plastice. Natura
materialului de aşchiat şi condiţiile de aşchiere determină două tipuri de aşchii:
aşchii ductile (de deformare plastică) şi aşchii fragmentate (de smulgere).
Aşchiile fragmentate (de smulgere), sunt determinate de acţiunea eforturilor
normale o şi sunt specifice aşchierii materialelor fragile. O temperatură de aşchiere
scăzută şi un coeficient de rigiditate mic duce la formarea acestor tipuri de aşchii la
prelucrarea materialelor semifragile. Aceste aşchii sunt formate din elemente
succesive izolate ce se deplasează independent pe faţa de degajare. Fiecare element
are forma geometrică şi dimensiunile fragmentului de material desprins (figura
5.8).
Figura 5.8 Mecanismul formării aşchiilor fragmentate

Aşchiile ductile rezultă ca urmare a unor puternice deformaţii plastice,
cauzate de acţiunea eforturilor tangenţiale τ. Se pot obţine şi la prelucrarea
materialelor fragile dacă prin temperatură şi starea de eforturi se asigură fenomenul
de tranziţie fragil-ductil.
În funcţie de deformaţiile plastice care le preced, aceste aşchii se obţin într-
o gamă largă de forme şi dimensiuni şi pot fi grupate în trei forme distincte: aşchii
elementare, aşchii în trepte (de forfecare,articulate), aşchii de curgere (continue).
Aşchiile elementare (figura 5.9,a), constau dintr-o succesiune de elemente
care au suferit deformaţii plastice, elemente ce nu sunt legate între ele. Suprafaţa de
forfecare este vizibilă macroscopic, iar dimensiunile elementelor sunt diferite de
dimensiunile zonei din care au fost detaşate. Sunt caracteristice prelucrării cu viteze
mici a materialelor ductile şi prelucrării cu viteze foarte mari a materialelor
semifragile. Valorile negative ale unghiului de degajare favorizează formarea
acestor aşchii la aşchierea materialelor ductile. Ca formă aceste aşchii fac trecerea
de la aşchiile fragmentate la aşchiile ductile.
Aşchiile în trepte (de forfecare, articulate), sunt reprezentative pentru
categoria aşchiilor ductile (figura 5.9,b). Sunt formate dintr-o succesiune de
elemente care au suferit deformaţii plastice, elemente ce sunt legate între ele prin
suprafeţele de forfecare. Spatele acestor aşchii este în trepte, iar suprafaţa în contact
cu faţa de degajare a sculei este o suprafaţă continuă lucioasă. Aceste aşchii rezultă
în urma unor puternice deformaţii plastice şi temperaturi ridicate ce asigură
legătura dintre elemente. Se obţin la prelucrarea cu viteze relativ mici a
materialelor ductile.
Aşchii de curgere (continue), se prezintă sub formă de benzi (figura 5.9,c)
de grosime apropiată de grosimea stratului aşchiat, la care suprafeţele de forfecare
nu sunt vizibile macroscopic. Spatele acestor aşchii este zimţat, iar suprafaţa în
contact cu faţa de degajare a sculei este o suprafaţă continuă, lucioasă. Se formează
la aşchierea cu viteze mari (v > 60 m/min) a materialelor ductile.
Figura 5.9 a) aşchii elementare, b) aşchii în trepte, c) aşchii de curgere
39

5.5. Importanţa formei aşchiei.
În anumite situaţii, forma, dimensiunile şi modul de detaşare a aşchiilor,
sunt impuse ca restricţii ale desfăşurării procesului de aşchiere.
Clasificarea aşchiilor ca favorabile sau nefavorabile se realizează pe baza
unor criterii ca: volumul ocupat; protecţia operatorului, maşinii-unelte, sculei,
piesei; operaţia de prelucrare; tipul producţiei; etc.
Această clasificare, reglementată prin standardele ISO 3685-77 şi STAS
12046/2-84 şi prezentată în figura 5.10, este realizată pe criteriile privind uşurinţa
evacuării aşchiilor, protecţia sculei, maşinii-unelte şi a operatorului.
Aşchiile continue lungi şi încâlcite, eliciodale lungi şi sub formă de ace sunt
nefavorabile. Ocupă un spaţiu mare, nu pot fi evacuate automat, se înfăşoară în
jurul piesei sau sculei, sunt periculoase pentru operator, maşină, sculă şi necesită
dispozitive speciale de balotare.
Aşchiile cu volum mic (aşchii scurte în general), sunt favorabile
desfăşurării procesului de aşchiere şi nu prezintă inconvenientele celor de mai sus.
Obţinerea unei forme convenabile de aşchii se realizează prin acţiunea factorilor
participanţi la procesul de aşchiere (figura 5.11).
Principalii factori ce influenţează mecanismul formării şi detaşării aşchiilor
sunt:
- proprietăţile tehnologice ale materialului de prelucrat;
- condiţiile de aşchiere;
- materialul şi geometria sculei aşchietoare.
Materialul de prelucrat. O rupere favorabilă a aşchiei poate fi abţinută prin
reducerea capacităţii de deformare a materialului şi creşterea gradului de deformare
a aşchiei.
Elementele de aliere ca, fosforul, sulful, zirconiul şi plumbul duc la
formarea de aşchii de rupere, scurte, motiv pentru care se introduc în compoziţia
oţelurilor ce urmează a se prelucra pe maşini-unelte automate.
Structura materialelor influenţează forma aşchiilor prin mărimea grăunţilor
cristalini, natura constituenţilor structurali, incluziunile structurale. Ferita conferă o
plasticitate ridicată oţelurilor, ducând la obţinerea de aşchii continui, lungi, dificil
de evacuat. Pentru a îmbunătăţi forma aşchiilor se recomandă tratamente termice
(normalizare, recoacere).
Materialele ce au în structura de bază constituenţi duri şi grăunţi cristalini
mari se aşchiază cu aşchii neuniforme, uşor de sfărâmat.
În cazul otelurilor moi, cu conţinut scăzut de carbon, existenţa acestuia sub
formă legată în cementită şi perlită, produce efectul de fragilizare a aşchiilor.

Clasificarea formelor aşchiilor
Forma aşchiei Favorabile Nefavorabile
1. Aşchie tip bandă
(dreaptă)
2. Aşchie tubulară
(curbură orientată în
principal, în sus)
3. Aşchie spirală
(curbură orientată, în
principal, în sus)
4. Aşchie elicoidală
principal, lateral)
5. Aşchie elicoidal-
conică (curbură
orientată, în
principal, în sus)
6. Aşchie tip arc
principal, în sus şi
lateral)
7-8. Aşchii rupte
natural
Notare: STAS 12046/2-84 Anexa G / ISO 3685 Anexa G
Figura 5.10 Clasificarea formelor aşchiilor
Condiţiile de aşchiere. Modificarea condiţiilor de aşchiere, în vederea
obţinerii de forme avantajoase de aşchii, se poate face cu unele restricţii impuse de
economicitatea prelucrării. Parametrii regimului de aşchiere influenţează forma
aşchiilor prin gradul de deformare suferit de stratul aşchiat şi aşchie. Capacitatea de
deformare depinde de temperatura produsă în zona de aşchiere.Reducerea vitezei
de aşchiere duce la obţinerea de aşchii sfărâmate scurte. La viteze mari de aşchiere
se formează aşchii de curgere cu rază de curbură din ce în ce mai mare.
Modificarea avansului poate schimba esenţial forma aşchiei. Avansurile mici
asigură aşchii elicoidale lungi. Avansurile medii şi mari, duc la obţinerea de aşchii
fragmentate datorită creşterii gradului de deformare plastică.
41

Figura 5.11 Tipuri de aşchii şi determinarea formei aşchiilor
Mediile de aşchiere (fluidele pentru aşchiere), prin proprietăţile de răcire şi
ungere, contribuie substanţial la modificarea formei aşchiei prin reducerea gradului
de deformare a materialului, a temperaturii şi a coeficientului de frecare la interfaţa
sculă/aşchie. Materialul şi geometria sculei aşchietoare. Materialul părţii active a
sculei aşchietoare influenţează forma aşchiei prin tendinţa de lipire a aşchiei de
sculă, tendinţă ce determină coeficientul de frecare la interfaţa sculă/aşchie.
Această tendinţă este mai pronunţată cu cât materialul de prelucrat şi materialul
sculei, au mai multe elemente de aliere comune. Modificările de geometrie ale
sculei pot duce la obţinerea de forme diverse, avantajoase desfăşurării procesului
de prelucrare. Forma feţei de degajare influenţează direct forma şi direcţia de
curgere a aşchiei, prin creşterea gradului de deformare a materialului din aşchie.
Creşterea gradului de deformare se manifestă prin curbarea puternică a
aşchiei. Aceasta se poate realiza prin micşorarea unghiului de degajare sau prin
utilizarea unui sfărâmător de aşchii, ce poate fi de forma unui canal, prag sau
plăcuţă fixată mecanic (figura 5.12). Deformarea suplimentară a materialului din
aşchie (creşterea grosimii aşchiei), datorată sfărâmătorului, va provoca o tensiune
mai mare în suprafaţa aşchiei în contact cu scula, favorizând fragmentarea. În afara
soluţiilor mecanice de fragmentare a aşchiilor, se pot utiliza vibraţii controlate pe
direcţia mişcării de avans, vibraţii produse cu dispozitive speciale.

Figura 5.12 Folosirea sfărâmătorului de aşchii
Uzura, formarea craterului pe faţa de degajare, duce la modificarea
geometriei active a sculei, cu influentă asupra formei aşchiei. La aşchierea cu scule
prevăzute cu plăcuţe din aliaje dure, fără sfărâmător de aşchii, prin creşterea
adâncimii craterului, se micşorează raza de curbură a aşchiei şi creşte gradul de
deformare, aşchia rupându-se mai uşor.
5.6. Aşchierea liberă, aşchierea complexă, direcţia de curgere a aşchiei.
Funcţie de numărul de tăişuri active şi de poziţia acestora faţă de viteza de
aşchiere, se definesc aşchierea liberă şi aşchierea complexă. Aşchierea liberă are
loc atunci când la aşchiere participă numai partea centrală a unui tăiş rectiliniu
(figura 5.13). Tăişul rectiliniu (AD), participă la aşchiere cu o porţiune centrală
(BC).
Figura 5.13 Aşchierea liberă
În raport cu poziţia tăişului activ faţă de direcţia de aşchiere, se pot defini
două tipuri de aşchiere liberă:
- aşchierea liberă ortogonală, tăişul activ (T) este cuprins în planul de bază
(λT = 0), iar viteza de aşchiere este perpendiculară pe tăiş (figura 5.14,a);
- aşchierea liberă oblică, tăişul activ (T) nu este cuprins în planul de bază (λT ≠ 0),
iar viteza de aşchiere face cu tăişul un unghi diferit de 90° (figura5.14,b).
Figura 5.14 a) aşchierea liberă ortogonală, b) aşchierea liberă oblică
43

Aşchiile curg pe o direcţie, ce coincide cu direcţia pe care rezistenţa la
deplasare este minimă. La aşchierea liberă, aşchia curge pe o direcţie normală pe
tăiş. Aşchierea complexă, frecvent întâlnită în practică, are loc atunci când muchia
aşchietoare activă este formată din două sau mai multe tăişuri (figura 5.15).
Figura 5.15 Aşchierea complexă
Acest tip de aşchiere este impus de forma geometrică a suprafeţei de
generat, procedeul de prelucrare, metodele de obţinere a generatoarelor şi
directoarelor.
Aşchierea complexă se desfăşoară cu forţe de deformare plastică şi de
frecare mai mari şi din acest motiv se caută posibilităţi de diminuare a caracterului
complex, acţionând asupra tehnologiei de. prelucrare şi/sau asupra parametrilor
procesului de aşchiere.
Direcţia de curgere a aşchiilor prezintă importantă pentru protecţia
operatorului, a suprafeţei generate, pentru siguranţa evacuării aşchiilor şi pentru
solicitarea termomecanică a sculei.Pentru un tăiş rectiliniu direcţia de curgere a
aşchiilor poate ocupa una din poziţiile (D1, D0, D2) prezentate în figura 5.16.
Unghiul de deviere η, faţă de normala la tăiş (N), se consideră pozitiv sau
negativ, în funcţie de valorile unghiului de înclinare al tăişului λγ.
Teoretic, dacă λT = 0, aşchia ar trebui să se deplaseze pe direcţia D0. În
realitate, direcţia de curgere este diferită şi se poate admite ipoteza că direcţia de
curgere este coliniară cu forţa de frecare pe faţa de degajare a sculei.
Figura 5.16 Direcţii de curgere a aşchiilor pe un tăiş rectiliniu

DEFORMAŢIILE PLASTICE ALE MATERIALULUI Şl
FENOMENE PLASTICE SECUNDARE
Mărimea deformaţiilor plastice ale materialului de prelucrat şi modul de
formare a aşchiei, caracterizează procesul de aşchiere, furnizând o serie de
informaţii utile referitoare la modul de desfăşurare cât şi pentru rezultatele
aşchierii.
6.1. Metode de apreciere a deformaţiilor plastice.
Pentru aprecierea mărimii deformaţiilor plastice şi modului de formare a
aşchiilor, se folosesc metode experimentale, teoretico-experimentale şi analitice.
Metodele experimentale şi teoretico-experimentale se pot utiliza în timpul
aşchierii sau după oprirea instantanee a procesului de aşchiere.
Metoda observării laterale. Pe suprafaţa laterală a unei piese care se
aşchiază liber, se trasează o reţea de linii ortogonale (figura 6.1). După întreruperea
instantanee a procesului de aşchiere, se studiază la microscop aspectul reţelei
trasate anterior. Aspectul reţelei obţinute, poate evidenţia forma şi dimensiunile
zonei plastice, deformaţiile suplimentare suferite de materialul din aşchie sau din
suprafaţa generată.
Metoda metalografică. După întreruperea instantanee a procesului de
aşchiere, zona rădăcinii aşchiei se pregăteşte ca o probă metalografică sau ca o
probă pentru măsurarea microdurităţii. Studiul la microscop sau măsurarea
microdurităţii probei, pune în evidenţă gradul de deformare (comparativ cu
materialul nedeformat) şi dă posibilitatea, aprecierii deformaţiilor în interiorul
masei de material (figura 6.2).
Observarea şi analiza curgerii şi formei aşchiilor, filmarea procesului de
45
6
Figura 6.1 Vedere laterală a deformaţiilor
plastice la aşchiere
Figura 6.2 Analiza metalografică a
deformaţiilor plastice la aşchiere

aşchiere, măsurarea eforturilor de aşchiere, sunt metode frecvent utilizate pentru
aprecierea mărimii deformaţiilor plastice produse la aşchiere.
6.2. Deformarea plastică a aşchiei
Transformarea stratului de material aşchiat în aşchie (figura 6.3), are drept
consecinţă modificarea dimensiunilor aşchiei detaşate (l1, a1, b1), faţă de
dimensiunile stratului aşchiat (l, a, b).
Figura 6.3 Transformarea materialului de prelucrat în aşchie
Deformarea plastică a aşchiei este frecvent utilizată la aprecierea gradului
de deformare plastică a materialului aşchiat. Din condiţia constanţei volumului de
material aşchiat, deformarea plastică a aşchiei, poate fi exprimată cantitativ prin
următorii coeficienţi adimensionali:
- coeficientul de comprimare (scurtare) a aşchiei, definit ca raportul între lungimea
drumului parcurs de sculă pentru formarea aşchiei l şi lungimea aşchiei detaşate l1;
1
1
>=
l
l
kl (6.1)
- coeficientul de îngroşare a aşchiei, definit ca raportul dintre grosimea aşchiei
detaşate a1 şi lăţimea aşchiei nedetaşate a;
1
1
>=
a
a
ka (6.2)
- coeficientul de lăţire a aşchiei, definit ca raportul dintre lăţimea aşchiei detaşate
b1 şi lăţimea aşchiei nedetaşate b;
1
1
≥=
b
b
kb (6.3)
Aceşti coeficienţi dau o imagine a procesului de deformare plastică în
timpul aşchierii. Pentru determinarea valorilor coeficienţilor de deformare plastică
a aşchiei se folosesc metode experimentale (măsurarea dimensiunilor aşchiei
detaşate) şi metode analitice. La aprecierea mărimii deformaţiilor plastice la
aşchiere se foloseşte frecvent kl, deoarece valorile sale se pot determina mai uşor
prin măsurare. Coeficientul kb, la aşchierea ortogonală, are valori apropiate de
unitate şi de aceea se neglijează.
6.3. Determinarea mărimii unghiul convenţional de forfecare

Prin studiul metalografic al rădăcinii aşchiei s-a constatat că valorile
unghiului convenţional de forfecare Φ (definit în capitolul 5), depind de mărimea
deformaţiilor plastice ale materialului aşchiat. Pentru valori mici ale unghiului
convenţional de forfecare deformaţiile sunt mari şi invers. Unghiul convenţional de
forfecare (figura 6.4) poate fi utilizat în mod direct la aprecierea mărimii
deformaţiilor plastice.
Pentru determinarea valorilor sale se pot folosi metode experimentale şi
metode analitice.
Metoda analizei metalografice este o metodă frecvent utilizată în analiza
zonei de deformare la aşchiere, pe rădăcina aşchiei, obţinută prin oprirea
instantanee a procesului de aşchiere. Poziţia planului de forfecare (valoarea
unghiului Φ) se poate determina cu ajutorul unui microscop optic cu putere de
mărire relativ mică, prevăzut cu un disc gradat.
Determinarea prin calcul a unghiului convenţional de forfecare, pentru
aşchierea ortogonală, se poate face cu ajutorul geometriei sculei şi coeficienţilor de
deformare plastică a aşchiei.
Figura 6.4 Unghiul convenţional de forfecare
Din figura 6.4 se poate vedea că:
)cos(sin
1
γ−Φ
=
Φ
=
aa
OA (6.4)
de unde:
Φ
−Φ
=
sin
)cos(1 γ
a
a
(6.5)
deci:
Φ
−Φ
=
sin
)cos( γ
ak (6.6)
Explicitând unghiul Φ se obţine:
γ
γ
sin
cos
−
=Φ
ak
tg (6.7)
Relaţia (6.7) ne arată că odată cu creşterea gradului de deformare (creşterea
coeficientului ka), unghiul convenţional de forfecare scade.
6.4. Influenţa parametrilor procesului de aşchiere asupra deformării
materialului aşchiat.
47

Determinarea modului în care fiecare parametru al procesului de aşchiere
influenţează asupra deformării materialului de prelucrat, permite stabilirea
condiţiilor de lucru, astfel ca aşchierea să se desfăşoare cu eforturi şi deformaţii
minime. Gradul de deformare se apreciază frecvent prin coeficientul de
comprimare (scurtare) a aşchiei kl.
Influenţa materialului de prelucrat. Cercetările experimentale au
demonstrat că mărimea deformaţiilor plastice depind sensibil şi de proprietăţile
tehnologice ale materialului de prelucrat (ductil/fragil).
Aprecierea modului de comportare a poate fi realizată prin:
- Capacitatea de deformare plastică, definită prin relaţia,
crdC εε −= (6.8)
unde:
- εr, alungirea specifică corespunzătoare rezistenţei la rupere σr,
- εc, alungirea specifică corespunzătoare rezistenţei la curgere σc,
- Modulul de plasticitate (coeficientul de ecruisare) M,
d
cr
C
M
σσ −
= (6.9)
Materialele deformabile vor prezenta un coeficient de comprimare ridicat,
aşchiile rezultate vor fi de tip continuu, lamelar sau de forfecare, funcţie de
intensitatea ecruisării caracterizată de coeficientului M.
În figura 6.5 este prezentată variaţia proprietăţilor mecanice ale materialului
de prelucrat funcţie de conţinutul în carbon. Deformarea aşchiei obţinută în aceleaşi
condiţii de aşchiere, scade cu creşterea rezistenţei şi durităţii.
Figura 6.5 Variaţia proprietăţilor mecanice ale materialului prelucrat în funcţie de
conţinutul de carbon
Structura formată din grăunţi mari, determină o rezistenţă la curgere mai
redusă şi deci o capacitate de deformare mai mică.Căldura dezvoltată în timpul
aşchierii duce la scăderea lui σr, σc şi creşterea lui εr fapt ceduce la o deformare mai
uşoară, rezultând aşchii de curgere.
Influenţa parametrilor regimului de aşchiere. Gradul de deformare al
materialului de prelucrat depinde în mod diferit de valorile parametrilor regimului

de aşchiere.
Adâncimea de aşchiere ap, influenţează într-o măsură relativ mică asupra
coeficientului de comprimare a aşchiei kl (figura 6.6). Pentru aşchierea complexă
(neliberă), creşterea adâncimii de aşchiere duce la o uşoară scădere a lui kl.
Fenomenul se explică prin creşterea căldurii dezvoltate la aşchiere şi a masei de
material ce preia această cantitate de căldura. Influenţa asupra lui k, poate fi
exprimată printr-o relaţie de forma: 1
1
x
p
l
a
C
k = (6.10)
Avansul ft respectiv grosimea aşchiei (a), influenţează mai mult gradul de
deformare al materialului. La avansuri mici deformaţiile sunt mari, prin creşterea
avansului, cresc forţele şi căldura la aşchiere şi gradul de deformare-scade (figura
6.7). Influenţa avansului de aşchiere asupra lui k, poate fi exprimată printr-o relaţie
de forma: 2
2
xl
f
C
k = (6.11)
Viteza de aşchiere (vc), influenţează gradul de deformare al materialului
(figura 6.8) prin temperatura la aşchiere, forţele de frecare şi natura contactului
aşchiei cu faţa de degajare. La prelucrarea materialelor care nu au tendinţa formării
depunerilor coeficientul k scade cu creşterea vitezei, la început mai rapid apoi mai
lent, datorită modificării condiţiilor de frecare dintre aşchie şi faţa de degajare. La
viteze foarte mari de aşchiere se produce încălzirea puternică şi instantanee a
materialului aşchiat care curge ca un lichid foarte vâscos, ceea ce corespunde unui
coeficient de comprimare plastică aproape unitar (kl ≈ 1).
La materialele ce formează depuneri pe tăiş se constată un minim local
corespunzător vitezei (vc ≈ 25 m/min) la care depunerea pe tăiş este maximă. La
depuneri mai mari deformaţiile sunt mai mici ca urmare a creşterii unghiului de
degajare real, care determină micşorarea forţelor de frecare şi creşterea temperaturii
în zona plastică (depunerea fiind un scut termic). Creşterea în continuare a vitezei,
duce la reducerea şi dispariţia fenomenului depunerii pe tăiş, variaţia comprimării
aşchiei fiind asemănătoare cazului materialelor ce nu produc depuneri pe tăiş.
Pentru domeniul vitezelor mari (vc > 50 m/min) şi foarte mari influenţa lui
vc asupra lui kl poate fi exprimată printr-o relaţie de forma:
49
Figura 6.6 Influenţa lui ap asupra lui kl Figura 6.7 Influenţa avansului asupra
grosimii aşchiei

3
3
x
c
l
v
C
k = (6.12)
Figura 6.8 Influenţa vitezei V asupra coeficientului Kl
Influenţa geometriei sculei aşchietoare. Se manifestă prin forma tăişurilor
active şi prin forma şi poziţia feţei de degajare.
Unghiul de degajare γ. Prin creşterea unghiului de degajare are loc o
reducere a deformaţiilor, deci o scădere a coeficientului kl, la valori mari ale
unghiului de degajare aşchiile obţinute fiind aşchii de curgere. Unghiurile de
degajare mici sau negative duc la scăderea capacităţii de taiere a dintelui aşchietor,
iar viteza de curgere a aşchiilor este mai mică, cea ce are ca efect creşterea
deformaţiilor plastice sub acţiunea forţei de frecare pe faţa de degajare. Aşchiile
obţinute fiind aşchii de forfecare sau de rupere.
Influenţa unghiului γ asupra lui kl, poate fi exprimată printr-o relaţie de
forma: 4
4
xl
C
k
γ
= (6.13)
Unghiul de înclinare al tăişului λT. În domeniul valorilor negative influenţa
lui λT asupra lui k, este mai mică decât pentru domeniul valorilor pozitive.
Rezultatele experimentale au permis stabilirea unei relaţii de forma:
5
5
x
T
l
C
k
λ
= (6.14)
Unghiul de atac principal χr. Prin creşterea unghiului de atac χr, creşte
grosimea aşchiei şi scade lăţimea, deformarea materialului (kl) scade (figura6.9).
Pentru valori χr > 60° se constată o creştere a deformaţiilor datorită accentuării
caracterului complex al aşchierii (creşte influenţa razei de ascuţire a tăişului rn).
Pentru muchia aşchietoare formată din două tăişuri rectilinii, cu rn = 0, dependenţa
poate fi exprimată prin relaţia:
6
6
x
r
l
C
k
χ
= (6.15)

Raza de vârf a sculei rε. Influenţa razei la vârf rε asupra coeficientului kl este
prezentată în figura6.10 şi se explică prin mărirea zonei curbe a tăişului. Aşchierea
devine mai complexă. Dependenţa se poate exprima prin relaţia:
7x
7
l
r
C
k
ε
= (6.16)
Raza de ascuţire/rotunjire a tăişului rn. Prin creşterea razei rn unghiul de
degajare al zonei de racordare a celor două feţe (degajare, aşezare) este negativ
(figura 6.11), fapt ce duce la creşterea deformaţiilor.
Influenţa este mai accentuată la valori mici ale grosimii stratului aşchiat (a
≤ 3rn) faţă de cazul când a > 3rn (figura 6.12). Dependenţa se poate exprima prin
relaţia: 8
8
x
nl rCk ⋅= (6.17)
Influenţa mediului (lichidului) de aşchiere. Comparativ cu aşchierea în aer,
utilizarea lichidelor pentru aşchiere duce la obţinerea de deformaţii plastice mai
mici. O reducere semnificativă a deformaţiilor se obţine în cazul utilizării uleiurilor
neemulsionabile aditivate, la care pe lângă efectul de ungere se manifestă şi efectul
de microaşchiere prin fenomenul de adsorbţie superficială sub acţiunea
componentelor capilar active din structura mediului de aşchiere. Influenţa mediului
de aşchiere asupra mărimii deformaţiilor plastice poate fi apreciată şi prin forma
51
Figura 6.9 Influenţa unghiului χr asupra
coeficientului Kl
Figura 6.10 Influenţa razei la vârf rε
asupra coeficientului Kl
Figura 6.11 Modficarea unghiului de
degajare γ cu raza rn
Figura 6.12 Influenţa razei rn asupra
coeficientului Kl

aşchiilor. Utilizarea uleiurilor neemulsionabile aditivate la prelucrarea oţelurilor,
duce la obţinerea de aşchii continue mai puţin curbate faţă de cele obţinute la
prelucrarea fără lichid sau cu ulei neemulsoinabil neaditivat.
6.5. Fenomenul depunerilor pe tăiş.
Acest fenomen cunoscut şi sub denumirea de tăiş de depunere sau adaos pe
tăiş, este un fenomen plastic secundar caracteristic aşchierii materialelor ductile cu
viteze relativ mici de aşchiere (vc = 20...60 m/min).
Depunerea pe tăiş este procesul de formare ciclică, pe faţa de degajare în
zona tăişului sculei, a unei depuneri de material sub formă de pană (figura 6.13).
Sub acţiunea forţelor de frecare dintre materialul aşchiat şi faţa de degajare, în zona
tăişului, unele particule de material sunt puternic tasate şi aderă, în mod continuu,
la faţa de degajare. Structura depunerii nu este omogenă ci stratificată, datorită
modului de dezvoltare.
Depunerea pe tăiş creşte în timp până la atingerea unor dimensiuni critice,
când datorită creşterii solicitării la forfecare, produsă de curgerea aşchiei, devine
posibilă desprinderea parţială sau totală. Depunerea desprinsă este înglobată în
aşchie şi în suprafaţa prelucrată sub forma unor solzi lucioşi şi duri. Frecvenţa
formării şi desprinderii depunerii variază în limite destul de largi (1/5...1/50
secunde), depinzând practic de toţi factorii ce influenţează procesul de aşchiere.
Datorită ecruisării puternice, materialul din depunere are o duritate de 2-3 ori mai
mare decât în aşchia nedetaşată, având astfel posibilitatea preluării rolului tăişului
(de unde şi denumirea de tăiş de depunere).
Depunerea este caracterizată prin înălţimea h, subînăltarea ∆a şi unghiurile
de degajare γd > 0 şi γd < 0, fenomen ce modifică geometria sculei şi influenţează
procesul de aşchiere atât pozitiv cât şi negativ.
Figura 6.13 Fenomenul depunerilor pe tăiş
Efectele pozitive asupra procesului de aşchiere sunt:
- protecţia tăişului împotriva uzurii abrazive şi a temperaturii, depunerea fiind un

scut termomecanic;
- mărirea unghiului de degajare (γd > γ), fapt ce micşorează forţele de deformare
plastică şi de frecare ;
- creşterea razei de ascuţire a tăişului (rnd > rn), îmbunătăţeşte rezistenta
termomecanică a sculei.
Aceste efecte duc la mărirea durabilităţii (duratei de viaţă) a sculei
aşchietoare.
Efectele negative asupra procesului de aşchiere pot fi:
- formarea şi distrugerea ciclică a depunerii, modifică geometria sculei, având ca
efect creşterea nivelului vibraţiilor cu efect negativ asupra formei geometrice,
preciziei dimensionale şi rugozităţii suprafeţei;
- formarea şi distrugerea ciclică a depunerii amplifică uzura prin adeziune a
tăişului sculei, particulele de depunere antrenate de aşchie produc uzură abrazivă
a fetei de degajare a sculei;
- înglobarea în suprafaţa prelucrată a unor fragmente din depunere, care
influenţează negativ prelucrările ulterioare şi operaţiile de montaj (depunerea
având duritate foarte mare).
Din cele prezentate, rezultă că depunerile sunt avantajoase la prelucrări de
degroşare şi trebuie evitate la prelucrările de finisare. Cercetările experimentale au
demonstrat că fenomenul depunerilor pe tăiş este influenţat de factorii participanţi
la procesul de aşchiere.
Influenţa materialului de prelucrat. Materialele ductile (oţelurile de
construcţii, oţelurile carbon, oţelurile aliate, aluminiul, cuprul, etc.) au tendinţa
formării depunerilor. La prelucrarea materialelor fragile (fonta, bronzul, oţelurile
călite), depunerea pe tăiş nu se manifestă. Cu cât materialul are proprietăţi plastice
mai pronunţate, cu atât fenomenul este mai intens. Cu cât ecruisarea materialului
este mai puternică, cu atât creşte înălţimea depunerii. Influenţa parametrilor
regimului de aşchiere. Este corelată cu influenţa acestora asupra deformării
materialului de prelucrat.
Viteza de aşchiere vc , are cea mai mare influenţă. Evoluţia depunerii pe tăiş
(înălţimea h), în funcţie de viteza de aşchiere este prezentată în figura6.14. Se
remarcă existenţa unui domeniu de viteze la care înălţimea depunerilor este
maximă. Experimental s-a stabilit că în condiţiile cele mai utilizate, înălţimea
maximă a depunerii pe tăiş corespunde vitezelor de aşchiere cuprinse în domeniul
15...30 m/min. Creşterea vitezei de aşchiere, duce la creşterea temperaturii zonei de
aşchiere, fenomenul depunerii dispare. Fenomenul se explică prin înmuierea
materialului depunerii, care se foarfecă şi se îndepărtează din ce în ce mai uşor.
La prelucrarea oţelurilor depunerile pe tăiş au dimensiuni maxime când
temperatura feţei de degajare atinge valoarea medie de cca. 300°C şi dispar când
temperatura feţei de degajare depăşeşte valoarea medie de cca. 600°C.
Prin creşterea avansului şi a adâncimii de aşchiere s-a constatat o creştere a
depunerii. Creşterea grosimii aşchiei nedetaşate conduce la o creştere a depunerii pe
tăiş dacă este însoţită de creşterea vitezei. La grosimi de aşchie foarte mari sau foarte
53

mici depunerea pe tăiş nu se mai formează. Influenţa geometriei şi materialului sculei
aşchietoare. Cea mai mare influenţă asupra depunerii pe tăiş o are unghiul de
degajare γ.
Valori mici (negative) pentru unghiul de degajare determină deformaţii
plastice mari, forţe de frecare mari şi ca urmare depuneri mari. Prin creşterea
unghiului de degajare, formarea depunerilor scade. Experimental s-a constatat că
depunerea depinde de rugozitatea feţei de degajare, fiind mai mare cu cât
rugozitatea acesteia din urmă este mai mare. Tendinţa de formare a depunerii scade
la sculele cu tăişuri din carburi metalice sinterizate.
Influenţa mediului (lichidului) de aşchiere. Datorită efectului de ungere,
mediile (lichidele pentru aşchiere) produc îmbunătăţirea condiţiilor de alunecare la
interfaţa aşchie/sculă (reducerea coeficientului de frecare), conducând prin aceasta
la o reducere sensibilă a dimensiunilor depunerilor pe tăiş.
6.6. Stratul de curgere.
La prelucrarea prin aşchiere a oţelurilor cu viteze de aşchiere ridicate, la
interfaţa sculă/aşchie au loc temperaturi mari (peste 600° C), stratul de material din
aşchie în contact cu faţa de degajare atinge o stare de plasticitate avansată, fiind
practic frânat în mişcarea sa de curgere de către sculă, formând stratul de curgere.
Grosimea acestui strat depinde de temperatură, respectiv de viteza de aşchiere, şi
este cu atât mai subţire şi mai plastic cu cât viteza este mai ridicată. Stratul de
curgere prezintă un gradient de viteză de la 0, la v1c, vitezele de deplasare ale
straturilor superioare succesive din aşchie fiind diferite (figura 6.14).
Figura 6.14 Evoluţia înălţimii “h” a depunerilor pe tăiş în funcţie
de viteza de aşchiere
În anumite situaţii stratul de curgere se separă de restul aşchiei stagnând pe
fata de degajare sau este împins spre tăiş, fiind laminat între faţa de degajare şi
suprafaţa aşchiată sub forma unei panglici subţiri de culoare albastră. Stratul de
curgere protejează scula, mărind rezistenţa la uzura prin abraziune, aşchia alunecă
pe stratul de curgere cu viteză mare, iar acesta alunecă pe faţa de degajare cu viteză
mică.
6.7. Stratul de stagnare.

Stratul stagnat se formează la aşchierea cu scule având unghiuri de degajare
mici sau negative sau cu faţetă negativă a feţei de degajare. Datorită condiţiilor
grele de deformare şi frecare, pe faţa de degajare se formează un strat care datorită
poziţiei nefavorabile este supus unei puternice comprimări plastice şi care nu poate
fi antrenat de aşchie (figura 6.15,a). Pentru scule cu faţetă negativă (figura 6.15,b),
zona de stagnare se formează ca un tăiş de depunere stabil. Pentru grosimi mari ale
aşchiei nedetaşate, materialul din zona de, stagnare este plastifiat şi extrudat sub
forma unei aşchii secundare în lungul muchiei aşchietoare principale (situaţie
similară cazului stratului de curgere). Fenomenul este avantajos la operaţii de
degroşare şi conduce la Teducerea consumurilor energetice cu cea. 15% şi la
creşterea durabilităţii sculei până la 20%.
a) b)
Figura 6.15 a) strat de stagnare datorită depunerilor pe tăiş, b)strat de
stagnare pentru scule cu faţetă negativă
6.8. Stratul ecruisat al suprafeţei aşchiate (generate).
Zona deformaţiilor plastice la aşchiere, prezentată în paragraful 5.3,
afectează şi stratul superficial al suprafeţei aşchiate (generate) prin modificarea
structurii şi ecruisarea acestuia.
Deformarea plastică a stratului de sub suprafaţa aşchiată (textura SS), duce
la apariţia unor tensiuni remanente care afectează rezistenţa la oboseală şi
macrodeformări ce afectează precizia dimensională a piesei prelucrate.
Intensitatea ecruisării stratului superficial şi pătrunderea în adâncime (puse
în evidenţă prin analiză metalografică, măsurarea microdurităţii, difracţie cu raze
X), depinde de parametrii procesului de aşchiere, în special de geometria sculei şi
de regimul de aşchiere.
Scăderea unghiului de degajare γ, creşterea razei de ascuţire a tăişului rn şi a
grosimii aşchiei, nedetaşate a, produc intensificarea ecruisării. Creşterea vitezei de
aşchiere are efect contrar.
55

În figura 6.16 se prezintă influenta razei de ascuţire a tăişului rn asupra
formării texturii SS. Planul de forfecare este tangent la suprafaţa tăişului în punctul
O. Stratul de material de grosime ∆ nu mai poate fi detaşat sub formă de aşchie şi
va fi tasat sub tăiş. Deformaţiile elastice acumulate se relaxează, astfel încât
suprafaţa aşchiată se va situa în cota ∆’. Eforturile remanente acumulate în stratul
superficial pot fi de compresiune sau întindere, funcţie de condiţiile de aşchiere.
În unele situaţii eforturile de compresiune acumulate pot avea efect
favorabil asupra rezistenţei la oboseală a suprafeţei generate.
Figura 6.16 Influenţa razei de ascuţire rn asupra formării texturii SS

Forţele şi puterea de aşchiere
FORŢELE ŞI PUTEREA DE AŞCHIERE
7.1. Generalităţi
Acţiunea mecanică de învingere a rezistentei la deformare a stratului de
material de secţiune axb, a frecărilor din zona de aşchiere şi transformarea stratului
respectiv în aşchie se numeşte forţă de aşchiere.
Rezistenţa totală la aşchiere R rezultă pe baza schemei din figura 7.1 şi este formată
din următoarele componente:
Figura 7.1 Componentele rezistenţei totale la aşchiere
R1, rezistenta interioară de deformare plastică propriu-zisă, manifestată în
planul de forfecare BA (datorată stării de tensiune σ şi τ, pe elementul de suprafaţă
(dSf), formată din:
- Rc, rezistenta totală la compresiune, datorată tensiunilor normale, a cărei mărime
este dată de relaţia:
σσ ⋅=⋅= ∫ f
S
fc SdSR
f
(7.1)
- Rd, rezistenţa totală la alunecare, datorată tensiunilor tangenţiale, a cărei mărime
este dată de relaţia;
ττ ⋅=⋅= ∫ f
S
fd SdSR
f
(7.2)
- Fi, forţa de frecare interioară, datorată eforturilor normale σ, pe suprafaţa de
forfecare BA, a cărei mărime este dată de relaţia:
cifii RSF ⋅=⋅⋅= µσµ (7.3)
Valoarea rezistenţei interioare de deformare plastică R1, este dată de
relaţia: idc RRRR ++=1 (7.4)
57
7

Bazele aschierii-aranjata

Empfohlen

Empfohlen

Weitere ähnliche Inhalte

Was ist angesagt?

Was ist angesagt? (20)

Andere mochten auch

Andere mochten auch (12)

Ähnlich wie Bazele aschierii-aranjata

Ähnlich wie Bazele aschierii-aranjata (11)

Bazele aschierii-aranjata