Aurelian Vlase

1

PROBLEME GENERALE ALE TEHNOLOGIEI

CONSTRUCŢIILOR DE MAŞINI

1.1. Procesul de producţie şi procesul tehnologic

Realizarea unui produs într-o întreprindere constructoare de maşini are loc cu participarea directă sau

indirectă a unor factori care îndeplinesc anumite activităţi sau acţiuni bine determinate, la locuri de muncă

bine precizate.

Totalitatea activităţilor sau acţiunilor de transformare a materiei prime, materialelor sau

semifabricatelor în produse finite formează procesul de producţie.

Produsul finit este produsul în faza de livrare către beneficiar - populaţie sau altă întreprindere. În

această accepţiune produse finite pot fi: piese, subansambluri, ansambluri, maşini-unelte etc.

Principalele activităţi ce se îndeplinesc în cadrul unui proces de producţie sunt:

- activităţi de concepţie şi proiectare a produselor, desfăşurate în ateliere de proiectare prototipuri

şi de autoutilare;

- activităţi de concepţie şi proiectare a tehnologiei de elaborare a semifabricatelor, a tratamentelor

termice primare, intermediare şi finale, desfăşurate în ateliere de proiectare tehnologică pentru prelucrări la

cald;

- activităţi de concepţie şi proiectare a tehnologiilor de prelucrare mecanică a pieselor, desfăşurate

în ateliere de proiectare tehnologică pentru prelucrări la rece;

- activităţi de concepţie şi proiectare a SDV-urilor necesare prelucrărilor la rece şi la cald,

desfăşurate în ateliere de proiectare SDV-uri şi autoutilări;

- activităţi de realizare practică a SDV-urilor proiectate, desfăşurate în secţii de sculărie şi de

autoutilare;

- realizarea semifabricatelor în secţii şi ateliere de turnătorie, forjă, sudare, tratamente termice

primare, ateliere de debitare;

- prelucrare mecanică a semifabricatelor în secţii şi ateliere de prototipuri, maşini-unelte, prese

etc.;

- tratamente termice intermediare şi finale, în ateliere de tratamente termochimice;

- asamblarea pieselor prelucrate în vederea obţinerii de subansambluri, ansambluri, maşini-unelte

etc., în secţii şi ateliere de montaj (asamblare);

vopsirea pieselor, subansamblurilor, maşinilor în scopul conservării şi obţinerii unui aspect

plăcut, în secţii şi ateliere de vopsitorie;

- controlul tehnic de calitate intermediar şi final în secţii şi ateliere productive, laboratoare,

servicii de control;

- întreţinerea şi reparaţiile utilajelor în secţii şi ateliere de întreţinere;

- activităţi de organizarea producţiei şi a muncii, desfăşurate în cadrul serviciului de organizare;

- aprovizionarea cu materii prime, materiale, semifabricate, SDV-uri etc. de către serviciul de

aprovizionare;

- activităţi de transport în cadrul întreprinderii şi de aprovizionare a locurilor de muncă,

desfăşurate de serviciul de transporturi şi depozite;

- activităţi administrative şi sociale, desfăşurate de serviciul administrativ;

- activităţi financiare, analize economice, costuri de producţie, control financiar intern, desfăşurate

de serviciul financiar;

- activităţi de contabilitate, desfăşurate de serviciul de contabilitate.

Se constată din cele prezentate că activităţile din cadrul unui proces de producţie pot fi grupate în :

activităţi de cercetare şi proiectare, activităţi de bază, activităţi auxiliare şi de deservire.

Activităţile de bază sunt activităţile legate direct de transformarea materialelor sau semifabricatelor

în produse finite prin modificări de formă, dimensiuni, proprietăţi şi aspect al acestora. Astfel de activităţi sunt

cele legate de realizarea semifabricatelor (prin turnare, forjare, presare, sudare etc.), prelucrarea mecanică,

asamblarea pieselor etc.

Activităţile auxiliare sunt acelea care pregătesc şi înlesnesc realizarea activităţilor de bază. Acestea

cuprind activităţile de producere a energiei electrice, aburului, aerului comprimat, întreţinerea maşinilor-

unelte şi a utilajelor, construcţia şi întreţinerea sculelor, dispozitivelor şi verificatoarelor etc.

Activităţile de deservire constau într-o varietate largă de servicii care asigură desfăşurarea normală

a proceselor de bază şi auxiliare. Dintre acestea, cele mai importante sunt: transportul materiilor prime şi

materialelor, aprovizionarea locurilor de muncă cu semifabricate şi SDV-uri, transportul diferitelor forme de

energie, gospodărirea depozitelor, activitatea laboratoarelor.

Diferitele activităţi prin care se realizează procesul de producţie în cadrul compartimentelor

întrepriderii se desfăşoară pe locuri de muncă, stabilite pe baza unei anumite diviziuni interne a muncii.

Locul de muncă, ca atare, reprezintă acea parte a compartimentului de producţie (secţie, atelier,

depozit etc.) caracterizat printr-un anumit spaţiu organizat în corcondanţă cu diviziunea internă a muncii. Pe

un loc de muncă îşi pot desfăşura activitatea unul sau mai mulţi muncitori.

Totalitatea activităţilor care realizează un anumit stadiu al transformării materiei prime în produs

finit formează procesul tehnologic. Deci procesul tehnologic este o parte din procesul de producţie. De

exemplu: procesul tehnologic de elaborare a semifabricatelor (de turnare, de forjare, de sudare, de sinterizare

etc.), procesul tehnologic de prelucrări (mecanice, neconvenţionale, prin deformări plastice la rece etc.),

procesul tehnologic de control, procesul tehnologic de vopsire, procesul tehnologic de asamblare etc.

1.2. Structura procesului tehnologic de prelucrări mecanice

Procesul tehnologic de prelucrări mecanice este cel care interesează cel mai mult pe inginerii

specialişti din domeniul construcţiilor de maşini şi de aceea, în continuare, se prezintă structura procesului

tehnologic de prelucrări mecanice.Pentru a prezenta sintetic structura procesului tehnologic s-a întocmit

schema din fig. 1.1.

Operaţia este partea procesului tehnologic care se execută asupra unui semifabricat

(sau câteva semifabricate care se prelucrează simultan) de către un muncitor (sau grup de muncitori) în mod

continuu şi la acelaşi loc de muncă. Operaţia reprezintă unitatea de bază în pregătirea tehnologică a

fabricaţiei. Aceasta poate să conţină una sau mai multe prinderi ale semifabricatului, cu condiţia de a se

păstra continuitatea prelucrărilor. Nu se consideră discontinuitate pauzele dintre schimburi sau pauzele de

masă, dacă piesa rămâne pe maşină.

Faza activă este partea operaţiei în care se execută, printr-o singură prindere, o suprafaţă sau mai

multe suprafeţe simultan cu o sculă (sau complet de scule ce lucrează simultan) şi acelaşi regim de aşchiere.

Schimbarea unuia dintre elementele ce caracterizează faza - prinderea, suprafaţa, scula, regimul de aşchiere

- implică schimbarea fazei.

Observaţii. În normativele de timpi existente, părţile operaţiei legate de prinderea şi

desprinderea semifabricatelor sunt tratate ca faze auxiliare sau inactive, care se trec în conţinutul operaţiilor

din planurile de operaţii. Considerarea fazelor auxiliare capătă importanţă şi mai mare la maşinile-unelte

automate, unde participă ca şi fazele tehnologice active la întocmirea portprogramelor; de exemplu la

trasarea camelor.

Trecerea este o parte a fazei active care se execută într-o singură deplasare a sculei (sau a mai

multor scule) în raport cu suprafaţa de prelucrat şi în sensul avansului în care se produce aşchierea.

În funcţie de mărimea adaosului de prelucrare, acesta poate fi îndepărtat într-o singură trecere a

sculei sau în mai multe, la fiecare trecere îndepărtându-se un strat de metal de grosime egală cu adâncimea

de aşchiere t.

Trecerile sunt elementele cele mai simple ale operaţiei, legate direct de schimbarea formei şi

dimensiunilor semifabricatelor.

Mânuirea este o parte a fazei care conţine un grup de acţiuni cu o anumită finalitate necesară

executării fazei, fără îndepărtare de material (aşchii).

Potrivit definiţiei, mânuirea este o parte auxiliară, inactivă a fazei tehnologice.

Exemple de mânuiri: pornirea maşinii-unelte; apropierea sculei aşchietoare de semifabricat; reglarea

cuţitului la cotă; cuplarea avansului longitudinal sau transversal; decuplarea avansului; retragerea sculei

aşchietoare; oprirea maşinii unelte; controlul dimensiunii obţinute etc.

Mişcarea este o parte a mânuirii care constă într-o singură acţiune simplă a muncitorului. De

Fig.1.1

exemplu, pentru controlul dimensiunii obţinute, mânuirea respectivă conţine mai multe mişcări: mişcarea

mâinii până la şubler; prinderea şublerului; deplasarea şublerului până la semifabricat; cuprinderea

semifabricatului între fălcile şublerului şi citirea propriu-zisă a dimensiunii efective; scoaterea şublerului de

pe semifabricat; deplasarea şublerului la locul de unde a fost luat; degajarea mâinii muncitorului; retragerea

mâinii în poziţia iniţială de la care a plecat.

În cazul în care controlul unor dimensiuni se execută de muncitor în mod obligatoriu la toate

piesele din lot, mânuirile respective devin faze auxiliare (inactive) şi se trec în structura planului de

operaţii sub denumirea de control intermediar.

Controlul executat de un alt individ decât cel care prelucrează piesa devine operaţie de control

(de exemplu, controlul final). Iată, deci, că un control tehnic poate fi considerat: mânuire, fază auxiliară

sau operaţie, în funcţie de condiţiile în care are loc.

În proiectarea proceselor tehnologice de prelucrări mecanice se au în vedere două principii de

bază în stabilirea traseului tehnologic: principiul concentrării prelucrărilor şi principiul diferenţierii

prelucrărilor. Se adoptă acel principiu care asigură tehnologia optimă din punct de vedere economic.

De regulă se aplică principiul concentrării prelucrărilor în cazul producţiei de unicate sau

individuală, când se păstrează continuitatea prelucrărilor pe aceeaşi piesă, în cazul producţiei de serie mare

şi de masă pe maşini automate, la prelucrarea pieselor mari, indiferent de serie, şi la prelucrarea pe maşini-

unelte agregat cu mai multe capete de forţă, în toate aceste situaţii prelucrările se vor face în mai puţine

operaţii, fiecare din acestea conţinând mai multe faze.

Principiul diferenţierii prelucrărilor se aplică, de regulă, în cazul producţiei de serie pe maşini

universale şi specializate. În aceste situaţii vor rezulta mai multe operaţii, fiecare cu mai puţine faze

(uneori o singură fază) pentru a se păstra reglajul sculelor.

Pentru înţelegerea mai bună a acestor noţiuni de bază în întocmirea unui traseu tehnologic se

vor prezenta în tabelele 1.1 şi 1.2 două variante tehnologice pentru piesa din fig. 1.2. Se constată o

concentrare a prelucrărilor la operaţia 2, deoarece se păstrează continuitatea lucrului pe aceeaşi piesă şi la

acelaşi loc de muncă.

Dacă piesa finită este supusă în exploatare la uzare sau alte solicitări, se mai poate introduce o

operaţie de tratament termic înaintea rectificării.

Se observă că la strunjirile de finisare şi la rectificare semifabricatul a fost prins între vârfuri,

pentru a se asigura concentricitatea tuturor suprafeţelor.

Se constată că operaţia 2 de la varianta întâi s-a transformat în patru operaţii. Deci s-a aplicat

principiul diferenţierii operaţiilor, pentru a nu se schimba reglajul unor scule până nu se prelucrează tot lotul

de piese. Acest mod de a proceda, atunci când se lucrează cu loturi de piese, conduce la reduceri însemnate de

timpi auxiliari.

Deci în cadrul variantei a doua se realizează fiecare operaţie pe tot lotul de piese. De exemplu la

operaţia 4 se fac numai strunjirile de finisare la tot lotul şi apoi se trece la operaţia 5, în care se fac numai

teşirile şi degajările la tot lotul.

În cadrul rectificărilor, se reglează maşina-unealtă şi se rectifică numai fusul d1, la tot lotul şi după

aceea se face un nou reglaj al maşinii şi se rectifică numai fusul d3 la tot lotul. Astfel, traseul tehnologic prevede

două operaţii distincte.

1.3. Aspecte legate de orientarea şi fixarea semifabricatelor

Din cele prezentate în cadrul structurii procesului tehnologic se constată că, în conţinutul

operaţiei, pot intra atât faze tehnologice - active, cât şi faze auxiliare -inactive, ca: prinderea semifabricatului,

controlul intermediar, desprinderea semifabricatului etc.

Prinderea semifabricatului presupune mai întâi orientarea lui în raport cu traiectoria sculei

aşchietoare şi apoi fixarea pentru a se conserva orientarea semifabricatului în timpul prelucrărilor.

În cazul pieselor prismatice, orientarea presupune aşezarea şi poziţionarea acestora ca în fig. 1.3.

În cazul pieselor de revoluţie, cu lungimea de prindere mai mare ca diametrul, orientarea se face printr-o

dublă ghidare (centrare) şi un sprijin, ca în fig. 1.4. În cazul pieselor disc (cilindrice scurte), cu înălţimea mai

mică ca diametrul, orientarea presupune o aşezare şi o centrare în plan ca în fig. 1.5.

Pentru realizarea cotei h, la piesa din fig. 1.3, se foloseşte o bază de aşezare simbolizată cu

simbolul [1], care leagă trei grade de libertate ale piesei (o translaţie şi două rotaţii). În existenţa bazei de

aşezare [1], pentru realizarea cotei l1 se foloseşte o bază de ghidare simbolizată cu simbolul [2], care mai

leagă două grade de libertate ale piesei (o translaţie şi o rotaţie). În existenţa celor două baze, pentru

realizarea cotei l3 se mai foloseşte o bază de sprijin simbolizată cu simbolul [3], care leagă cel de-al 6-lea

grad de liberate al piesei.

În fig. 1.4, axa piesei este materializată prin folosirea universalului de la maşina de strunjit,

simbolizat cu simbolul [1], care leagă patru gade de liberate (două translaţii şi două rotaţii), pentru

suprafeţele cilindrice lungi (l ≥d). Pentru realizarea cotei l se mai foloseşte o bază de sprijin simbolizată cu

simbolul [2], care mai leagă un grad de libertate (translaţia axială).

Se observă, în fig. 1.5, că universalul nu poate prelua decât două grade de libertate pieselor de tip

disc, de lungime mică ( l < 𝑑). De aceea, în existenţa elementului autocentrant [2] trebuie se folosească şi o bază de

aşezare simbolizată cu simbolul [1].

În tabelul 1.3 sunt prezentate o serie de exemple privind simbolizarea bazelor întâlnite cu frecventă

mare în sistemele de orientare a suprafeţelor.

Tabelul 1.3

Observaţie. S-au utilizat prescurtările: r-rotaţie;t-translaţie.

1.4. Caracterizarea tipurilor de producţie

în construcţia de maşini

1.4.1. Caracterizarea producţiei individuale

În cazul producţiei de unicate se evidenţiază următoarele caracteristici: prelucrările se fac

individual, pe o piesă sau câteva piese; există o nomenclatură variată de piese; se utilizează maşini-unelte şi

SDV-uri cu caracter universal; nu există o perspectivă de repetare a prelucrării aceloraşi piese; coeficientul de

încărcare a maşinilor-unelte este redus; documentaţia tehnologică este sumară, la nivelul fişei tehnologice; nu

se calculează regimurile de aşchiere (în majoritatea cazurilor se lasă la latitudinea lucrătorului), cu excepţia

pieselor de dimensiuni mari şi complexe; normarea timpilor se face prin metoda comparaţiei sau după

normative pentru producţie de unicate; se utilizează larg trasarea înaintea prelucrărilor mecanice; reglarea

sculelor aşchietoare la cotă se face prin aşchii de probă sau după trasaj; lucrătorii trebuie să aibă calificare

ridicată; amplasarea maşinilor-unelte se face pe grupe omogene de maşini; semifabricatele se realizează cu o

precizie relativ scăzută, de exemplu turnarea în forme din amestec de formare nepermanente, forjarea liberă,

debitarea etc.; realizarea asamblărilor se face prin metoda ajustărilor.

1.4.2. Caracterizarea producţiilor de serie mică şi serie mijlocie

În cazul producţiilor de serie mică şi serie mijlocie se evidenţiază următoarele caracteristici:

prelucrările se fac pe loturi de piese de acelaşi fel; există o nomenclatură medie de piese; există perspectiva

repetării periodice a fabricării aceloraşi piese; se utilizează maşini-unelte şi SDV-uri universale şi specializate;

coeficientul de încărcare a maşinilor-unelte este mediu; documentaţia tehnologică este mai amănunţită, la

nivelul planurilor de operaţii; regimurile de aşchiere se aleg din normative sau le calculează computerul,

utilizând programe adecvate; normarea tehnică a timpilor de prelucrare se face mai exact după normative;

trasarea se aplică parţial la seriile mici de produse şi se elimină aproape total la seriile mijlocii; reglarea

sculelor la cotă se face prin diferite metode - metoda pieselor de probă, metoda etaloanelor sau a şabloanelor şi

metoda trecerilor de probă la seriile mici; calificarea muncitorilor este medie; amplasarea maşinilor-unelte se

face pe grupe omogene în general; semifabricatele se realizează cu precizie mai ridicată; realizarea

asamblărilor se face prin metoda interschimbabilităţii limitate folosind sortarea sau reglarea de compensare.

1.4.3.Caracterizarea producţiilor de serie mare şi de masă

În cazul producţiilor de serie mare şi de masă se evidenţiază următoarele caracteristici: prelucrările

se fac de regulă în flux tehnologic şi mai puţin pe loturi de piese; există o nomenclatură redusă de produse, în

cantităţi foarte mari; fabricarea produselor este neîntreruptă într-un interval mare de timp; se utilizează

maşini-unlte specializate, speciale, agregate, linii automate; se utilizează S.D.V.-uri specializate, speciale şi

automatizate, complexe; coeficientul de încărcare a maşinilor-unelte este ridicat; documentaţia tehnologică

este foarte amănunţită la nivelul planurilor de operaţii şi al fişelor de reglare a maşinilor; regimurile de

aşchiere se calculează amănunţit, uneori se preferă optimizările, utilizând diverse modele matematice, cu

rezolvare pe calculator; normarea tehnică a timpilor se face amănunţit, până la nivelul mânuirilor şi al

mişcărilor; trasajul trebuie eliminat total; reglarea sculelor la cotă trebuie să se facă pe cât posibil automat;

calificarea muncitorilor poate fi mai scăzută în cazul maşinilor automate, iar a reglorilor trebuie să fie mai

ridicată; amplasarea maşinilor-unelte se face de regulă, în flux tehnologic; transportul trebuie să aibă un grad

ridicat de mecanizare şi automatizare; semifabricatele se realizează cu precizii foarte ridicate şi cu adaosuri

mici de prelucrare; asamblarea pieselor se face prin metoda interschimbabilităţii totale.

1.5. Tehnologicitatea construcţiei pieselor

1.5.1. Definirea şi importanţa tehnologicităţii construcţiei pieselor

Tehnologicitatea este însuşirea construcţiei piesei, ansamblului, maşinii, utilajului sau instalaţiei

prin care acestea, fiind eficiente şi sigure în exploatare, se pot executa la volumul de producţie stabilit cu

consumuri de materiale şi de muncă minime, deci şi cu costuri scăzute.

Minimalizarea importanţei tehnologităţii, ignorarea rolului ei de însuşire de bază a construcţiei

produselor tehnice poate duce la mărirea substanţială a volumului de muncă şi a consumului de material

necesar fabricării lor şi, în consecinţă, la creşterea cheltuielilor pentru fabricarea acestora.

La aprecierea tehnologicităţii construcţiei maşinilor, utilajelor şi instalaţiilor trebuie luate în

considerare următoarele elemente principale:

- raţionalitatea schemelor tehnologice ale acestora;

- raţionalitatea schemelor cinematice;

- unificarea (tipizarea, normalizarea, standardizarea) pieselor şi ansamblurilor, a materialelor şi a

diverselor elemente constructive ale pieselor, ca filete, module de roţi dinţate, diametre de găuri, canale de

pană, caneluri, raze de racordare a suprafeţelor etc., precum şi a preciziei şi rugozităţii suprafeţelor prelucrate;

- masa maşinii, utilajului sau instalaţiei şi consumul de material necesar fabricării acestora;

- concordanţa formei constructive a pieselor şi, în general, a construcţiei ansamblurilor cu

particularităţile diferitelor metode şi procese de fabricare optimă a acestora (inclusiv a semifabricatelor lor).

1.5.2. Indicii tehnico-economici de bază pentru aprecierea tehnologicităţii construcţiei pieselor

Aprecierea tehnologicităţii construcţiei maşinii se face cu ajutorul unor indici tehnico-economici

absoluţi sau relativi, ca de exemplu:

- masa maşinii sau instalaţiei m, în kg, din cadrul mai multor variante cu aceleaşi performanţe

tehnico-economice;

- gradul de utilizare a materialului 𝜂 = m/mc, în care mc reprezintă masa materialului consumat pentru

fabricarea maşinii;

- gradul de unificare a pieselor 𝜆𝑝 = (𝑛𝑡 − 𝑛𝑟 ) /𝑛𝑡 , în care nr reprezintă numărul de repere

distincte şi nt - numărul total de piese ale maşinii sau instalaţiei; dacă fiecărui reper îi corespunde o singură

piesă, atunci nt = nr şi rezultă că 𝜆𝑝= 0;

- gradul de unificare a diferitelor elemente constructive ale pieselor (diametre de găuri, filete, canale

de pană, caneluri etc.) 𝜆𝑒 =(𝑒𝑡 - et d)/et , în care et d reprezintă numărul de tipodimensiuni unificate ale unui

anumit element constructiv şi et - numărul total de elemente constructive de tipul respectiv; de exemplu, dacă

la piesele unei maşini-unelte trebuie prelucrate 600 de găuri cu diametre de 60 de valori diferite, atunci

gradul de unificare 𝜆𝑒= (𝑒𝑡 − 𝑒𝑡,𝑑 )/et = (600- 60)/600 = 0,9;

- gradul de standardizare (normalizare) a pieselor 𝜌 = 𝑛𝑝𝑠/𝑛𝑝 , în care 𝑛𝑝 este numărul total de

piese ale maşinii iar nps- numărul de piese standardizate;

- volumul de muncă pentru fabricarea produsului

𝑇 = �𝑇𝑖

𝑛

𝑖=1

în care 𝑇𝑖este norma tehnică de timp pentru fabricarea unei piese oarecare i ;

- costul maşinii sau utilajului

𝐶 = �𝐶𝑝𝑖

𝑛𝑝

𝑖=1

+ �𝐶𝑚𝑖

𝑛𝑚

𝑖=1

,

în care 𝐶𝑝𝑖 este costul unei piese oarecare i din componenţa produsului respectiv, Cmi - costul unei

operaţii sau grupe de operaţii de montaj oarecare, i şi nm - numărul total de operaţii sau grupe de operaţii de

montaj.

Au fost prezentaţi numai o parte din principalii indici de apreciere a tehnologicităţii construcţiei

pieselor. În funcţie de etapa în care se face analiza tehnologicităţii unei construcţii de produs tehnic se folosesc

anumiţi indici de apreciere a tehnologicităţii. De exemplu, dacă se face analiza tehnologicităţii înaintea

elaborării tehnologiei de fabricaţie, se pot utiliza ca indici gradul de unificare a diferitelor elemente

constructive ale pieselor, gradul de repetabilitate a pieselor, gradul de unificare ce a rezultat în faza proiectului

tehnic de execuţie. Dacă analiza tehnologicităţii se face după asamblarea produsului, se poate utiliza cel mai

complet indice de apreciere a tehnologicităţii, adică costul produsului.

Corelarea cât mai completă a construcţiei pieselor şi ansamblurilor cu particularităţile tehnologice

ale metodelor şi procedeelor de fabricare a acestora constituie un factor important de realizare a

tehnologicităţii construcţiei maşinilor şi utilajelor.

Necorelarea construcţiei cu procedeele tehnologice raţionale pentru executarea lor la producţia dată

duce la creşterea volumului de muncă pentru fabricarea produsului respectiv şi a consumului de material, în

consecinţă a costului acestuia.

Corelarea dintre particularităţile metodelor şi procedeelor tehnologice de executare a

semifabricatelor şi pieselor de maşini cu construcţiile şi materialele acestora poate fi realizată prin respectarea

unor cerinţe tehnologice la proiectarea pieselor şi ansamblurilor respective. Aceasta constituie o problemă

foarte complexă şi dificilă, datorită diversităţii particularităţilor tehnologice şi faptului că, uneori, acestea vin

în contradicţie cu cerinţele funcţionale ale pieselor (care au rol determinant), precum şi cu unele condiţii

specifice în care produsul se va executa. De aceea, de cele mai multe ori, pentru a stabilii varianta constructivă

optimă, este necesară analiza tehnico-economică a mai multor variante.

Pentru evidenţierea posibilităţii de realizare a acestei corelări se prezintă în continuare numai

câteva din multitudinea cerinţelor tehnologice de proiectare a semifabricatelor şi pieselor.

1.5.3. Tehnologicitatea semifabricatelor turnate

Semifabricatele turnate trebuie să aibă o astfel de formă încât să preîntâmpine posibilitatea apariţiei

diferitelor defecte interne în timpul turnării.

Un defect al semifabricatelor turnate îl constituie suflurile, care se datoresc uneori şi formei

constructive neadecvate a semifabricatelor, prin aceea că nu permite evacuarea completă a gazelor din forma

de turnare. Un astfel de exemplu este arătat în fig. 1.6, a, unde, la turnarea materialului în formă, datorită

spaţiilor orizontale mari, bulele de aer se adună în partea superioară a acestor spaţii şi, ca urmare, pe

suprafeţele respective apar sufluri şi zone poroase care scad rezistenţa materialului. De aceea, este convenabil

ca suprafeţele orizontale mari să fie evitate şi înlocuite cu suprafeţe înclinate (fig. 1.6, b), care permit bulelor

de aer şi impurităţilor să se ridice în maselotă.

a b

În vederea micşorării volumului de muncă necesar executării semifabricatelor turnate, la

proiectarea pieselor este necesar ca forma constructivă a acestora să fie compusă din elemente cu forme

geometrice cât mai simple şi mai avantajoase din punctul de vedere al executării modelelor de formare,

cutiilor de miezuri, formei de turnare, curăţirii semifabricatului etc. Se recomandă evitarea aşa-numitelor

colţuri moarte şi adânciturilor (fig.l.7,a). Trebuie folosite cât mai multe suprafeţe plane tangente la

suprafeţele cilindrice (fig. 1.7,b). De asemenea trebuie evitată mărirea, în mod nejustificat,

Fig.1.7

Fig.1.6

a dimensiunilor de gabarit într-una dintre direcţiile piesei (fig. 1.8), deoarece se măreşte volumul de

muncă şi consumul de material pentru executarea formei de turnare.

Analiza tehnologicităţii pieselor turnate urmăreşte cu precădere şi alte elemente: grosimea

pereţilor, razele de racordare a pereţilor, construcţia cavităţilor şi concentraţiile mari de metal.

Grosimea pereţilor unei piese turnate se determină, pe de o parte, prin condiţiile constructiv-

funcţionale impuse acesteia şi, pe de altă parte, prin proprietăţile tehnologice de turnare ale materialului şi

prin particularităţile procedeului de turnare aplicat. Grosimea pereţilor realizabilă tehnologic este limitată

înspre valorile inferioare pentru a se preîntâmpina umplerea incompletă a formei, apariţia tensiunilor

interne şi crăpăturilor, formarea retasurilor de contracţie şi suflurilor. Valorile minime ale grosimii

pereţilor considerate tehnologice, pentru diferite procedee de turnare sunt indicate în diverse tabele, în

îndrumarele de proiectare a semifabricatelor.

Trebuie evitate şi grosimile prea mari ale pereţilor datorită creşterii consumului de metal şi

pericolului de apariţie a retasurilor interioare şi porozităţilor. Este preferabilă mărirea rigidităţii construcţiei

prin consolidarea pereţilor cu nervuri.

De asemenea, trecerea lină de la secţiuni mici ale pereţilor la secţiuni mai mari şi racordarea

corectă a pereţilor asigură obţinerea unor piese turnate fără defecte de tipul retasurilor de contracţie,

porozităţilor, crăpăturilor.

Pentru exemplificare, în fig. 1.9 se prezintă racordarea pereţilor perpendiculari ai pieselor turnate. După cum

se observă, varianta с este cea mai corectă, cu raze interioară şi exterioară.

De asemenea, se recomandă evitarea concentraţiilor

mari de metal în anumite zone ale semifabricatului turnat, din

cauza pericolului de formare a retasurilor. În acest scop se

efectuează modificări constructive cum ar fi de exemplu,

înlocuirea îmbinărilor în x cu îmbinări în z (fig. 1.10).

Forma constructivă a semifabricatelor turnate trebuie

proiectată - pe cât posibil - astfel încât la executarea formei de

turnare să nu fie necesare miezuri. De exemplu, pentru

obţinerea semifabricatului din fig. 1.11, a, forma de turnare

conţine un miez fixat în consolă. Dacă se modifică secţiunea

transversală a piesei sub forma celei reprezentate în fig.

1.11,b, forma de turnare se execută fără miez. Miezurile

complică forma, măresc pericolul de rebutare şi ridică sensibil

costul turnării. De aceea, se impune renunţarea la folosirea

miezurilor ori de câte ori acest lucru este posibil. Se vor evita,

în special, construcţiile care necesită folosirea unor miezuri

lungi, de secţiune relativ mică, atât din cauza rigidităţii

insuficiente, cât şi datorită evacuării dificile a gazelor din

miez şi curăţirii greoaie a semifabriactului. Ca diametre minime ale miezurilor se admit, în mod obişnuit,

3...5 mm pentru aliaje uşoare, 5...7 mm pentru fontă, 7...10 mm pentru oţel.

1.5.4. Tehnologicitatea semifabricatelor forjate şi matriţate

Pentru semifabricatele forjate şi matriţate la cald este necesar ca la proiectarea lor să se aibă în

vedere unele cerinţe specifice acestor procedee de prelucrare şi volumului de producţie considerat. Astfel,

suprafaţa de separaţie la semifabricatele matriţate trebuie să aibă o poziţie care să permită o matriţare uşoară şi

productivă, să asigure reducerea la minim a deşeurilor de metal, să permită scoaterea uşoară a semifabricatului

din matriţă, debavurarea simplă şi prelucrarea ulterioară uşoară prin aşchiere. În acest scop se recomandă ca

suprafaţa de separaţie să fie plană şi cuprinsă în planul de simetrie al semifabricatului (fig. 1.12, b), deoarece

în acest caz se reduce costul matriţei, se uşurează executarea semifabricatului, debavurarea şi apoi centrarea

lui în vederea prelucrării prin aşchiere.

Piesele perechi - dreapta, stânga - trebuie să aibă forma astfel încât semifabricatele

lor să fie matriţate cu aceeaşi matriţă şi să poată fi prelucrate prin aşchiere cu aceleaşi dispozitive. De

exemplu, în fig. 1.13, a este prezentată o construcţie care necesită matriţe diferite pentru executarea

semifabricatelor şi dispozitive diferite pentru prelucrarea lor prin aşchiere, iar în fig. 1.13, b este prezentată

construcţia pentru care matriţarea semifabricatului piesei pe dreapta şi a celei pe stânga se face cu aceeaşi

matriţă.

Construcţia piesei trebuie să permită executarea semifabricatului prin procedeul care asigură

obţinerea unui grad maxim de apropiere între forma şi dimensiunile semifabricatului cu forma şi

dimensiunile piesei finite.

Astfel, construcţia pentru blocul de două roţi dinţate prezentat în fig. 1.14, a, nu permite matriţarea

semifabricatului pe maşina de forjat orizontală, datorită golului g care poate fi obţinut numai prin prelucrarea

prin aşchiere, ceea ce necesită un consum ridicat de material şi de manoperă la aşchiere. Modificând

construcţia ca în fig. 1.14, b, semifabricatele se obţin pe maşina de forjat orizontală având un grad ridicat de

asemănare cu piesa finită.

1.5.5. Tehnologicitatea semifabricatelor sudate

Sudabilitatea este o proprietate tehnologică definită prin caracteristicile de comportare la sudare a

metalului sau aliajului care să corespundă condiţiilor impuse în exploatare din următoarele trei puncte de

vedere: metalurgic, constructiv şi tehnologic.

Comportarea metalurgică la sudare se referă la transformările structurale şi schimbările

proprietăţilor fizice, chimice şi mecanice ce au loc sub influenţa sudării. Comportarea constructivă la sudare se

referă la influenţa configuraţiei geometrice a ansamblului sudat şi a sudurilor asupra rezistenţei la solicitări

termice şi corosive. Comportarea tehnologică la sudare se referă la complexitatea condiţiilor tehnologice ce

trebuie îndeplinite în fazele de pregătire şi de execuţie a sudării, precum şi în fazele de tratament termic şi

prelucrare după sudare.

Pentru aprecierea comportării la sudare a unui metal sau aliaj nu există o metodă cantitativă

ştiinţifică, pentru aprecierea acesteia existând însă unele prescripţii şi criterii de apreciere.

Încercarea care permite evaluarea aproximativă a comportării la sudare este măsurarea durităţii în

zona influenţată termic. Fiecare element de aliere conţinut de oţel afectează durificarea sub cordon, de aceea

este introdusă noţiunea de carbon echivalent Ce [%], având valori ce depind de elementul de aliere şi de

grosimea a cordonului de sudură.

În STAS 7194-79 se prezintă următoarea relaţie de calcul pentru carbonul echivalent:

𝐶𝑒[%] = 𝐶% + 𝑀𝑛%6

+ 𝐶𝑟%5

+ 𝑁𝑖%15

+ 𝑀𝑜%4

+ 𝐶𝑢%13

+ 𝑃%2

+ 0.0024 𝑠 % (1.1)

Se obţine o sudabilitate bună pentru Ce% ≤0,45 %. Dacă Ce, > 0,45, se indică precauţii speciale:

preîncălzire, folosirea unor materiale de adaos şi a unor procedee de sudare adecvate etc.

De exemplu, dacă se caută să se determine sudabilitatea oţelului OL37 se procedează astfel: se

precizează compoziţia chimică: 0,18% C; 0,5% Mn; 0,05% P; 0,05% S; se face calculul pentru s = 2,5 mm;

Ce % = 0,18% + (0,5 / 6)% + (0,05 / 2) % + 0,0024 • 2,5% = 0,294%. (1.2)

Se observă că C,%≪0,45%, deci oţelul OL37 are sudabilitate bună necondiţionată.

La proiectarea schemelor de sudare trebuie să se respecte anumite reguli de sudare. Astfel, trebuie

evitate îmbinările între piese cu diferenţe mari de secţiune, cum sunt cele exemplificate în fig. 1.15, a şi 1.16,

a, găsindu-se soluţii adecvate după caz (fig. 1.15, b şi 1.16, b).

La o sudare obişnuită, ca cea prezentată în fig. 1.17, a, datorita deformaţulor produse de

tensiunile interne după răcirea cordonului de sudură, una dintre piese va căpăta o deviaţie unghiulară a,

în raport cu cealaltă piesă. Acest dezavantaj poate fi evitat dacă sudarea se realizează pe ambele părţi

sau sub o înclinare inversă cu unghiul a, ca în fig. 1.17,b.

În cazul îmbinării a două piese cu un raport al secţiunilor s2 /si ≥ 1,25 (ng. 1.18, a) se recurge

la subţierea piesei cu secţiunea mai mare către capătul de îmbinare (fig. 1.18,b).

În fig. 1.19 se prezintă mai multe variante de sudare a două piese sub un unghi drept. Dacă

construcţia nu necesită o precizie şi o rezistenţă ridicată, atunci cea mai economică variantă este cea din fig.

1.19, a. În cazul în care se cere o rezistenţă mai ridicată a îmbinării, dar fără pretenţii mari de precizie, se aleg

variantele b şi d, mai ieftină fiind varianta b. Dacă se cer atât rezistenţă, cât şi precizia ridicată, se aleg

variantele с şi e, mai ieftină fiind varianta e, cu condiţia ca forma rezultată să fie acceptată şi de rolul

funcţional al îmbinării.

În cazul realizării unor construcţii sudate rezistente, atât la solicitări statice, cât şi dinamice, trebuie

să se ţină seama de următoarele indicaţii:

1) conceperea unor construcţii sudate cât mai flexibile, astfel încât efectul negativ al tensiunilor

remanente generate de către deformaţiile termice frânate să fie cât mai mic posibil sau complet înlăturat;

2) evitarea amplasării îmbinărilor sudate prevăzute cu aglomerarea sau intersectarea de cordoane

de sudură sau treceri bruşte de la o secţiune la alta (concentratori de tensiune) în zonele nefavorabile din

punctul de vedere al modului de solicitare a construcţiei sudate;

3) adoptarea unor forme geometrice pentru elementele construcţiei sudate şi a calităţii materialului

astfel încât să se anihileze efectul negativ al concentratorilor de eforturi maxime asupra rezistenţei la

solicitările în exploatare a construcţiei metalice proiectate (în acest scop se vor folosi elemente executate din

materiale cu tenacitate ridicată);

4) evitarea îmbinărilor sudate cu concentratori puternici de tensiuni prin folosirea razelor mari de

racordare sau prin prelucrarea corespunzătoare (subţiere) a zonei adiacente cordonului de sudură;

5) orientarea elementelor în construcţia sudată astfel încât direcţia forţei de

solicitare să coincidă cu direcţia fibrajului de laminare a semifabricatelor care compun îmbinarea;

6) numărul de treceri pentru formarea cordoanelor de sudură şi mai ales acelora executate pe

şantiere să fie, pe cât posibil, mai mic;

7) evitarea îmbinărilor realizate cu cordoane convexe de sudură, deoarece aceastea favorizează

formarea unor concentratori puternici de tensiuni remanente;

8) realizarea îmbinărilor sudate, pe cât posibil, cu cordoane continue de sudură, chiar dacă

condiţiile de rezistenţă a construcţiei nu impun acest lucru;

9) în cazul sudării unor subansambluri sau ansambluri se va alege ordinea optimă de sudare a

elementelor componente astfel încât deformaţiile termice şi tensiunile remanente să fie minime, evitându-se în

felul acesta folosirea ulterioară a unor tratamente termice de detensionare sau normalizare care ar putea să

genereze alte categorii de defecte în îmbinările sudate;

10) în cazul asamblărilor solicitate de forţe orientate perpendicular pe cordonul de sudură se vor

folosi, pe cât posibil, numai îmbinări cap la cap.

1.5.6. Tehnologicitatea pieselor sub aspectul prelucrării lor

prin aşchiere

Numărul de prinderi şi de poziţii ale unei piese în cursul prelucrării sale este influenţat de forma sa

şi de numărul şi poziţia suprafeţelor prelucrate. Pentru micşorarea numărului de prinderi şi de poziţii,

suprafeţele trebuie dispuse, pe cât posibil, în acelaşi

plan sau în plane care, în funcţie de procedeele de prelucrare, să permită prelucrarea unui număr mai mare de

suprafeţe din aceeaşi poziţie a piesei pe maşina - unealtă. Astfel, prelucrarea suprafeţelor plane înclinate între

ele necesită, în general, prinderi sau poziţii (dacă se folosesc dispozitive rotitoare) suplimentare. De

asemenea, prelucrarea găurilor cu axe înclinate (fig. 1.20, a) se face din mai multe prinderi sau prin

schimbarea poziţiei pentru fiecare din cele două grupe de suprafeţe 1 - 2 şi, respectiv, 3 - 4. Modificând

forma piesei ca în fig. 1.20, b, suprafeţele 1 - 2 se pot prelucra din aceeaşi prindere cu suprafeţele 3-4.

Accesibilitatea uşoară a sculelor la suprafeţele de prelucrat este de mare importanţă în ceea ce

priveşte volumul de muncă necesar prelucrării pieselor, influenţând asupra alegerii procedeului de prelucrare,

productivităţii acestuia, construcţiei sculelor şi dispozitivelor.

Astfel, de exemplu, în cazul suprafeţelor plane a din fig. 1.21, a fiecare dintre aceste suprafeţe

trebuie frezate separat, folosind o freză cilindro-frontală. Modificarea construcţiei piesei ca în fig. 1.21, b

permite prelucrarea simultană a suprafeţelor b cu un joc de două freze disc, ceea ce reduce simţitor nu numai

timpul de maşină, dar şi pe cel auxiliar.

De asemenea, exemplele din fig. 1.22, 1.23 şi 1.24 evidenţiază cât de importantă este asigurarea

intrării şi ieşirii libere a sculei la prelucrarea diferitelor suprafeţe prin diferite procedee (se recomandă

soluţiile din figurile b).

Găurile cu conturul incomplet sau cu axele înclinate faţă de suprafeţele plane de la capete sunt

netehnologice (fig. 1.25, a, 1.26, a şi 1.27, a), trebuind să se evite găurirea

ре suprafeţe cu cruste de tumare, sau cu

un singur tăiş al burghiului. În astfel de

condiţii, burghiul se va uza repede sau se

va rupe. De aceea se preferă soluţiile

reprezentate in fig. 1.25, b, 1.26 b şi 1.27,

b.

Din cele prezentate, fara a mai

aborda şi problemele tehnologicităţii

pieselor executate prin ştanţare sau

matriţare la rece, se remarcă necesitatea

ca, în mod permanent, la proiectarea

pieselor, subansamblurilor şi ansam-

blurilor sa se ţină seama de concordanţa

construcţiei impuse de cerinţele func-

tionale cu particularităţi care permit

aplicarea celor mai productive şi eficiente

tehnologii de fabricaţie a acestora la

volumul de producţie stabilit.

1.6. Baze şi sisteme de baze

Prin bază se înţelege elementul geometric al unei piese, de tip plan, linie, punct, care serveste la

stabilirea unor raporturi de poziţie reciprocă cu alte elemente geometrice ale aceleiasi piese sau ale altor

piese conjugate cu piesa data în cadrul unui ansamblu.

Din punctul de vedere al elaborării proceselor tehnologice importanţă au urmatoarele tipuri de baze:

baze de generare, baze de соtare, baze de orientare, baze tehnologice şi baze de reglare. Toate pot fi reale sau

fictive.

1.6.1. Bazele de generare

Bazele de generare sunt elementele geometrice ale unei piese, de tip plan, linie, punct, care se

realizează în cadrul unei operaţii sau faze de prelucrare. Aceste baze au semnificaţie numai pentru о anumita

prelucrare. La alte prelucrări, acestea pot deveni baze de cotare, baze de orientare etc.

În fig. 1.28 se prezintă о sfera, la care S

reprezintă suprafaţa generată, iar P - baza ge-

nerată de tip punct. În fig. 1.29 se prezintă un

cilindru la care S reprezintă suprafaţa generată,

iar ZZ - baza generată de tip linie. Atât punctul P,

cat si linia ZZ sunt baze fictive.

În fig. 1.30 se prezintă о placă la care S

reprezintă suprafaţa generată iar Q - baza

generată de tip plan. În acest caz, baza Q este о bază reală de tip plan.

1.6.2. Bazele de cotare

Bazele de cotare sunt elementele geometrice ale piesei, de tip plan, linie, punct, în funcţie de care se

precizează, prin dimensiuni liniare sau unghiulare, poziţia altor elemente geometrice ale piesei.

Din mulţimea bazelor de cotare, anumite baze se disting prin importanţa pe care o au în definirea

generală a piesei, ele servind ca baze de cotare pentru alte baze de cotare. De aceea, acestea se numesc baze

de cotare principale. De regulă, de la bazele de cotare principale sunt trasate cele mai multe cote. Totalitatea

bazelor de cotare care interesează o anumită prelucrare formează sistemul bazelor de cotare pentru acea

prelucrare. De exemplu, în fig. 1.31, pentru prelucrarea celor două găuri 𝝓 10 interesează,ca baze de cotare,

S2 , X1 X 1 şi 𝑋1′ 𝑋1′ . Dar aceste baze de cotare sunt secundare, deoarece, la rândul lor, sunt poziţionate prin

cote faţă de axele XX, YY şi ZZ, care sunt baze de cotare principale de tip linie şi care formează în acest caz,

un sistem de axe triortogonal. De exemplu, baza de cotare secundară S2 este definită ca poziţie faţă de axa XX

prin cota unghiulară de 60°, iar faţă de YY, prin cota liniară de 60mm.

În general, bazele de cotare principale sunt ataşate suprafeţelor piesei care au rolul funcţional cel

mai important. De exemplu, axa ZZ corespunde cu axa celui mai important alezaj, care se vede şi din

desen că are precizia cea mai mare.

1.6.3. Bazele de orientare

Bazele de orientare sunt elementele geometrice, de tip plan, linie, punct, care servesc la

orientarea piesei în raport cu scula aşchietoare şi traiectoria mişcării de avans, în procesul generării unor

suprafeţe ale piesei.

În procesul de orientare, contactul se realizează între suprafeţele de orientare de pe piesă şi

suprafeţele de orientare conţinute de reazemele din dispozitiv sau de pe maşina - unealtă. Bazele de

orientare coincid sau nu cu suprafeţele de orientare. Oricum,există o corespondenţă biunivocă între bazele

de orientare ce aparţin piesei şi bazele de orientare ce aparţin reazemelor din dispozitiv sau de pe maşina -

unealtă.

Dacă bazele de orientare de pe piesă coincid cu bazele de cotare de pe piesă, atunci acestea se

numesc baze de orientare principale, în cazul unei anumite prelucrări. Aceleaşi baze de orientare îşi pot

pierde această calitate la alte prelucrări.

Totalitatea bazelor de orientare utilizate în vederea unor anumite prelucrări formează sistemul

bazelor de orientare pentru acele prelucrări. De exemplu, pentru prelucrarea celor două găuri 𝝓10 din fig.

1.31, sistemul bazelor de orientare utilizat conţine bazele: Sl - ca bază de aşezare, de tip plan; ZZ - ca bază de

Fig.1.31

centrare, de tip linie şi S3 - ca bază de sprijin, de tip plan. Se observă, că aceste baze au fost puse în evidenţă

cu simbolurile [1], [2] şi, respectiv, [3], numărul bulinelor pline reprezentând numărul de grade de libertate

preluate piesei de fiecare bază.

Dacă bazele de orientare conţinute de reazemele din dispozitiv coincid cu bazele de cotare care

interesează prelucrarea respectivă, atunci prelucrarea se realizează fără erori de orientare. Atunci când acest

lucru nu este posibil, eroarea de orientare este dată de variaţia distanţei dintre baza de orientare care aparţine

reazemelor şi baza de cotare de pe piesă.

1.6.4. Bazele tehnologice

Bazele tehnologice sunt elementele geometrice, de tip plan, linie, punct, create în scop tehnologic,

în primele operaţii ale procesului tehnologic sau chiar în faza de elaborare a semifabricatului, în vederea

utilizării ulterioare a acestora ca baze de orientare pentru restul prelucrărilor.

Dacă aceste baze sunt create în procesul de elaborare a semifabricatului, ele au un rol exclusiv

tehnologic. De exemplu, bosajele care se prevăd pentru orientarea semifabricatului brut în prima operaţie de

prelucrări mecanice, sau adaosurile tehnologice în vederea realizării unor găuri de centrare a căror axă să

devină o bază tehnologică pentru celelalte prelucrări. Ulterior, aceste adaosuri tehnologice sunt eliminate, sau

nu, în funcţie de roiul funcţional al piesei.

Dacă bazele tehnologice de pe piesă coincid cu bazele de cotare, atunci se numesc baze tehnologice

principale, în cazul unei anumite prelucrări, dar îşi pot pierde această calitate la alte prelucrări. De aceea, se

impune ca în primele operaţii să fie alese şi create acele baze tehnologice care să îndeplinească, la cât mai

multe prelucrări, rolul de baze tehnologice principale. Numai aşa se asigură o precizie de prelucrare ridicată a

piesei.

Totalitatea bazelor tehnologice create în primele operaţii ale procesului tehnologic sau în faza de

elaborare a semifabricatului formează sistemul bazelor tehnologice.

1.6.5. Bazele de reglare

Bazele de reglare sunt elementele geometrice, de tip plan, linie, punct, care pot aparţine piesei,

dispozitivului sau maşinii - unelte, faţă de care se realizează reglarea sculei aşchietoare la dimensiune.

Când aparţin dispozitivului, pot coincide cu bazele de orientare, dacă acestea sunt materializate, sau

pot fi independente când bazele de orientare sunt fictive. Astfel, dacă se consideră prelucrarea

canalului de pană al piesei reprezentate în fig. 1.32, orientată pe un bolţ de reazem, baza de reglare este axa

geometrică a bolţului şi coincide cu baza de orientare din dispozitiv. În această figură se prezintă schema

reglării la cotă. Cota de reglare CR se stabileşte de la suprafaţa cilindrică exterioară a bolţului, cu ajutorul

unui bloc de cale şi al unui calibru de grosime, numit în producţie lamă spion. Valoarea cotei de reglare se

calculează cu relaţia

CR=db /2 + B + s, (1.3)

în care: db este diametrul bolţului; В - dimensiunea blocului de cale; s - grosimea lamei spion.

Un exemplu de bază de reglare care nu coincide cu baza de orientare este prezentat în fig. 1.33.

Baza de orientare, raportată cotei A, care defineşte poziţia găurii de diametrul d, este vârful V al suprafeţei

conice a dornului. Cum acesta este un punct fictiv, nu poate servi direct la reglarea sculei pe direcţia cotei A

şi, de aceea, se consideră bază de reglare suprafaţa plană BR. Pentru a se putea realiza precizia de prelucrare

cerută trebuie cunoscută foarte bine poziţia bazelor de reglare faţă de bazele de orientare, pentru a putea

stabili cu maximă precizie valoarea cotei de reglare CR.

În activitatea de proiectare a dispozitivelor trebuie să se acorde o atenţie deosebită stabilirii bazelor

de reglare, mai ales în cazurile în care bazele de orientare nu pot servi şi pentru reglare, fie din cauza

caracterului lor fictiv, fie din cauza inaccesibilităţii sculei la locurile de contact cu elementele materiale

aleacestor baze.

În cazul din fig. 1.33, dacă baza de reglare a sculei va fi BR, atunci cota A se va realiza cu erori de

prelucrare mai mici sau mai mari, datorită câmpului de toleranţă de la alezajul conic al piesei din lotul de

fabricaţie.

Dacă aceste erori vor fi mai mari decât toleranţa TA, atunci reglarea sculei se va face de la baza de

cotare a piesei pentru fiecare reper în parte. În cazul producţiilor suficient de mari, se poate reproiecta

dispozitivul astfel încât baza de cotare să coincidă cu baza de reglare, utilizând un dorn conic mobil.

Analiza statistică a preciziei de reglare dă posibilitatea cunoaşterii procedurii de urmat, pentru ca

reglarea maşinilor-unelte să fie corespunzătoare. În acest scop trebuie să se studieze stabilitatea procesului

tehnologic cu depistarea cauzelor care provoacă perturbarea, pe de o parte, şi precizia de prelucrare care se

poate realiza, pe de altă parte. Aplicarea metodei de analiză statistică are importanţă mai ales la producţiile de

serie mare şi de masă, unde prelucrarea se face în special pe maşini reglate (automate, semiautomate). Prima

problemă de cunoaştere a stabilităţii procesului tehnologic se rezolvă prin determinarea caracterului

distribuţiei dimensiunilor unui lot de piese prelucrat în aceleaşi condiţii. Compararea distribuţiei reale cu cea

normală dă posibilitatea să se constate abaterile cauzate de anumiţi factori care intervin în procesul de

prelucrare.

În unele cazuri se pot stabili cauzele principale care produc perturbări în procesul tehnologic şi care

provoacă abateri de la distribuţia normală în funcţie de reglarea maşinii şi a sculei aşchietoare la cotă. Astfel,

se pot lua măsuri pentru îndepărtarea acestor cauze.

A doua problemă, a preciziei de prelucrare, depinde de rezolvarea primei, deoarece prin

determinarea gradului de dispersie se poate cunoaşte care este precizia ce se va putea realiza prin procesul

tehnologic ales.

2 CLASIFICAREA PIESELOR, PROCESUL TEHNOLOGIC TIP ŞI

ALEGEREA SEMIFABRICATELOR

2.1. Clasificarea pieselor şi procesul tehnologic tip

La baza clasificării pieselor stau trei factori determinanţi: dimensiunile pieselor, forma lor şi

procesul de prelucrare a acestora. În ceea ce priveşte procedeul de obţinere a semifabricatului şi

volumul de producţie, acestea se iau în consideraţie la stabilirea proceselor tehnologice tip.

O primă împărţire a pieselor se face în clase, prin clasă înţelegându-se grupele similare ca

formă şi tehnologie de execuţie. Totuşi nu întotdeauna similitudinea formelor exterioare ale

pieselor determină similitudinea proceselor tehnologice de fabricaţie a acestora, ci, din contră,

uneori piese diferite ca formă exterioară pot avea procese tehnologice de fabricaţie similare.

Împărţirea pieselor în clase, în orice caz, trebuie să ţină seama mai ales de similitudinea procesului

de prelucrare pe tipuri de utilaje identice. În cadrul unei clase, piesele se pot împărţi în mai multe

tipuri în funcţie de complexitatea formei. O astfel de împărţire a pieselor în clase şi tipuri este

prezentată în tabelul 2.1.

Fiecărei clase îi este specific un proces tehnologic tip, elaborat în mare, aşa cum se va

prezenta în continuare. 2.1.1. Procesul tehnologic tip pentru carcase

Prelucrările mecanice se execută, de obicei, pe semifabricate turnate sau sudate în

următoarea ordine aproximativă:

a) prelucrarea uneia sau a două suprafeţe de arie maximă, ca baze tehnologice, cu prinderea

piesei pe acele baze brute care rămân eventual neprelucrate pe piesa finită; b) prelucrarea a două

găuri precise pe suprafaţa de bază prelucrată, ca baze tehnologice (la piesele de gabarit mare se

preferă prelucrarea găurilor în aceeaşi operaţie cu prelucrarea suprafeţei de bază); c) prelucrarea de

degroşare a celorlalte suprafeţe mari ale piesei; d) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor mai mici;

e) prelucrarea de finisare a suprafeţelor principale la care se impune acest lucru; f) prelucrarea

găurilor de degroşare şi finisare; g) prelucrarea filetelor; h) încercarea hidraulică a piesei, unde este

cazul; h) tratamentul termic, dacă este cazul; j) prelucrările de netezire a suprafeţelor cu precizie

ridicată; k) controlul final.

În funcţie de dimensiunile, forma şi volumul de fabricaţie, schema prelucrărilor prezentată

poate suferi modificări. De regulă, la carcasele de dimensiuni mari se prefer o concentrare

Tabelul2.1

Clasificarea pieselor în construcţia de maşini

Clasa Tipul Exemple de piese

1 2 3

I

Carcase

a Piese turnate

b Piese sudate

c Piese de complexitate ridicată

d Capace

e Plăci profilate

Batiuri, blocuri de cilindri, cartere de reductoare şi de cutii de

viteze, corpuri de pompe, corpuri de compresoare, corpuri de

aparate, carterele punţilor din spate la automobile, cartere de

motoare, chiulase, capacele lagărelor, corpuri de păpuşi fixe şi

mobile, montanţi, console, plăci cu diferite profiluri interioare

şi exterioare etc.

II

Tije rotunde

a Arbori plini netezi şi în trepte

b Arbori cu gaură longitudinală

(tubulari)

c Arbori cotiţi, arbori cu came,

arbori excentrici

d Arbori cu flanşe, cu roţi

dinţate, cu suprafeţe profilate

Arborii principali ai maşinilor-unelte, turbinelor şi

reductoarelor, tijele ciocanelor, arbori cardanici, tiranţi,

coloane, antretoaze rotunde netede şi în trepte, ţevi, buloane

mari de întindere, arbori cotiţi, arbori cu came, cruci

cardanice, arbori cu coroane dinţate, came de frânare, fuzete

de automobile etc.

III

Cilindri cavi

(bucşe)

a De formă simplă

b Complecşi, cu suprafeţe interi-

oare şi exterioare profilate

c Cu pereţi subţiri

Tambure, pahare, pistoane cave, cilindri cavi, butuci de roată,

racorduri de diferite tipuri, ştuţuri, bucşe, cămăşi de cilindri,

cuzineţi etc.

IV

Discuri

a Simple

b Roti dinţate

c Cu pereţi subţiri

d Segmenţi de piston

Roţi de curea, volanţi, roti, role, rotile de rulare de la podurile

rulante şi de Ia vagoane, discuri, flanşe, discuri de ambreaj,

tamburul de frână, inelele rulmenţilor cu role şi cu bile,

corpurile manşoanetor de ambreaj, discurile turbinelor, roţi

dinţate cilindrice şi conice, roţi de lanţ, discuri cu pereţi

subţiri, discuri ştanfate din tablă, segmenţii de piston etc.

V

Tije nerotunde

(pârghii)

a Grinzi

b Pârghii drepte c Pârghii curbe

d Cu pereţi subţiri

Grinzi de diferite tipuri, lonjeroanele automobilelor şi

avioanelor, traverse, bare profilate, pene drepte, pene

prismatice, biele, pârghii de tot felul, furci pentru schimbarea

vitezelor, saboţi de frână, pârghii cu pereţi subţiri, cu cavităţi

etc.

VI

Piese mici de

formă complexă

a Capete

b Racorduri

c Piese profilate

Capul direcţiei, came, şabloane, capetele de schimbare a

vitezelor, colţare, teuri, ştuţuri mici etc.

VII

Piese de fixare

a Din bară

b Din colaci de sârmă

Piuliţe, buloane, şuruburi, piuliţe profilate, şuruburi pentru

lemn cu crestături în cruce, prezoane, piuliţe înfundate, pene

disc, piese mărunte profilate etc.

a prelucrărilor în mai puţine operaţii, dat fiind faptul că pentru orice desprindere a piesei trebuie utilizate

diverse mijloace de ridicat şi trasportat. De asemenea, producţia neterminată la piesele mari necesită spaţii

foarte mari în cadrul secţiilor productive. Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa carcaselor

se împarte în piese mari cu dimensiunea de gabarit lmax > 700 mm şi masa m >40 kg; piese mijlocii cu lmax =

(700...360) mm şi m=(40...10) kg; piese mici cu lmax = (360... 150) mm şi m= (10...2) kg; piese mărunte cu

lmax ≤ 150 mm şi m ≤ 2 kg.

2.1.2. Procesul tehnologic tip pentru tije rotunde

Prelucrările mecanice se execută, de obicei, pe semifabricate din bară sau ţeavă, semifabricate

matriţate şi uneori turnate, în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea feţelor frontale şi a găurilor de

centrare ca baze tehnologice; b) prelucrarea fusurilor, ca baze tehnologice; c) prelucrarea de degroşare a

suprafeţelor de la un capăt; d) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor de la celălalt capăt; e) prelucrarea de

finisare, între vârfuri, a suprafeţelor principale; f) prelucrarea canalelor, canelurilor; g) prelucrarea filetelor

sau a altor suprafeţe profilate; h)tratament termic pentru îmbunătăţirea proprietăţilor fizico - mecanice; i)

rectificarea găurilor de centrare; j) rectificarea fusurilor şi a altor suprafeţe principale; k) echilibrarea, dacă

este cazul; l) prelucrările de netezire, unde este cazul; m) controlul final.

În funcţie de dimensiunile, forma şi volumul de fabricaţie, schema prelucrărilor prezentată poate

suferi modificări. Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa tijelor rotunde se împarte în: piese

mari cu lmax > 800 mm şi m > 10 kg; piese mijlocii cu lmax = (800...250) mm şi m = (10...3) kg; piese mici cu

lmax =(250... 100) mm şi m = (3...0,8) kg; piese mărunte cu lmax ≤ 100 mm şi m ≤ 0,8 kg.

2.1.3. Procesul tehnologic tip pentru cilindrii cavi

Prelucrările mecanice se execută, de obicei, pe semifabricate turnate, matriţate, din ţeavă, tablă sau

platbandă, în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea unei suprafeţe frontale şi a unei suprafeţe

cilindrice exterioare sau interioare, ca baze tehnologice; b)prelucrarea celeilalte suprafeţe frontale şi a

suprafeţelor interioare de degroşare; c) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor cilindrice exterioare; d)

prelucrarea de finisare a suprafeţelor cilindrice interioare principale; e) prelucrarea de finisare între vârfuri a

suprafeţelor cilindrice exterioare, principale; f) executarea operaţiilor secundare; g) tratament termic; h)

prelucrarea de netezire a suprafeţelor de precizie ridicată (rectificare fină, honuire, lepuire etc.); i) control

final.


suferi modificări. Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa cilindrilor cavi se împarte în:

piese mari cu D > 400 mm şi m > 30 kg; piese mijlocii cu D = (400...150) mm şi m = (30...2) kg; piese mici

cu D = (150...70) mm şi m = (2...0,7) kg; piese mărunte cu D ≤ 70 mm şi m ≤ 0,7 kg.

2.1.4. Procesul tehnologic tip pentru discuri

Prelucrările mecanice se execută, de obicei, pe semifabricate turnate, matriţate la cald sau la rece, din

bară sau ţeavă, în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea unei suprafeţe frontale şi a unei suprafeţe

cilindrice exterioare, ca baze tehnologice; b) prelucrarea celeilalte suprafeţe frontale şi a suprafeţelor

cilindrice exterioare şi interioare, dacă este cazul; c) prelucrarea suprafeţelor profilate; d) executarea

operaţiilor secundare; e) tratament termic; f) prelucrările de netezire la suprafeţele cilindrice interioare şi

exterioare, de precizie ridicată; g) prelucrările de netezire la suprafeţele profilate de precizie ridicată; h)

controlul final.


suferi modificări. Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa discurilor se împarte în: piese

mari cu D > 400 mm şi m > 30 kg; piese mijlocii cu D = (400....200) mm şi cu m = (30.. .6) kg; piese mici cu

D = (200... 100) mm şi m = (6.. ..1) kg; piese mărunte cu D ≤100 mm şi m ≤ 1 kg.

2.1.5. Procesul tehnologic tip pentru tije nerotunde (pârghii)

Prelucrările mecanice se execută, de obicei, pe semifabricate turnate, matriţate la cald, ştanţate din

tablă, în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea capului tijei şi a unei găuri, ca baze tehnologice; b)

prelucrarea de degroşare a suprafeţelor principale; c) prelucrarea de degroşare a suprafelelor secundare; d)

prelucrarea de finisare a suprafeţelor principale; e) prelucrarea găurilor; f) tratament termic; g) prelucrarea de

netezire a găurilor de precizie ridicată şi a feţelor lor frontale; h) controlul final.


suferi modificări. Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa tijelor nerotunde se împarte în:

piese mari cu lmax > 800 mm şi m > 20 kg; piese mijlocii cu lmax = (800...300) mm şi m = (20...3) kg; piese

mici cu lmax= (300...150) mm şi m = (3...1) kg; piese mărunte cu lmax ≤ 150 mm şi m ≤ 1 kg.

2.1.6. Procesul tehnologic tip pentru piese mici de formă complexă

Prelucrările mecanice se execută, de obicei, pe semifabricate turnate, matriţate, din bară laminată sau

din tablă, în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea tuturor suprafeţelor de revoluţie pe strunguri

revolver semiautomate sau automate; b) prelucrarea tuturor suprafeţelor plane şi profilate pe maşini de frezat

mici, de sculărie; c) prelucrarea tuturor găurilor pe maşini de găurit; d) prelucrarea filetelor pe maşini de

filetat; e) tratament termic; f) prelucrările de netezire la suprafeţele cu precizie ridicată; g) controlul final.


suferi modificări. Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa pieselor mici de formă complexă

se împarte în: piese mici cu lmax = (200... 100) mm şi m = (3...0,8) kg; piese mărunte cu lmax ≤ 100 mm şi m ≤

0,8 kg.

2.1.7. Procesul tehnologic tip pentru piese de fixare

Prelucrările mecanice se execută, de obicei; pe semifabricate din bară sau din colaci de sârmă în

următoarea ordine aproximativă: a) executarea operaţiilor principale pe stunguri semiautomate şi automate;

b) refularea la rece sau rularea filetului; c) operaţiile de frezare a şliţurilor sau a profilurilor de cheie; d)

prelucrarea filetelor prin aşchiere; e) calibrarea filetelor de precizie ridicată; f) controlul final. Clasa pieselor

de fixare cuprinde numai piese mărunte cu lmax<150 mm, d < 50 mm şi m < 0,8 kg.

Tehnologia de fabricaţie a unor piese de fixare mai mari este mai apropiată de tehnologia de execuţie

a pieselor din clasa tije rotunde sau cilindri cavi.

Место для формулы.2.2. Consideraţii privind alegerea semifabricatelor

Alegerea corectă, raţională a metodei şi a procedeului de elaborare a semifabricatului este una dintre

condiţiile principale care determină eficienţa procesului tehnologic în ansamblu. Un semifabricat se poate

realiza, în general, prin mai multe metode şi procedee diferite ca volum de muncă şi cost de fabricaţie. Costul

semifabricatului, fiind parte componentă din costul piesei finite, se impune o analiză atentă şi o alegere

raţională a metodei şi a procedeului de elaborare a acestuia.

Referitor la semifabricat, tehnologul trebuie să aibă precizate sau să precizeze: metoda şi procedeul

de elaborare; poziţia de elaborare; forma şi dimensiunile semifabricatului şi precizia acestuia; adaosurile de

prelucrare totale.

În general, costul prelucrării mecanice a unei piese este mai ridicat decât costul realizării

semifabricatului. Din acest considerent, cu cât forma geometrică şi dimensiunile semifabricatului sunt mai

apropiate de cele ale piesei, cu atât costul prelucrării mecanice este mai mic. în schimb, semifabricatul este

mai scump, deoarece forma constructivă se complică şi precizia creşte.

La alegerea semifabricatului se impun deci luarea în considerare a costului cumulat al elaborării

semifabricatului şi al prelucrării mecanice. Este necesar, în consecinţă, un calcul economic justificativ.

Se poate menţiona că pentru producţiile de serie mare şi masă se pot face investiţii care să permită

realizarea de semifabricate cu adaosuri de prelucrare cât mai mici - semifabricate de precizie redicată. Pentru

producţiile de serie mică şi unicate sunt de acceptat semifabricate cu adaosuri de prelucrare mari, mai

imprecise, realizate cu costuri de fabricaţie mai reduse.

Factorii care determină alegerea metodei şi procedeului de elaborare a semifabricatului sunt:

materialul impus piesei, forma şi dimensiunile piesei, tipul producţiei, precizia necesară, volumul de muncă

necesar, costul prelucrărilor mecanice, utilajele existente sau posibil de procurat.

Metodele mai importante de elaborare a semifabricatelor sunt: turnarea, deformarea la cald (forjarea

liberă şi matriţarea), deformarea la rece, laminarea, sudarea. Fiecare metodă menţionată se poate realiza prin

mai multe procedee.

De exemplu, turnarea se poate realiza, în funcţie de caracterul producţiei, complexitatea formei şi

preciziei, prin procedeele: turnarea în forme din amestec de formare realizate manual sau mecanizat; turnare

centrifugă sau prin cădere liberă în forme permanente; turnare sub presiune; turnare cu modele fuzibile etc.

Deformarea la cald se poate realiza prin: forjare liberă, matriţare la ciocan, matriţare la maşini de forjat

orizontale, matriţare la prese mecanice sau hidraulice, laminare periodică longitudinală. Deformarea la rece

se poate realiza prin: ştanţare, îndoire, ambutisare, fasonare, presare volumică etc.

Pentru alegerea metodelor de elaborare a semifabricatului se fac următoarele recomandări:

-piesele cu formă complexă care nu sunt supuse unor sarcini cu şoc sau la solicitări mari se execută,

de regulă, din semifabricate turnate din fontă cenuşie;

-piesele cu configuraţie complexă care lucrează în condiţii grele şi suportă sarcini mari se execută

din semifabricate turnate din oţel; piesele din oţel cu forme complexe şi de dimensiuni mici, în cazul

executării în serie mare sau în producţie de masă, se recomandă a fi turnate cu modele fuzibile, avantajul

acestui procedeu constând în reducerea apreciabilă a volumului de prelucrări mecanice, însă necesită un

echipament tehnologic costisitor;

-piesele care nu au configuraţie complicată şi necesită un fibraj bun sub aspectul continuităţii,

omogenităţii etc. se recomandă a se executa din semifabricate forjate sau matriţate (cele matritate se folosesc

de obicei la producţia de serie şi de masă);

-piesele cu formă complexă din aliaje neferoase (aluminiu, zinc, magneziu) în producţia de serie

mare sau de masă, se recomandă să se toarne în forme metalice;

-piesele de dimensiuni relativ mici şi configuraţie simplă şi care nu prezintă diferente mari între

secţiunile transversale se pot executa din semifabricate laminate.

Caracterizarea fiecărui procedeu de obţinere a semifabricatelor este prezentată amănunţit în diverse

lucrări de specialitate. În tabelul 2.2 se prezintă sintetic caracteristicile generale ale metodelor şi procedeele

principale de obţinere a semifabricatelor.

În urma studierii tabelului 2.2, dacă se aleg două sau trei procedee care îndeplinesc condiţiile de

precizie, rugozitate, gabarit, masă şi serie de fabricaţie, se pot calcula cheltuielile pentru obţinerea

semifabricatului şi cu prelucrările mecanice de degroşare, considerând că, la finisare, manopera este aceeaşi,

indiferent de procedeul de obţinere a semifabricatului.

În acest sens se pot utiliza următoarele relaţii de calcul:

• pentru costul unui semifabricat laminat,

𝐶1 = 𝑚1𝐶𝑚𝑙 + 𝑠𝑇1(1 + 𝑅/100); (2.1)

• pentru costul unui semifabricat forjat liber,

C2 = m2Cml + Cf(1 + R1/100) + sT2(1 + R/100); (2.2)

• pentru costul unui semifabricat matriţat,

C3 = m3Cml + Cm(1 + R1/100) + P/n + sT3(1 + R/100); (2.3)

• pentru costul unui semifabricat turnat,

C4 = m4C1 + S(1 + R2/100) + Pm/n + sT4(1 + R/100) , (2.4)

în care: m1, m2, m3 sunt masele de laminat, în kg; m4 — masa de metal lichid, în kg; Cml- costul unui kg de

laminat, în lei/kg; Cl — costul unui kg de metal lichid, în lei/kg; s - salariul muncitorului, în lei/oră; T1, T2

T3, T4 - timpii consumaţi la prelucrările de degroşare, în ore; R - regia secţiei de prelucrări mecanice, în % (R

= 150% ... 200%); Cf- costul operaţiilor de forjare, în lei; R1 - regia secţiei de forjă, în % (R1 = 200% ...

300%); Cm - costul operaţiilor de matritare, în lei; P - preţul matriţei, în lei; n - numărul de piese executate

până la deteriorarea matriţei sau volumul de producţie, dacă acesta este mai mic; S - suma cheltuielilor cu

turnarea, în lei; R2 — regia secţiei de turnare, în % (R2 = 250% ... 350%); Pm - preţul modelelor şi cutiilor de

miezuri, în lei.

Tabelul 2.2

Caracteristicile generale ale metodelor şi procedeelor principale de objinere a semifabricatelor

Metoda de

obţinere

Procedeul din

cadrul metodei

Dimensiunile sau masa Complexitatea

formei

Clasa de

precizie sau

abaterile

Rugozitatea

𝑹𝒂[𝝁𝒎]

Materialul Caracterul

producţiei Maxime Minime

Turnare

Turnare în forme

din amestec de for-

mare realizate ma-

nual

Nelimitate Grosimea mini-

mă a pereţilor

3...5 mm

Cele mai compli-

cate

Clasele IV şi

V

50.. .100 Fonte, oteluri, metale

neferoase şi aliajele

lor

Individuală şi de

serie mică

Idem, realizate me-

canic

Până la 250 kg Idem 3...5 mm Cele mai compli-

cate

Clasa a IlI-a 25...50 Idem De serie şi de

masă

Idem, după şablon Nelimitate Idem 3...5 mm în special corpuri

de rotaţie

Clasele IV şi

V

50...100 Idem Individuală şi de

serie mică

Turnare în forme -

coji

25 -30 kg Idem 1...3 mm Cu forme com-

plexe

Clasele îşi II 12,5...25 Idem De serie şi de

masă

Turnare centrifugă De obicei până

la 200 kg

Idem 3...5 mm In special corpuri

de rotaţie

Clasele II şi

III

25. ..100 Idem De serie mare şi !

de masS

Turnare cu forme

permanente

(cochilie)

0,05...5000 kg Idem 3...6 mm Simple şi mijlocii,

în funcţie de

posibilităţile de

extragere a piesei

turnate din formă

Abateri

0,1...0,5 mm

12,5...50 Idem De serie şi de

masă

Tumate cu modele

uşor fuzibile

0,1. ..10 kg Grosimea pereţi-

lor 0,15 mm

Configuraţie

complicată

Clasele I şi II 6,3...25 în special materiale cu

prelucrabilitate mică

prin aşchiere

De serie şi de

masă

Turnare sub presiu-

ne

2...16 kg Grosimea pereţi-

lor 1,0...2,0 mm

Limitată numai de

posibilitatea

confecţionării

formei de turnare

0,02...0,10

mm

1.6...6,3 Aliaje de zinc, alumi-

niu, magneziu, cupru,

staniu şi plumb

De serie şi de

masă

Deformare la

cald

Foijare liberă Nelimitate — Simple 1,5...25 mm peste 100 Oţeluri catbon, oteluri

aliate şi aliaje

neferoase

Individuală şi de

serie mică

Deformare la cald

Matritare la ciocan De obicei până la

100 kg

Grosimea pereţilor

2,5 mm

Limitată de posi-

bilitatea confec-

ţionării matriţei

0,4...2,5 mm; în

direcţia des-

chiderii matriţei,

ceva mai mică

Rugoasă

25...50

Idem De serie mijlocie şi mare

Matritare la maşini de

foijat orizontale

De obicei până la

100 kg

Grosimea pereţilor

2,5 mm

Limitată de posi-

bilitatea confec-


0,4...2,5 mm; în

direcţiades-

chiderii matriţei,

ceva mai mică

Rugoasă

12,5...50

Idem De serie şi de masă

Matritare prin

extrudare, fără bavuri

Diametrul până la

aproximativ 200

mm

Grosimea pereţilor

pentru aliaje de

aluminiu; peste 1,5

mm

Simple 0,2...0,5 mm Netedă

6.3...25


Laminare periodică

longitudinală

De obicei până la

50 kg

Grosimea pereţilor

peste 1,5 mm

Simple 0,4...2,5 mm Rugoasă

12,5...25


Matritare la prese de

calibrare

Dc obicci până la

100 kg

Grosimea pereţilor

1,5 mm

Limitată de posi-

bilitatea confec-


0,4...1,8 mm Netedă

6,3...12,5


Deformare la rece Matrifarca tablelor Grosimea 15 mm Grosimea 0,1 mm Complicate 0,05...0,5 mm Netedă

6,3...12,5

Toate tipurile de

materiale în foi

Dc serie şi de masă

Presare volumică Diametrul 25 mm Diametrul 3,0 mm Simple 0,1...0,25 mm Netedă

6,3...12,5

Oteluri şi alte

materiale cu

plasticitate mare

De serie şi de masă

Calibrarea pieselor

matritate

De obicei până la

100 kg

Grosimea pereţilor

peste 1,5 mm

Limitată de posi-

bilitatea confec-


0,05...0,5 mm Foarte netedă

1,6...6,3

Oteluri carbon,

oteluri aliate şi

aliaje neferoase


Presarea maselor

plastice

- Grosimea pereţilor

8 mm

Grosimea pereţilor

0,8 mm

Limitată de posi-

bilitatea confec-


0,05...0,25 mm Foarte netedă

1,6...6,3

Mase plastice cu

umplutură fibroasă

sau pulverulentă

De seric şi de masă

Presarea şi

sintetizarea

pulberilor

metalice

- Aria secţiunii

transversale 100

cm2

Grosimea pereţilor

2 mm

Simplă, limitată de

forma matriţei şi de

presiunea în direcţia

mişcării poansonului

0,1. ..0,25 mm

in direcţia

mişcării poanso-

nului; 0,05 mm

în direcţia

perpendiculară

Foarte netedă

1,6...3,2

Toate metalele şi

grafitul


3 PRECIZIA DE PRELUCRARE

3.1. Noţiuni ce definesc precizia prescrisă şi precizia de prelucrare

Ansamblul condiţiilor tehnice din desenul de execuţie, prevăzute de proiectant, defineşte precizia

prescrisă piesei. Întrucât această precizie este prescrisă în faza de proiectare a piesei, în funcţie de condiţiile

funcţionale ale acesteia, se mai numeşte şi precizie funcţională.

Piesa din desenul de execuţie, cu dimensiunile medii prescrise, reprezintă modelul ideal sau teoretic.

Realizarea exactă în practică a acestui model ideal nu este posibilă datorită unor factori de influenţă ai

sistemului tehnologic.

Prin sistem tehnologic se înţelege un complex de elemente care concură la realizarea unei prelucrări

de o anumită natură asupra unui semifabricat (fig. 3.1).

În cazul cel mai general, un sistem Ftehnologic, pentru domeniul prelucrărilor mecanice (fig. 3.1) se

compune din: maşina unealtă MU, pe care se execută prelucrarea; semifabricatul SF, asupra căruia se execută

prelucrarea; scula aşchietoare SC, care execută aşchierea; dispozitivul de prindere a semifabricatului DPSF

dispozitivul de prindere a sculei DPSC. Rezultatele prelucrării se apreciază cu ajutorul unui mijloc de

măsurare MM. În general, mijlocul de măsurare este manevrat de către operatorul uman, dar există tendinţa

de includere a mijlocului de măsurare în sistemul tehnologic (cazul controlului activ).

Dimensiunea rezultată în procesul de prelucrare şi pusă în evidenţă prin măsurare poartă numele de

dimensiune efectivă. Gradul de concordanţă între piesa ideală (teoretică) de pe desenul de execuţie şi piesa

cu profil efectiv defineşte precizia de prelucrare.

Proiectantul prescrie precizia de prelucrare în raport cu rolul funcţional al piesei, iar tehnologul

trebuie să respecte aceste prescrieri, atât în procesul tehnologic, cât şi în fabricaţie.

Fig.3.1

Trebuie să se evite cu orice preţ acordarea de

precizii nejustificate din punct de vedere

funcţional, care conduc, în unele cazuri, la

creşteri foarte mari ale costurilor de fabricaţie.

Cu cât toleranţele sunt mai mici, deci precizia

mai ridicată, cu atât costurile sunt mai mari

(fig.3.2).Trebuie evitată în acest sens, mai ales

zona A-B, în care, la variaţii mici ale toleranţelor,

rezultă creşteri foarte mari ale costurilor de

fabricaţie. În concluzie, proiectantul trebuie să

prescrie precizii cât mai scăzute (toleranţe cât

mai mari), până la limita rezolvării condiţiilor tehnice cerute de rolul funcţional al piesei în ansamblu.

În construcţia de maşini, precizia de prelucrare se referă la: precizia dimensională, precizia de formă

şi precizia de poziţie relativă a suprafeţelor. Toate aceste precizii sunt standardizate ca valori şi simboluri de

reprezentare.

3.2. Definirea erorilor de prelucrare şi clasificarea acestora

Prin eroare de prelucrare totală se înţelege diferenţa dintre valoarea efectivă şi cea ideala (teoretică),

prescrisă, a parametrului considerat: dimensiune, formă sau poziţie a suprafeţei.

Precizia de prelucrare este influenţată de o serie de tipuri de erori: erori de orientare a

semifabricatelor sau a sculelor, erori de fixare, erori de reglare, erori de prelucrare rezultate din procesul de

aşchiere, erori de măsurare etc.

Calculul analitic al erorii de prelucrare totale se va prezenta după analiza tuturor factorilor care

influenţează precizia de prelucrare.

Pentru ca piesa prelucrată să se încadreze în condiţiile de precizie impuse, trebuie să fie îndeplinită condiţia

𝜀𝑇 ≤ T (3.1)

în care T este toleranţa piesei la cota ce se realizează prin prelucrare, iar 𝜀𝑇 - eroarea de prelucrare totală.

Erorile de orientare. Acestea sunt notate cu 𝜀0 şi sunt cauzate de lipsa coincidenţei dintre bazele de

orientare şi cele de cotare. Valoarea acestor erori corespunde cu valoarea variaţiei bazelor de cotare, în raport

cu cele de orientare, determinată pe direcţia de măsurare. Erorile de orientare reale pot fi liniare sau

unghiulare.

Erorile liniare pot fi determinate pe baza teoriei lanţurilor de dimensiuni, după cum urmează:

- se identifică elementul fix (baza de orientare) a dimensiunii pentru care se face calculul de erori;

- se stabileşte cota de reglare 𝐶𝑅 unind elementul fix cu suprafaţa de prelucrare;

- se formează un lanţ de dimensiuni în care intră în mod obligatoriu cota de reglare şi dimensiunea

pentru care se face calculul de erori; lanţul porneşte de la elementul fix şi se închide în acelaşi loc;

-se explicitează dimensiunea de calcul L ca o funcţie de restul elementelor din lanţ, adică

𝐿 = 𝜑(𝑙) = �𝑙𝑖 ,𝑛−1

𝑖=1

(3.2)

în care n este numărul elementelor care compun lanţul;

-pornind de la relaţia (3.2), se poate trece la o altă funcţie în care intră abaterile dimensiunilor din

care este constituit lanţul,

∆𝐿 = 𝜑(∆𝑙) = �∆𝑙𝑖 ,𝑛−1

𝑖=1

(3.3)

cu observaţia că ∆𝐶𝑅= 0 (𝐶𝑅- cota de reglare), deoarece aceasta nu variază de la o piesă la alta pentru acelaşi

lanţ de dimensiuni;

-în relaţia (3.3) se pot înlocui variaţiile dimensiunilor cu tolerantele prescrise, obţinându-se

𝜀𝑜𝑟(𝐿) = 𝜑 (𝑇𝑙) = �𝑇𝑙𝑖

𝑛−1

𝑖=1

; (3.4)

- cunoscând că, în acelaşi timp, într-un lant de dimensiuni, nu toate elementele intră cu valori extreme, este

mai corect să se facă o însumare probabilistică (pătratică) de forma

𝜀𝑜𝑟(𝐿) = ��(𝑇𝑙𝑖)2𝑛−1

𝑖=1

(3,5)

Pentru toate condiţiile determinate, erorile de orientare reale obţinute prin calcul trebuie să fie mai

mici decât cele admisibile, adică

𝜀𝑜𝑟(𝐿) < 𝜀𝑜𝑎(𝐿). (3.6)

Se consideră în proiectarea de dispozitive o valoare medie acoperitoare pentru eroarea admisă

𝜀𝑜𝑎(𝐿) = 𝑇𝐿/3. (3,7)

Pentru elucidarea noţiunilor teoretice prezentate se va da în continuare un exemplu de prelucrare.

În fig. 3.3 se prezintă frezarea cilindrico-frontală în vederea

obţinerii cotelor a şi b. Se observă că realizarea cotei a = 20−0,006° se face

fără erori de orientare, deoarece baza de orientare B (bază de ghidare)

coincide cu baza de cotare (de măsurare). În toate aceste situaţii

prelucrarea se face fără erori de orientare.

Cota b = 20−0,06° se realizează cu erori de orientare,deoarece baza

de orientare A (baza de aşezare) nu mai coincide cu baza de măsurare C.

În acest caz se formează lanţul de dimensiuni după direcţia h conform

metodologiei prezentate mai înainte,

CR + b = h , (3,8)

unde 𝐶𝑅este cota de reglare şi uneşte întotdeauna baza de orientare de

superafaţa care se prelucrează pe direcţia considerată. Fig.3.3

Conform cu relaţiile (3.3) şi (3.4), se obţine

∆𝑏 = ∆ℎ − ∆𝐶𝑅 , (3.9 )

adică eroarea de orientare reală pentru cota b va fi

𝜀𝑜𝑟(𝑏) = 𝑇𝑏 = 0,2𝑚𝑚 (∆𝐶𝑅 =0) (3.10)

iar orientarea admisibilă 𝜀𝑜𝑎(𝑏)= Tb/3 = 0,06/3 = 0,02 mm. (3.11)

Deci 𝜀𝑜𝑟 > 𝜀𝑜𝑎 . (3.12)

Măsuri ce pot fi luate pentru a evita rebuturile:

1.Se schimbă baza de orientare A cu C. În această situaţie, dispozitivul de orientare şi fixare se

complică, având strângerea de jos în sus (fig. 3.4).

2.Se modifică tehnologia de prelucrări mecanice, introducându-se o prelucrare în plus pentru

realizarea cotei h mai precis, de exemplu h =40−0,0180 . În acest caz

eroareareală de orientare devine.

Deci

𝜀𝑜𝑟(𝑏) = 𝑇ℎ = 0,018 𝑚𝑚. (3.13)

𝜀𝑜𝑟(𝑏) < 𝜀𝑜𝑎(𝑏) = 0,02𝑚𝑚 (3.14)

Şi această situaţie scumpeşte prelucrarea, deoarece se introduce în

plus o prelucrare de precizie (rectificare).

De la caz la caz se vor face calcule economice pentru varianta

optimă. Cu cât volumul de produse este mai mare, cu atât devine mai

rentabilă prima metodă, deoarece dispozitivul îşi va transmite asupra costului piesei o cotă de amortizare mai

mică.

Erorile de fixare (strângere). Acestea sunt notate cu 𝜀𝑓 şi sunt cauzate de deformaţiile elastice ale

semifabricatului datorită forţelor de strângere a acestuia în dispozitiv sau pe masa maşinii - unelte. Forjele de

strângere trebuie să asigure imobilizarea semifabricatului în timpul prelucrării şi valoarea lor diferă în funcţie

de mărimea forţelor de aşchiere şi a forţelor de inerţie care apar în timpul mişcării piesei, a momentelor etc.

La prelucrările de degroşare, forţele de fixare sunt mult mai mari decât la prelucrările de finisare.

Strângerea semifabricatelor rigide. În cazul fixării unor semifabricate cu o rigiditate ridicată, erorile

de fixare se datoresc, în principal, deformaţiilor de contact între suprafeţele semifabricatelor şi cele ale

reazemelor dispozitivelor sau maşinilor - unelte. Aceste deformaţii provoacă deplasări ale semifabricatelor în

raport cu sistemul de orientare (fig. 3.5).

Mai întâi se aplică o strângere de reglare 𝑆𝑅 până se asigură contactul semifabricatului cu cele două

cepuri din peretele lateral al dispozitivului. După aceea se aplică forţa de strângere principală S.

Fig.3.4

Dacă strângerea se face manual, valoarea forţei va varia în

limite largi de la o piesă la alta. Datorită acestor variaţii, în cadrul

unui lot de piese vor rezulta două deformaţii elastice de contact

limite: 𝑓1 şi𝑓2 . După procesul de prelucrare şi înlăturarea forţei de

strângere, se produce o revenire a deformaţiilor elastice, conform

legii lui Hooke (𝜎 = 𝜀𝐸). Astfel se produce o deplasare a

suprafeţei prelucrate faţă de baza de măsurare, după direcţia forţei

de strângere. Această deplasare reprezintă eroarea de fixare

(strângere). Când forţele de strângere sunt variabile, se obţin erori

de fixare variabile calculate cu relaţia

𝜀𝑓𝑣 = (𝑓𝑚𝑎𝑥 − 𝑓𝑚𝑖𝑛)𝑐𝑜𝑠𝛼 (3.15)

în care 𝑓𝑚𝑎𝑥şi 𝑓𝑚𝑖𝑛 reprezintă deplasările maxime şi, respectiv,

minime ale bazei de rezemare şi 𝛼 - unghiul dintre direcţia

deplasării şi direcţia dimensiunii realizate.

Astfel, în fig. 3.5, se observă că, pentru cota a, unghiul 𝛼

= 0° şi deci există eroarea de fixare 𝜀𝑓𝑣 = 𝑓𝑚𝑎𝑥 − 𝑓𝑚𝑖𝑛 . Pentru

realizarea cotei b, unghiul 𝛼= 90° şi deci eroarea 𝜀𝑓𝑣 = 0.

Pe baza cercetărilor experimentale a rezultat că dependenţa dintre deformaţiile de contact şi forţele

de strângere prezintă o caracteristică neliniară şi se poate exprima global cu relaţia

𝑓 = 𝐶𝑆𝑛, ( 3.16)

în care C este o constantă a materialului semifabricatului, S – forţa de strangere care se închide prin baza de

rezemare iar n un exponent subunitar.

Legea de variaţie a deformaţiilor de contact în funcţie de forţa de strângere este reprezentată în fig.

3.6. Din studiul diagramei se constată că, la începutul încărcării, pentru variaţii mici ale forţelor de strângere

se obţin deformaţii relativ mari, iar în zona III, pentru variaţii-destul de mari ale forţelor, se obţin variaţii

mici ale deformaţiilor.

Forţele de strângere trebuie să aibă astfel de valori încât să

asigure păstrarea orientării semifabricatului în tot timpul prelucrării.

Dacă se are în vedere că la forţe de strângere maxime

corespund deformaţii maxime şi invers, relaţia (3.15) devine

𝜀𝑓𝑣 = 𝐶(𝑆𝑚𝑎𝑥𝑛 − 𝑆𝑚𝑖𝑛𝑛 )𝑐𝑜𝑠𝛼. (3.17)

Din studiul acesteia se constată că mărimea erorii provocate de variaţia forţei de strângere poate fi

micşorată sau anulată (𝑆𝑚𝑎𝑥 = 𝑆𝑚𝑖𝑛 = 𝑆𝑐𝑡 𝑛). Astfel, dacă se folosesc sisteme mecanizate de strângere cu

fluid sub presiune, la care mărimea forţei de strângere S este practic constantă, rezultă 𝜀𝑓𝑣 ≈ 0.

Toate calculele s-au făcut în ipoteza că semifabricatele sunt perfect omogene, iar asperităţile de

contact sunt uniforme. Există, în aceste condiţii, şi o eroare de fixare constantă la forţe constante, dar aceasta

poate fi eliminată prin modificarea cotei de reglare a sculei cu cantitatea corespunzătoare.

Fig.3.6

Strângerea semifabricatelor insuficient de rigide. În cazul strângerii semifabricatelor insuficient de

rigide (cu pereţi subţiri, uşor deformabili), în afara deformaţiilor de contact, apar deformaţii în anumite

porţiuni sau în ansamblul semifabricatelor (fig. 3.7).

După prelucrare, o dată cu îndepărtarea forţelor de

strângere, revenirea elastică este importantă, ceea ce provoacă

abateri de la forma geometrică şi uneori şi de la poziţia reciprocă.

Aceste deformaţii în punctele de strângere devin erori

preponderente în raport cu restul erorilor de prelucrare. Din

această cauză se impune o atenţie sporită la determinarea mărimii

forţelor de strângere, la modul de distribuire şi de aplicare a

acestora.

Erorile de reglare. Acestea sunt notate cu 𝜀𝑟 , sunt datorate, în principal, reglării necorespunzătoare

a poziţiei sculei şi a curselor de lucru ale organelor principale ale maşinii - unelte şi depind de metoda

folosită (reglarea după trasaj, reglarea prin treceri sau aşchii de probă, reglarea după piese etalon etc.), de

mijloacele utilizate în cadrul reglării şi de priceperea şi conştiinciozitatea reglorului.

Erorile de prelucrare. Acestea sunt notate cu 𝜀𝑝𝑎 , apar în mod nemijlocit în timpul procesului de

aşchiere şi sunt datorate mai multor factori de influenţă din sistemul tehnologic, care vor fi analizaţi în § 3.3.

Erorile de măsurare. Acestea sunt notate cu 𝜀𝑚, reprezintă diferenţa dintre valoarea reală şi cea

rezultată la măsurare a parametrului considerat (dimensiune, formăpoziţie) şi sunt determinate de metoda şi

mijloacele tehnice folosite la măsurarea piesei, precum şi de priceperea şi atenţia persoanei care efectuează

măsurarea.

În funcţie de caracterul şi modul de manifestare, erorile de prelucrare pot fi: sistematice, grosolane şi

întâmplătoare.

Erorile sistematice sunt acele erori la care mărimea şi semnul sunt date de legi bine determinate;

cauzele apariţiei lor se pot cunoaşte, permiţând luarea de măsuri pentru atenuare sau eliminare.

Aceste erori pot fi:

-fixe, de exemplu erori de reglare la zero a micrometrelor;

-variabile progresiv, de exemplu erori provocate de uzura sculei aşchietoare;

-variabile periodic, de exemplu erorile de măsurare la un aparat la care centrul de rotaţie al acului

indicator este excentric faţă de centrul cadranului.

Cauzele erorilor sistematice pot fi depistate, în general, cu uşurinţă şi eliminate parţial sau total.

Când aceste cauze sunt greu de înlăturat, se poate dirija procesul de prelucrare şi controlul astfel încât să se

evite rebuturile.

Erorile grosolane sunt erorile care provin din cauza neatenţiei sau a calificării necorespunzătoare a

lucrătorului.

Se pot da următoarele exemple:

-măsurarea diametrelor unor alezaje cu un şubler de interior şi citirea pe şubler fără să se adauge

dimensiunea fălcilor de 10 mm;

-citirea incorectă a desenului de execuţie, a indicaţiei unui aparat etc.

Erorile grosolane se datoresc executantului sau alegerii greşite a metodei de prelucrare sau de

control. Aceste erori se pot evita prin ridicarea calificării şi o atenţie corespunzătoare.

Erorile întâmplătoare sunt acele erori a căror mărime şi semn sunt variabile întâmplător de la o

piesă la alta iar cauzele, de regulă, nu pot fi cunoscute anticipat pentru a se acţiona în vederea eliminării lor.

De aceea, aceste erori sunt considerate cele mai periculoase.

Exemple de cauze ascunse care conduc la astfel de erori pot fi:

-neomogenitatea materialului din care este elaborat semifabricatul (durităţi diferite în masa

materialului, sufluri, carburi etc.);

-imprecizia geometrică a semifabricatelor;

-tensiunile interne ale semifabricatelor sau rezultate în urma prelucrărilor mecanice de degroşare etc.

Influenţa comună a erorilor întâmplătoare asupra preciziei de prelucrare se poate determina pe baza

calcului probabilităţii şi al statisticii matematice.

3.3. Factori care influenţează precizia prelucrării mecanice

În vederea cuprinderii mai complexe a factorilor de influenţă asupra preciziei de prelucrare se pleacă

de la elementele care compun sistemul tehnologic.

Influenta maşinii - unelte. Maşina - unealtă se manifestă ca factor de influenţă asupra preciziei de

prelucrare, pe de o parte în stare statică (neîncărcată) şi, pe de altă parte, în stare de fucţionare (încărcată).

În stare statică, factorii principali sunt: imprecizia lanţurilor cinematice; imprecizia geometrică a

maşinii-unelte; uzura maşinii-uneite (cuple cinematice, ghidaje, pene de reglare etc.); aşezarea

necorespunzătoare a maşinii-unelte pe fundaţie; deformaţii datorate redistribuirii tensiunilor interne;

influenţe termice externe (razele solare, variaţii ale temperaturii mediului ambiant).

În stare de funcţionare, factorii principali sunt: deformaţii elastice în funcţie de rigiditatea maşinii-

unelte, a forţelor şi momentelor de aşchiere; deformaţii termice în timpul funcţionării; vibraţii datorate

neechilibrării sau dispunerii excentrice a unor arbori; reglaje necorespunzătoare.

Influenţa dispozitivelor de prindere a semifabricatelor şi dispozitivelor de prindere a sculelor

aşchietoare. Factorii de influenţă principali sunt: orientarea şi fixarea necorespunzătoare a dispozitivelor pe

maşina-unealtă; schemele de orientare şi fixare a semifabricatelor după care s-au construit dispozitivele

greşite; uzura elementelor de reazem din dispozitive; manevrarea necorespunzătoare; deformaţii elastice în

timpul prelucrării; vibraţii datorate unor rigidităţi necorespunzătoare şi neechilibrări.

Influenta sculelor aşchietoare. Factorii de influenţă principali sunt: proiectarea şi execuţia

necorespunzătoare; ascuţire necorespunzătoare; orientare şi fixare necorespunzătoare în dispozitiv;

deformaţii elastice în timpul prelucrării; deformaţii termice în timpul prelucrării; uzura sculei; vibraţii care se

datoresc în principal geometriei şi regimului de aşchiere alese necorespunzător.

Influenţa verificatoarelor. Factorii de influenţă principali sunt: execuţia necorespunzătoare (cu

erori de execuţie); uzura elementelor componente; influenţa temperaturii mediului ambiant şi a omului; forţe

variabile în timpul măsurătorilor; reglării greşite ale aparatelor; citiri greşite.

Influenţa semifabricatelor. Factorii de influenţă principali sunt: orientare şi fixare a

semifabricatului necorespunzătoare pe maşina-unealtă sau dispozitiv; deformaţii elastice la strângeri;

deformaţii elastice în timpul prelucrării în funcţie de rigiditatea semifabricatului; deformaţii termice în

timpul prelucrării şi după prelucrare; imprecizia geometrică a semifabricatelor (adaosuri neuniforme);

neomogenitatea materialului semifabricatului; deformaţii datorate redistribuirii tensiunilor interne apărute la

operaţia precedentă (turnare, matriţare, sudare, aşchiere, tratament termic etc.).

Alte influenţe de natură subiectivă. Acestea pot fi: întocmirea greşită a procesului tehnologic

(traseu tehnologic greşit, maşina-unealtă aleasă greşit, SDV-uri alese greşit, nerespectarea tehnologiei de

obţinere a semifabricatului şi a materialului, alegerea greşită a regimurilor de aşchiere, a tratamentelor

termice etc.); calificarea necorespunzătoare cu precizia impusă piesei; neatenţia şi lipsa de conştiinciozitate a

operatorilor umani.

În continuare se vor studia mai amănunţit cei mai importanţi factori care influenţează precizia de

prelucrare şi se vor prezenta şi măsurile tehnologice pentru reducerea sau eliminarea erorilor de prelucrare.

3.4. Precizia geometrică a maşinilor-unelte

3.4.1. Parametrii de precizie geometrică

Precizia geometrică a unei maşini-unelte este definită printr-o serie de parametri, cu diferite limite

stabilite prin standarde sau norme. Cu cât precizia maşinii este mai mare, cu atât limitele în care trebuie să se

încadreze parametrii geometrici sunt mai restrânse.

Parametrii geometrici ai maşinii-unelte trebuie verificaţi atât la recepţie, cât şi periodic, în timpul

exploatării. Verificarea pe parcursul expoatării este impusă de apariţia uzurii şi de posibilitatea slăbirii unor

elemente de reglare.

Exemple de parametri care definesc precizia geometrică a maşinii-unelte sunt: rectilinitatea şi

paralelismul ghidajelor pe diverse direcţii; planitatea meselor; bătaia radială a arborilor principali;

coaxialitatea diverselor organe de lucru; perpendicularitatea diferitelor organe de lucru etc.

3.4.2. Influenţa preciziei geometrice a maşinii-unelte

asupra preciziei de prelucrare

În cazul prelucrării suprafeţelor cilindrice exterioare pe un strung normal, unul dintre parametrii de

precizie geometrică care influenţează precizia de prelucrare este paralelismul direcţiei avansului longitudinal

cu axa arborelui principal.

Dacă axa arborelui principal este OX (fig. 3.8, a), pentru realizarea unei suprafeţe cilindrice de rază

r, direcţia teoretică a avansului longitudinal este AB. Dacă există o abatere de la paralelismul direcţiei

avansului longitudinal cu axa OX, apare o înclinaţie Aa, datorită căreia piesa va rezulta cu abateri

dimensionale şi de formă.

Raza suprafeţei cilindirce exterioare poate lua valoare

y = r + Δr , (3.18)

unde Δr= BB'= x tgΔα

deci y = r + x tgΔα . (3.19)

Eroarea dimensională maximă la distanta x este dată de relaţia

Δd = 2x tgΔa . (3.20)

Datorită erorii dimensionale variabile, dată de relaţia (3.20), rezultă o eroare şi de la forma

geometrică a suprafeţei cilindrice - o eroare de la cilindricitate. Suprafaţa prelucrată va fi deci, conică.

În cele prezentate mai înainte s-a arătat influenţa abaterii de la

paralelism a direcţiei avansului longitudinal cu axa OX în plan orizontal,

dar această abatere de la paralelism poate exista şi în plan vertical (fig. 3.8,

b).

Raza suprafeţei cilindrice exterioare, la distanţa X, poate lua

valoarea

y = r + Δr , (3.21)

unde: (r + Δr)2 = r2 + BB'2 ; 2r ∙Δr + Δr2 = x2 𝑡𝑔2∆𝛼 (3.22)

Eroarea dimensională la distanţa x va fi

Δd = 2∙ ∆r = 𝑥2(𝑡𝑔2∆𝛼)/𝑟 , (3.23)

adică eroarea Δd are o creştere exponenţială ca în fig. 3.9. Şi în această situaţie piesa va rezulta atât cu

abateri dimensionale, cât şi de formă.

3.4.3. Măsuri tehnologice pentru reducerea sau eliminarea erorilor

datorate impreciziei geometrice a maşinilor-unelte

Prima măsură este aceea de verificare a preciziei geometrice a maşinilor-unelte la recepţie şi pe

parcursul exploatării. Tehnologul trebuie să ia măsurile necesare pentru a aduce parametrii de precizie

geometrică în limitele stabilite prin standarde. în funcţie de natura şi mărimea erorii geometrice constatate, se

impune reglarea, reparaţia parţială, reparaţia capitală sau schimbarea maşinii-unelte.

a) b) Fig.3.8

În cazul din fig. 3.8, a, pentru a reduce abaterea de la cilindricitate a pieselor prelucrate, se poate face

un reglaj în plan orizontal al pinolei păpuşii mobile, fără să fie nevoie de reparaţie.

În cazul din fig. 3.8, b şi 3.9, erorile în plan vertical de la paralelismul studiat nu mai pot fi eliminate

printr-un simplu reglaj. Acest tip de erori apar atunci când, din greşeală de fabricaţie, axa pinolei păpuşii

mobile de la strung este mai sus sau mai jos decât axa arborelui principal. Prin prelucrarea ghidajelor la batiu

sau la păpuşa mobilă se pot înlătura aceste erori, adică prin reparaţie capitală.

La alegerea unei maşini-unelte este necesar ca precizia geometrică a maşinii-unelte să fie mai mare

decât precizia geometrică impusă piesei de prelucrat:

𝑇𝑃𝐺,𝑀𝑈 < 𝑇𝑝, (3.24)

unde 𝑇𝑃𝐺,𝑀𝑈 este toleranţa la un parametru de precizie geometrică al maşinii-unelte;

𝑇𝑝 - toleranţa piesei.

3.5. Rigiditatea sistemului tehnologic

3.5.1. Noţiunea de rigiditate a sistemului tehnologic

Rigidităţi parţiale şi totale

În timpul prelucrărilor mecanice, datorită solicitării forţelor de aşchiere, au loc cedări elastice ale

elementelor sistemului tehnologic în raport cu poziţia iniţială corespunzătoare stării de repaus. Valorile

cedărilor elastice sunt dependente de condiţiile de solicitare şi de rezistenţa pe care o opun elementele


Prin rigiditate se înţelege capacitatea unui organ de maşină de a se opune, de a rezista acţiunii unor

solicitări ce tind să-1 deformeze. Acelaşi organ de maşină, solicitat în anumite condiţii, opune rezistenţe

diferite pe diverse direcţii. Deci, rigiditatea are valori diferite, în funcţie de direcţia pe care se determină.

Pentru sistemul tehnologic 𝑀𝑈 − 𝐷𝑃𝑆𝐹 − 𝑆𝐹 − 𝑆𝑐𝐷𝑃𝑆𝑐 interesează valoarea rigidităţii pe direcţia

pe care aceasta influenţează cel mai mult precizia de prelucrare, şi anume pe direcţia perpendiculară pe

suprafaţa prelucrată. De exemplu, la strunguri şi maşini de rectificat rotund interesează mai mult rigiditatea

după direcţie radială, iar la maşini de frezat şi rectificat plan după direcţie perpendiculară pe suprafaţa mesei

maşinii-unelte.

Matematic, rigiditatea poate fi calculată prin raportul dintre forţă şi deformaţie. Pe o anumită direcţie

i, rigiditatea organului de maşină sau a elementului sistemului tehnologic este egală cu raportul dintre forţa

de solicitare 𝐹𝑖 şi deformaţia elastică 𝑦𝑖 pe aceeaşi direcţie i:

𝑅𝑖 = 𝐹𝑖/𝑦𝑖 [daN/mm] (3.25)

În cazul când interesează determinarea rigidităţii pe altă direcţie K, diferită de aceea de acţionare a

forţei F, (fig. 3.10), aceasta se exprimă prin raportul dintre proiecţia forţei 𝐹𝑖 pe direcţia K şi deformaţia

𝑦𝑘 măsurată pe direcţia K:

𝑅𝑘 = (𝐹𝑖𝑐𝑜𝑠𝛼𝑘)/𝑦𝑘 [daN/mm]. (3. 26)

Spre exemplu, în cazul prelucrărilor pe strunguri, interesează rigiditatea

strungului pe direcţia radială y:

𝑅𝑦 = 𝐹𝑦/𝑦 [daN/mm], (3.27) Fig.3.10

în care: R y este rigiditatea pe direcţia avansului transversal; F y - componenta radială a forţei de aşchiere, în

daN; y - deformaţia elastică pe direcţia avansului transversal, în mm.

Pentru cele trei subansambluri ale strungului pot fi definite, în mod corespunzător, rigidităţile

parţiale ale păpuşii fixe R pf, păpuşii mobile R m şi căruciorului Rc :

Rpf = Fy / ypf [daN/mm]; (3.28)

Rpm = Fy /ypm [daN/mm]; (3.29)

Rc= F y /y sc [daN/mm], (3.30)

în care ypf, ypm şi ysc sunt deformaţiile elastice ale celor trei subansabluri pe direcţia avansului transversal.

În procesul prelucrării unui semifabricat pe strung, subansamblurile acestuia participă simultan la

realizarea prelucrării. Din acest considerent, în afara rigidităţilor parţiale, interesează şi rigidităţile totale.

În cazul strungurilor normale, rigiditatea totală se defineşte matematic prin raportul dintre

componenta F y a forţei de aşchiere şi deplasarea relativă a vârfului cuţitului faţă de axa strungului, măsurată

pe direcţia avansului transversal . Rigiditatea totală are valori diferite în funcţie de poziţia cuţitului, respectiv

a subansamblului cărucior faţă de cele două păpuşi. Rigiditatea totală la păpuşa fixă se calculează cu relaţia

𝑅𝑇 𝑝𝑓 = 𝐹𝑦/(𝑦𝑝𝑓 + 𝑦𝑠𝑐) [daN/mm] (3.31)

iar la păpuşa mobilă 𝑅𝑇𝑝𝑚 = 𝐹𝑦/(𝑦𝑝𝑚 + 𝑦𝑠𝑐) [daN/mm] (3.32)

Pentru a determina rigiditatea totală la mijlocul unui arbore, în ipoteza prelucrării unor arbori

suficient de rigizi, se construieşte schema de calcul din fig. 3.11. Plecând de la relaţia cunoscută

𝑅 = 𝐹𝑦/𝑦 [daN/mm] , (3.33)

se obţine cedarea specifică (elasticitatea)

W= 1 /R = y/Fy [mm/daN] (3.34)

Deformaţiile parţiale vor fi:

𝑦𝑝𝑓 = 𝑊𝑝𝑓𝐹𝑦2

;

𝑦𝑝𝑚 = 𝑊𝑝𝑚𝐹𝑦2

𝑦𝑠𝑐 = 𝑊𝑠𝑐 ∙ 𝐹𝑦 ⎭⎬

⎫ (3.35)

Axa reală a piesei rigide se va deplasa în planul

orizontal faţă de vârful cuţitului, cu distanţa

𝑦𝑇(1/2) = (𝑦𝑝𝑓 + 𝑦𝑝𝑚)/2+𝑦𝑠𝑐 , (3.36)

adică 𝑦𝑇(1/2) = (1/2)(𝑊𝑝𝑓𝐹𝑦/2 + 𝑊𝑝𝑚𝐹𝑦/2) + 𝑊𝑠𝑐𝐹𝑦 . (3.37)

Pe de altă parte 𝑦𝑇(1/2) = 𝑊𝑇(1/2)𝐹𝑦. (3.38)

Din relaţiile (3.37) şi (3.38) rezultă cedarea sepecifică totală (elasticitatea totală) la mijlocul arborelui

𝑊𝑇�12�= 𝑊𝑠𝑐 + �1

4� �𝑊𝑝𝑓 + 𝑊𝑝𝑚�, (3.39)

adică 1𝑅𝑇(1/2)

= 1𝑅𝑆𝐶

+ 14� 1𝑅𝑝𝑓

+ 1𝑅𝑝𝑚

� (3.40)

Deci, cunoscându-se rigidităţile parţiale ale maşinii-unelte, se poate determina, cu relaţia (3.40)

rigiditatea totală la mijlocul arborelui prelucrat.

În cazul cel mai general, când prelucrarea se face la o distanţă lx de păpuşa fixă.

(fig. 3.12), deplasarea axei piesei în raport cu vârful cuţitului se va face cu distanta

𝑦𝑝𝑓 + (𝑙𝑥/𝑙) (𝑦𝑝𝑚 − 𝑦𝑝𝑓), ca în fig. 3.13,adică

𝑦𝑇(𝑙𝑥) = (𝑙𝑥/𝑙)𝑦𝑝𝑚 + 𝑦𝑝𝑓(𝑙 − 𝑙𝑥)/𝑙 + 𝑦𝑠𝑐. (3.41)

Având în vedere că deformaţiile parţiale sunt:

𝑦𝑝𝑓 = 𝑊𝑝𝑓[(𝑙 − 𝑙𝑥)/𝑙]𝐹𝑦; 𝑦𝑝𝑚 = 𝑊𝑝𝑚(𝑙𝑥/𝑙)𝐹𝑦; 𝑦𝑠𝑐 = 𝑊𝑠𝑐𝐹𝑦 (3.42)

Rezultă cedarea specifică totală

𝑊𝑇(𝑙𝑥) = 𝑊𝑝𝑚 �𝑙𝑥𝑙�2

+ 𝑊𝑝𝑓 �(𝑙−𝑙𝑥)𝑙�2

+ 𝑊𝑠𝑐 (3.43)

adică 1𝑅𝑇(𝑙𝑥)

= 1𝑅𝑠𝑐

+ 1𝑅𝑝𝑚

�𝑙𝑥𝑙 �2

+ 1𝑅𝑝𝑓

�𝑙−𝑙𝑥𝑙�2 (3.44)

Într-un sistem tehnologic, asupra preciziei de prelucrare influenţează rigiditatea tuturor elementelor

componente. Astfel că, din punct de vedere practic, interesează rigiditatea totală a sistemului tehnologic, care

se poate calcula cu relaţia 1

𝑅𝑆𝑇= 1

𝑅𝑀𝑈+ 1

𝑅𝐷𝑃𝑆𝐹+ 1

𝑅𝑆𝐹+ 1

𝑅𝑆𝑐+ 1

𝑅𝐷𝑃𝑆𝑐, (3,45)

în care: RST este rigiditatea sistemului tehnologic; RMU - rigiditatea maşinii-unelte; RDPSF – rigiditatea

dispozitivului de prindere a semifabricatului; RSF - rigiditatea semifabricatului; RSc - rigiditatea sculei

aşchietoare; RDPSc - rigiditatea dispozitivului de prindere a sculei aşchietoare.

Inversul rigidităţii - cedarea specifică (sau elasticitatea) se calculează cu relaţia

𝑊𝑆𝑇 = 𝑊𝑀𝑈 + 𝑊𝐷𝑃𝑆𝐹 + 𝑊𝑆𝐹 + 𝑊𝑆𝑐 + 𝑊𝐷𝑃𝑆𝑐 (3.46)

şi se măsoară în mm/daN sau 𝜇𝑚/daN, conform relaţiei de transformare

𝑊 = 1𝑅�𝑚𝑚𝑑𝑎𝑁

� = 1000𝑅

� 𝜇𝑚𝑑𝑎𝑁

� (3.47)

Rigiditatea fiecărui element component şi deci şi a sistemului tehnologic în ansamblu poate fi

determinată în condiţii statice sau dinamice. Corespunzător acestor condiţii de determinare se definesc

noţiunile de rigiditate statică şi rigiditate dinamică pentru elementele componente şi pentru sistemul

tehnologic în ansamblu.

Determinarea rigidităţii statice presupune aplicarea unor forfe echivalente celor

Fig.3.13

din procesul de aşchiere, în stare statică, şi măsurarea deformaţiilor respective. Valorile rigidităţii statice nu

sunt operante în calculele de precizia prelucrării. Ele servesc însă pentru aprecierea comparativă a diverselor

elemente ale sistemului tehnologic (maşina- unealtă, dispozitive, semifabricate, scule).

Determinarea rigidităţii dinamice se face în condiţiile concrete de prelucrare, cu forţele şi

deformaţiile reale din timpul funcţionării.

Rigiditatea maşinilor-unelte se poate detemina pe cale analitică sau experimentală.

Calculul analitic se face folosind elemente ale rezistenţei materialelor şi teoriei elasticităţii. în cazul

pieselor cu forme regulate, arbori netezi sau în trepte etc., rezultatele calculului analitic pot fi satisfăcătoare.

La piese cu forme mai complicate însă şi, în special, la subansambluri de piese, în afara greutăţilor de calcul,

rezultatele obţinute pe cale analitică nu mai safisfac. Explicaţia constă în faptul că, pe de o parte, metodele de

calcul, până în prezent, nu sunt puse la punct, iar pe de altă parte lipsesc datele suficiente privind

deformaţiile de contact şi caracteristicile fizico-mecanice şi de rezistenţă ale materialelor din care sunt

fabricate piesele de maşini.

Din aceste cauze, determinările de rigiditate, în marea majoritate a cazurilor, se fac pe cale

experimentală.

3.5.2. Determinarea experimentală a rigidităţii statice a strungurilor normale

Condiţiile de determinare experimentală a rigidităţii statice a strungurilor normale sunt stabilite în

ţara noastră prin STAS 6869-87. Etapele principale care trebuie parcurse sunt următoarele:

A. Se solicită subansamblurile strungului normal la forţe cu valori predeterminate cu ajutorul unor

dinamometre cu elemente elastice sau hidraulice

Exemple de dinamometre elastice se prezintă în fig. 3.14. În fig. 3.14, 𝛼 se prezintă o formă lamelară

(de potcoavă) a elementului elastic, utilizată la forţe relativ mici, în fig. 3.14, b - o formă inelară, folosită la

forţe de încărcare medii iar în fig. 3.14, c - o formă eliptică, folosită la forţe de încărcare relativ mari.

În fig. 3.15 se prezintă schema de încărcare şi modul de măsurare a deformaţiilor. Cotele l1,l2,l3 /şi H

stabilesc poziţiile relative ale subansamblurilor strungului normal în vederea încărcării. Pentru încărcare se

introduc dornuri cu diametre d în alezajele conice ale arborelui principal şi al pinolei păpuşii mobile.

Încărcarea se realizează cu o forţă spaţială P, care dă două componente Py şi Pz. Forţa spaţială P este dispusă

sub un unghi de 60° faţă de direcţia avansului transversal, astfel că raportul forţelor Py /Pz= 0,5. Acest raport

corespunde condiţiilor normale de lucru pe strungurile normale.

Fig. 3.14

B. Se măsoară deformaţiile elastice ale subansamblurilor

păpuşă fixă, cărucior, păpuşă mobilă în raport cu batiul

strungului. În cadrul subansamblului cărucior se pot mă-

sura deformaţiile parţiale ale dispozitivului de încărcare,

suportului portcuţit, săniei suportului, săniei transversale etc.

C. Se trasează curbele de rigiditate (fig. 3.16), care dau

variaţia deformaţiilor elastice în funcţie de variaţia forţei

de încărcare, y = f(Py). Se observă că la descărcare se obţine o deformaţie remanentă yrem .

D. Se calculează rigidităţile parţiale şi totale ale strungului. Calculele se fac cu relaţiile

(3.28)...(3.32).

În STAS 6869/87 se precizează valoarea maximă a forţelor de încărcare pentru diverse mărimi de

strunguri. De asemenea, în funcţie de mărimea strungului, se precizează valorile rigidităţilor totale. De

exemplu, pentru strungul normal SN400, forţa totală de încărcare este F = 560 daN, forţa Fy = 280 daN, iar

valorile rigidităţii statice totale prescrise la păpuşa fixă şi la păpuşa mobilă sunt: RTpf = 1810daN/mm, RTpm =

1020 daN/mm. Valorile rigidităţii statice determinate trebuie să fie mai mari sau cel puţin egale cu cele

recomandate.

3.5.3. Determinarea experimentală a rigidităţii dinamice a strungurilor normale

Determinarea rigidităţii dinamice a strungurilor normale are la bază principiul prelucrării unui

semifabricat cu adaos de prelucrare variabil. Acest principiu de determinare a rigidităţii dinamice poate fi

aplicat şi pentru alte tipuri de maşini-unelte.

Semifabricatul utilizat trebuie să aibă astfel de dimensiuni încât rigiditatea să fie foarte mare şi, deci,

deformaţiile elastice ale semifabricatului în raport cu deformaţiile elastice ale maşinii-unelte să fie

neglijabile.

Adaosul de prelucrae variabil se realizează printr- o prelucrare în trepte a semifabricatului (fig. 3.17,

a) sau excentrică (fig. 3.18).

Fig. 3.16

Fig.3.15

Pentru a determina rigiditatea dinamică în diferite zone (păpuşa fixă, păpuşa mobilă, mijlocul

ansamblului) se construieşte un dispozitiv cu rigiditatea foarte mare, încât să nu prezinte deformaţii elastice

(fig. 3.19). Dispozitivul conţine trei şaibe plasate în zonele în care se doreşte să se determine rigiditatea.

Aceste şaibe se pot monta centric, şi, în această situaţie, se pregătesc treptele ca în fig. 3.17, sau excentric ca

în fig. 3.18.

Corespunzător variaţiei adâncimii de aşchiere apar variaţii ale forţelor de aşchiere ΔF y şi, în

consecinţă, variaţii ale deformaţiilor sistemului tehnologic Δy. Datorită acestui fenomen, după prelucrare,

suprafaţa cilindrică rezultată nu va avea acelaşi diametru. Diametrul ei va fi variabil, corespunzător variaţiei

deformaţiilor elastice ale sistemului tehnologic în zonele cu adâncimea de aşchiere t1 , respectiv 𝑡2. Suprafaţa

cilindrică rezultă cu o treaptă de la ∅ 𝑑1 la ∅ 𝑑2 (fig. 3.17, b), corespunzătoare variaţiei deformaţiilor

elastice.

Rigiditatea totală a strungului va fi

𝑅𝑇𝑀𝑈 = ∆𝐹𝑦/∆𝑦 [ daN/mm ] . (3.48)

Componenta forţei de aşchiere Fy se exprimă în funcţie de componenta principală F2, cu relaţia

𝐹𝑦 = 𝜆𝐹𝑧 . (3.49)

Pentru anumite condiţii de aşchiere, componenta principală F z se poate calcula cu relaţia

𝐹𝑧 = 𝐶𝐹𝑧𝑡 𝑠0,75, (3.50)

în care: CFz este un coeficient care depinde de natura cuplului semifabricat-sculă; t - adâncimea de aşchiere,

în mm; s - avansul, în mm/rot.

Deci 𝐹𝑦 = 𝜆𝐹𝑧 = 𝜆𝐶𝐹𝑧 𝑡 𝑠0,75 (3.51)

𝑅𝑇𝑀𝑈 = ∆𝐹𝑦/∆𝑦 = [𝜆𝐶𝐹𝑧 𝑆0,75(𝑡2 − 𝑡1)]/(𝑦2 − 𝑦1) (3.52)

Dacă se notează (𝑡2 − 𝑡1)/(𝑦2 − 𝑦1) = 𝜀 , (3.53)

This image cannot currently be displayed.

Fig. 3.17

se obţine 𝑅𝑇𝑀𝑈 = 𝜆𝐶𝐹𝑧 𝑠0,75 𝜀 , (3.54)

unde 𝜀 arată de câte ori se reduc erorile de formă ale semifabricatului în urma prelucrării.

Mărimile Δt şi Δy sunt măsurabile pe semifabricat cu ajutorul unui comparator sau a altor

instrumente cu valoarea diviziunii de 0,001 mm.

Rigiditatea dinamică se determină în condiţii reale de lucru, în timpul procesului de aşchiere,

deoarece în sistemul tehnologic apar solicitări, de regulă, variabile, cu caracter dinamic. În acest caz,

compresiunile din elementele şi îmbinările sistemului tehnologic sunt mai mari decât în stare statică.

Pentru caracterizarea comportării sistemului tehnologic în stare de lucru se introduce, în calcule,

coeficientul dinamic μ care poate fi determinat experimental sau analitic. Este un coeficient supraunitar.

Cedarea dinamică a maşinii-unelte şi cedarea statică a maşinii-unelte sunt legate prin relaţia

𝑊𝑑𝑖𝑛 = 𝑊𝑠𝑡𝜇 (3.55)

Deci, 𝑅𝑑𝑖𝑛 = 𝑅𝑠𝑡/𝜇 (3.56)

adică rigiditatea dinamică a maşinii-unelte este mai mică decât rigiditatea statică a acesteia.

3.5.4. Influenţa rigidităţii maşinii-unelte asupra preciziei de prelucrare

Pentru a studia influenţa rigidităţii maşinii-unelte asupra preciziei de prelucrare se calculează

deformaţia elastică în condiţii de funcţionare a maşinii-unelte:

𝑦𝑑𝑖𝑛 = 𝐹𝑦/𝑅𝑑𝑖𝑛(𝑦) [𝑚𝑚] (3.57)

Influenţa directă a deformaţiei ydin asupra preciziei de prelucrare are loc întotdeauna când reglarea

sistemului tehnologic în vederea prelucrării se face static. Spre exemplu, la prelucrarea unei suprafeţe

cilindrice exterioare (fig. 3.20), dacă reglarea s-a făcut static la diametrul dr st , în momentul angajării

cuţitului în material, apare deformaţia elastică ydin , astfel că diametrul rezultat este mai mare, dr din, datorită

revenirilor elastice în urma sculei şi a cedării sculei:

𝑑𝑟 𝑑𝑖𝑛 = 𝑑𝑟 𝑠𝑡 + 2𝑦𝑑𝑖𝑛 . (3.58)

În cazul prelucrărilor interioare, fenomenul este similar, numai că deformarţia elastică a maşinii-

unelte influenţează în sensul micşorării diametrului:

𝐷𝑟 𝑑𝑖𝑛 = 𝐷𝑟 𝑠𝑡 − 2𝑦𝑑𝑖𝑛. (3.59)

Rigiditatea maşinii-unelte este diferită în puncte diferite

de-a lungul axei maşinii. Pe de altă parte şi forţele de aşchiere au

mărime variabilă. Rezultă că deformaţia elastică dinamică nu

este constantă:

𝑦𝑑𝑖𝑛 ≠ 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 (3.60)

Din această cauză, erorile dimensionale fiind variabile,

vor apărea şi erori de la forma geometrică a suprafeţelor

prelucrate.

Eroarea de formă geometrică datorită variaţiei rigidităţii

maşinii-unelte este

𝜀𝑓 = 𝑦𝑑𝑖𝑛 𝑚𝑎𝑥−𝑦𝑑𝑖𝑛 𝑚𝑖𝑛 , (3.61)

adică 𝜀𝑓 = 𝐹𝑦𝑅𝑑𝑖𝑛 𝑚𝑖𝑛

− 𝐹𝑦𝑅𝑑𝑖𝑛 𝑚𝑎𝑥

, (3.62)

sau 𝜀𝑓 = 𝐹𝑦(𝑊𝑚𝑎𝑥 −𝑊𝑚𝑖𝑛). (3.63)

De exemplu, în cazul prelucrării unui arbore rigid pe un

strung normal pot apărea diverse erori de formă geometrică în

funcţie de poziţiile relative ale subansamblului cărucior faţă de

păpuşile fixă şi mobilă (fig. 3.21). Diametrul piesei prelucrate

va rezulta mai mare în toate secţiunile datorită deformaţiei

elastice dinamice variabile: Fig.3.21

𝑑𝑝𝑙 = 𝑑𝑟 𝑠𝑡 + 2𝑦1𝑑𝑖𝑛; 𝑑𝑝2 = 𝑑𝑟 𝑠𝑡 + 2𝑦2𝑑𝑖𝑛; 𝑑𝑝3 = 𝑑𝑟 𝑠𝑡 + 2𝑦3𝑑𝑖𝑛 (3.64)

În general, piesele rezultă cu diametrul maxim la păpuşa mobilă, deoarece acest subansamblu are

cedările elastice mai mari decât păpuşa fixă.

3.5.5. Măsuri tehnologice pentru reducerea erorilor datorate

deformaţiilor elastice ale maşinii-unelte

Prima măsură este aceea de a asigura o rigiditate cât mai mare maşinii-unelte, prin acţiuni la nivelul

proiectării, fabricării şi exploatării. În cadrul exploatării, este posibilă îmbunătăţirea rigidităţii prin reglarea

jocurilor funcţionale din lagăre şi ghidaje la valori minime admise şi prin lucrul cu console minime ale

organelor de lucru ale maşinii-unelte. Astfel, trebuie să se lucreze cu console minime la pinolele strungurilor,

console minime la maşinile de frezat, masa cât mai aproape de batiu etc.

O altă măsură este determinarea mărimii deformaţiei elastice dinamice a maşinii- unelte şi corectarea

reglării. Aceasta poate fi determinată analitic cu relaţiile prezentate sau experimental. Corectarea reglării

presupune includerea mărimii deformaţiei elastice în calculul coîei de reglare.

Cunoscând valoarea rigidităţii maşinii-unelte, se poate determina regimul de aşchiere necesar pentru

ca mărimea deformaţiei elastice dinamice să nu depăşească o anumită valoare, spre exemplu o fracţiune din

toleranţa piesei Tp:

𝑦𝑑𝑖𝑛 ≤ K∙ 𝑇𝑝; (3.65)

𝐹𝑦 𝑎𝑑𝑚 = 𝑅𝑑𝑖𝑛 𝑦𝑑𝑖𝑛 = 𝑅𝑑𝑖𝑛𝐾 𝑇𝑝 (3.66)

dar 𝐹𝑦 𝑎𝑑𝑚 = 𝜆𝐶𝐹𝑧 𝑡𝑥𝐹𝑧 𝑆𝑦𝐹𝑧 [daN], (3.67)

deci . 𝑇𝑥𝐹𝑧𝑆𝑦𝐹𝑧 ≤ 𝑅𝑑𝑖𝑛𝐾𝑇𝑝/(𝜆 𝐶𝐹𝑧) . (3.68)

Pe baza relaţiei (3.68) se poate alege cuplul parametrilor t şi s pentru a se putea asigura precizia de

prelucrare.

Viteza de aşchiere trebuie să nu aibă valori în domeniul critic de producere a vibraţiilor. Pentru ca o

prelucrare să corespundă din punctul de vedere al preciziei trebuie satisfăcute relaţiile:

𝜀𝑅𝑀𝑈 < 𝑇𝑝 ; (3.69)

𝜀𝑓𝑀𝑈 < 𝑇𝑓𝑝 , (3.70)

în care: 𝜀𝑅𝑀𝑈 este abaterea dimensională datorită rigidităţii necorespunzătoare a maşinii- unelte; 𝜀𝑓𝑀𝑈 −

abaterea de formă datorită influenţei maşinii-unelte; Tp - toleranţa dimensională a piesei; Tfp - toleranţa la

forma dată a piesei.

3.5.6. Rigiditatea semifabricatului

Rigiditatea semifabricatului se determină în ipoteza unor rigidităţi ridicate ale elementelor

componente ale sistemului tehnologic. Adică, deformaţiile elastice ale acestor elemente să fie neglijabile faţă

de deformaţiile elastice ale semifabricatului. în acest sens, pentru determinarea rigidităţii semifabricatelor se

aleg, de exemplu, arbori lungi şi subţiri care să aibă rigidităţi scăzute.

În practică însă piesele prezintă o varietate foarte mare de forme şi dimensiuni, ceea ce conduce la

variaţii foarte mari ale rigidităţilor. Aceste variaţii ale rigidităţii influenţează cu o pondere foarte mare

rigiditatea întregului sistem tehnologic, conform cu relaţia (3.45): 1𝑅𝑆𝑇

=1

𝑅𝑀𝑈+

1𝑅𝐷𝑃𝑆𝐹

+1𝑅𝑆𝐹

+1𝑅𝑆𝑐

+1

𝑅𝐷𝑃𝑆𝑐.

Sub acţiunea forţelor de aşchiere, semifabricatul se deformează elastic. Valoarea deformaţiei elastice

ySF este cu atât mai mare, cu cât rigiditatea sa este mai redusă:

𝑅𝑆𝐹 = 𝐹𝑦/𝑦𝑆𝐹 [ daN/mm] , (3.71)

adică 𝑦𝑆𝐹 = 𝐹𝑦/𝑅𝑆𝐹 [mm] . (3.72)

3.5.7. Influenţa rigidităţii semifabricatului asupra preciziei de prelucrare

Rigiditatea semifabricatului influenţează precizia de prelucrare, în principal, sub aspectele preciziei

dimensionale şi de formă geometrică a suprafeţelor.

Pentru exemplificare se vor prezenta trei cazuri caracteristice de prelucrări a arborilor pe strunguri:

prelucrarea unui arbore între vârfuri; prelucrarea unui arbore prins în universal şi vârf; prelucrarea unui

arbore prins în consolă.

În cazul prelucrării unui arbore lung între vârfuri (fig. 3.22, a), sub acţiunea forţei radiale Fy, arborele

capătă o săgeată (deformare elastică) ySF. Această deformaţie elastică este variabilă (minimă la extremităţi şi

maximă la mijloc). În consecinţă, în timpul prelucrării, cuţitul va îndepărta de pe semifabricat un adaos de

prelucrare variabil (t max şi t min,). După prelucrare, arborele rezultă cu eroare de formă de la cilindricitate în

direcţie longitudinală (formă de butoiaş), ca în fig. 3.22, b.

În cazul arborilor dublu sprijiniţi, valoarea aproximativă a săgeţii maxime este

𝑦𝑆𝐹 = 𝐹𝑦𝑙3/ (48EI ) [mm], (3.73)

în care: Fy este componenta radială a forţei de aşchiere, în daN; l - lungimea semifabricatului, în mm; E -

modulul de elasticitate al materialului semifabricatului, daN/mrn2; I - momentul de inerţie al

semifabricatului, în mm4.

În acest caz rigiditatea semifabricatului va fi

𝑅𝑆𝐹 = 𝐹𝑦/𝑦𝑆𝐹 = 48𝐸𝐼/𝑙3 [daN/mm]. (3.74)

Problema se pune similar în cazul prelucrării unui arbore lung cu prindere într-un dispozitiv

universal şi vârf (fig. 3.23). Forma piesei rezultate după prelucrare este tot de butoiaş, dar cu o valoare a

abaterii de formă mai mică:

𝜀𝑓 = 𝑦𝑆𝐹 = 𝐹𝑦𝑙3/(110𝐸𝐼) [mm]. ( 3.75)

În acest caz rigiditatea semifabricatului va fi

𝑅𝑆𝐹 = 𝐹𝑦/𝑦𝑆𝐹 = 110𝐸𝐼/𝑙3 [daN/mm], (3.76)

La prelucrarea unui arbore cu prindere într-un dispozitiv universal în consolă (fig. 3.24, a), sub

acţiunea forţei radiale Fy , semifabricatul capătă săgeata ySF . Ca urmare, adâncimea de aşchiere variază între

valorile tmin şi tmax. În urma prelucrării arborele rezultă cu eroare de la cilindricitate (fig. 3.24, b).

Valoarea aproximativă a săgeţii maxime se poate calcula cu relaţia

ysf = Fyl3

3FI [mm], (3.77),

iar rigiditatea semifabricatului la începutul prelucrării este

RSF = Fyy SF

= 3FIl3

[daN/mm] (3.78)

Din toate exemplele prezentate se observă că deformaţiile elastice ale semifabricatului determină

erori dimensionale şi erori de la forma geometrică. Erorile dimensionale se manifestă prin mărirea

diametrului rezultat prin prelucrare. Aceste erori dimensionale, variabile în lungul generatoarei

semifabricatului, conduc la erorile de formă semnalate.

I

Fig.3.23

3.5.8. Măsuri tehnologice pentru reducerea influenţei deformaţiilor elastice ale semifabricatului


Atunci când rigiditatea semifabricatului este redusă se impune rigidizarea acestuia prin reazeme

suplimentare, de construcţie adecvată. Astfel de reazeme suplimentare se utilizează pe strunguri (linete fixe

şi mobile etc.), pe maşini de frezat, de găurit (reazeme cu autoaşezare, cu aşezare ulterioară etc.).

În fig. 3.25 se prezintă un exemplu de utilizare a unui reazem suplimentar pentru rigidizarea piesei în

vederea prelucrării alezajului A şi a feţelor frontale F. După ce piesa se aşază pe corpul 4 şi se strânge cu

forţa S, arcul 3 asigură contactul prismei 1 cu suprafaţa cilindrică a piesei. În această poziţie se blochează cu

şurubul 2 şi se strânge cu forţa S1 pentru mărirea rigidităţii piesei.

O altă măsură tehnologică este aceea de a face reglarea la cotă ţinând seamă de mărimea

deformaţiilor elastice. Luarea în considerare a mărimii deformaţiilor elastice se face similar deformaţiilor

elastice ale maşinii-unelte.

Atât pentru micşorarea erorilor dimensionale, cât şi a celor de formă se impune determinarea

parametrilor regimului de aşchiere, în special a adâncimii de aşchiere, astfel ca forţa de aşchiere să aibă

valori admise de rigiditatea semifabricatului. Elementul operant în această situaţie este adâncimea de

aşchiere t, deoarece avansul are o influenţă mai redusă asupra forţei de aşchiere şi este impus de multe ori

din considerente de rugozitate şi rezistenţă a mecanismului de avansuri.

Fig. 3.25

Din punct de vedere tehnologic interesează determinarea condiţiilor de lucru astfel încât deformaţia

elastică să nu depăşească o valoare admisibilă yadm. Valoarea deformaţiei elastice yadm poate fi egală cu o

fracţiune din toleranţa dimensională sau toleranţa la forma geometrică impusă

𝑦𝑎𝑑𝑚 ≤ 𝐾𝑇𝑝; 𝑦𝑎𝑑𝑚 ≤ 𝐾𝑇𝑓𝑝 (3.79)

Dar, 𝐹𝑦 𝑎𝑑𝑚 = 𝑅𝑆𝐹 𝑦𝑠𝑓𝑎𝑑𝑚 , (3.80)

adică 𝜆𝐶𝐹𝑧𝑡𝑥𝐹𝑧 𝑆𝑦𝐹𝑧 = 𝑅𝑆𝐹 𝑦𝑠𝑓𝑎𝑑𝑚 ; (3.81)

𝑡𝑥𝐹𝑧 𝑆𝑦𝐹𝑧 ≤ 𝑅𝑆𝐹 𝐾𝑇𝑝 /(𝜆 𝐶𝐹𝑧). (3.82)

Dacă se ţine seama şi de valorile rigidităţilor calculate anterior în diferite zone ale prelucrării

semifabricatului, relaţia (3.82) devine:

- pentru semifabricate prinse între vârfuri,

𝑡𝑥𝐹𝑧𝑆𝑦𝐹𝑧 ≤ 48 𝐸𝐼𝐾𝑇𝑝/ (𝜆𝐶𝐹𝑧𝑙3); (3.83)

- pentru semifabricate prinse în universal şi vârf,

𝑡𝑥𝐹𝑧 𝑆𝑦𝐹𝑧 ≤ 110𝐸𝐼𝐾𝑇𝑝 / (λ𝐶𝐹𝑧𝑙3); (3.84)

- pentru semifabricate prinse în consolă,

𝑡𝑥𝐹2𝑆𝑦𝐹𝑧 ≤ 3𝐸𝐼𝐾𝑇𝑝/(λ𝐶𝐹𝑧𝑙3) . (3.85)

3.5.9.Rigiditatea sculei şi a dispozitivului de prindere a sculei

Sculele aşchietoare şi dispozitivele de prindere aferente sunt elemente care în sistemul tehnologic se

schimbă frecvent, corespunzător diverselor necesităţi tehnologice. Schimbarea sculelor aşchietoare şi a

dispozitivelor de prindere aferente conduce la modificarea rigidităţii sistemului tehnologic în ansamblu,

potrivit relaţiei (3.45).

Sub acţiunea forţelor de aşchiere sculele şi, uneori, şi dispozitivele aferente capătă deformaţii

elasrice mari. Deformaţiile elastice sunt cu atât mai mari, cu cât rigidităţile sculelor şi ale dispozitivelor de

prindere sunt mai reduse. Cazurile caracteristice sânt cele ale prelucrărilor interioare la care rigidităţile

sculelor şi ale dispozitivelor de prindere aferente sunt mai scăzute.

Rigiditatea sculei este

𝑅𝑆𝑐 = 𝐹𝑦/ 𝑦𝑆𝑐 [daN/mm], (3.86)

unde y Sc este deformaţia elastică a sculei.

3.5.10. Influenţa rigidităţii sculei şi a dispozitivului de prindere

a sculei asupra preciziei de prelucrare

La prelucrarea suprafeţelor cilindrice interioare pe strunguri cu cuţite de interior (fig. 3.26), în

momentul angajării în materialul semifabricatului, cuţitul capătă o deformaţie elastică y sc Această deformaţie

este aproximativ constantă pe toată lungimea alezajului prelucrat, în ipotezele lungimii constante în consolă a

sculei l sc şi a constanţei regimului de aşchiere.

Dacă se consideră cuţitul ca o bară încastrată, deformaţia elastică se poate calcula aproximativ cu

relaţia

𝑦𝑠𝑐 = 𝐹𝑦𝑙𝑠𝑐3 / (3EI) [mm], (3.87)

în care semnificaţia parametrilor este la fel ca în relaţia (3.73).

În consecinţă apare o eroare dimensională datorită deformaţiilor elastice ale sculei

𝜀𝑑 = 2𝑦𝑠𝑐, (3.88)

care face să se obţină în final diametrul D2 în loc de D1:

𝐷2 = 𝐷1 − 2𝑦𝑠𝑐 (3.89)

În cazul prelucrării alezajelor cu bare portcuţit, de exemplu pe maşini de alezat, unde dispozitivul de

prindere a barei sau pinola au o lungime variabilă în timpul prelucrării, va apărea şi o eroare de formă ca în

fig. 3.27. Deoarece lungimea în consolă a dispozitivului de prindere a sculei este variabilă, eroarea

dimensională este variabilă. în consecinţă alezajul rezultă atât cu erori dimensionale cât şi de formă 𝜀𝑓.

Eroarea dimensională la diametrul iniţial Di , datorită deformaţiilor elastice, se poate calcula

aproximativ cu relaţia

𝜀𝐷𝑖 = 2𝑦𝑖 = 2𝐹𝑦 𝑙𝑚𝑖𝑛3

3𝐹𝐼 [mm] (3.90)

Analog se calculează eroarea dimensională al diametrul final Df :

𝜀𝐷𝑖 = 2𝑦𝑖 = 2𝐹𝑦 𝑙𝑚𝑖𝑛3

3𝐹𝐼 [𝑚𝑚] (3.91)

Eroarea de formă de la cilindricitate va fi dată de semidiferenţa celor două erori dimensionale:

𝜀𝑓 = (1/2) �𝜀𝐷𝑓 − 𝜀𝐷𝑖� . (3.92)

3.5.11. Măsuri tehnologice pentru reducerea erorilor datorate deformaţiiior elastice ale sculei şi ale

dispozitivului de prindere a sculei

Atunci când se cunosc mărimile deformaţiiior elastice se poate corecta corespunzător reglarea

sistemului tehnologic. Pe această cale pot fi compensate erorile dimensionale.

În situaţiile în care este posibil se impune rezemarea suplimentară a sculei sau a dispozitivului de

prindere a sculei. Reazemele suplimentare pentru scule şi dispozitivele aferente au construcţie specifică şi se

utilizează curent pe strunguri revolver, strunguri normale, maşini de alezat (prin bucşe de conducere), maşini

de găurit (prin bucşe de ghidare) etc.

Din analiza relaţiilor prezentate se deduce că deformaţiile elastice minime se obţin prin lucrul cu

lungimi minime în consolă, scule şi dispozitive cu momente de inerţie cât mai mari, fără a depăşi anumite

limite ale consumului de materiale.

Atunci când măsurile de natură constructivă s-au epuizat, se impune alegerea unor parametri ai

regimului de aşchiere care să realizeze forţele de aşchiere admisibile, pentru a nu depăşi valoarea admisă a

deformaţiei elastice a sculei sau a dispozitivului de prindere aferent

𝑦𝑎𝑑𝑚 ≤ 𝐾𝑇𝑝, (3.93)

dar 𝐹𝑦𝑎𝑑𝑚 = 𝑅𝑆𝑐𝑦𝑆𝑐 𝑎𝑑𝑚, (3.94)

adică 𝜆𝐶𝐹𝑧𝑡𝑥𝐹𝑧𝑆𝑦𝐹𝑧 ≤ 𝑅𝑆𝑐𝐾𝑇𝑝 (3.95)

Dacă se ţine seama şi de valoarea rigidităţii unei scule care lucrează în consolă, se obţine

𝑡𝑥𝐹𝑧𝑆𝑦𝐹𝑧 ≤ 3𝐸𝐼𝐾𝑇𝑝/(𝜆𝐶𝐹𝑧𝑙3). (3.96)

3.6. Deformaţiile termice ale sistemului tehnologic

3.6.1. Deformaţiile termice ale maşinilor-unelte

În timpul funcţionării, organele şi subansamblele maşinii-unelte se încălzesc, căpătând deformaţii

termice. Încălzirea este efectul unor cauze multiple, dintre care cele mai importante sunt: frecările produse în

angrenaje, lagăre sau alte elemente în mişcare, căldura transmisă de motoarele electrice de acţionare, căldura

degajată în procesul de aşchiere şi transmisă direct maşinii sau transportată prin intermediul lichidului de

răcire, surse exterioare de căldură etc.

Încălzirea diferitelor organe şi subansamble se produce neuniform, conducând la modificarea poziţiei

relative ale unora în raport cu celelalte. Chiar în cadrul aceluiaşi element sau subansamblu pot exista

diferenţe de temperatură. Pentru majoritatea tipurilor de maşini-unelte, diferenţa de temperatură în diferite

puncte ale batiului poate atinge mai multe grade. Din această cauză, deformaţia

termică a batiului este neuniformă, având ca efect modificarea amplasării corecte a

subansamlelor montate pe el. Adăugând la aceasta deformaţia proprie a fiecărui

subansamblu, rezultă schimbări importante ale poziţiei reciproce ale diferitelor

elemente ale maşinii-unelte, cu consecinţe negative asupra preciziei de prelucrare.

În cazul maşinilor-unelte cu axa de rotaţie a arborelui principal orizontală

(strunguri, maşini de rectificat etc.), influenţa semnificativă asupra preciziei de

prelucrare o are deformaţia termică a păpuşii fixe (fig. 3.28). Ca urmare a încălzirii,

aceasta prezintă deformaţii termice, atât în plan orizontal, cât şi în plan vertical.

Efectul direct al acestor deformaţii este modificarea poziţiei relative corecte dintre

sculă şi piesă. În ipoteza că păpuşa fixă se poate dilata liber, la temperatura de echilibru termic, deformaţiile

pe cele două direcţii y şi z, raportate la axa arborelui principal (fig. 3.28), se pot detremina cu relaţiile:

∆𝐿𝑦 = 𝛼𝐿�𝜃𝑓 − 𝜃𝑖�; (3.97)

∆𝐿𝑧 = 𝛼𝐻 �𝜃𝑓 − 𝜃𝑖�, (3.98)

Fig.3.28

în care: 𝜃𝑓 reprezintă temperatura finală (la echilibru termic); 𝜃𝑖 - temperatura iniţială (a mediului

ambiant);𝛼 - coeficient de dilatare liniară.

Trebuie făcută precizarea că relaţiile (3.97) şi (3.98) nu au o verificare practică satisfăcătoare.

Deformaţiile măsurate practic au valori mai mici, datorită faptului că dilatările se produc pe toate direcţiile,

existând unele compensări care depind de distribuţia câmpului de temperaturi în întreaga masă a păpuşii fixe.

Dilatarea în plan orizontal ∆𝐿𝑦 nu se poate realiza liber, fiind împiedicată prin însuşi modul de fixare a

păpuşii pe batiu: pe ghidaje profilate, prin şuruburi şi ştifturi etc. Dilatarea pe verticală ∆𝐿𝑧 putându-se

realiza liber, are valori mult mai mari. Deşi deformaţia pe direcţia y este mai mică, efectul ei asupra preciziei

de prelucrare este mult mai mare decât al deformaţiei pe direcţia z. Influenţa mai puternică a deformaţiei

∆𝐿𝑦 se explică prin faptul că aceasta are loc chiar pe direcţia de realizare a dimensiunii, transmiţându-se

integral pieselor prelucrate. Starea de echilibru termic se atinge după câteva ore de funcţionare.

În cazul maşinilor-unelte cu axa de rotaţie a arborelui

principal verticală, capătă importanţă deosebită deformaţiile

termice ale arborelui principal în direcţia orizontală, precum

şi acele deformaţii care provoacă abateri de la perpendiculari-

tatea arborelui pe suprafaţa de lucru a mesei. Deformaţiile men-

ţionate conduc la efecte negative, cu deosebire la maşinile de

înaltă precizie, ca, de exemplu, maşinile de găurit şi alezat în

coordonate.

Metodele teoretice realizate în scopul studierii deformaţiilor termice ale maşinilor- unelte pe cale

analitică nu conduc încă la rezultate satisfăcătoare. Din această cauză rezultate mai exacte se obţin prin

cercetări experimentale. Un exemplu în acest sens este prezentat în fig. 3.29, în legătură cu studiul

deformaţiilor termice ale unei maşini de frezat verticale datorate surselor interne de căldură. Pentru realizarea

acestor surse au fost utilizate circuite de ulei încălzit, amplasate conform fig. 3.29, a. Prin măsurarea

deplasărilor provocate de dilatările termice (fig. 3.29, b) au putut fi puse în evidentă modificări ale poziţiilor

relative ale diferitelor organe şi subansamble. Se poate observa că valorile cele mai mari ale modificărilor de

poziţie au loc între arborele principal şi suprafaţa de lucru a mesei.

Deformatiile termice au efecte negative asupra preciziei. Valoarea deformaţiilor termice ale

arborelui principal este dependentă de regimul de funcţionare - în gol sau sarcină. Plecând din repaus,

deformaţiile termice cresc în timp până la o valoare care se stabilizează.

Spre exemplu, pentru un strung de precizie Ф 200 x 350 mm, variaţia deformaţilor termice ale

arborelui principal în direcţie orizontală ∆𝑙°�𝑂𝑦� şi verticală ∆𝑙𝑦(𝑂𝑧) este prezentată în fig. 3.30, a.

Deformaţiile termice au fost măsurate la o distantă de 250 mm fată de lagărul din fată.

Stabilizarea deformaţiilor termice s-a produs după 4 ore de funcţionare în gol. Se observă că răcirea

este mult mai lentă decât încălzirea 𝑣𝑟ă𝑐 ≪ 𝑣𝑖𝑛𝑐.. Valorile maxime ale deformaţiilor au fost de 30μm pe

orizontală şi de 10 μm pe verticală.«

Pentru o maşină de frezat verticală, variaţia deformaţiilor arborelui

principal în direcţie perpendiculară pe masa maşinii este prezentată

în fig. 3.30, b. Deformaţiile termice s-au stabilizat după circa 2 ore

de funcţionare în gol sau după o oră de funcţionare în sarcină.

După cum era de aşteptat, deformaţiile termice sunt mai mari

la funcţionarea în sarcină. De asemenea, se observă că variaţia

deformaţiilor termice este mai rapidă la funcţinarea în sarcină şi mai

lentă la functionarea în gol.

Cu cât turaţia de funcţionare este mai mare, cu atât

deformaţiile termice sunt mai mari (fig. 3.30, c). Timpul de

stabilizare a deformaţiilor termice este mai mic atunci când maşina-

unelată funcţionează la o turaţie mai mare.

3.6.2. Influenţa deformaţiilor termice ale maşinilor-unelte


Deformaţiile termice ale maşinii-unelte influenţează, în principal, precizia dimensională şi de poziţie

a suprafeţelor prelucrate. Interesează această influenţă mai ales la prelucrările de finisare.

Spre exemlu, în cazul prelucrărilor pe strunguri de precizie reglate la cotă, scula Sc se reglează pentru

realizarea diametrului d, (fig. 3.31). La apariţia deformaţiei termice în direcţie orizontală (Oy) a arborelui

principal, din O1, în O2, va rezulta prin prelucrare diametrul d2.

Eroarea dimensională care apare va fi

𝜀𝑑 = 𝑑1 − 𝑑2 = 2∆𝑙°. (3.99)

În cazul prelucrărilor pe maşini de frezat reglate la cotă fenomenul se petrece similar. Dacă freza este reglată

iniţial la cota /, (fig. 3.32), la apariţia deformaţiei termice Δ l a arborelui principal apare o eroare

dimensională

𝜀𝑑 = 𝑙1 − 𝑙2 = ∆𝑙 . (3.100)

În cazul maşinilor-unelte de alezat şi frezat orizontale, deformaţiile termice ale arborelui principal pe

cele două direcţii perpendiculare pe axa sa conduc la abateri de poziţie a alezajului prelucrat (fig. 3.33).

Astfel, dacă maşina-unealtă de alezat a fost reglată la cota l1 , în momentul apariţiei deformaţiei ∆𝑙, alezajul

Fig.3.31 Fig. 3.32

de diametru D nu se mai realizează la distanţa 𝑙1 , ci la 𝑙2 . Eroarea de poziţie a alezajului este egală cu

mărimea deformaţiei termice a maşinii-unelte după direcţia de măsurare a cotei respective:

𝜀𝑝 = 𝑙2 − 𝑙1 = ∆𝑙. (3.101)

3.6.3. Măsuri tehnologice pentru reducerea erorilor de prelucrare

datorate deformaţiilor termice ale maşinii-unelte

Primele măsuri sunt cele legate de proiectare. Carcasa cutiei de viteze trebuie să aibă o asemenea

formă şi dimensiuni încât să se creeze condiţiile pentru încălzirea uniformă a acesteia. Trebuie proiectat

corespunzător sistemul de lăgăruire, ca poziţie în carcasă şi asigurare a jocului funcţional, cu posibilitate de

reglare în timp. Angrenajele trebuie proiectate corect, să aibă o funcţionare liniştită şi în acelaşi timp să aibă

jocuri corespunzătoare. Proiectarea instalaţiei de ungere şi de răcire trebuie făcută astfel ca uleiul să asigure

un nivel optim în carcasă şi o presiune corespunzătoare când este trimis în locurile de ungere. Motorul

trebuie să fie plasat în afara batiului şi să se aleagă un număr optim al curelelor de transmitere a mişcării. În

carcasa păpuşii fixe trebuie să fie un număr minim de angrenaje care să răspundă scopului impus. La

maşinile-unelte de precizie pot fi prevăzute în anumite locuri şi dispozitive de compensare a deformaţiilor.

Din diagramele prezentate se observă că variaţiile mari se produc în prima parte a funcţionării,

perioadă în care se transmit cele mai mari erori de prelucrare. Pentru reducerea lor, lucrătorii, la începutul

schimbului, pornesc maşina-unealtă în gol, la o turaţie nu prea mare şi apoi pregătesc începutul schimbului:

pregătirea sculelor, eventual ascuţirea anumitor scule în funcţie de lucrarea ce urmează a fi efectuată,

pregătirea lotului de semifabricate, verificarea ghidajelor dacă au fost unse în schimbul anterior şi dacă

nivelul uleiului este cel corespunzător în carcasa păpuşii fixe etc. În acest timp de pregătire, dilataţiile

elementelor maşinii se apropie cu o anumită valoare de zona de stabilizare, perioadă în care erorile de

prelucrare sunt reduse foarte mult. Se recomandă ca la începutul zonei de stabilizare să se facă reglarea finală

a sculei la cotă, ţinându-se cont de deformaţiile termice la stabilirea cotei de reglare.

Pentru maşinile-unelte de precizie, cum sunt maşinile de găurit în coordonate, de rectificat planetar,

este necesară funcţionarea în camere termostatate, în care să se menţină o temperatură constantă de 20° C.

Pentru ca precizia de pelucrare să nu fie compromisă trebuie ca deformaţia termică ∆𝒍𝑴𝑼 să respecte

relaţia

Fig. 3.33

∆𝑙𝑀𝑈 ≤ 𝐾𝑇𝑝 , (3.102)

în care coeficientul K< 1 şi K 𝑇𝑝 - toleranţa piesei.

3.6.4. Deformaţiile termice ale sculei aşchietoare

Cantitatea de căldură dezvoltată în procesul de aşchiere se poate calcula cu relaţia

𝑄 = 𝐹𝑧𝑣𝜏𝑏 [J], (3.103)

în care: Q este cantitatea de căldură, în J; F z - componenta principală a forţei de aşchiere, în N; v - viteza de

aşchiere, în m/min; τb - timpul de bază, în min.

Cantitatea de căldură dezvoltată în procesul de aşchiere se repartizează între aşchie, semifabricat,

sculă, mediul înconjurător. Căldura difuzată în sculă şi semifabricat determină apariţia unor deformaţii

termice ale acestora, cu influenţă directă asupra preciziei dimensionale a pieselor prelucrate. Repartizarea

cantităţii de căldură între aşchie şi sculă este diferită în funcţie de procedeul de prelucrare şi condiţiile în care

are loc aşchierea.

Spre exemplu, la strunjirea cu viteza v = 100 m/min, aşchia preia circa 75%, semifabricatul circa

20%, iar scula 4-4,5% din cantitatea de căldură. La găurire, aşchia preia circa 25%, semifabricatul circa 54%,

iar scula circa 20% din cantitatea de căldură degajată în timpul aşchierii.

Deşi cantitatea e căldură care se repartizează în

sculă, în procente este mai mică, temperatura creşte

uneori mai mult datorită faptului că masa sculei este mai

mică decât masa semifabricatului:

∆𝑡 = 𝑄𝑠𝑐/ (mc) [°C], (3.104)

unde: Δt este variaţia de temperatură a sculei, în °C; 𝑄𝑠𝑐 -

cantitatea de căldură repartizată în sculă, în J; m - masa

sculei, kg; c - căldura specifică a sculei, în J/kg °C.

Datorită variaţiei de temperatură Δt, apare

deformaţia termică a sculei ∆𝑙𝑠𝑐, care măreşte sau scade

diametrul piesei prelucrate:

∆𝑙𝑠𝑐 = 𝑙𝛼∆𝑡 , (3.105)

în care: l este lungimea în consolă a sculei, în mm; 𝛼 - coeficientul de dilatare liniară, în grd-1 ; Δt - variaţia

de temperatură a cuţitului, în grd.

Această relaţie nu este valabilă pentru sculele cu plăcuţe amovibile. Experimental s-a constatat că

deformaţia termică a cuţitului de strung cu plăcuţă amovibilă este mai mare decât cea a cuţitului monobloc

(fig. 3.34). Deformaţia termică mai mare în cazul plăcuţelor amovibile se poate explica prin aceea că aceeaşi

cantitate de căldură difuzează într-o masă mai mică - masa plăcuţei amovibile - transmiterea căldurii de la

aceasta la restul sculei făcându-se mai greu, după alte legi decât la o sculă monobloc.

Deformaţia termică a sculei, în general, se poate scrie ca o funcţie de mai multe elemente:

∆𝑙𝑠𝑐 = 𝑓(𝑡, 𝑠, 𝑣𝑎 ,𝜎𝑟 ,𝐴𝑖 , 𝐿𝑖 ,𝛼𝑖 … ) . (3.106)

Deformaţia termică a sculei creşte o dată cu creşterea parametrilor t, s, ,va,𝜎𝑟 ,𝛼𝑖( (fig. 3.35) şi scade

cu creşterea ariei secţiunii elementelor componente A1 şi a lungimii L1, a acestora (fig. 3.36).

3.6.5. Influenţa deformaţiei termice a sculei asupra preciziei de prelucrare

Deformaţia termică a sculei influenţează precizia dimensională şi de formă a suprafeţelor prelucrate.

Astfel, în cazul prelucrării unui arbore lung prin strunjire (fig. 3.37), datorită alungirii sculei Δlsc , piesa va

rezulta cu un diametru d2 mai mic decât diametrul d1 la care s-a reglat scula:

𝑑2 = 𝑑1 − 2∆𝑙𝑠𝑐 . (3.107)

După atingerea echilibrului termic, alungirea cuţitului încetează şi diametrul rezultat rămâne constant.


datorate deformaţiilor termice ale sculei aşchietoare

Cel mai eficient mijloc de reducere a deformaţiilor termice ale sculelor este reducerea cantităţii de

căldură din sculă prin răcire continuă cu debit cât mai mare de lichid de răcire.

Dacă se cunosc deformaţiile termice ale sculei Δlsc , se pot lua în calcul la stabilirea cotei de reglare a

sculei. La prelucrarea suprafeţelor simetrice (la arbori, alezaje), eroarea dimensională datorită deformaţiei

termice a cuţitului este egală cu dublul deformaţiei termice a sculei:

𝜀𝐷 = 2 ∙ ∆𝑙𝑠𝑐 . (3.108)

La prelucrarea suprafeţelor asimetrice, 𝜀𝐷 = ∆𝑙𝑠𝑐 (3.109)

Se impune, în ambele situaţii, respectarea condiţiei

𝜀𝐷 ≤ 𝐾𝑇𝑝, (K < 1) . (3.110)

3.6.7. Deformaţiile termice ale semifabricatului

Fig. 3.36

Fîg. 3.35

Partea din căldura degajată în timpul lucrului şi difuzată în semifabricat conduce la modificarea

temperaturii acestuia faţă de temperatura iniţială şi deci la deformaţii termice.

Pentru semifabricate prismatice dilataţia termică se calculează cu relaţia

∆𝑙𝑆𝐹 = 𝑙 𝛼∆𝑡 , (3.111)

iar pentru semifabricate cilindrice interesează

∆𝑑 = 𝑑 𝛼∆𝑡 , (3.112)

în care semnificaţia parametrilor este aceeaşi ca în subcapitolele anterioare.

Deformaţia termică a semifabricatului este influenţată de mai mulţi factori, de aceea se exprimă ca o

funcţie de mai mulţi parametri:

∆𝑙𝑆𝐹 = 𝑓(𝑡, 𝑠, 𝑣𝑎,𝑚,𝛼,𝜎𝑟 … ) , (3.113)

în care: t, s şi va sunt parametrii regimului de aşchiere; m - masa semifabricatului; α- coeficientul de dilatare

liniară; 𝜎𝑟 - rezistenţa la rupere a materialului semifabricatului.

Teoretic şi experimental s-a demonstrat că deformaţia termică a semifabricatului scade cu creşterea

vitezei de aşchiere va , a avansului s şi a masei semifabricatului.

De fapt, viteza de aşchiere şi avansul au acţiuni contradictorii asupra deformaţiei termice a

semifabricatului.

Dacă se pleacă de la relaţia căldurii totale

𝑄 = 𝐹𝑧𝑣 𝜏𝑏 = 𝜆 𝐶𝐹𝑧 𝑡𝑥𝐹𝑧 𝑆𝑦𝐹𝑧 𝑣𝜏𝑏 , (3.114)

se observă că, cu cât parametrii s şi v sunt mai mari, cantitatea de căldură totală este mai mare. În acelaşi

timp însă se modifică şi procentul de căldură ce intră în semifabricat şi anume acesta scade o dată cu

creşterea avansului şi a vitezei de aşchiere. La prelucrarea unei treceri de lungime l , când se lucrează cu

avans mai mare şi viteză mai mare, timpul de prelucrare este cu mult redus, de aceea, în final, dilataţia

termică a semifabricatului scade o dată cu creşterea avansului şi a vitezei de aşchiere (fig. 3.38) şi creşte o

dată cu creşterea adâncimii de aşchiere, conform cu relaţia (3.114).

3.6.8. Influenţa deformaţiei termice a semifabricatului asupra

preciziei de prelucrare

Deformaţia termică a semifabricatului influenţează în special precizia dimensională a suprafeţelor

prelucrate. Această influenţă se manifestă cu prioritate la semifabricate cu masă mică şi la prelucrările de

finisare.

La prelucrările prin frezare şi rectificare plană apare o repartizare neuniformă a căldurii în secţiunea

transversală a semifabricatului. Efectul acestei repartizări neuniforme constă în apariţia unor erori

dimensionale variabile, ce conduc la erori de formă.

O semnificativă influenţă a deformaţiei termice a semifabricatului asupra preciziei de prelucrare se

constată în cazul prelucrărilor de finisare care succed imediat degroşarea, în cadrul aceleiaşi operaţii. Spre

exemplu, dacă se execută prelucrarea de degroşare a unei bucşe cu adâncimea de degroşare td la diametrul de

degroşare dd (fig. 3.39, a), după prelucrare, bucşa prezintă deformaţia Δd. Deformaţia termică a bucşei face

ca diametrul ei după prelucrare să nu fie dd , ci dd+ Δd (fig. 3.39, b). Dacă imediat după prelucrarea de

degroşare urmează prelucrarea de finisare, în vederea realizării diametrului final, adâncimea de aşchiere reală

pentru finisare va fi

𝑡𝑓𝑟 = 𝑡𝑓𝑡 + ∆𝑑/2 , (3.115)

unde tft este adâncimea de aşchiere teroretică.

După răcirea piesei finisate, aceasta va suferi o contracţie, aşa încât diametrul real, după finisare, la

temperatura mediului ambiant va fi dfr (fig. 3.39, c), mai mic decât diametrul teoretic df t :

𝑑𝑓𝑟 = 𝑑𝑓𝑡 − ∆𝑑 . (3.116)

Eroarea dimensională datorită deformaţiei termice a semifabricatului este

𝜀𝐷 = ∆𝑑 . (3.117)

Sunt situaţii în care valoarea deformaţiei termice care apare în urma degroşării depăşeşte valoarea

toleranţei la finisare şi chiar la degroşare.

3.6.9. Măsuri pentru reducerea erorilor de prelucrare datorate

deformaţiilor termice ale semifabricatului

Pentru reducerea erorilor de prelucrare datorate deformaţiei termice ale semifabricatului se

recomandă răcirea continuă cu debit mare de lichid de răcire. În cazurile mai importante se impune calculul

valorii deformaţiei termice a semifabricatului şi luarea acesteia în considerare la stabilirea cotei de reglare.

Corecţia se realizează cu plus sau minus, în funcţie de sensul de influentă a deformaţiei termice

asupra preciziei de prelucrare:

𝐶𝑅,𝑟 = 𝐶𝑅,𝑡 ± ∆𝑑.

Atunci când este posibil se recomandă separarea prelucrărilor de degroşare şi finisare în operaţii

distincte, mai ales când se lucrează cu loturi de semifabricate. În acest caz, influenţa deformatei termice la

prelucrările de degroşare ale semifabricatului este eliminată.

În timpul prelucrării, în sistemul tehnologic apar deformaţii termice şi ale dispozitivelor de prindere

a semifabricatelor şi sculelor. Acestea, în general, sunt mici şi pot fi neglijate din punctul de vedere al

influenţei asupra preciziei de prelucrare.

3.7. Uzura elementelor sistemului tehnologic

Fig. 3.38 Fig. 3.39

Elementele sistemului tehnologic - maşina-unealtă, dispozitivul de prindere a semifabricatului,

dispozitivul de prindere a sculei aşchietoare, scula aşchietoare - se uzează în timp datorită contactelor

realizate în timpul prelucrărilor. Acelaşi lucru se întâmplă şi cu mijloacele de măsurare. Efectul uzării este

pierderea preciziei geometrice iniţiale.

3.7.1. Uzura maşinii-unelte, influenţa acesteia asupra preciziei

de prelucrare şi măsuri de reducere a erorilor

Uzarea diferitelor elemente componente ale maşinii-unelte face să scadă sensibil precizia prevăzută

în condiţiile de recepţie a maşinii respective. După o anumită perioadă de funcţionare apar uzuri în special la

suprafeţele de ghidare, în lagăre, angrenaje şi sănii.

În fig. 3.40 se prezintă influenţa uzurii ghidajelor asupra

preciziei de prelucrare în cazul unei strunjiri. Se observă

că,

𝑡𝑔𝛼 = ∆𝑑2𝐻

≈ 𝑈𝑧𝐵⟹ ∆𝑑 = 2𝑈𝑧

𝐻𝐵

. (3.118)

Pentru 𝐻𝐵

= 12⟹ ∆𝑑 = 𝑈𝑧.

Se observă deci că, în cazul uzării ghidajului din faţă, eroarea de

prelucrare ∆d este aproximativ egală cu valoarea întreagă a

uzurii.

În cazul în care uzarea s-a manifestat pe ambele ghidaje (faţă şi spate), influenţa acesteia asupra

preciziei de prelucrare se prezintă ca în fig. 3.41. În triunghiul BCD se scrie teorema înălţimii:

𝐴𝐶2

= 𝐴𝐵�� ∙ 𝐴𝐷�� = (∆𝑑/2)(𝑑𝑒𝑓 − ∆𝑑/2). (3.119)

Deci 𝑈𝑧2 = 𝑑𝑒𝑓(∆𝑑/2)−∆𝑑2/4

Neglijând ∆ d2/4, rezultă ∆𝑑 = 2𝑈𝑧2/𝑑𝑒𝑓. (3.120)

De exemplu, pentru Uz=0,2 mm şi def= 100 mm, rezultă ∆d = 8 ∙ 10−4 mm < 1 μm.

De aici se trage concluzia că eroarea de prelucrare este cu mult mai mică decât în primul caz, când s-a

considerat uzura numai la ghidajul din fată.

Pentru reducerea erorilor datorită uzării maşinii-unelte se iau o serie de măsuri privind ungerea

corespunzătoare a ghidajelor, lagărelor, penelor etc.

Fig.3.40

În timpul prelucrării, lichidul de răcire-ungere trebuie să aibă proprietăţi anticorozive. Dacă la o

maşină uzată se cunoaşte valoarea uzurii şi zonele în care a apărut uzura, se poate corecta în mod

corespunzător cota de reglare a sculei aşchietoare.

3.7.2. Uzura sculei aşchietoare

3.7.2.1. Explicaţia fizică a uzării tăişului. Fenomenul de uzare se manifestă prin îndepărtarea

treptată, de pe feţele active ale sculei, a unei anumite cantităţi de material de către aşchie şi de către suprafaţa

de aşchiere a piesei. Modul în care se produce această îndepărtare de material determină caracterul uzării. în

principal, uzarea sculei se realizează prin abraziune, prin adeziune, prin difuziune, prin fărâmiţare şi prin

transport electric de atomi.

Uzarea prin abraziune este cauzată de acţiunea abrazivă a unor constituienţi metalografici duri din

structura materialului care se prelucrează. În cazul aliajelor feroase (fonte şi oţeluri), aceşti constituienţi duri

sunt cementitele şi carburile complexe ale unor elemente de aliere. Fenomenul de uzare abrazivă este

favorizat de transformarea lucrului mecanic de aşchiere în căldură, aceasta provocând o creştere a

temperaturii tăişului. În anumite condiţii de aşchiere (viteze şi adâncimi mari de aşchiere), temperatura

tăişului poate depăşi punctele critice de transformare a oţelului sculei, astfel încât martensita de călire se

descompune în costituienţi cu duritate mai mică (austenita), prin aceasta favorizându-se procesul de uzare

prin abraziune. Uzarea este cu atât mai pronunţată, cu cât forţele de aşchiere sunt mai mari, prin aceasta

crescând intensitatea acţiunii mecanice a constituienţilor duri asupra tăişului sculei. Uzarea prin abraziune,

datorită caracterului său, se manifestă în mod pregnant în cazul aşchierii cu scule din oţel rapid.

Uzarea prin adeziune se manifestă prin fenomenul de adeziune moleculară a unor constituenţi din

materialul sculei şi din materialul semifabricatului. Astfel, la temperaturile obişnuite de aşchiere (300° ...

600°C), cobaltul folosit ca liant la plăcuţele din carburi metalice are tendinţă de adeziune la ferita din

oţelurile supuse prelucrării. Cobaltul are tendinţă de adeziune şi la unele elemente din aliajele neferoase, cum

ar fi, de exemplu Al, Cu, Sn. În cazul când forţele de adeziune depăşesc forţele de coeziune dintre

constituienţii materialului sculei, particulele din sculă sunt antrenate de aşchie sau de către suprafaţa de

aşchiere a piesei. Fenomenul avansează progresiv, făcând ca reţeaua suport din cobalt a sculei să se distrugă

în zona tăişului, ceea ce determină desprinderea granulelor de carbură. În acest fel se explică faptul că sculele

cu plăcuţe din carburi metalice se uzează chiar la prelucrarea unor oţeluri moi (feritice) sau a unor aliaje

neferoase.

Fenomenul de uzare prin adeziune se manifestă şi în cazul sculelor din oţel rapid datorită adeziunii

feritei din sculă la ferita materialului prelucrat, în anumite condiţii de temperatură şi presiune create în

procesul de aşchiere.

Uzarea prin difuziune se produce ca urmare a difuzării unor elemente din soluţia solidă a

materialului sculei în soluţia solidă a materialului piesei. Acest fenomen este favorizat de temperaturile şi

presiunile relativ ridicate din zona de aşchiere.

În cazul oţelurilor de scule sau rapide, carbonul din materialul sculei poate difuza în aşchie şi piesă,

dacă sunt create condiţiile de temperatură şi presiune adecvate. În cazul sculelor cu plăcuţe din carburi

metalice, elemente cum sunt Ti, W sau Co pot, de asemenea, să difuzeze în materialul aşchiei sau al piesei.

Difuziunea unor elemente din materialul sculei în aşchie sau piesă este cu atât mai mare, cu cât viteza de

aşchiere este mai mare, deoarece prin creşterea vitezei se ridică temperatura în zona de aşchiere.

Uzarea prin fărâmiţare se produce în cazul unor prelucrări prin aşchiere în care scula este solicitată

prin şoc (prelucrarea prin frezare frontală, strunjirea unor suprafeţe discontinue etc.). Uzarea prin fărâmiţare

se manifestă prin apariţia unor ştirbitiiri pe muchia sculei, acestea fiind rezultatul unor smulgeri de material

din tăiş, la impactul cu piesa. Uzarea este cu atât mai rapidă, cu cât forţa de impact este mai mare şi cu cât

numărul de impacturi pe unitatea de timp este mai mare.

Uzarea prin transport electric de atomi ia naştere datorită faptului că cele două materiale în contact

- cel al sculei şi cel al piesei - formează un termocuplu în care iau naştere doi curenţi: un curent electronic

fără transport de masă şi un curent ionic care dă naştere unui transport de atomi. Sensul transportului de

atomi depinde de potenţialul relativ al celor două corpuri în contact, corpul cu potenţial negativ mai mare

fiind susceptibil la uzare.

3.7.2.2. Uzura dimensională a cuţitelor de strung. Din punctul de vedere al preciziei de prelucrare

capătă importanţă uzura cuţitului pe direcţie perpendiculară pe suprafaţa care se prelucrează. Aceasta este

denumită uzură dimensională sau uzură radială (fig. 3.42).

Uzura dimensională depinde de lungimea de aşchiere, adică, de drumul parcurs de muchia aşchietoare

a sculei în materialul prelucrat.

Dependenţa uzurii dimensionale de lungimea de aşchiere este reprezentată în fig. 3.43. Pe curbă se pot

pune în evidenţă trei zone caracteristice: zona corespunzătoare uzării iniţiale (I); zona corespunzătoare uzării

normale sau de regim (II); zona uzării rapide sau distructive (III).

În prima fază de prelucrare, corespunzătoare unei lungimi de aşchiere l1 = 1000.. ..1500 m (zona I), se

produce o uzare accentuată a sculei. Aceasta se manifestă, în principal, datorită uzării asperităţilor de pe

feţele şi muchiile active ale sculei, rezultate în urma ascuţirii. Datorită suprafeţelor de contact foarte mici ale

vârfurilor asperităţilor de pe sculă cu suprafaţa de aşchiere, pe aceste vârfuri apar tensiuni foarte mari. În

felul acesta se dezvoltă un proces rapid de rupere a asperităţilor, care se fărâmiţează numai după ce suprafaţa

reală de contact dintre sculă şi semifabricat se măreşte. Pentru atenuarea acestui fenomen este necesar ca

sculele, după ascuţire, să fie supuse unei neteziri pe feţele active, astfel încât, prin înlăturarea vârfurilor

asperităţilor, zona de uzură iniţială să fie mai mică sau chiar înlăturată (curba b).

Fig.3.42

În faza următoare, corespunzătoare unei lungimi de aşchiere l2= 10000... 30000 m (zona II), se

produce o uzură aproximativ proporţională cu lungimea aşchiată. Dat fiind caracterul liniar al uzurii în

această etapă, ea poate fi caracterizată prin indicele

𝐼 = 𝑡𝑔𝛼 = (𝑈𝑛/𝑙2)10−6, (3.121)

denumit intensitatea uzării normale.

S-a dovedit util ca, din punct de vedere calitativ, uzura normală să fie raportată la 1000 m drum de

aşchiere şi nu la întreaga lungime l2 , care este mult prea mare. Uzura sculei la 1000 m aşchiaţi este un

parametru denumit uzură dimensională relativă, fiind exprimat în μm/km. Acest parametru a fost determinat

experimental pentru diferite cupluri material sculă - material piesă. Tot experimental au fost determinate şi

valorile uzurii iniţiale. În tabelul 3.1 sunt prezentate valorile medii ale uzurii iniţiale şi ale uzurii relative

pentru diferite cazuri de prelucrare în regim de finisare.

Tabelul 3.1

Valorile medii ale uzurii iniţiale şi ale uzurii relative la strunjirea de finisare

Materialul

semifabricatului

Materialul părţii aşchietoare a

cuţitului

Uzura iniţială

U1, μm

Uzura relativă Ur ,

μm/km

1. Otel carbon şi aliat POl ; P10 2 ... 8 2 ...10

2. Fontă cenuşie K30 ; K40 3 ...10 3 ...12

3. Oţel carbon,

oţel aliat

4. Fontă călită

Plăcuţe mineralo-ceramice TM-332

Plăcuţe mineralo-ceramice TM-332

10

1 ... 3

10

9

0,5 ... 1

9

5. Aliaje neferoase Diamant (strunjire interioară) - 0,0005 - 0,0001

Ţinând cont de uzura iniţială şi de cea relativă, uzura dimensională a sculei, raportată la un drum de

aşchiere lT , poate fi exprimată cu relaţia

𝑈𝑑 = 𝑈𝑖 + 𝑈𝑟(𝑙𝑇/103) [μm]. (3.122)

Drumul parcurs de sculă în aşchie lT se poate exprima în funcţie de viteza de aşchiere v şi timpul de

prelucrare T cu relaţia

𝑙𝑇 = 𝑣𝑇 [m]. (3.123)

Dacă se prelucrează o suprafaţă cilindrică, lungimea de aşchiere se poate calcula cu relaţia

𝑙𝑇 = (𝜋𝑑/103 (L/s) [m], (3.124)

în care: d este diametrul semifabricatului, în mm; L - lungimea semifabricatului, în mm; s - avansul, în

mm/rot.

Astfel, uzura dimensională, înregistrată la prelucrarea unei piese de lungime L, se poate calcula cu

relaţia

𝑈𝑑 = 𝑈𝑖 + 𝑈𝑟𝜋𝑑𝐿/(106𝑠) [μm], (3.125)

Dacă se consideră, ca exemplu, prelucrarea de finisare a unui arbore din oţel cu lungimea L = 1500

mm şi diametrul de 200 mm, cu avans de 0,1 mm/rot utilizând o sculă armată cu plăcuţă din carbură metalică

P10, care prezintă o uzură iniţială Ui = 5 μm şi o uzură relativă de 8 μm/km, abaterea maximă la metru ,

datorită uzurii dimensionale, are valoarea

∆𝐷 = 2𝑈𝑑 = 2[5 + 8𝜋 ∙ 200 ∙ 1500/(0,2 ∙ 106)] ≈ 85𝜇𝑚.

3.7.2.3. Uzura dimensionale a frezelor frontale. În cazul prelucrărilor cu freze frontale sau capete

de frezat capătă o pondere însemnată uzarea prin fărâmiţare, datorită caracterului discontinuu al aşchierii. Se

constată că, în cazul acestor scule, uzura relativă are valori mult mai mari decât cea a cuţitelor de strung.

Aceasta se explică prin aceea că dinţii frezei sunt supuşi atât uzării cauzate de aşchierea continuă, ca în cazul

cuţitelor de strung, cât şi unei uzări de impact, datorită angajării periodice a dinţilor în materialul

semifabricatului. Astfel, la frezarea frontală, uzura relativă a sculei se poate exprima ca sumă a doi termeni:

𝑈𝑟 = 𝑈𝑟1 + 𝑈𝑟2; 𝑈𝑟2 = 𝑛𝑎𝑈𝑖𝑚𝑝 [μkm] , (3.126)

unde: Ur1 este uzura relativă de tip continuu, în μkm; Ur2 - uzura relativă de tip discontinuu (de impact), în

μm/km; na - numărul de angajări ale sculei (al unui dinte) la 1000 m lungime de aşchiere; Uimp - uzura de

impact (la o angajare), în μm.

Numărul de angajări ale sculei la 1000 m lungime de aşchiere se determină cu

relaţia

𝑛𝑎 = 𝑙1000/𝑆𝑟 , (3.127)

în care: l1000 reprezintă fracţiunea din lungimea totală a piesei corespunzătoare unui drum de aşchiere de

1000 m; sr- avansul de lucru, în mm/rot.

În cazul prelucrărilor prin frezare frontală, lungimea totală de aşchiere (fig. 3.44) se poate determina

cu relaţia

𝑙𝑇 = 𝜋𝑑𝑓𝐿Ψ[𝑔𝑟𝑑]/(103 ∙ 360 ∙ 𝑠𝑟) [m]. (3.128)

Dacă 𝑑𝑓 ⋟ 𝐵 se poate considera relaţia aproximativă

𝑙𝑇 = 𝐵𝐿/(103𝑠𝑟) [m]. (3.129)

Pentru determinarea indicelui l1000 este necesar ca în relaţiile

(3.128) şi (3.129) să se considere lT = 1000 m. Astfel rezultă

𝑙1000 = 106 ⋅ 360 ∙ 𝑠𝑟/(𝜋𝑑𝑓Ψ[𝑔𝑟𝑑]) [m] (3.130)

şi respectiv, 𝑙1000 = 106𝑠𝑟/𝐵 [m] (3.131)

În felul acesta numărul de angajări ale sculei la 1000 m aşchiaţi se poate exprima prin relaţia

𝑛𝑠 = 106 ∙ 360/(𝜋𝑑𝑓𝛹[𝑔𝑟𝑑]) (3.132)

şi, respectiv, n s = IO6 / B . (3.133)

Ţinând seama de aceste rezultate, uzura relativă a frezelor frontale se poate exprima cu relaţiile:

𝑈𝑟 = 𝑈𝑟1 + �106 ∙ 360/(𝜋𝑑𝑓Ψ[grd])�𝑈𝑖𝑚𝑝 μm/km] (3.134)

Fig.3.44

şi, respectiv, 𝑈𝑟 = 𝑈𝑟1 + (106/𝐵)𝑈𝑖𝑚𝑝 [μm/km] (3.135)

Uzura relativă de tip continuu are aproximativ aceleaşi valori cu cea înregistrată la prelucrările prin

strunjire, în aceleaşi condiţii de prelucrare (cuplu material sculă-material piesă, regim de aşchiere etc.).

Prin încercări experimentale s-a determinat că uzura la un impact, Uimp , reprezintă aproximativ 10%

din uzura de tip continuu la 1 m lungime de aşchiere, astfel încât

𝑈𝑖𝑚𝑝 = 0,1(𝑈𝑟1/1000 ) = 10−4𝑈𝑟1 [μ/km ]. (3.136)

Înlocuind acest rezultat în relaţiile (3.134) şi (3.135), se obţine:

𝑈𝑟 = 𝑈𝑟1 + �1 + 102 ∙ 360/(𝜋𝑑𝑓Ψ[grd])� [μm/km] (3.137)

şi, respectiv, 𝑈𝑟 = 𝑈𝑟1(1 + 102/𝐵) [μm/km] (3.138)

Pentru a determina uzura dimensională se aplică relaţia (3.122) în care lungimea totală de aşchiere lT

se exprimă cu una din relaţiile (3.128) sau (3.129), iar uzura relativă cu una dintre relaţiile (3.137) sau

(3.138). Astfel rezultă:

𝑈𝑑 = 𝑈𝑖 + 𝑈𝑟1 �𝜋𝑑𝑓𝐿𝛹[𝑔𝑟𝑑]

106∙360∙𝑠𝑟+ 𝐿

104𝑠𝑟� [ μ m ] , (3.139)

şi, respectiv ,𝑈𝑑 = 𝑈𝑖 + 𝑈𝑟1 �𝐵𝐿

103𝑠𝑟+ 𝐿

104𝑠𝑟� [μm]. (3.140)

3.7.2.4. Factorii care influenţează uzura dimensională a cuţitelor de strung şi a frezelor

frontale

a. Influenţa materialului care se prelucrează. La prelucrarea materialelor cu durităţi şi rezistenţe la

rupere ridicate, lucrul mecanic necesar desprinderii aşchiei are valori însemnate, ceea ce implica forţe de

aschiere mari. Totodata, prin transformarea acestui lucru mecanic în caldură, temperatura în zona de aschiere

capătă valori ridicate. Prin acţiunea conjugata a forţei de aschiere şi a temperaturii este favorizată

intensitatea uzării prin abraziune şi prin adeziune. În cazul oţelurilor hipoeutectoide (C<0,8%), în special al

celor în a căror structură predomină ferita, este preponderentă uzarea de adeziune. În schimb, în cazul

oţelurilor hipereutectoide (C<0,8%), datorită creşterii procentului de carbon, apar formaţii de cementită

liberă, devenind predominantă uzarea de abraziune.

Prezenţa unor elemente de aliere, cum sunt cromul, molibdenul, wolframul si vanadiul, favorizeaza

formarea carburilor complexe, care măresc proprietaţile abrazive ale materialului supus prelucrării.

În cazul fontelor, cementita în exces dă nastere, de asemenea, unei pronunţate uzări abrazive.

Manganul în procente sub 0,7% şi siliciul peste 2% favorizează descompunerea cementitei şi atenuarea

proprietăţilor abrazive. În schimb manganul peste 0,7% şi sulful plus fosforul peste 0,3%, da compuşi foarte

duri şi abrazivi.

În cazul utilizării sculelor din materiale mineralo-ceramice, comportarea la uzare a lor este diferită,

constatându-se uzuri pronunţate ale sculelor la prelucrarea oţelurilor moi (fig. 3.45 si fig. 3.46). Se poate

afirma ca oţelurile cu durităţi mici nu se prelucrează economic cu placuţe mineralo-ceramice. Utilizarea

acestor scule în locul celor cu carburi metalice este rentabilă pentru oţeluri cu conţinut de carbon peste 0,3 %

(fig. 3.45) şi a unor procente de ferită mai mici de 60% (fig. 3.46).

О influenţă deosebită asupra uzării о exercită şi starea straturilor exterioare ale semifabricatului.

Astfel, în cazul pieselor turnate, stratul exterior poate sa conţină cementită liberă, din cauza răcirii bruste,

precum şi incluziuni dure, acestea, împreună, exercitând acţiune abrazivă asupra tăişului sculei. La piesele

forţate şi laminate la cald pe suprafeţele exterioare apar zone de duritate ridicata, iar la barele trase la rece

straturile exterioare sunt mai dure din cauza ecruisării.

b. Influenţa regimului de aşchiere. Dintre parametrii regimului de aschiere cea mai mare influenţă

asupra uzurii о are viteza de aschiere. Cercetările experimentale au aratat că, în cazul prelucrarii oţelului cu

scule din carburi metalice, valori minime ale intensitaţii uzurii se obţin la viteze medii de aschiere: (120 ...

150) m/min (fig. 3.47). Din acest punct de vedere, vitezele optime de aschiere, pentru majoritatea oţelurilor

de construcţii (OL 50, OL 60, OLC 45, 40 С 10 etc.), sunt cuprinse în domeniul 100 ... 200 m/min.

Adâncimea de aşchiere are о influenţă neînsemnată asupra uzurii dimensionale. Se constată o uşoară

creştere a intensităţii uzurii prin mărirea adâncimii de aşchiere, ca urmare a creşterii temperaturii în zona

formării aşchiei. Creşterea de temperatură favorizează procesele de uzare prin abraziune, în cazul sculelor

din oţel rapid, şi cele prin adeziune şi difuziune, în cazul sculelor cu plăcuţe din carburi metalice.

Avansul are, de asemenea, o influenţă relativ mică asupra

intensităţii uzării, existând o tendinţă de accentuare a acesteia la

mărirea avansului. Explicaţia acestei comportări poate fi pusă pe

seama creşterii forţei de aşchiere o dată cu creşterea avansului, prin

aceasta exercitându-se o acţiune mai pronunţată asupra sculei

aşchietoare. Această comportare este perfect explicabilă deoarece,

prin creşterea avansului, lungimea de aşchiere este parcursă mai

repede, deci scula este în contact cu piesa un interval de timp mai

mic.

Reducerea uzurii dimensionale nu este proporţională cu creşterea

avansului, deoarece, în acelaşi timp, intensitatea uzării, deci şi uzura relativă, înregistrează o creştere. Din

analiza acestor două tendinţe contradictorii reiese că avansul trebuie mărit ori de câte ori este posibil,

deoarece prin aceasta se asigură şi o creştere a productivităţii tehnologice.

c. Influenţa geometriei părţii aşchietoare a sculei. Prin creşterea unghiurilor de degajare şi de

aşezare forţa de aşchiere înregistrează o variaţie mică. In schimb, variaţia de temperatură este mai

pronunţată, la început descrescând cu creşterea celor două unghiuri, până la atingerea unei valori minime,

după care începe din nou să crească. Intensitatea uzării are o variaţie asemănătoare, prezentând un minim

pentru anumite valori optime ale celor două unghiuri (fig. 3.48).

Unghiul de aşezare are o influenţă mai pronunţată asupra uzurii. S-a costatat că prin creşterea

unghiului de aşezare de la 8° la 15°, uzura relativă creşte cu circa 30%. Mărirea peste anumite valori a

unghiurilor de aşezare şi de degajare duce la micşorarea capacităţii termice, a părţii aşchietoare, ceea ce are

ca efect o intensificare a uzării.

O comportare relativ asemănătoare se înregistrează şi la variaţia unghiului de atac principal. Prin

creşterea unghiului de atac forţa de aşchiere are o uşoară scădere, în schimb temperatura tăişului creşte mai

pronunţat, având ca efect o intensificare a uzării.

Prin creşterea razei la vârf se produce o scădere a temperaturii tăişului, datorită unei capacităţi

termice superioare a sculei, înregistrându-se o diminuare a intensităţii uzării.

Considerând o sculă aşchietoare cu geometrie dată, uzura se poate exprima matematic astfel:

𝑈𝑧 = 𝐶𝑣𝑢1𝑠𝑢2𝑡𝑢3𝜏𝑢4 [μm], (3.141)

unde C este un coeficient care depinde de cuplul semifabricat-sculă, iar exponenţii 𝑢1 > 𝑢2 > 𝑢3 > 0 se

determină experimental în funcţie de condiţiile concrete de prelucrare şi geometrie.

d. Factorii de influenţă specifici frezelor frontale. Uzura frezelor frontale şi a capetelor de frezat este

influenţată de anumiţi factori specifici prelucrării prin frezare frontală. O importantă deosebită o prezintă

lăţimea semifabricatului şi diametrul capului de frezat. Cu cât lăţimea B a suprafeţei supuse prelucrării este

mai îngustă, numărul de angajări ale sculei la 1000 m este mai mare, relaţia (3.133), aceasta având ca efect

creşterea uzurii relative de tip discontinuu.

Creşterea acestui tip de uzură nu se datoreşte numai majorării numărului de angajări în cazul

lăţimilor mici, ci şi unor valori mai mari ale uzurii de impact. Pentru

diminuarea uzurii de impact, la frezarea suprafeţelor înguste în raport

cu diametrul capului de frezat, se practică o aşchiere asimetrică (fig.

3.49). Efectul negativ al lăţimilor mici asupra uzurii relative poate fi

constatat şi din analiza relaţiei (3.139). Prin micşorarea unghiului de

Fig. 3.48

Fig.3.49

contact Ψ, deci la lăţimi mici ale suprafeţei de prelucrat, numărul de angajări ale sculei la 1000 m se măreşte.

Efectul diametrului sculei este opus; prin creşterea acestuia, numărul de angajări scade, având ca efect

diminuarea uzurii relative de tip discontinuu.

O influentă asemănătoare o exercită şi numărul de dinţi ai sculei. Creşterea numărului de dinţi

conduce la micşorarea uzurii pe dinte, datorită reducerii lungimii de aşchiere ce revine fiecăruia în parte. De

aceea este necesar ca, în scopul obţinerii unei uzuri cât mai mici, frezele frontale să aibă diametre cât mai

mari şi un număr de dinţi cât mai mare.

Diferite erori ale sculei sau ale dornurilor portsculă pot avea efecte negative asupra comportării la

uzare. Dacă aceste erori conduc la bătăi radiale, axiale sau combinate ale capului de frezat, o parte dintre

dinţi vor fi încărcaţi suplimentar, deci vor fi supuşi unui proces mai intens de uzare. Datorită acestui fapt,

limita de uzare maximă a acestor dinţi se atinge mult mai devreme şi scula este scoasă din uz pentru

reascutire. Pentru evitarea acestui neajuns, este necesar ca erorile care pot provoca bătăi radiale sau axiale ale

sculei să fie de valori foarte mici.

3.7.2.5. Uzura dimensională a sculelor abrazive. Sculele abrazive se împart în două grupe, după

modul în care se produce regenerarea proprietăţilor de aşchiere: scule cu autoascutire şi scule fără

autoascuţire.

Sculele cu autoascuţire se caracterizează prin aceea că granulele uzate sunt îndepărtate din masa

liantului datorită forţelor de aşchiere, în procesul de lucru. În felul acesta, suprafaţa activă a sculei se

regenerează continuu, deoarece apar în permanenţă granule abrazive neuzate. Autoascutirea corectă se

realizează numai dacă scula este corect aleasă pentru operaţia de prelucrare respectivă.

O importantă deosebită o prezintă structura sculei abrazive şi natura liantului, acestea trebuind a fi

adecvate materialului piesei care se prelucrează.

Autoascutirea depinde într-o mare măsură şi de parametrii regimului de aşchiere.

Dacă aceştia au valori prea mici, forţa de aşchiere rezultată în timpul prelucrării nu poate asigura

smulgerea granulelor uzate. În felul acesta scula abrazivă lucrează fără autoascuţire, ceea ce are ca rezultat

diminuarea productivităţii prelucrării. O situaţie opusă este aceea a prelucrării cu regimuri de aşchiere

intensive care duc la forţe de aşchiere mari, acestea execitând o puternică acţiune asupra granulelor abrazive,

ducând la smulgerea lor prematură din masa liantului. În acest caz se constată o uzare pronunţată a sculei

abrazive, cu efecte negative asupra preciziei de prelucrare şi a costului operaţiei.

În cazul sculelor fără autoascuţire, granulele uzate nu au posibilitatea să se desprindă sub acţiunea

forţelor de aşchiere. Din această cauză, după un anumit timp de prelucrare, suprafaţa activă a sculei nu mai

poate realiza aşchierea în condiţii normale, conducând la diminuarea productivităţii şi la alterarea startului

superficial al piesei prelucrate. Pentru restabilirea proprietăţilor aşchietoare, aceste scule trebuie supuse unei

operaţii de reascuţire. Prin aceasta se asigură îndepărtarea stratului cu granule uzate de pe suprafeţele active

ale sculei abrazive. Reascuţirea se realizează cu scule adecvate, cum ar fi vârfuri de diamant, barete abrazive

cu duritate ridicată, scule speciale din oţel călit sau fontă albă.

Uzura dimensională a sculelor abrazive, raportată exclusiv operaţiei de prelucrare, are sens a fi

discutată numai pentru sculele care lucrează în regim de autoascuţire. Valoarea acestei uzuri poate fi

calculată aproximativ, în funcţie de volumul de material îndepărtat din masa piesei care se prelucrează.

S-a constatat experimental că unei unităţi de volum din masa discului abraziv, îndepărtat prin

autoascuţire, îi corespunde aproximativ 20 unităţi de volum din materialul prelevat din piesă. Această

dependenţă poate fi experimentată cu relaţia

𝑈𝑑 = 𝐹𝑠𝐴𝑝𝑛/(20𝐹𝑑) [mm], (3.142)

în care: Fs este suprafaţa de rectificat a semifabricatului, în mm2; Ap - adaosul de prelucrare îndepărtat de pe

suprafaţa piesei, în mm; Fd - suprafaţa de lucru a discului abraziv, în mm2; n - numărul de piese din lot

prelucrate.

Formule mai precise se obţin pentru diferite cazuri de prelucrare prin cercetări experimentale.

3.7.2.6. Reascuţirea şi profilarea sculelor abrazive. Reascuţirea sculelor abrazive, numită şi

operaţie de îndreptare, constă în îndepărtarea de pe suprafeţele active a straturilor de granule abrazive tocite

şi îmbâcsite cu aşchii provenite din materialul supus prelucrării.

Prin îndreptare se urmăreşte realizarea următoarelor scopuri: restabilirea capacităţii dc aşchiere a

sculei abrazive; asigurarea formei geometrice, a dimensiunilor şi profilului corect al corpului abraziv,

micşorând sau înlăturând defectele ce apar la rectificare; restabilirea coaxialităţii axei geometrice a discului

abraziv cu cea a maşinii de rectificat.

Prin profilare se urmăreşte asigurarea unor suprafeţe active ale sculei abrazive cu un profil în

concordanţă cu cel al pieselor supuse prelucrării.

Operaţiile de îndepărtare şi profilare se execută cu scule adecvate din diamant, carbură de siliciu,

carburi metalice, oţel călit şi fontă albă.

• Îndreptarea şi profilarea cu diamant. Îndreptarea cu diamant se execută prin metoda strunjirii, scula

de îndreptat fixându-se pe maşină, într-un dispozitiv la maşinile de rectificat cilindric (fig. 3.50) sau pe

platoul electromagnetic la maşinile de rectificat plan (fig. 3.51).

Pentru corectarea discurilor utilizate la rectificarea exterioară tija diamantului se aşează sub un

unghi de 12° ... 15° în raport cu axa orizontală şi la 1 ... 1,5 m sub această axă (fîg. 3.50). Această

poziţionare asigură o utilizare mai raţională a diamantului, permiţând creşterea durabilităţii sale.

Deplasarea vârfului de diamant faţă de axa discului abraziv cu 1 ... 1,5 mm (fig. 3.50) şi, respectiv,

1 ... 5 mm (fîg. 3.51) permite înlăturarea vibraţiilor care ar apare dacă vârful ar fi poziţionat la

centru.

De obicei granula de diamant se îngroapă în suport 3/4 din lungimea ei (fig. 3.52, a). Se acceptă o

uzură a diamantului de (0,25 ... 0,3) l, după care este necesară desprinderea granulei din suport şi reaşezarea

într-o altă poziţie. Mărirea durabilităţii diamantului între două reaşezări ale granulei se poate realiza prin

rotirea tijei în jurul axei sale după un anumit număr de îndreptări. În felul acesta este adusă, în poziţie de

lucru, o nouă zonă activă a diamantului. Asigurarea unei îndreptări de calitate, ca şi asigurarea unei

durabilităţi cât mai mari a diamantului sunt condiţionate de realizarea unui regim optim de îndreptare. Este

necesar ca grosimea stratului îndepărtat la îndreptare să aibă valori cât mai mici. Prin aceasta se favorizează

creşterea durabilităţii diamantului şi reducerea consumului de scule abrazive. Din acest punct de vedere

apare ca deosebit de importantă stabilirea momentului când este necesară îndreptarea.

Viteza periferică a discului supus îndreptării este, în general,

egală cu viteza de aşchiere la rectificare. Dacă există posibilitatea, la

trecerile preliminare se vor utiliza viteze mai mici de îndreptare şi prin

aceasta asigurându-se o creştere a durabilităţii diamantului. Pentru

trecerile de finisare sunt necesare viteze mai mari de îndreptare, pentru a

se asigura o bună calitate a suprafeţei îndreptate.

Avansul de pătrundere la o trecere determină, în mare măsură,

durabilitatea diamantului şi durata de lucru a pietrei abrazive între două reascuţiri. Cu creşterea avansului de

pătrundere se măreşte solicitarea mecanică a diamantului, în anumite condiţii putându-se produce fărâmiţarea

sa. De asemenea, adâncimile mari de pătrundere pot provoca o distrugere în adâncime a stratului de granule

abrazive şi a liantului, efectul fiind obţinerea unei suprafeţe de lucru a pietrei cu aspect grosolan. Rectificarea

cu suprafeţe îndreptate în acest mod provoacă o uzare accentuată a sculei abrazive, fiind necesare reascuţiri

frecvente.

Avansul longitudinal exercită, de asemenea, o mare influentă asupra calităţii suprafeţei îndreptate,

precum şi asupra durabilităţii diamantului. Experienţele au arătat că factorul esenţial care determină

rugozitatea suprafeţelor prelucrate prin rectificare nu este granulaţia pietrei, ci regimul de îndreptare al

acesteia, importanţa cea mai mare având-o avansul longitudinal de îndreptare. La îndreptarea cu avansuri

longitudinale mici, fiecare granulă abrazivă va veni în contact cu diamantul de mai multe ori, astfel încât pe

fiecare granulă se vor forma mai multe muchii aşchietoare. În felul acesta suprafaţa activă a sculei abrazive

va conţine mai multe muchii aşchietoare decât granule, ceea ce conduce la îmbunătăţirea rugozităţii

suprafeţelor rectificate.

Fig. 3.50 Fîg. 3.51

Îndreptarea cu diamant trebuie realizată în condiţiile unei răciri abundente. Această răcire trebuie să

fie continuă, deoarece, în caz contrar, pot apărea crăpături în diamant. Prin răcire se asigură evacuarea

căldurii, reducerea frecării şi îndepărtarea prafului, toate acestea având efecte pozitive asupra durabilităţii

diamantului şi a calităţii suprafeţei îndreptate.

• Îndreptarea şi profilarea fără diamant. Îndreptarea şi profilarea fără diamant necesită consumuri

superioare de energie faţă de cazul utilizării diamantului, datorită unor zone de contact mai mari pe care le au

sculele de îndreptat sau profilat cu discul abraziv. De asemenea, calitatea suprafeţelor discurilor îndreptate cu

astfel de scule este mult inferioară celor obţinute la îndreptarea cu diamant. În procesul îndreptării se

produce, pe lângă ascuţire, o spargere a granulelor abrazive, efectul fiind obţinerea unor suprafeţe îndreptate

de o calitate inferioară. Din această cauză îndreptarea şi profilarea fără diamant se aplică numai în cazurile în

care este necesară îndepărtarea unor straturi de grosime mare din scula abrazivă, fiind necesară o finisare

finală cu ajutorul diamantului.

Îndreptarea şi profilarea fără diamant trebuie să se facă cu o răcire abundentă, pentru a se asigura

îndepărtarea granulelor sparte de pe suprafaţa activă a discului abraziv.

În mod frecvent îndreptarea fără diamant se execută cu discuri din carbură de siliciu neagră, cu

diametre cuprinse între 60 şi 150 mm, granulaţie 125 ... 50 şi duritate R, S. Este necesar ca duritatea şi

granulaţia discului din carbură de siliciu să fie mai mare decât ale sculei abrazive supuse îndreptării.

Pentru realizarea îndreptării sunt cunoscute două scheme de lucru: a) îndreptarea prin rularea

discului de carbură de siliciu cu scula abrazivă supusă îndreptării; b) îndreptarea prin rectificare rigidă.

În primul caz, scula abrazivă se roteşte cu turaţia de lucru, iar discul folosit pentru îndreptare este

antrenat în mişcare de rotaţie prin frecare, el fiind montat liber pe axul său. Este necesar ca discul folosit la

îndreptare să se aşeze sub axa de rotaţie a sculei şi să se încline în raport cu această axă la unghi de 5° ... 8°.

Aşezarea în acest mod prezintă unele avantaje, dintre care cele mai importante fiind: reducerea vibraţiilor,

uzarea mai redusă a discului folosit la îndreptare şi asigurarea unei calităţi mai bune a îndreptării.

Îndreptarea prin rectificare rigidă se realizează după schema de aşchiere specifică rectificării

cilindrice, în care rolul piesei îl are scula abrazivă supusă îndreptării.

Discurile necesare îndreptării pot fi realizate şi din aliaje dure: oţeluri călite sau fonîe albe. Acestea

se execută cu diametre de (18 ... 75) mm şi cu o lăţime mai mică decât scula supusă îndreptării. În mod

obişnuit, îndreptarea cu discuri din aliaje dure se face numai prin metoda rulării, iar precizia obţinută este

superioară celei realizate la îndreptarea cu discuri abrazive.

3.7.2.7. Factorii care influenţează uzura sculelor abrazive. Modul în care se formează aşchia la

rectificare este ilustrat grafic în fig. 3.53 şi 3.54, care reprezintă: prima — schema rectificării cilindrice

exterioare iar a doua — schema rectificării suprafeţelor plane. O granulă abrazivă detaşează din piesa

prelucrată o aşchie a cărei secţiune transversală este notată abcd (fig. 3.53 şi 3.54) şi are grosimea maximă

h=bd,corespunzătoare unei adâncimi de aşchiere t.

În procesul de prelucrare prin rectificare granulele abrazive sunt supuse unui proces de uzare, care

avansează treptat, reducând capacitatea de aşchiere a sculei. Când se ating anumite valori ale uzurii granulei,

aceasta este smulsă din masa liantului ca efect al forţelor de frecare la contactul cu piesa. Forţele de frecare

cresc pe măsură ce avansează uzarea granulelor, deoarece acestea îşi pierd, prin uzare, muchiile aşchietoare.

Uzarea granulelor abrazive depinde de lungimea arcului adc pe care acestea îl parcurg în timpul

aşchierii. Cu cât acest arc este mai mare, cu atât granulele se uzează mai repede. O influentă similară o are

grosimea aşchiei h, creşterea acesteia determinând o accentuare a uzurii granulelor abrazive. La o anumită

adâncime de aşchiere t, grosimea aşchiei creşte proporţional cu viteza de avans circular, în cazul rectificării

cilindrice (fig. 3.53) şi scade pe măsură ce creşte diametrul discului abraziv şi viteza periferică a acestuia.

Când grosimea aşchiei este prea mare, scula abrazivă se uzează foarte repede, iar când este prea mică - se

îmbâcseşte şi nu taie.

Dacă viteza discului abraziv este aleasă prea mică, arcul adc parcurs de granula abrazivă este prea

mare, iar adâncimea h de pătrundere a granulei creşte. În aceste condiţii, tendinţa de smulgere a granulelor

abrazive se accentuează iar uzura sculei abrazive avansează rapid. Pentru a asigura o durabilitate cât mai

mare a discului abraziv este necesar ca acesta să lucreze cu viteze periferice cât mai mari.

În condiţii identice de lucru şi la aceeaşi viteză periferică a sculei, dacă se foloseşte o piatră cu

diametrul mai mic, lungimea arcului adc, parcurs de granula abrazivă, este mai mică şi, deci, scula se uzează

mai puţin. Grosimea aşchiei rămâne însă aceeaşi şi, granula abrazivă fiind smulsă după acelaşi timp de

prelucrare, piatra se va uza mai repede, deoarece pe o circumferinţă mai mică sunt granule mai puţine. În

concluzie, pentru a avea uzură cât mai mică, trebuie utilizate discuri de rectificat cu diametru cât mai mare,

care să lucreze la turaţii cât mai ridicate.

La rectificarea plană (fig. 3.54), dacă se menţine constantă viteza periferică a discului abraziv şi se

măreşte avansul longitudinal, adâncimea h de pătrundere a granulei se majorează, ceea ce conduce la

accentuarea uzării.

Grosimea aşchiei h creşte proporţional cu adâncimea de aşchiere t, presupunând neschimbate

celelalte condiţii de lucru. Prin această creştere este favorizată accentuarea uzării discului abraziv. De aceea

este necesar ca, în scopul obţinerii unor înalte precizii de prelucrare, la rectificările de finisare să se lucreze

cu avansuri mici de pătrundere.

La alegera sculelor abrazive este necesar a se lua în considerare caracteristicile lor: natura

materialului abraziv, natura liantului, granulaţia, duritatea, structura, forma şi dimensiunile; aceste

carcteristici trebuind corelate cu materialul piesei, starea structurală a acestuia, precizia dimensională care

trebuie realizată etc.

Fig.3.53

Dacă caracteristicile sculei abrazive sunt alese corect, uzura granulelor se produce treptat şi acestea

sunt smulse din liant la momentul potrivit, lăsând să apară pe suprafaţa de aşchiere noi granule abrazive,

ascuţite. Dacă liantul este prea moale, granulele abrazive sunt smulse înainte de a se toci şi discul abraziv se

uzează prea repede, fapt ce conduce la prelucrări neeconomice şi imprecise. Dacă liantul este prea dur,

granulele abrazive tocite nu se pot desprinde şi piatra se lustruieşte, fiind necesară îndreptarea ei pentru

regenerarea proprietăţilor de aşchiere.

Alegerea corectă a parametrilor regimului de aşchiere are, de asemenea, o influenţă deosebită asupra

comportării sculei în timpul prelucrării. Uzura sculei abrazive scade dacă viteza ei periferică creşte. Însă

această viteză este limitată de pericolul spargerii datorită forţelor centrifuge, şi de provocarea arsurilor pe

suprafaţa prelucrată a piesei.

3.7.3. Influenţa uzurii sculei aşchietoare asupra

preciziei de prelucrare

Uzura sculei influenţează precizia dimensională, de formă şi rugozitatea suprafeţelor prelucrate.

Dintre cele trei tipuri de uzură, influenţa cea mai mare asupra preciziei de prelucrare o are uzura

după direcţia perpendiculară pe suprafaţa care se prelucrează, de exemplu, în cazul strunjirii - uzura radială

prezentată în fig. 3.42. Datorită acestei uzuri radiale, rezultă un diametru df mare decât diametrul de reglare

iniţial di (fig. 3.55), în cazul prelucrării arborilor:

𝑑𝑓 = 𝑑𝑖 + 2ℎ𝑟 . (3.143)

Deci, eroarea de prelucrare ∆𝐷 = 2ℎ𝑟 . (3.144)

Curba 1 din fig. 3.55 reprezintă forma generatoarei după prelucrarea cu un cuţit nou ascuţit, fără rază

sau faţetă la vârf, iar curba 2 reprezintă generatoarea după prelucrarea cu un cuţit cu uzura iniţială făcută. în

ambele cazuri rezultă erori dimensionale şi de formă la prelucrarea arborelui respectiv.

De regulă, la arbori, diametrele cresc datorită uzurii sculei şi scad la alezaje.

Influenţa uzării sculei asupra preciziei de prelucrare apare mai importantă în cazul prelucrării pe

maşini-unelte cu mai multe scule, precum şi la sculele cu mai multe muchii aşchietoare. Uzarea neuniformă a

muchiilor provoacă erori diferite la dimensiunile suprafeţelor prelucrate de fiecare sculă. La sculele cu mai

multe muchii, ca broşe, freze, tarozi, etc., uzarea neuniformă a muchiilor produc erori şi mai însemnate.

O fixare necorespunzătoare, cu bătăi, atrage după sine, în cazul frezelor de exemplu, o uzare

neuniformă şi mai accentuată.


datorate uzurii sculei aşchietoare

Fig. 3.55

Pentru orice prelucrare este indicat să se utilizeze scule cu o intensitate a uzării cât mai redusă,

potrivit cu relaţia (3.122). Geometria părţii active a sculei trebuie astfel aleasă încât să asigure o durabilitate

maximă pentru un anumit regim de aşchiere.

Pentru asigurarea preciziei de prelucrare trebuie satisfăcută relaţia

𝑈2 ≤ 𝐾𝑇𝑑/2 (K< 1), (3.145)

în care Td este toleranţa ia diametru d.

În caz contrar, se impune schimbarea condiţiilor de lucru. Din punctul de vedere al comportării la

uzare a sculei aşchietoare se impune schimbarea materialului părţii active. Trebuie aleasă pentru partea

activă un material care să aibă o intensitate a uzării mai mică, ca de exemplu plăcuţele din carburi metalice

sau din materiale mineralo- ceramice.

În cazul prelucrării pieselor de precizie, când abaterea dimensională admisă Δdadmis este mult mai

mică decât uzura radială admisă hr adm , se impune efectuarea reglărilor de compensare (fig. 3.56).

Reglarea de compensare se realizează periodic, după timpul trc (timpul reglării de compensare), până

la atingerea uzurii radiale maxim admisă (durabilitatea sculei). La atingerea uzurii maxime este necesară

schimbarea părţii active amovibile sau reascuţirea sculei.

Timp [min]

Pentru îmbunătăţirea comportării la uzură a sculelor aşchietoare este favorabilă utilizarea fluidelor de

răcire-ungere, mai ales în cazul sculelor din oţel carbon de scule sau oţel rapid.

3.8. Tensiunile interne ale semifabricatelor

3.8.1. Definirea, clasificarea şi influenţa tensiunilor interne


Tensiunile interne acţionează în materialul semifabricatului chiar şi atunci când asupra lui nu

acţionează nici un efort exterior.

Tensiunile interne pot apărea în semifabricat în diferite etape şi anume, în: etapa de elaborare a

semifabricatului la turnare, sudare, laminare, forjare, matriţare etc.; etapa de prelucrări mecanice (mau ales la

degroşări); etapa de tratamente termice.

Se disting trei feluri de tensiuni interne: termice, structurale şi de lucru. Tensiunile termice sunt

produse de dilatarea sau contracţia neuniformă, ca urmare a diferenţelor de temperatură pe secţiune sau

volum. Tensiunile structurale sunt produse de frânarea modificărilor de volum specifice transformărilor

structurale la încălzire sau răcire. Tensiunile de lucru apar în urma prelucrărilor mecanice.

Fig.3.56

Indiferent de natura şi cauza provenienţei, tensiunile interne constituie o sursă importantă de erori

dimensionale, de formă şi de poziţie reciprocă a suprafeţelor pieselor.

Tensiunile interne din semifabricatele turnate apar datorită diferenţelor de temperatură în timpul

răcirii în diferite zone ale semifabricatului şi, de asemenea, ca urmare a limitării contracţiei libere a unor

părţi din piesa turnată (grosimi diferite ale pieselor, configuraţii complexe, lipsa racordărilor etc.). În unele

cazuri, tensiunile interne în piesele turnate pot atinge asemenea valori încât ele provoacă fisuri şi crăpături

sau chiar spargerea acestora. Sunt însă cazuri când tensiunile interne de turnare se pun în evidenţă nu imediat

după turnare, ci după un anumit timp când provoacă deformarea pieselor.

Tensiunile interne din semifabricatele forjate sau matriţate la cald apar ca urmare a nerespectării

regimului termic în timpul prelucrării, care poate cauza ecruisarea pieselor, de exemplu, încălziri şi răciri

neuniforme, neatingerea temperaturii optime pentru deformare plastică etc.

Tensiunile interne din semifabricatele sudate apar datorită încălzirii şi răcirii neuniforme, datorită

limitării deplasărilor libere, în cazul sudării materialelor de grosimi diferite, transformări structurale, regim

de lucru incorect ales etc.

O cauză a apariţiei tensiunilor interne în timpul prelucrării mecanice este ecruisarea suprafeţei

prelucrate.

Mărirea tensiunilor interne din stratul superficial depinde de o serie de factori cauzali. Astfel,

tensiunile cresc o dată cu: micşorarea unghiurilor de aşezare ale sculei; mărirea razei la vârf a sculei; mărirea

avansului de lucru; mărirea vitezei de aşchiere, până la 300 m/min; prezenţa vibraţiilor.

O altă cauză a apariţiei tensiunilor interne în timpul prelucrării mecanice este încălzirea

semifabricatului. în ipoteza că sistemul de prindere între vârfuri a semifabricatului nu permite preluarea

deformatei termice axiale, eforturile interne de compresiune rezultă din legea lui Hooke şi legea dilataţiei

liniare:

𝜏 = (∆𝑙/𝑙)𝐸 ; (3.146)

∆𝑙 = 𝑙𝛼∆𝑡 , (3.147)

adică 𝜏 = 𝐸𝛼∆𝑡 , (3.148)

unde: σ este efortul unitar intern de compresiune, N/m2 ; E - modulul de elasticitate, în N/m2; α - coeficientul

de dilatare liniară, în grd-1 ; Δt - variaţia de temperatură a semifabricatului, în °C.

La prelucrarea mecanică, tensiunile interne sunt introduse şi prin forjele de fixare de valori mari,

aplicate neraţional.

În majoritatea cazurilor, înainte de prelucrările mecanice (după turnare, forjare etc.), există un

echilibru al tensiunilor interne, deşi uneori acestea au valori ridicate. După ce se îndepărtează însă, mai ales

la prelucrările de degroşare, un strat de metal, tensiunile interne vor ieşi din starea de echilibru şi va avea loc

o redistribuire a acestora în masa piesei. Acest fapt are ca urmare deformarea piesei respective după

prelucrările de degroşare.

Deformaţiile inadmisibile se constată uneori şi la asamblarea pieselor, după o staţionare în depozit

sau între diverse etape tehnologice de prelucrare.

Piesele la care apar deformaţii datorită tensiunilor interne nu mai pot fi folosite, în majoritatea

cazurilor.

3.8.2. Măsuri tehnologice pentru eliminarea sau reducerea

tensiunilor interne

Elaborarea semifabricatelor trebuie să se facă astfel încât valoarea tensiunilor interne să fie minimă.

Astfel, pentru semifabricatele turnate trebuie să se asigure o viteză uniformă de răcire a metalului prin

proiectarea adecvată a formei semifabricatului, care nu trebuie să aibă variaţii bruşte de secţiune.

La semifabricatele sudate este necesar să se aleagă o succesiune raţională a sudării diverselor părţi

componente ale semifabricatului sudat. De asemenea, trebuie evitate intersecţiile şi întreruperile cordoanelor

de sudură; acestea trebuie să fie amplasate şi să aibă o geometrie optimă. Materialele care se sudează trebuie

să aibă un grad de sudabilitate cât mai ridicat. (Cecivalent < 0,45%). Alte măsuri pot fi de preîncălzire înainte de

sudare sau tratamente termice de detensionare după sudare.

Îndreptarea semifabricatelor laminate este indicat să se facă la cald, pentru ca tensiunile interne să

rămână la valori mici.

Pentru semifabricatele pieselor de precizie ridicată este necesar ca înaintea prelucrării mecanice şi pe

parcursul acesteia să se aplice un tratament de detensionare. Detensionarea se poate realiza pe cale naturală

sau artificială. Semifabricatele pentru batiuri, de exemplu, mese de maşini-unelte, blocuri de motoare se

detensionează pe cale naturală (îmbătrânire naturală) prin lăsarea unui interval de câteva săptămâni până la

câteva luni între obţinerea semifabricatului şi prelucrarea mecanică sau după prelucrarea de degroşare.

Detensionarea artificială (îmbătrânirea artificială) se face prin diferite tratamente termice de detensionare,

prin care se urmăreşte o echilibrare a tensiunilor interne, o stabilizare a formei şi a dimensiunilor

semifabricatului.

La prelucrările mecanice, în afara detensionărilor naturale sau artificiale, se mai pot lua următoarele

măsuri:

• regimuri de aşchiere din ce în ce mai uşoare, adâncimi de aşchiere şi avansuri mici către prelucrările

de finisare; spre exemplu, la rectificare, ultimile treceri se recomandă să se facă în "gol";

• prelucrarea de finisare să se realizeze cu scule neuzate, cu unghiuri de aşezare suficient de mari, raze

la vârf moderate, pentru a nu produce vibraţii;

• atunci când deformările termice sunt mari, se recomandă răcirea cu diferite fluide de răcire-ungere.

Măsura cea mai sigură de eliminare a tensiunilor interne, atât după elaborarea semifabricatului prin

turnare, forjare, sudare, deformare plastică la rece, cât şi pe parcursul prelucrării mecanice, este

detensionarea artificială. Graficul general al tratamentului termic de detensionare se prezintă în fig. 3.57.

Acesta cuprinde etapele de încălzire, menţinere la temperatură constantă şi răcire. Încălzirea se poate realiza

cu un utilaj de tratament termic de la 0°C sau de la o anumită temperatură (linia întreruptă).

Răcirea se poate realiza în două medii sau într-un singur mediu (linia întreruptă la răcire).

Eliminarea masivă a tensiunilor interne la semifabricatele din oţel se produce începând cu

temperatura de 450°C, iar detensionarea aproape completă se realizează la temperatura de 600 - 650°C, cu o

menţinere de 4 - 5 h. În mod obişnuit viteza de încălzire se ia în jur de 40°C/h şi viteza de răcire 20°C/h.

Detensionarea la temperaturi mai scăzute (150° ... 250°C) se aplică sculelor, pieselor cementate şi

călite, care trebuie să-şi păstreze duritatea ridicată.

Cu cât precizia piesei este mai ridicată, cu atât detensionarea trebuie să se facă prin mai multe

operaţii de recoaceri intermediare la temperaturi din ce în ce mai joase (120 - 150°C) şi cu durate de

menţinere din ce în ce mai mari (24 - 48 ore). Aceasta este necesar deoarece la fiecare operaţie de

detensionare se produce o anumită deformare ce este eliminată prin operaţia ulterioară de prefinisare, care

introduce la rândul ei noi tensiuni, dar mai mici ş.a.m.d.

Detensionarea artificială se mai face prin diferite metode mecanice, ca de exemplu vibrarea batiurilor

cu ajutorul unor dispozitive speciale sau ciocănirea lor cu ajutorul unor ciocane pneumatice. Ciocănirea se

execută, de regulă, în zonele unde există acumulări mai mari de tensiuni interne şi se aplică de obicei

batiurilor mari şi grele, unde folosirea altor metode este neeconomică sau greu de realizat.

O altă metodă de detensionare mecanică este curăţirea suprafeţelor batiurilor turnate cu ajutorul

discurilor abrazive acţionate electric sau pneumatic.

3.9. Vibraţiile sistemului tehnologic

3.9.1. Clasificarea şi cauzele apariţiei vibraţiilor

În timpul prelucrării metalelor prin aşchiere, pe lângă mişcările date de lanţurile cinematice - mişcări

care în mod obişnuit sunt liniştite - apar şi unele mişcări suplimetare, nedorite, mişcări care provoacă

perturbări în procesul de aşchiere, precum şi o instabilitate a acestuia.

Perturbările regimului staţionar de aşchiere pot fi de scurtă durată, în care caz apar ca şocuri izolate

sau periodice, sau perturbări de lungă durată, când se prezintă de obicei ca funcţii periodice. Vibraţiile fac ca,

după prelucrare, pe suprafaţa piesei să rămână urme sub forme de microneregularităţi şi ondulaţii, care

provoacă de fapt înrăutăţirea calităţii suprafeţei. Pe lângă aceasta, vibraţiile contribuie la micşorarea

rezistenţei la uzare a sculei, provoacă dereglări ale maşinii-unelte, limitând regimul de aşchiere şi deci

productivitatea prelucrării.

Analizând fenomenele de vibraţii care apar la prelucrarea prin aşchiere, se poate constata că acestea

depind de caracteristicile maşinilor-unelte şi sculelor cu care lucrează, de fundaţia maşinii şi de natura

forţelor perturbatoare care intervin în procesul de aşchiere.

După caracterul lor, vibraţiile pot fi: vibraţii proprii, de durată relativ scurtă, care apar datorită

caracteristicilor elastice şi capacităţilor de amortizare a elementelor maşinii- unelte, vibraţii de durată sau

vibraţii întreţinute, care se produc sub acţiunea unor forţe ce acţionează periodic, şi autovibraţiile, care apar

în procesul de aşchiere în lipsa unor forţe exterioare.

Forţele perturbatoare pot să apară din mai multe cauze, dintre care se amintesc:

cauze de natură constructivă: prelucrarea sau montarea necorespunzătoare a roţilor dinţate dă naştere

la forţe periodice, care se transmit asupra lagărelor şi ghidajelor; cusăturile la curea sau grosimea neuniformă

a curelelor trapezoidale; jocurile din lagăre; funcţionarea pompelor, pulsarea lichidului în conducte la

acţionările hidraulice etc.;

neechilibrarea organelor maşinii-unelte, care au mişcare de rotaţie, sau neechilibrarea dispozitivelor

sau a pieselor excentrice care se prelucrează; frecvenţa acestor oscilaţii va fi egală cu numărul de rotaţii pe

secundă a masei dezechilibrate;

cauze care provin din caracterul procesului de aşchiere - la aşchierea unor suprafeţe discontinue, la

frezare sau broşare, forţa de aşchiere este variabilă şi dă naştere la vibraţii;

cauze din afara procesului de aşchiere; de exemplu, dacă în apropierea maşinii- unelte se găsesc alte

maşini care vibrează puternic, vibraţiile acestora se vor transmite şi maşinilor din apropierea lor, iar

frecvenţa va fi egală cu frecvenţa vibraţiilor primare sau va fi un multiplu al acesteia, după cum maşina-

unealtă respectivă va intra în rezonanţă cu armonica fundamentală sau cu una din armonicele superioare.

În cazul autovibraţiilor, acestea apar o dată cu începerea aşchierii şi dispar o dată cu încetarea

aşchierii, chiar la prelucrarea unei piese perfect echilibrate pe o maşină în cea mai bună stare. Cauzele care

determină variaţia forţelor în procesul autovibrator constau în unele particularităţi ale forţelor de frecare

dintre feţele de aşezare ale părţii aşchietoare a sculei şi suprafaţa care se prelucrează, modificări ale

geometriei sculei, neregularităţi ale suprafeţei care se prelucrează, rigiditatea slabă a sistemului tehnologic.

De exemplu, dacă se strunjeşte cu un cuţit cu o rigiditate scăzută, fixat într-un supor rigid

b

(fig. 3.58, a) în timpul aşchierii unui material neomogen, când cuţitul ajunge în contact cu un strat de metal

mai dur, se va deforma suplimentar. în acelaşi timp se va produce şi o variaţie a forţei de aşchiere:

∆𝐹𝑧 = 𝐾𝑡∆𝑡 . (3.149)

Considerând valori foarte mici ale deplasării, aşa cum se întâmplă de altfel în realitate, se poate scrie

𝑑𝐹𝑧 = 𝐾𝑡𝑏𝑧 (3.150)

unde: Kt este un coeficient care depinde de variaţia adâncimii de aşchiere; z - deplasarea sculei; b - factor

care poate avea valori pozitive sau negative, după sensul deplasării.

Fig.3.58

Ecuaţia mişcării când cuţitul vibrează, considerând un sistem echivalent (fig. 3.58, b) cu masa m, cu

un coeficient de rezistenţă vâscoasă ρ şi un coeficient elastic λ al arcului, are forma

𝑚𝑧″ + 𝜌𝑧′ + 𝜆𝑧 = 0, (3.151)

în caz că sistemul este neperturbat.

Dacă intervine forţa dFz , atunci ecuaţia mişcării va fi

𝑚𝑧″ + 𝜌𝑧′ + 𝜆𝑧 = −𝑑𝐹𝑧. (3.152)

Se înlocuieşte valoarea forţei din relaţia (3.150) şi se obţine

𝑚𝑧″ + 𝜌𝑧′ + 𝜆𝑧 = −𝐾𝑡𝑏 𝑧, (3.153)

adică 𝑚𝑧″ + 𝜌𝑧′ + (𝜆 + 𝐾𝑡𝑏)𝑧 = 0, (3.154)

sau 𝑧″ + 𝜌𝑚𝑧′ + 𝜆+𝐾𝑡𝑏

𝑚𝑧 = 0. (3.155)

Rezultă că pulsaţia vibraţiilor sistemului considerat va fi

𝜔 = �(𝜆 + 𝐾𝑡𝑏)/𝑚 . (3.156)

Dacă pulsaţia cuţitului liber este 𝜔0 = �𝜆/𝑚, pulsaţia sistemului va fi

𝜔 = 𝜔0�1 + 𝑏𝐾1/𝜆 (3.157)

Pentru b< O, adică la pătrunderea cuţitului în material, pulsaţia şi

frecventa scad;

Pentru b>O, sistemul este instabil, adică procesul se desfăşoară cu

vibraţii;

Pentru b = 0, = 𝜔0 𝑠𝑎𝑢 𝜔/𝜔0 = 1, , adică pulsaţia sculei corespunde

cu pulsaţia sistemului, conducând la rezonanţă.

Dacă se studiază variaţia amplitudinii A a oscilaţiilor în funcţie de

raportul 𝜔/𝜔0(fig. 3.59), se observă că pentru 𝜔/𝜔0, rezultă amplitudine maximă

la rezonanţă.

3.9.2. Măsuri tehnologice pentru evitarea apariţiei vibraţiilor în

sistemul tehnologic

Măsurile pentru evitarea apariţiei sau pentru reducerea la minimum a autovibraţiilor şi a vibraţiilor

forţate trebuie luate la nivelul elementelor sistemului tehnologic şi al regimului de aşchiere.

Referitor la sistemul tehnologic se impun următoarele măsuri:

- mărirea rigidităţii sistemului tehnologic, un sistem absolut rigid nu vibrează; prin mărirea rigidităţii

sistemului tehnologic,se realizează mărirea frecvenţei vibraţiilor şi reducerea amplitudinii acestora; mărirea

rigidităţii maşinii-unelte se realizează pe căile expuse în § 3.5.5;

- reducerea maselor oscilatorii sau în rotaţie fără reducerea rigidităţii sistemului tehnologic;

- reducerea intensităţii forţelor excitatoare externe prin micşorarea forţelor centrifuge ale diferitelor

organe în mişcare de rotaţie, alegerea turaţiilor semifabricatului şi sculei astfel încât frecvenţa forţei

excitatoare să fie diferită de frecvenţa vibraţiilor proprii ale elementelor sistemului tehnologic;

Fig. 3.59

- izolarea maşinii-unelte faţă de restul maşinilor prin fundaţie adecvată sau prin instalarea pe reazeme

amortizoare de vibraţii.

Referitor la scula aşchietoare, pentru evitarea vibraţiilor, se impune

lucrul în condiţiile următoare:

• Unghiuri de atac mari ( ϰ = 75° ... 90°); unghiuri de degajare γ

pozitive, prevăzute, în unele cazuri, cu faţete mici negative (fig. 3.60) pentru

mărirea rezistenţei muchiei aşchietoare; unghiuri de aşezare α cât mai mici,

dar care să evite frecările puternice; raze la vârf R ale părţii active mai mici.

• Neutilizarea sculelor cu uzuri avansate.

Lungimi în consolă ale sculelor cât mai mici posibil.

• Utilizarea cuţitelor îndoite la rabotare (fig. 3.61, a). Pentru astfel de cuţite, la deformarea

sub acţiunea forţelor de aşchiere, vârful cuţitului are o traiectorie tangentă la suprafaţa prelucrată şi

nu o intersectează ca în cazurile cuţitelor obişnuite de strung (fig. 3.61, b).

• Utilizarea cuţitelor arcuite în gât de lebădă (fig. 3.62) la prelucrarea prin strunjire şi mai ales la

prelucrarea cu aşchii late şi subţiri, cu raze mari, la prelucrarea filetelor.

• Prinderea cuţitelor cu faţa de degajare în jos (pe spate). Prin prinderea cuţitelor cu faţa de degajare

în jos vibraţiile se atenuează considerabil. În acest caz, forţa de aşchiere tangenţială Fz acţionează de sus în

jos asupra semifabricatului, respectiv asupra arborelui principal, în aceeaşi direcţie cu greutatea proprie a sa.

Acest fapt determină un contact între lagăr şi arbore în zona inferioară. Jocurile din lagăre sunt preluate

continuu în partea inferioară a lagărelor, acest fapt atenuând vibraţiile.

• Utilizarea sistemelor de fixare a sculelor cu hidroplast, acesta având rol de amortizor de vibraţii.

Fig.3.60

Referitor la regimul de aşchiere, pentru diminuarea vibraţiilor se recomandă:

Utilizarea vitezelor de aşchiere va mici sau foarte mari, diferite de zona vitezelor critice

favorizante pentru apariţia vibraţiilor. Dacă se studiază variaţia amplitudinii vibraţiilor cu viteza de aşchiere

(fig. 3.63), se observă o zonă a vitezelor de aşchiere va ∈ [v1,v2] în care amplitudinea vibraţiilor este maximă.

În funcţie de cuplul semifabricat-sculă şi condiţiile de aşchiere, această zonă critică este diferită.

Utilizarea adâncimilor de aşchiere t relativ mici şi avansuri s relativ mari, care presupun

aşchii scurte şi groase.

■ Utilizarea amortizoarelor de vibraţii. Acestea reduc intensitatea vibraţiilor absorbind energia

mişcării vibratorii. Amortizoarele de vibraţii se pot instala pe un organ al maşinii-unelte, pe semifabricat, pe

sculă, pe dispozitivul de prindere a sculei sau pe dispozitivul de prindere a semifabricatului.

În fig. 3.64 se prezintă schema de principiu a unui amortizor de vibraţii care se poate instala pe

semifabricate, la strunjire. Amortizorul ia contact cu semifabricatul 1 prin rola sau rulmentul 2 şi tachetul 3,

împins permanent de arcul elicoidal 4. Prin intermediul unui suport, amortizorul se prinde în apropierea

zonei de aşchiere, lângă cuţitul de strung.

3.10. Determinarea erorii totale de prelucrare

Cunoscând toţi factorii de influenţă asupra preciziei de prelucrare, studiaţi în subcapitolele

anterioare, se poate determina eroarea totală de prelucrare, în principal, prin două metode: statistic şi analitic.

Determinarea statistică se face pe baza curbelor de repartiţie a dimensiunilor pieselor prelucrate, iar

determinarea analitică - pe baza analizei factorilor de influenţă asupra preciziei de prelucrare.

Determinarea erorii totale de prelucrare interesează în special la prelucrările de finisare.

Determinarea erorii totale pe baza curbelor de repartiţie permite să se constate care este precizia

pieselor dintr-un lot de fabricaţie, adică câmpul de împrăştiere al erorilor. Pe baza curbelor de repartiţie a

dimensiunilor se pot indica corecţii care trebuie făcute astfel ca piesele din lotul de fabricaţie ce urmează să

se execute în condiţii similare lotului precedent să aibă dimensiunile în limitele câmpului de toleranţă impus.

Controlul statistic nu poate însă să descopere care au fost factorii şi în ce sens au influenţat aceştia precizia

de prelucrare. De asemenea, nu poate servi pentru determinarea căilor de mărire a preciziei de prelucrare.

3.10.1. Determinarea analitică a erorii totale de prelucrare

Determinarea analitică a erorii totale de prelucrare presupune luare în considerare a erorilor parţiale

cauzate de diverşi factori ai preciziei de prelucrare. Calculul este foarte complicat, laborios şi presupune

cunoaşterea cu exactitate a influenţei tuturor factorilor. Pentru fiecare tip şi caz de prelucrare trebuie efectuat

un calcul separat.

Prin determinarea analitică a erorii totale de prelucrare se poate stabili ponderea influenţei diverşilor

factori asupra preciziei de prelucrare şi se pot lua măsuri de mărire a preciziei de prelucrare.

Elementele de calcul analitic necesită studii experimentale şi teoretice foarte aprofundate pentru

marea diversitate de cazuri concrete.

La clasificarea erorilor de prelucrare în erori sistematice, grosolane şi întâmplătoare, s-a arătat că

cele grosolane se datoresc neatenţiei sau calificărilor reduse a personalului muncitor. Având în vedere că se

pot lua măsuri pentru eliminarea acestui gen de erori, se pot lua în calculul analitic doar erorile sistematice şi

întâmplătoare:

𝜀𝑇 = ∑𝜀𝑠 + �∑𝜀î2; (3.158)

∑𝜀𝑠 = 𝜀𝑔 + 𝜀0 + 𝜀𝑓𝑐 + 𝜀𝑑𝑒 + 𝜀𝑑𝑡 + 𝜀𝑢 + 𝜀𝑚𝑐; (3.159)

�∑𝜀𝑡 2 = �𝜀𝐻𝐵2 + 𝜀𝐴2 + 𝜀𝑇𝐼2 + 𝜀𝑓𝑣2 + 𝜀𝑚𝑣2 , (3.160)

unde: 𝜀𝑇 este eroarea totală de prelucrare; ∑𝜀𝑠suma algebrică a erorilor sistematice; �∑𝜀î2 - suma medie

pătratică a erorilor întâmplătoare; 𝜀𝑔 - eroarea datorată impreciziei geometrice a elementelor sistemului

tehnologic; 𝜀0 - eroarea de orientare a elementelor sistemului tehnologic; 𝜀𝑓𝑐 - eroarea de fixare constantă a

elementelor sistemului tehnologic; 𝜀𝑑𝑒 - eroarea datorată deformaţiilor elastice ale elementelor sistemului

tehnologic;𝜀𝑑𝑡 - eroarea datorată deformaţiilor termice ale elementelor sistemului tehnologic; 𝜀𝑢 - eroarea

datorată uzurii elementelor sistemului tehnologic; 𝜀𝑚𝑐 - eroarea de măsurare constantă; 𝜀𝐻𝐵 - eroarea

datorată variaţiei durităţii materialului semifabricatului; 𝜀𝐴 - eroarea datorată variaţiei adaosului de

prelucrare; 𝜀𝑇𝐼 - eroarea datorată tensiunilor interne; 𝜀𝑓𝑣 - eroarea de fixare variabilă; 𝜀𝑚𝑣 - eroarea de

măsurare variabilă.

Fiecare dintre erorile sistematice menţionate mai înainte include o sumă de erori aferente elementelor

sistemului tehnologic: maşina-unealtă, dispozitivul de prindere a semifabricatelor, dispozitivul de prindere a

sculei, semifabricatul, scula aşchietoare.

Pentru diverse cazuri concrete de prelucrare unele din erorile parţiale por fi neglijabile în calcul. În

relaţiile de calcul aferente erorii totale de prelucrare se iau semnele ( + ) sau ( —) în funcţie de sensul

influenţei factorului preciziei de prelucrare luat în considerare.

Pentru ca prelucrarea să îndeplinească condiţiile de precizie este necesar ca

𝜀𝑇 ≤ 𝑇, (3.161)

unde T este toleranţa dimensională de formă sau de poziţie reciprocă a suprafeţei.

3.10.2. Determinarea câmpului de împrăştiere a erorilor

de prelucrare prin metoda statistică

Practica a demonstrat că procedeele şi mijloacele de prelucrare existente nu asigură realizarea

pieselor cu precizie absolută, ci cu anumite abateri da la dimensiunea prescrisă, abateri care caracterizează

precizia de prelucrare.

Pentru studiul repartiţiei erorilor de prelucrare efective se procedează după cum urmează:

- se prelucrează un lot de circa 100 de piese, folosind aceeaşi maşină-unealtă, aceleaşi SDV-uri şi

aceeaşi tehnologie;

- cu un aparat de precizie corespunzătoare se măsoară dimensiunea fiecărei piese din lot şi se notează

într-un tabel;

- pentru a fi posibilă interpretarea modului cum s-a făcut prelucrarea este necesară sistematizarea

dimensiunilor sau abaterilor efective în ordine crescătoare, pe intervale şi frecvenţe;

- în vederea sistematizării dimensiunilor efective, mai întâi se elimină aproximativ

(1 ... 5%) din dimensiunile răzleţe accidentale şi necaracteristice;

- se aleg din tabel diametrele efective limită (maxim şi minim) şi se calculează amplitudinea erorilor W:

𝑊 = 𝑑𝑒𝑓 𝑚𝑎𝑥 − 𝑑𝑒𝑓 𝑚𝑖𝑛; (3.162)

- amplitudinea W se împarte în mai multe intervale convenabile; numărul de intervale se ia i = 5 ... 17,

în funcţie de mărimea lotului de piese; se adoptă un număr i mai mare pentru loturile mai mari.

Spre exemplu, se consideră un lot de 100 arbori cu diametrul prescris 𝑑 = 𝜙50−0,010+0,029. După prelucrarea

pieselor cu acelaşi reglaj al sistemului tehnologic, se măsoară şi se găseşte, de exemplu, def M = 50,025 mm şi

defm = 50 mm. O primă concluzie este că toate piesele sunt bune, dar nu se cunoaşte câmpul de împrăştiere a

erorilor, adică precizia sistemului tehnologic (6 σ).

Se calculează amplitudinea erorilor

𝑊 = 𝑑𝑒𝑓 𝑀 − 𝑑𝑒𝑓 𝑚 = 50,025 − 50 = 0,025𝑚𝑚 = 25𝜇𝑚. (3.163)

Pentru i = 5, se calculează amplitudinea unui interval

𝑎 = 𝑊/𝑖 = 25/5 = 5𝜇𝑚. (3.164)

Având aceste date, se construieşte tabelul 3.2.

Tabelul 3.2

Prelucrarea statistică a datelor

Intervalele de dimensiuni Media inter-

valului

𝑥𝑖

𝑛𝑖

𝑥𝑖−𝑀0

𝑎

𝑥𝑖 − 𝑀0

𝑎𝑛𝑖

�𝑥𝑖 − 𝑀0

𝑎�2𝑛𝑖 i

De la (in-

clusiv)

Până la

1 50,000 50,005 50,0025 6

2 50,005 50,010 50,0075 21

3 50,010 50,015 50,0125 50

4 50,015 50,020 50,0175 19

5 50,020 50,025 50,0225 4

Σ=100

Σ=

Σ=

Σ=

Parametrul M0 din tabelul 3.2 este media intervalului de frecvenţă maximă, adică M0 = 50,0125

pentru cazul de faţă.

În continuare se calculează abaterea medie pătratică a dimensiunilor

𝜎 = 𝑎�∑ �𝑥𝑖−𝑀0

𝑎 �2𝑛𝑖5

𝑖=1

∑ 𝑛𝑖5𝑛−1

(3.165)

Câmpul de împrăştiere a erorilor de prelucrare va fi 6σ.

Potrivit cu frecvenţele ni, notate în tabelul 3.2, se poate trasa cu uşurinţă histograma distribuţiei

dimensiunilor (fig. 3.65).

Frecvenţa absolută ni intervalului înseamnă numărul de dimensiuni (piese) găsite într-un interval.

Frecvenţa relativă este dată de raportul

𝑛𝑟 = 𝑛𝑖/∑𝑛𝑖 , (3.166)

𝑛𝑟% = (𝑛𝑖/∑𝑛𝑖)100% . , (3.167)

În cazul când în abcisă se ia media intervalelor şi în ordonată frecvenţa ni, se trasează diagrama

denumită poligonul frecvenţelor. Atunci când numărul de intervale se măreşte la infinit şi simultan cu

aceasta se restrâng limitele intevalelor, linia frântă a poligonului de frecvenţe se va transforma într-o curbă

continuă în formă de clopot, care poartă denumirea de curbă teoretică a repartiţiei normale sau curba Gauss

- Laplace (fig. 3.66).

Expresia analitică a curbei Gauss, respectiv a legii repartiţiei normale este

𝜑(𝑥) = 1𝜎 √2𝜋

𝑒−(𝑥𝑖−𝑋�)2/(2𝜎2), (3.168)

în care: σ este abaterea medie pătratică; e - baza logaritmilor naturali (e = 2,718); xi - dimensiunea efectivă

întâmplătoare sau media intervalului i ; X - media ponderată a dimensiunilor.

În cazul mărimilor discrete (discontinue), când se măsoară cu instrumente care au o anumită valoare

a diviziunii, 𝑋� se calculează cu relaţia

𝑋� = ∑𝑥𝑖(𝑛𝑖/𝑁) ,, (3.169)

în care:n i este frecvenţa vie apariţie a unei dimensiuni în intervalul i ; N - numărul total de cazuri posibile,

adică de măsurări, N = ∑𝑛𝑖; 𝑛𝑖/ N - probabilitatea de apariţie a unei dimensiuni în intevalul i.

La prelucrarea unor arbori cu scula reglată la dimensiunea dr (fig.

3.67), cele mai multe dimensiuni vor avea def ≈ dr. Frecvenţa de apariţie a

altor dimensiuni va scădea de o parte şi de alta a cotei de reglare. Aşa se

explică de ce pe curba Gauss există un maxim, adică un centru de grupare a

dimensiunilor în dreptul mediei ponderate 𝑋�. Eroarea accidentală εa din fig.

3.66 reprezintă abaterea unei mărimi întâmplătoare fată de media ponderată 𝑋�.

Fig. 3.65 Fig. 3.66

Fig.3.67

În practică nu se poate considera curba Gauss în întregime şi de aceea se reţine o porţiune suficient

de mare, 6σ, porţiune care reprezintă o probabilitate de cuprindere a dimensiunilor de peste 99%. Porţiunea 6

σ din curba de repartiţie se mai numeşte şi precizie caracteristică a procedeului de prelucrare pentru un

sistem tehnologic definit. Fiecărui procedeu de prelucrare sau de control, fiecărei maşini-unelte şi, respectiv,

fiecărei mijloc de control îi este caracteristic un anumit 6 σ. Cu cât câmpul de împrăştire a erorilor 6 σ este

mai mic, cu atât procedeul de prelucrare pentru un sistem tehnologic dat este mai precis şi invers.

Erorile sistematice fixe produc doar deplasarea curbei fată de originea O, fară a-i schimba alura

(exemplu, eroarea de reglare la zero a micrometrului).

Erorile sistematice variabile în timp provoacă atât deplasarea curbei, cât şi schimbarea alurei.

Precizia caracteristică a unui sistem tehnologic dat corespunde scopului numai dacă câmpul de

împrăştiere a erorilor se încadrează în câmpul de tolerantă prescris, adică 6 σ≤T(t).

3.10.3. Interpretarea practică a repartiţiei erorilor de prelucare

În practică, în funcţie de caracterul erorilor, pot exista patru situaţii distincte:

1) 𝑋�şi 6σ au stabilitate bună în timp, corespunzând cazului ideal;

2) 𝑋� stabil, 6 σ instabil;

3) 𝑋� instabil, 6 σ stabil;

4) 𝑋�şi 6 σ instabile, cazul cel mai defavorabil.

Interpretarea practică a repartiţiei erorilor de prelucrare constă în a vedea în ce raport se află câmpul

de împrăştiere a erorilor, 6σ, ca mărime şi ca poziţie, faţă de toleranţa t, prescrisă la piesele luate în

consideraţie.

Porţiunea curbei de repartiţie din fig. 3.68 care depăşeşte toleranta prescrisă t reprezintă

probabilitatea de rebut

𝑃(𝑥𝑖 > 𝑑𝑚𝑎𝑥) = 𝐴1.

Aria A1, fiind greu de calculat, se va determina indirect astfel:

𝑃(𝑥𝑖 > 𝑑𝑚𝑎𝑥) = 𝐴1.=0,5 − 𝐴2; (3.170)

'

𝐴2 = ∫ 𝑦𝑑𝑥𝑑𝑀 𝑋� = 1

√2𝜋 ∫ 𝑒−

𝑥𝐴22

2𝜎2∙𝑑𝑋𝐴2𝜎

𝑑𝑀𝑋� (3.171)

Fig.3.68

Făcând schimbarea de variabilă

𝑍𝐴2 = 𝑋𝐴2𝜎

= 𝑑𝑀−𝑋�𝜎

(3.172)

în care 𝑋 = ∑𝑥𝑖(𝑛𝑖/𝑁) (potrivit relaţiei 3.169), din relaţia (3.172) rezultă

𝑋� = 𝑑𝑀 − 𝜎𝑍𝐴2 , (3.173)

adică 𝐴2 = Φ(ZA2) = 1√2π

∫ e−Z2/2𝑑𝑀𝑑𝑀−𝑍𝐴2

dZA2. (3.174)

Valoarea funcţiei (ZA2 ) se mai poate lua şi direct din tabele speciale, întocmite în funcţie de valoarea

calculată ZA2 .

Se calculează apoi probabilitatea rebuturilor cu relaţia (3.170). În continuare se analizează cauza

rebutului pentru a se lua măsurile corespunzătoare evitării lui.

Dacă 6 σ > T(t), rezultă că maşina-unealtă nu asigură precizia necesară şi se va alege o maşină mai

precisă.

Dacă 6 σ < T(t) şi totuşi apar rebuturi, rezultă că reglajul sculei la cotă a fost făcut greşit, deoarece

maşina asigură precizia de prelucrare. În cazul din fig. 3.68 scula s-a reglat prea aproape de dimensiunea

dmax. Se corectează reglarea astfel ca diametrul de reglare dr=doptim = 𝑋� (curba cu linie întreruptă din fig.

3.68), eliminându-se probabilitatea de rebut.

3.10.4. Curbe de repartiţie aparent anormale

În cadrul curbelor de repartiţie aparent anormale se deosebesc două categorii distincte: curbe

simetrice şi curbe asimetrice. În fig. 3.69, curbele 1 şi 2 reprezintă curbe de repartiţie simetrice ridicate

pentru două loturi de piese indentice, prelucrate la două maşini-unelte diferite, care au precizia caracteristică

6𝜎1 şi respectiv, 6 𝜎2. Pentru cele două loturi de piese, reglarea sculei s-a făcut la aceeaşi cotă 𝑋�1 = 𝑋�2 .

Curba R este curba rezultantă ridicată pentru cele două loturi de piese amestecate şi reprezintă suma

celorlalte două curbe. Se observă că este mai îngustă la vârf decât o curbă normală de repartiţie. O astfel de

curbă se obţine şi când 𝜎1 = 𝜎2 (n1, egal sau diferit de n2), cu condiţia ca 𝑋�1 = 𝑋�2 (adică acelaşi reglaj al

sculei la cotă).

În fig. 3.70, curbele 1 şi 2 sunt curbe de repartiţie simetrice ridicate pentru două loturi de piese

prelucrate pe aceeaşi maşină-unealtă (𝜎1 = 𝜎2 = 𝜎)), dar în schimburi diferite, cu scula reglată la cote

diferite:

𝑋�1 ≠ 𝑋�2 (𝑛1 = 𝑛2).

Fig.3.70

Curba R este curba rezultantă pentru cele două loturi de piese amestecate. Când ∆𝑋� este suficient de

mic, curba R va fi aplatisată, fără cocoaşe.

În fig. 3.71, curbele 1, 2 şi 3 sunt curbe de repartiţie simetrice, ridicate pentru loturi de piese

prelucrate la intervale egale de timp pe un acelaşi strung automat sau semiautomat. Deplasarea spre dreapta a

mediei ponderate cu cantitatea ∆𝑋� se datoreşte uzării în timp a sculei care conduce la erori sistematice

variabile progresiv. Curba R reprezintă curba de repartiţie rezultantă, obţinută prin amestecarea celor trei

loturi de piese. Este necesar ca 6 𝜎𝑅 ≤ 𝑇(𝑡).

În fig. 3.72, curbele 1 şi 2 sunt curbe de repartiţie nesimetrice ridicate pentru două loturi de piese

prelucrate pe maşini de precizie diferită, 𝜎1 ≠ 𝜎2 şi cu reglaje diferite 𝑋�1 ≠ 𝑋�2.

În fig. 3.73, curbele 1, 2, 3, ...,n sunt curbe de repartiţie ridicate pentru n loturi de piese, prelucrate

pe aceeaşi maşină automată în perioada de viaţă a unei scule, unde precizia maşinii 6σ≪t. Asimetria curbei

rezultante R se datoreşte uzării sculei care variază neuniform în timp. Primele curbe au fost ridicate pentru

piesele prelucrate în perioada uzurii iniţiale Ui, iar celelate curbe pentru piesele prelucrate în perioada uzurii

normale Un.

3.11. Reglarea sistemului tehnologic în vederea

realizării preciziei prescrise

În funcţie de caracterul producţiei se disting trei metode mai utilizate de reglare: reglarea prin treceri

de probă, reglarea prin piese de probă şi reglarea cu etaloane sau calibre.

Prima metodă de reglare se utilizează în producţiile de unicate şi serie mică. Celelalte două metode

de reglare se utilizează în producţiile de serie şi masă.

3.11.1. Reglarea sculei prin treceri de probă

În cadrul acestei metode, cota la care se face reglarea este, de regulă, cota medie prescrisă:

𝑑𝑟 = 𝑑𝑚𝑒𝑑 = (𝑑𝑚𝑎𝑥 + 𝑑𝑚𝑖𝑛)/2;

𝐷𝑟 = 𝐷𝑚𝑒𝑑 = (𝐷𝑚𝑎𝑥 + 𝐷𝑚𝑖𝑛)/2. (3.175)

În cazul pieselor de precizie relativ ridicată, lucrătorul, de teama rebutului definitiv, reglează scula la

2/3 din toleranţă faţă de limita rebutului definitiv (fig. 3.74). Diametrele care rezultă cu un astfel de reglaj se

mai numesc diametre probabile:

𝑑𝑟 = 𝑑𝑝𝑟𝑜𝑏 = 𝑑𝑚𝑖𝑛 + �23�t; (3.176)

𝐷𝑟 = 𝐷𝑝𝑟𝑜𝑏 = 𝐷𝑚𝑎𝑥 − (2/3)𝑇. (3.177)

Prin realizarea, în urma prelucrării, a unor dimensiuni în câmpul de toleranţă prescris, reglarea se

consideră corespunzătoare.

Metoda reglării prin treceri de probă constă în efectuarea unei treceri de probă pe o anumită lungime

l I ,măsurarea dimensiunii rezultate di , calculul adâncimii de aşchiere pentru obţinerea cotei finale şi trecerea

finală:

𝑡𝑓1 = (𝑑1−𝑑𝑚𝑒𝑑)/2; 𝑡𝑓2 = (𝑑𝑖 − 𝑑𝑝𝑟𝑜𝑏)/2; (3.78)

𝑡𝑓1 = (𝐷𝑚𝑒𝑑 − 𝐷𝑖)/2; 𝑡𝑓2(𝐷𝑝𝑟𝑜𝑏 − 𝐷𝑖)/2. (3.179)

La prelucrarea pieselor cu precizie suficient de ridicată, pentru a reduce influenta deformaţilor

elastice din sistem, se procedează la mai multe treceri de probă, până se stabileşte cota de reglare.

Adâncimea de aşchiere minimă care se poate lua la o trecere trebuie să fie t > 0.03 mm pentru strunjiri,

frezări, rabotări etc., pentru a nu se produce tasări fără aşchiere.

3.11.2. Reglarea sculei la cotă cu ajutorul pieselor de probă

Fig.3.74

În cazul producţiilor de serie şi de masă, procesul de reglare a sistemului tehnologic, în vederea

prelucrării unui lot de piese, presupune stabilirea condiţiilor de aşchiere (regim de aşchiere, scule etc.), pe de

o parte, iar pe de altă parte stabilirea dimensiunilor optime de reglare a sculei. Ca şi condiţiile de aşchiere,

cota de reglare influenţează direct productivitatea prin numărul de piese care se realizează în reglajul dat, ca

şi prin timpul necesar reglărilor repetate executate în vederea prelucrării lotului de piese.

Pentru anumite condiţii de aşchiere timpul de prelucrare într-un reglaj dat este influenţat de mărimea

erorilor sistematice şi a celor întâmplătoare. În cazul când se ia în considerare ca preponderente erorile

sistematice provocate de uzura dimensională (radială) a sculei şi dilatarea termică a acesteia, curbele de

variaţie a dimensiunilor pieselor prelucrate într-un reglaj dat, au aspectul reprezentat în fig. 3.75, a şi b.

În fig. 3.75, a se prezintă numai influenţa uzurii sculei care conduce la creşterea diametrului la

arbori. Dilatarea termică însă a sculei are influenţă contradictorie asupra preciziei de prelucrare, în sensul că

diametrul arborelui scade mai ales la început, până se ajunge la echilibrul termic. Aşa se explică forma curbei

C1, din fig. 3.75, b prin influenţa comună a uzurii dimensionale şi a dilatării termice a scntei.

Dacă se ia în considerare numai acţiunea erorilor sistematice, după un timp tK de la începutul

prelucrării lotului de piese, piesa cu numărul de ordin nK ar trebui să aibă dimensiunea dK (fig. 3.75, b). În

realitate, datorită acţiunii erorilor întâmplătoare (variaţii de duritate a semifabricatului, variaţia adaosurilor

de prelucrare, erori datorită tensiunilor interne etc.), dimensiunea dK nu este riguros constantă, ci variază într-

un câmp 6 𝜎, care reprezintă mărimea câmpului de dispersie a abaterilor provocate de erorile întâmplătoare

(𝜎 este abaterea medie pătratică).

S-a constatat experimental că abaterile dimensiunii dK se supun legii normale de repartiţie (curba C2

din fig. 3.75, b).

Pentru a se prelucra cât mai multe piese în cadrul unui reglaj trebuie ca dimensiunea de reglare să

aibă o astfel de valoare încât să asigure o durată cât mai mare între două reglări.

Dacă se studiază reglarea optimă comparativ cu reglarea la mijlocul câmpului de toleranţă (fig. 3.76),

se observă că durata unei reglări optime 𝑇𝑟𝐼𝐼 ≫ 𝑇𝑟𝐼 . În acest caz dimensiunea de reglare optimă a sculei este

𝑑𝑟𝑜 = 𝑑𝑟2 = 𝑑𝑚𝑖𝑛 + 3𝜎 + ∆𝑟, (3.180)

în cazul prelucrării suprafeţelor exterioare, iar la alezaje

𝐷𝑟𝑜 = 𝐷𝑚𝑎𝑥 − 3𝜎 − ∆𝑟. (3.181)

Determinarea dimensiunii optime de reglare necesită cunoaşterea parametrului 𝜎. Abaterea medie

pătratică 𝜎 este şi o caracteristică a preciziei maşinii-unelte; poate fi cunoscută sau nu. În cazul când nu se

Fig.3.75

cunoaşte, se recurge, în cadrul acestei metode de reglare, la estimarea valorii sale pe baza unui sondaj

statistic de volum redus şi se va nota cu 𝜎′. Întrucât parametrul 𝜎 se calcula pentru loturi de piese mult mai

mari, rezultă că 𝜎′va fi puţin diferit de 𝜎.

În cadrul metodei prezentate, pentru calculul lui 𝜎′ se prelucrează un număr mic de piese (5 ... 10),

numite piese de probă, cu dimensiunea de reglare a sculei corespunzătoare mijlocului câmpului de toleranţă:

𝑑𝑟 = 𝑑𝑚𝑖𝑛 + 𝑇𝑑2

. (3.182)

Este necesar ca prelucrarea celor n piese de probă să fie realizată în condiţii identice celor prescrise

lotului de piese care urmează a fi prelucrate cu scula reglată la cotă (aceeaşi sculă, acelaşi regim de aşchiere,

aceleaşi condiţii de răcire-ungere etc.).

După prelucrarea celor n piese de probă, se măsoară fiecare piesă şi apoi se calculează 𝜎′ cu relaţia

𝜎′ = � 1𝑛−1

∑ (𝑑𝑖 − �̅�𝑛𝑖=1 )2 (3.183)

în care: n reprezintă numărul pieselor de probă prelucrate; di - dimensiunile efective ale pieselor de probă; �̅�

- dimensiunea medie a pieselor de probă, care se calculează cu relaţia

�̅� = 1𝑛∑ 𝑑𝑖 .𝑛𝑖=1 (3.184)

Tot în cadrul acestei metode se consideră, în majoritatea situaţiilor, nesemnificativă valoarea erorii

de reglare ∆r, mai ales că nu se cunoaşte, aşa încât la calculul iniţial al cotei de reglare nu se ţine cont de ∆r

(se verifică mai târziu, dacă aceasta a influenţat sau nu cota de reglare, prin testul Student):

𝑑𝑟𝑜 = 𝑑𝑚𝑖𝑛 + 3𝜎′; 𝐷𝑟𝑜 = 𝐷𝑚𝑎𝑥 − 3𝜎′. (3.185)

Corectitudinea reglării se verifică prelucrând cu scula reglată la dimensiunea dro (Dro) un număr

suplimentar de piese (5 ... 10). Reglarea este corectă dacă centrul de grupare a dimensiunilor acestor piese

prelucrate coincide cu dro sau se abate foarte puţin de la această valoare.

Verificarea se face cu ajutorul testului Student, în următoarele etape:

se calculează media dimensiunilor efective ale pieselor prelucrate suplimentar 𝑑� ′, cu ajutorul relaţiei

(3.184);

se calculează statistica testului

𝑡𝑐 = �𝑑�′−𝑑𝑟𝑜�𝜎′/√𝑛

; (3.186)

se ia decizia:

a) dacă 𝑡𝑐 ≥ 𝑡𝑛 - reglare necorespunzătoare;

b) dacă 𝑡𝑐 < 𝑡𝑛- reglare corespunzătoare.

Valoarea tn se alege din tabelul 3.3 în funcţie de nivelul de semnificaţie dorit. Ca exemplu, se

precizează că pentru n = 7, pentru o probabilitate de 99% a corectitudinii reglajului, valoarea 𝑡𝑛 = 3,499.

Valoarea probabilităţii din tabelul 3.3 se ia în funcţie de precizia prelucrării pieselor din lot, respectiv

de mărimea toleranţei. Pentru piese care se încadrează în clasele standardizate de execuţie fină, mijlocie şi

grosolană se adoptă, respectiv, 1 - P = 0,01; 1 - P = 0,02 şi, respectiv, 1 - P = 0,05.

Dacă reglarea rezultă a fi necorespunzătoare, se face corecţia ei, în sensul apropierii lui �̅�′ de dro . În

acest scop se deplasează scula pe direcţie normală la suprafaţa de prelucrat cu valoarea diferenţei dro- �̅�′ ,

într-un sens sau altul, în funcţie de semnul diferenţei; de exemplu, spre piesă când diferenţa este negativă.

Tabelul 3.3

Valorile lui tn pentru testul Student

n 1−P = 0,05 1−P = 0,02 1−P = 0,01

1 12,706 31,821 63,657

2 4,303 6,965 9,925

3 3,182 4,541 5,841

4 2,776 3,747 4,604

5 2,571 3,365 4,032

6 2,447 3,143 3,707

7 2,365 2,998 3,499

8 2,306 2,896 3,355

9 2,262 2,821 3,250

10 2,228 2,764 3,169

Verificarea reglării cu ajutorul testului Student pune în evidenţă modul în care se realizează practic

dimensiunea optimă de reglare pe maşina-unealtă. Reglarea sculei în raport cu piesa se realizează cu anumită

abatere ∆r = 𝜀𝑚+ 𝜀𝑝 în raport cu dimensiunea optimă de reglare dro , în care εm reprezintă eroarea de

măsurare, iar εp eroarea de poziţionare. Prin aplicarea testului Student, se pune în evidenţă dacă această

eroare este semnificativă sau nu.

3.11.3. Reglarea sculei cu etaloane sau calibre

Această metodă presupune utilizarea unor calibre sau piese etalon pe care sunt materializate cotele optime de

reglare. Etaionele (piesele etalon) au forma piesei care se va prelucra; calibrele (şablonul) pot avea o formă

diferită de cea a piesei care se va prelucra. Prin cotele sale caracteristice, calibrul sau etalonul trebuie să

permită reglarea unei distanţe între masa maşinii-unelte şi sculă (fig. 3.77) sau între arborele principal al

maşinii-unelte şi sculă (fig. 3.78).

Fig. 3.76 Fig.3.77 Fig.3.78

Cotele indicate în fig. 3.77 şi 3.78 sunt cotele caracteristice calibrului sau etalonului utilizat.

Calibrele şi etaloanele se execută din oţel călit cu suprafeţe fin prelucrate.

Reglarea se realizează prin aducerea în contact a sculei cu calibrul sau etalonul construit. Deoarece

reglarea este statică, forţele de aşchiere nu intervin şi deci nu se manifestă influenţa deformaţiilor elastice ale


Valorile teoretice ale cotei de reglare optimă pentru suprafeţe cilindrice exterioare şi interioare sunt

date de relaţiile

𝑑𝑟𝑜 = 𝑑𝑚𝑖𝑛 + 3𝜎; (3.187)

𝐷𝑟𝑜 = 𝐷𝑚𝑎𝑥 − 3𝜎, (3.188)

în care: dro ,Dro sunt diametrele de reglare optimă; dmin,, Dmax - diametrele limită prescrise; σ - abaterea medie

pătratică.

Deoarece la prelucrare apar forţele de aşchiere care deformează sistemul tehnologic, trebuie ca în

cazul reglării cu etalon, să se determine dimensiunea acestuia astfel încât, la prelucrare, să se realizeze cota

optimă:

det = dro – 2 εde ; (3.189)

D e t = D r o + 2εde , (3.190)

în care: 𝜀de este eroarea de prelucrare (pe rază) datorită deformaţiilor elastice ale sistemului tehnologic.

În cazul în care parametrul σ nu se cunoaşte, se poate determina valoarea aproximativă a sa, σ', ca în

cazul metodei de reglare după piese de probă, relaţia (3.183).

În majoritatea cazurilor nu se cunoaşte nici valoarea erorii datorită deformaţiei elastice şi, în acest

caz, se procedează astfel:

• Se execută etalonul la o dimensiune aproximativă, fară a include mărimea deformaţiei elastice,

𝑑𝑒𝑡′ = 𝑑𝑚𝑖𝑛 + 3𝜎′. (3.191)

• Se reglează scula după acest etalon construit.

• Se prelucrează un număr de piese (minimum 10) cu acest reglaj, în aceleaşi condiţii ca şi restul

pieselor ce urmează a fi prelucrate.

• Se măsoară diametrele efective şi se calculează media dimensiunilor

�̅� =1𝑛�𝑑𝑖 .𝑛

𝑖=1

(3.192)

Diferenţa dintre această dimensiune medie �̅� şi dimensiunea aproximativă a etalonului �̅�𝑒𝑡′

reprezintă deformaţia elastică a sistemului tehnologic:

2𝜀𝑑𝑒 = �̅� − 𝑑𝑒𝑡′ . . (3.193)

În aceste condiţii, cunoscând valoarea deformaţiilor elastice 2εde , se poate realiza corectarea reglării

în două feluri:

- prin îndepărtarea de pe etalonul cu dimensiunea aproximativă a unui strat de material echivalent

deformaţiei elastice (adâncimea de aşchiere t = εde) prin rectificare şi refacerea reglării cu noul etalon,

det = 𝑑𝑒𝑡′ − 2𝜀𝑑𝑒; (3.194)

-prin modificarea poziţiei sculei cu ajutorul mecanismului de reglare al maşinii- unelte, mărimea

deplasării fiind urmărită la un comparator cu valoarea diviziunii de l μm.

4

CALITATEA SUPRAFEŢELOR PRELUCRATE

4.1. Definirea calităţii suprafeţelor prelucrate

Calitatea maşinilor sau instalaţiilor fabricate este apreciată din mai multe puncte de vedere:

caracteristici tehnice, durabilitate, fiabilitate, domeniu de utilizare etc. Toate aceste puncte de vedere sunt

influenţate de calitatea suprafeţelor prelucrate.

În noţiunea de calitate a suprafeţei prelucrate sunt cuprinse două aspecte de bază:

1) aspectul fizic, prin care calitatea suprafeţei este definită de abaterile proprietăţilor fizico-mecanice

ale stratului superficial faţă de cele ale metalului de bază.

2) aspectul geometric, prin care calitatea suprafeţei este definită de abaterile suprafeţei reale de la cea

ideală (geometrică) indicată în desenul de execuţie.

În ce priveşte aspectul fizic, stratul superficial se caracterizează prin duritate mai mare, datorită

fenomenului de ecruisare, şi prin modificarea microstructurii sub influenţa forţelor de aşchiere şi a

temperaturii. Proprietăţile şi structura stratului superficial sunt diferite de cele ale restului materialului piesei.

Acest lucru este cu atât mai accentuat, cu cât materialul este mai plastic.

La începutul aşchierii, cuţitul provoacă deformaţii elastice şi anumite tensiuni interne în material. Pe

măsură ce presiunea creşte, materialul trece peste limita de curgere şi începe să se deformeze plastic.

Trecerea în stare plastică a metalului depinde de starea de tensiune care ia naştere în jurul muchiei cuţitului.

Starea de tensiune este funcţie de presiunea de aşchiere şi de creşterea temperaturii, datorită frecărilor

exterioare ale metalului pe cuţit şi frecărilor interioare ale cristalelor de metal între ele. Aceste fenomene fac

ca stratul superficial să conţină un strat degradat, cu deformaţie puternică a cristalelor.

Acţiunea mecanică în timpul aşchierii produce deci o deformare plastică a stratului superficial şi o

deformare elastică sub acest strat. După aşchiere, materialul deformat elastic tinde să revină la forma lui

iniţială, acţionând asupra stratului superficial deformat plastic. Echilibrul care se stabileşte va face să apară

tensiuni de compresiune în stratul superficial şi tensiuni de întindere în restul materialului.

Acţiunea termică determină o încălzire mai accentuată a stratului superficial şi, prin aceasta, tensiuni

de compresiune în acesta. În restul materialului apar tensiuni de îndindere. La răcire apar solicitări de sens

contrar.

Cumularea efectelor mecanice şi termice din procesul de aşchiere determină tensiuni în stratul

superficial. Aceste tensiuni, neuniforme repartizate pe toate suprafeţele piesei, prin tendinţa de echilibrare

pot conduce la deformarea piesei.

Acţiunile mecanice şi termice din procesul de aşchiere conduc deci la apariţia stratului superficial

caracterizat printr- o zonă degradată (cu deformare puternică a cristalelor) şi o zonă ecruisată, în care sunt

prezente tensiuni interne şi în care duritatea este mai mare decât cea a materialului de bază (fig. 4.1). Variaţia

durităţii în funcţie de adâncimea h, fată de suprafaţa piesei (fig. 4.1), pune în evidenţă duritatea maximă şi

descreşterea ei către metalul de bază.

În ce priveşte aspectul geometric al suprafeţei prelucrate, în funcţie de forma şi dimensiunile

neregularităţilor, acestea pot fi de trei felur: macroneregularităţi (macroabateri), ondulaţii şi

micrconeregularităţi (rugozitatea).

Macroneregularitâţile sunt abateri cu pas foarte mare în raport cu înălţimea lor. La suprafeţele

cilindrice aceste abateri sunt: ovalitatea şi poligonalitatea în secţiune transversală şi conicitatea, dubla

convexitate (forma de butoi), dubla concavitate şi altele în secţiune longitudinală.

Ondulaţiile sunt abateri de înălţime relativ mică şi pas mediu care apar, în principal, datorită

vibraţiilor sistemului tehnologic şi a deformaţiilor plastice din zona de aşchiere.

Microneregularităţile sau rugozitatea suprafeţelor

prelucrate reprezintă totalitatea neregularităţilor cu forme

diferite şi cu pas relativ mic, considerate pe o porţiune mică

de suprafaţă, care nu are abateri de formă macrogeometrică.

Microneregularităţile sau asperităţile suprafeţelor

reprezintă în fond urmele lăsate de sculele aşchietoare la

prelucrare, datorită mişcării oscilatorii a vârfului sculei,

frecării dintre tăiş şi suprafaţa piesei, smulgerii particulelor

de material etc.

O suprafaţă prelucrată prezintă deci o anumită

rugozitate (fig. 4.2, a), o anumită ondulaţie (fig. 4.2, b) şi o

anumită abatere de formă macrogeometrică (fig. 4.2, c).

Toate acestea suprapuse dă naştere la un aspect geometric ca

cel din fig. 4.2, d.

Parametrii de profil sau de apreciere a rugozităţii, definiţi în STAS 5730-75, sunt următorii:

adâncimea totală a rugozităţii Rmax, adâncimea medie a rugozităţii Rz , adâncimea maximă a rugozităţii R,

pasul mediu al rugozităţii SR , adâncimea de nivelare Rp, abaterea medie aritmetică în raport cu linia medie

Ra.

În cadrul prelucrărilor mecanice se recomandă utilizarea următoarelor rugozităţi 𝑅𝑎[𝜇𝑚]:

Fig.4.1

- pentru prelucrări de degroşare: 25; 50; 100 μm;

- pentru prefinisări: 3,2; 6,3; 12,5 μm;

- pentru finisări: 0,4; 0,8; 1,6 μm;

- pentru superfinisări: 0,2; 0,1; 0,05; 0,025; 0,012 μm.

În funcţie de procedeul de prelucrare pot exista şi unele abateri de la aceste recomandări.

4.2. Factorii care influenţează rugozitatea

suprafefelor prelucrate

Cei mai importanţi factori care influenţează rugozitatea suprafeţelor prelucrate sunt: proprietăţile

fizico-mecanice ale materialului de prelucrat: parametrii regimului de aşchiere; parametrii geometrici ai

părţii active a sculei; microgeometria sculei; uzura sculei; fluidele de răcire-ungere; rigiditatea sistemului

tehnologic.

4.2.1. Proprietăţile fizico-mecanice ale materialului

În cadrul proprietăţilor fizico-mecanice se manifestă, în principal, următoarele influenţe asupra

rugozităţii: influenţa durităţii materialului prelucrat; influenţa structurii (mărimea granulelor); influenţa

conţinutului de ferită; influenţa conţinutului de perlită; influenţa conţinutului de carbon; influenţa gradului de

ecruisare.

În fig. 4.3 se prezintă curbele de variaţie a rugozităţii cu duritatea materialului de prelucrat pentru

două strunjiri cu viteze de aşchiere v2 > v1.

În fig. 4.4 se prezintă influenţa diferiţilor constituenţi din structura materialului prelucrat asupra

rugozităţii: 1 - perlită lamelară; 2 - perlită globulară, 3 - sorbită; 4 - troostită. Se observă că structura cu

troostită dă rugozitatea cea mai mică.

Fig. 4.3 Fig. 4.4

În fig. 4.5 se prezintă influenţa gradului de ecruisare asupra rugozităţii: 1 - materialul neecruisat; 2 -

materialul ecruisat manual sub ciocan; 3 - materialul ecruisat puternic sub ciocan pneumatic.

4.2.2. Parametrii regimului de aşchiere

În fig. 4.6 este prezentată variaţia rugozităţii cu viteza de aşchiere v pentru diferite avansuri s.

Rezultatele au fost obţinute în urma strunjirii oţelului OLC 45 cu cuţit din oţel rapid Rp3. Se observă un

domeniu al vitezelor de aşchiere în care rugozitatea are valoarea cea mai mare. Acest lucru se datoreşte

faptului că în domeniul vitezelor de 15...35m/min sunt favorizate depunerile pe tăişul sculei aşchietoare,

astfel încât geometria sculei se modifică îngreunând procesul de prelucrare. Pe de altă parte, depunerile de pe

tăiş sunt antrenate periodic pe suprafaţa prelucrată, conducând la o creştere a rugozităţii, conform fig. 4. La

6. viteze mai mari., gradul de fluiditate al materialului de prelucrat creşte datorită temperaturii ridicate,

conducând la o scădere a rugozităţii. De asemenea, se mai observă că, la prelucrarea cu avansuri mai mici,

rugozităţile obţinute sunt mai mici, iar maximele acestor curbe ridicate cu avansuri mici sunt deplasate spre

viteze mari.

În fig. 4.7 este prezentată variaţia rugozităţii cu avansul s pentru diferite raze la vârf r ale sculei

aşchietoare. Se observă o creştere exponenţială a rugozităţii o dată cu creşterea avansului. Curbele au fost

ridicate la prelucrarea oţelului OLC 45 cu patru cuţite având raze la vârf diferite.

Fig. 4.5 Fig. 4.6

Fig. 4.7 Fig. 4.8

În fig. 4.8 este prezentată variaţia rugozităţii cu adâncimea de aşchiere t. Se observă o creştere lentă a

rugozităţii o dată cu creşterea adâncimii de aşchiere şi o valoare critică, t = 3 mm, pentru care se produce un

salt al rugozităţii.

4.2.3. Parametrii geometrici ai părţii active a sculei

În cadrul parametrilor geometrici ai părţii active a sculei se manifestă, în principal, următoarele

influenţe asupra rugozităţii: influenţa razei la vârf a cuţitului;influenţa unghiului de atac principal ϰ;

influenţa unghiului de atac secundar 𝜘1; influenţa unghiului de degajare γ; influenţa unghiului de aşezare α;

influenţa unghiului de înclinare λ.

În fig. 4.9 este prezentată variaţia rugozităţii cu raza la vârf r a cuţitului. Se observă că, pentru raze la

vârf mai mari, rugozitatea este mai mică. Cele trei grafice au fost ridicate cu viteze de aşchiere diferite, v1, >

v2, > v3.

În fig. 4.10 este prezentată variaţia rugozităţii cu unghiurile de atac ϰ, ϰ1 ale sculei aşchietoare pentru

diferite avansuri de lucru s. Cu cât unghiurile de atac sunt mai mari, cu atât rugozitatea creşte.

În fig. 4.11 este prezentată variaţia rugozităţii cu unghiul de degajare pentru diferite viteze de lucru,

v2, > v1. Se observă o scădere relativ lentă şi neuniformă a rugozităţii o dată cu creşterea unghiului de

degajare γ .

În fig. 4.12 este prezentată variaţia rugozităţii cu unghiul de aşezare α. Se observă o creştere a

rugozităţii o dată cu creşterea unghiului de aşezare.

În fig. 4.13 este prezentată variaţia rugozităţii cu unghiul de înclinare a tăişului sculei λ pentru

diferite avansuri de lucru s. Se observă o creştere relativ lentă a rugozităţii o dată cu creşterea unghiului de

înclinare.

4.2.4. Microgeometria sculei aşchietoare

În cadrul microgeometriei sculei se manifestă următoarele influenţe asupra rugozităţii suprafeţelor

prelucrate: influenţa rugozităţii tăişului Rt; influenţa rugozităţii feţei de degajare Rγ ; influenţa rugozităţii

feţei de aşezare Rα; influenţa razei de bontire a tăişului ρ.

În fig. 4.14 este prezentată variaţia rugozităţii suprafeţei prelucrate în funcţie de variaţia rugozităţii

sculei aşchietoare Rt la strunjirea cu diferite viteze v, iar în fig. 4.15 - la strunjirea cu avansuri diferite. Se

observă o creştere a rugozităţii suprafeţei prelucrate o dată cu creşterea rugozităţii tăişului sculei aşchietoare.

În fig. 4.16 este prezentată variaţia rugozităţii suprafeţei prelucrate în funcţie de rugozitatea feţei de degajare

a sculei R γ, iar în fig. 4.17, în funcţie de rugozitatea feţei de aşezare a sculei Rα, în care cele trei curbe

reprezintă: 1 - cuţitul nou ascuţit; 2 – cuţitul parţial uzat; 3 - cuţit cu tăiş de depunere.

În fig. 4.18 este prezentată variaţia rugozităţii cu raza de bontireρ a tăişului sculei aşchietoare. Se

observă o creştere exponenţială a rugozităţii o dată cu creşterea razei de bontire a tăişului.

4.2.5. Uzura sculei aşchietoare

În fig. 4.19 este prezentată variaţia rugozităţii în funcţie de uzura sculei aşchietoare hα pentru două

materiale: fontă şi oţel turnat. Se observă o creştere neuniformă a rugozităţii o dată cu creşterea gradului de

uzură a sculei aşchietoare.

4.2.6. Fluidele de răcire - ungere

Fluidele de răcire-ungere mai importante care influenţează rugozitatea suprafeţelor prelucrate sunt:

aerul, uleiul, petrolul lampant, tetraclorura de carbon (CC14), oxigenul, hidrogenul, azotul lichid.

În fig. 4.20 este prezentată influenţa diferitelor medii de răcire-ungere (1 - aer; 2 - ulei; 3 - petrol

lampant; 4 - tetraclorură de carbon; 5 - oxigen; 6 - hidrogen; 7 - azot lichid). Se observă că în cazul

oxigenului se obţine rugozitatea cea mai mică, iar azotului lichid - cea mai mare; în schimb, azotul lichid este

utilizat pentru creşterea durabilităţii sculei aşchietoare.

4.2.7. Rigiditatea sistemului tehnologic

Se observă, în fig. 4.21, că, pentru un sistem tehnologic mai rigid 1 se obţine o rugozitate mai mică

decât în cazul unui sistem mai puţin rigid, 2.

În fig. 4.22 şi 4.23 sunt prezentate legăturile spaţiale dintre rugozitatea R, uzura de aşezare a sculei

hα şi parametrii regimului de aşchiere v şi s. Se observă ca rugozitatea suprafeţelor prelucrate creşte o dată cu

creşterea uzurii sculei aşchietoare, creşterea avansului şi scade o dată cu creşterea vitezei de aşchiere.

4.3. Calculul adâncimii teoretice a rugozităţii la strunjire

În cazul strunjirii, adâncimea teoretică a rugozităţii se poate calcula în următoarele două situaţii: a)

când cuţitul are rază la vârf, r>0 (fig. 4.24); b) când cuţitul nu are rază la vârf, r =0 (fig. 4.25). Din ∆OAB

(fig. 4.24) rezultă

𝑟2 = (𝑟 − 𝐻)2 + (𝑠/2)2.

Dacă se neglijează termenul H2, rezultă cu suficientă precizie expresia

H= s2 / (8r) [mm] = 103/(8r) [μrn] . (4.1)

Din ∆ABC (fig.4.25) rezultă

s = AN + NB = H cotg ϰ1, + H cotg ϰ ,

adică 𝐻 = 𝑠𝑐𝑜𝑡𝑔𝜘+𝑐𝑜𝑡𝑔𝜘1

[mm] 𝑠 103

𝑐𝑜𝑡𝑔 𝜘+𝑐𝑜𝑡𝑔1 [μm] . (4.2)

În practică s-a dovedit însă că rugozitatea reală Hreal = R ≠ Hteoretic calculat, datorită faptului că

rugozitatea este influenţată de mai mulţi factori, care au fost prezentaţi mai înainte.

4.4. Calitatea suprafeţelor prelucrate cu scule abrazive

Folosirea materialelor abrazive pentru prelucrarea mecanică a pieselor se face sub diferite forme:

discuri abrazive, bare abrazive, pulberi abrazive folosite în stare liberă sau imprimate pe suporturi flexibile,

paste abrazive etc. Dintre acestea, cele mai des folosite sunt discurile abrazive, utilizate în procesele de

prelucrare prin rectificare.

Datorită faptului că rectificarea este, în general, operaţia finală de prelucrare a pieselor şi că

majoritatea suprafeţelor care formează ajustaje sunt prelucrate prin rectificare, determinarea influenţei

factorilor tehnologici asupra calităţii suprafeţelor executate prin rectificare prezintă o importanţă deosebită.

Principalii factori tehnologici care influenţează rugozitatea suprafeţelor prelucrate prin rectificare

sunt: materialul semifabricatului, granulaţia discului abraziv, parametrii regimului de aşchiere, vibraţiile

sistemului tehnologic, lichidele de răcire şi ungere.

Influenţa materialului semifabricatului. Ca şi în cazul prelucrării cu scule cu geometrie

controlabilă, se aplică principiul potrivit căruia, o dată cu creşterea rezistenţei la rupere sau a durităţii

materialului semifabricatului, rugozitatea suprafeţei prelucrate se micşorează. Aceasta deoarece, o dată cu

creşterea durităţii materialului, influenţa deformaţiilor elastice şi plastice din zona de aşchiere asupra

rugozităţii suprafeţei prelucrate scade.

Influenţa granulaţiei discului abraziv. Prin micşorarea granulaţiei discului abraziv se reduce

rugozitatea suprafeţei prelucrate, însă scade totodată şi cantitatea de material îndepărtat de discul abraziv,

deci productivitatea muncii la această prelucrare.

Influenţa parametrilor regimului de aşchiere. Parametrii regimului de aşchiere care exercită cea

mai mare influenţă asupra rugozităţii suprafeţelor prelucrate sunt: viteza discului abraziv, adâncimea de

aşchiere, avansul longitudinal, viteza semifabricatului.

Creşterea vitezei de rotaţie a discului abraziv vd are ca efect micşorarea rugozităţii suprafeţei

prelucrate, deoarece se reduce grosimea aşchiilor detaşate de granulele abrazive .f.g 4.26.

Creşterea adâncimii de aşchiere (avansul transversal) provoacă creşterea adâncimii rugozităţii,

deoarece se măreşte atât grosimea aşchiilor detaşate de granulele abrazive, cât şi forţa de aşchiere.

În ceea ce priveşte avansul longitudinal, s-a constatat că, la începutul prelucrării, adâncimea

asperităţilor creşte cu creşterea avansului longitudinal, iar după o scădere bruscă, rugozitatea începe să

crească din nou, după care iar scade. Influenţa avansului longitudinal s asupra rugozităţii suprafeţelor, la

rectificarea pieselor din OSC 8, în stare călită este prezentată în fig. 4.27. Creşterea rugozităţii suprafeţelor

prelucrate în prima fazâ este determinată de creşterea încărcării granulelor abrazive, iar în a doua fază

datorită creşterii temperaturii din zona de aşchiere şi deci a tendinţei de plasticizare a metalului.

Creşterea vitezei semifabricatului duce la creşterea rugozităţii suprafeţelor prelucrate,ca rezultat al

creşterii grosimii aşchiilor detaşate de granulele abrazive.

Creşterea vibraţiilor sistemului tehnologic, ca şi în cazul prelucrării cu scule cu geometrie

controlabilă, provoacă creşterea rugozităţii suprafeţelor prelucrate.

Influenţa lichidelor de răcire şi ungere. În cazul rectificării oţelurilor cu conţinut redus de carbon,

utilizarea lichidelor de răcire şi ungere duce la micşorarea temperaturii din zona de aşchiere şi, ca rezultat, se

reduce tendinţa de plasticizare a materialului, cu influenţă favorabilă asupra rugozităţii suprafeţelor

prelucrate.

Dimpotrivă, folosirea lichidelor de răcire şi ungere la rectificarea oţelurilor cu conţinut ridicat de

carbon împiedică reducerea forţelor de aşchiere sub influenţa temperaturii din zona de aşchiere şi, ca rezultat,

conduce la creşterea rugozităţii suprafeţelor prelucrate.

Pentru determinarea regimurilor de aşchiere care să asigure o anumită rugozitate a suprafeţelor

prelucrate au fost stabilite experimental relaţii de calcul şi au fost elaborate nomograme, care scot în evidenţă

dependenţa rugozităţii de diveşii factori tehnologici care intervin în procesul de rectificare.

4.5. Influenţa rugozităţii suprafeţelor prelucrate asupra

comportării pieselor în exploatare

Rugozitatea influenţează în mod deosebit comportarea în exploatare a pieselor de maşini şi de aceea

este necesar ca în desenele de execuţie a pieselor să se precizeze cât mai corect rugozitatea suprafeţelor în

funcţie de cerinţele impuse în exploatare fiecărei suprafeţe. Prescrierea rugozităţii trebuie privită ca o

problemă tehnico-economică complexă, deoarece influenţează şi asupra factorilor de productivitate şi de

economicitate.

În principal, rugozitatea suprafeţelor prelucrate influenţează asupra comportării pieselor de maşini în

exploatare sub următoarele aspecte: asupra rezistenţei la uzare a pieselor; asupra rezistenţei la oboseală a

pieselor; asupra rezistenţei la coroziune a pieselor; asupra caracterului ajustajelor pieselor.

4.5.1. Influenţa rugozităţii asupra rezistenţei la uzare a pieselor

Rezistenţa la uzare a pieselor de maşini aflate în mişcare relativă depinde de calitatea suprafeţelor de

contact, adică de microgeometria (rugozitatea) suprafeţelor de frecare şi de proprietăţile fizico-mecanice ale

stratului superficial (îndeosebi microduritatea).

În fig. 4.28 este prezentată influenţa rugozităţii suprafeţelor prelucrate prin: superfinisare la Ra =

0,025 μm (curba 1); rectificare la Ra = 0,17 μm (curba2); rectificare la Ra = 0,32 μm (curba 3); rectificare la

Ra = 1 μm (curba 4) şi rectificare la Ra= 1,875 μm (curba 5) asupra uzurii pieselor de maşini. Se observă că

micşorarea rugozităţii suprafeţei prelucrate conduce la mărirea rezistenţei la uzură.

Cercetările experimentale au scos în evidenţă faptul că există o rugozitate optimă, care asigură o

rezistenţă maximă la uzarea suprafeţelor în frecare.

Raportul dintre suprafaţa efectivă şi suprafaţa teoretică de contact (fig. 4.29)poartă numele de

coeficient de netezire (portanţă) Kn:

𝐾𝑛% = ∑ 𝑙𝑖𝑖=𝑛𝑖=1𝐿

100 [%] . (4.3)

Rezultatele cercetărilor experimentale arată că, în general, coeficientul Kn este mic în cazul

suprafeţelor prelucrate prin strunjire, găurire, frezare, rabotare etc., având valori cuprinse în limitele 15 ... 25

%. Coeficientul de netezire poate căpăta valori mari 90 ... 97% în cazul suprafeţelor prelucrate prin metode

de netezire (honuire, vibronetezire, rodare etc.). Cu cât coeficientul de netezire este mai mic, cu atât

suprafaţa portantă este mai mică şi, ca rezultat, uzura suprafeţelor în contact este mai mare (fig. 4.30).

Conform curbei experimentale din fig. 4.31, uzura rapidă (uzura iniţială U0) se produce în prima

perioadă de funcţionare a pieselor, când contactul se face pe vârfurile microneregularităţilor, pe care se

exercită încărcări specifice foarte mari. La sfârşitul perioadei de uzură iniţială (t 0) asperităţile se micşorează

cu 60-70% din înălţimea maximă iniţială. După perioada uzurii iniţiale (uzura de rodaj) urmează perioada

uzurii macroneregularităţilor (perioada t') şi apoi perioada uzurii de regim (,tr), când suprafaţa de contact se

măreşte, încărcarea specifică scade, iar viteza uzării se reduce considerabil.

Fig. 4.28 Fig.4.29

Intensitatea uzării depinde în mare măsură şi de forma asperităţilor, care la rândul lor, sunt

condiţionate de procedeul de prelucrare şi regimurile de aşchiere folosite.

4.5.2. Influenţa rugozităţii asupra rezistenţei la oboseală a pieselor

Rugozitatea suprafeţelor influenţează în mare măsură rezistenţa la solicitări variabile (oboseală) a

pieselor de maşini, aceastea datorită faptului că ruperea la solicitări variabile se manifestă mai întâi prin

apariţia unor fisuri în secţiunea solicitată. Microneregularităţile pot servi ca amorse ale unor fisuri ulterioare,

în special dacă acestea au valori însemnate.

Pe baza cercetărilor experimentale s-a stabilit că rezistenţa la oboseală creşte o dată cu creşterea

calităţii suprafeţei prelucrate (fig.4.32)

Printre metodele folosite pentru mărirea rezistenţei la oboseală a pieselor de maşini sunt: ecruisarea

suprafeţelor cu jet de bile, role etc. (ecruisare mecanică); tratamente termice şi termochimice (cementare,

cianizare. nitrurare etc ), acoperiri prin depuneri electrolitice, metalizare, încărcare prin sudare etc ; procedee

tehnologice speciale de netezire. Coeficientul de calitate a stratului superficial poate fi calculat cu relaţia

𝛾𝑐 = 𝜎−1/𝜎−1𝑒 , (4.4)

în care: σ-1 este rezistenţa la oboseală a epruvetei având o anumită calitate de suprafaţă; σ−1e - rezistenţa la

oboseală a epruvetei etalon cu suprafaţă netedă.

4.5.3. Influenţa rugozităţii asupra rezistenţei la coroziune a pieselor

În fig. 4.33 este reprezentat, grafic, modul de propagare a coroziunii în cazul unei suprafeţe rugoase.

Astfel, s-a constatat că pe adâncimea microneregularităţilor se depun diferite substanţe (gaze, vapori, lichide

etc.), care exercită o acţiune coroziva pe direcţia flancurilor asperităţilor, dislocându-le şi generând alte

microneregularităţi.

De asemenea, s-a constatat faptul că noile microneregularitâţi formale sub acţiunea agenţilor corosivi

au o valoare mai mare, înrăutăţind calitatea suprafeţelor şi deci mărind viteza de coroziune. Acţiunea

corosivă este cu atât mai intensă, cu cât asperităţile sunt mai mari şi mai ascuţite.

Asupra coroziunii suprafeţelor exercită influenţă şi microstructura stratului superficial. Obţinerea

unor constituienţi structurali cu rezistenţa ridicată la coroziune reprezintă unul dintre scopurile principale ale

tratamentelor termice sau termochimice.

4.5.4. Influenţa rugozităţii asupra caracterului ajustajului pieselor

Microneregularităţile exercită influenţă însemnată asupra contactului dintre feţele pieselor ce

formează ajustaje, putând provoca slăbirea strângerii teoretice (în deformării plastice a microregularităţilor)

respectiv, putând mări jocul teoretic printr-o uzură prematură a microneregularităţilor).

Palpator Palpator

Fig. 4.34

În fig. 4.34 se prezintă diametrele efective obţinute prin măsurare, după prelucrare. Def. (def ), pentru

alezaje şi arbori şi diametrele la regim Dr (dr) obţinute după o anumită perioadă de funcţionare:

𝐷𝑟 = 𝑑𝑒𝑓 + 2𝑅𝐷; 𝑑𝑟 = 𝑑𝑒𝑓 − 2𝑅𝑑 (4.5)

În cazul unui ajustaj cu joc, rezultă

𝐽𝑟 = 𝐷𝑟 − 𝑑𝑟 = (𝐷𝑒𝑓 − 𝑑𝑒𝑓) + 2(𝑅𝐷 + 𝑅𝑑) (4.6)

sau 𝐽𝑟 = 𝐽𝑒𝑓 + 2(𝑅𝐷 + 𝑅𝑑). (4.7)

În cazul în care Je f ≈ Jm a x , rezultă că după o scurta perioadă de funcţionare se obţine J r >

Jm a x şi ajustajul este compromis (Jm a x se ia din desenele de execuţie).

De exemplu, dintr-un ajustaj alunecător (fig. 4.35) cu Jm i n = 0 se obţine un ajustaj cu joc

garantat, care are Jm i n > 0 (fig. 4.35, a) , sau dintr-un ajustaj intermediar se obţine un ajustaj cu

joc (fig. 4.35, b).

În cazul ajustajelor cu strângere, în mod similar se poate deduce

𝑆𝑟 = 𝑑𝑟 − 𝐷𝑟 = 𝑆𝑒𝑓 − 2(𝑅𝐷 + 𝑅𝑑) (4.8)

Atunci când Sef ≈ Smin , datorită tasării microneregularităţilor la asamblare, se obţine Sr < Smin şi

ajustajul este de asemenea compromis.

4.6. Legătura dintre calitatea suprafeţelor şi precizia

dimensională a pieselor de maşini

În general, piesele care necesită funcţional o precizie dimensională ridicată necesită, în acelaşi timp,

şi o calitate de suprafaţă superioară. întrucât, aşa cum s-a arătat mai înainte, calitatea suprafeţelor

influenţează în mod deosebit durata în exploatare a pieselor de maşini,

Pe baza acestor consideraţii se poate face exprimarea analitică, grafică sau tabelară a legăturii dintre

calitatea suprafeţelor prelucrate şi precizia dimensională a pieselor respective. Această legătură se poate

stabili însă numai între mărimi de aceeaşi natură şi, întrucât precizia dimensională este o mărime geometrică,

s-a căutat să se realizeze exprimarea analitică sau grafică între calitatea geometrică a suprafeţelor şi precizia

dimensională a pieselor de maşini.

Dar, în acelaşi timp, s-a constatat că, funcţional, în multe cazuri, pentru a satisface condiţiile de

calitate este suficient ca abaterile macrogeometrice şi ondulaţiile suprafeţelor să se încadreze în limitele

preciziei dimensionale. De asemenea, din punct de vedere tehnologic s-a constatat că aproape întotdeauna,

indiferent de metoda sau procedeul de prelucrare aplicat, abaterile macrogeometrice şi ondulaţiile

suprafeţelor rezultă mai mici valoric decât eroarea de prelucrare, care caracterizează precizia dimensională a

pieselor de maşini.

În aceste condiţii este necesar să se stabilească o legătură analitică sau grafică numai între

rugozitatea suprafeţelor şi precizia dimensională a pieselor de maşini.

Exprimarea analitică a legăturii dintre rugozitatea suprafeţelor şi precizia dimensionala a pieselor se

poate face cu ajutorul relaţiei

Rz = KT, (4.9)

în care: K este coeficientul de funcţionalitate a cărui valoare depinde de importanţa funcţională a piesei; T -

toleranţa dimensională a piesei.

În cazul suprafeţelor în contact cu frecare, relaţia (4.9) poate fi scrisă:

Rz,= (0,10 . 0,15) T - pentru dimensiuni mari de 50 mm;

Rz = (0,15 ... 0,20) T - pentru dimensiuni cuprinse între 18 şi 50 mm;

Rz = (0,20 ... 0,25) T - pentru dimensiuni sub 18 mm.

De asemenea, pentru a determina dependenţa dintre rugozitatea suprafeţei Ra şi dimensională T mai

poate fi folosită relaţia

Ra =KT n , (4.10)

În care K, n sunt coeficienţi a căror valoare depinde de caracterul ajustajului. Dacă se adoptă n = 0,8, se obţin

trei grupe de valori pentru Ra = f(T), ţinând seama de valorile atribuite coeficientului K şi, anume:

Ra = 0,1 T0,8 (grosolan);

Ra=0,06 T 0,8 (mediu); (4.11)

Ra= 0,025 T 0,8 (fin).

Relaţiile (4.11) sunt reprezentate grafic în fig. 4.36.

La prescrierea rugozităţii suprafeţelor pieselor de maşini trebuie să se ţină seama de tehnologicitatea

formelor constructive ale pieselor respective şi de posibilităţile diferitor metode tehnologice de prelucrare

privind obţinerea unei anumite rugozităţi. Cercetările numeroase în acest domeniu au dat posibilitatea

sintetizării datelor sub formă de tabele nomograme operative, care permit alegerea rapidă şi corecta a

procedeelor de prelucrare economice. În funcţie de dimensiunile şi toleranţele luate din desenul de execuţie

se stabileşte treapta de precizie cu ajutorul tabelului 4.1. În continuare, în funcţie de treapta de precizie

stabilită şi rugozitatea prescrisă se alege procedeul de prelucrare economic utilizând tabelele 4.2 şi 4.3.

Fig. 4.36

Tabelul4.2

Precizia medie economică, caracteristică diferitelor procedee de prelucrare

■ Precizie obfinută fără măsuri tehnologice deosebite (precizie medie) ■Precizie obtinută cu măsuri tehnologice deosebite (precizie limită)

Rugozitatea suprafeţei obţinută prin diferite procedee tehnologice Tabelul 4.3

Observaţii: CM - carburi metalice; D - diamant.

5 PRINCIPII ŞI PROBLEME DE BAZĂ ÎN PROIECTAREA ŞI

ORGANIZAREA PROCESELOR TEHNOLOGICE

5.1. Restricţii tehnico-economice şi sociale la proiectarea

proceselor tehnologice

Proiectarea oricărui proces tehnologic trebuie subordonată unor cerinţe de natură tehnică, economică

şi socială. Esenţa acestor cerinţe poate fi exprimată cu ajutorul a trei criterii de proiectare a proceselor

tehnologice.

Primul dintre acestea, CRITERIUL TEHNIC, impune realizarea produsului (semifabricat, piesă,

ansamblu etc.) corespunzător condiţiilor tehnice prevăzute în documentaţia tehnică şi tehnologică.

Într-o exprimare mai largă, se poate afirma că, pentru îndeplinirea acestui criteriu, procesul tehnologic

proiectat trebuie să asigure realizarea volumului de producţie stabilit, în perioada planificată, în condiţiile

respectării tuturor parametrilor de calitate impuşi (precizia dimensională, de formă geometrică, de poziţie

reciprocă, de calitate a suprafeţelor etc.).

Respectarea acestui criteriu este esenţială pentru realizarea unor produse de calitate, fiabile, care să

poată fi exploatate normal o perioadă cât mai îndelungată.

Pentru atingerea scopului exprimat prin criteriul tehnic este necesar ca procesul tehnologic proiectat

să respecte următoarele condiţii generale: să conţină, într-o formă şi o aexprimare sintetică, clară şi uşor

accesibilă, toate informaţiile necesare fabricării produsului; conţinutul său să fie conceput astfel încât să

elimine posibilitatea unor interpretări echivoce şi să depindă cât mai puţin de factori subiectivi, aceştia

putând influenţa negativ calitatea producţiei; să fie adecvat înzestrării tehnice şi calificării forţei de muncă a

întreprinderii în care se aplică.

Al doilea criteriu, CRITERIUL ECONOMIC, impune realizarea procesului tehnologic în condiţii

de eficienţă maximă. Potrivit acestuia, execuţia oricărui produs trebuie să fie realizată cu consumuri minime

de materiale, energie şi manoperă, adică la un cost minim.

Realizarea condiţiilor tehnice prescrise, în condiţiile de eficienţă maximă, impune analiza mai multor

variante de proces tehnologic, care, fiecare în parte, trebuie să satisfacă criteriul tehnic. Dintre acestea, pe

baza unor calcule de eficienţă economică, va fi adoptată varianta optimă de proces tehnologic. Sub acest

aspect, cele două criterii, tehnic şi economic, trebuie considerate într-o legătură indisolobilă, rezultând din

analiza unui complex de factori de natură tehnică, economică şi organizatorică, care trebuie să conducă la

obţinerea unor produse cu proprietăţi de întrebuinţare superioare şi costuri minime.

Al treilea criteriu, CRITERIUL SOCIAL, impune proiectarea unor procese care să asigure condiţii

cât mai bune de muncă. În acest scop, la elaborarea proceselor tehnologice trebuie luate măsuri pentru

introducerea mecanizării şi automatizării operaţiilor, care să elibereze omul de prestarea unor munci grele şi

obositoare. Aceste măsuri trebuie să fie subordonate celorlalte două criterii, astfel încât, în final, să rezulte

procese tehnologice care să asigure realizarea unor produse de calitate, cu cheltuieli minime, în condiţiile

unei solicitări reduse a forţei de muncă. La aceste trei criterii se adaugă cerinţele de folosire a celor mai

înaintate forme de organizare a producţiei şi a celor mai înaintate realizări din domeniul construcţiilor de

maşini.

5.2. Date iniţiale necesare proiectării proceselor tehnologice

Principalele date iniţiale necesare proiectării unui proces tehnologic de prelucrări mecanice sunt:

proiectul de execuţie a produsului, desenele semifaricatelor, volumul de producţie, utilajul şi SDV-urile

disponibile, gradul de calificae a forţei de muncă.

5.2.1. Proiectul de execuţie a produsului

Pentru realizarea oricărui produs se întocmeşte un proiect care trebuie să conţină toate informaţiile

necesare fabricării produsului. Acest proiect este realizat fie în cadrul întreprinderii producătoare, fie de către

un institut specializat. în esenţă, proiectul de execuţie a produsului trebuie să conţină următoarele

documente: borderoul de desene, desenul de ansamblu al produsului, desenele subansamblurilor produsului,

desenele de execuţie ale pieselor componente şi memoriul tehnico-economic justificativ.

Borderoul de desene cuprinde enumerarea desenelor care fac parte din proiect: denumirea reperului,

numărul desenului, formatul fiecărui desen şi numărul de planşe pentru fiecare desen. Pentru fiecare reper

sunt precizate: materialul, masa brută, masa netă etc. Borderoul de desene serveşte pentru identificarea

desenelor şi dă indicaţii orientative asupra volumului proiectului.

Desenul de ansamblu trebuie să conţină un număr de vederi şi secţiuni suficiente pentru identificarea

subansamblurilor şi înţelegerea funcţionării produsului. Pe desenul ansamblului trebuie să fie prezentate

cotele de gabarit, unele cote funcţionale importante între subansambluri. Pentru anumite produse mai trebuie

menţionate: puterea, momentul, cursele, vitezele etc.

Desenele subansamblurilor trebuie sa conţină vederile şi secţiunile necesare identificării pieselor

componente şi date asupra construcţiei şi funcţionării acestora. Astfel de date sunt: ajustajele funcţionale,

cotele de legătură cu alte subansambluri, particularităţile de asamblare ale subansambluiui, alte date

funcţionale.

Desenele de execuţie ale pieselor componente trebuie să conţină toate datele necesare astfel încât să

permită proiectarea procesului tehnologic şi, anume: numărul necesar de vederi şi secţiuni pentru înţelegerea

configuraţiei piesei; toate cotele, toleranţele acestora şi condiţiile tehnice pentru precizia de formă şi poziţie

reciprocă a suprafeţelor; semnele de rugozitate pentru toate suprafeţele piesei; materialul din care se execută

piesa; tartamentul termic necesar; unele indicaţii tehnologice specia'ie pentru prelucrări deosebite, dacă este

căzul. Absenţa unora dintre datele menţionate din desenul de execuţie conduce la proiectarea eronată a

procesului tehnologic şi, deci, la rebuturi.

Întrucât pentru fiecare piesă componentă a

produsului trebuie proiectată o tehnologie de prelucrare,

desenul de execuţie reprezintă elementul fundamental care

stă la baza proiectării proceselor tehnologice. Desenul de

execuţie influenţează în mod direct proiectarea procesului

tehnologic, special prin trei caracteristici importante:

forma piesei, dimensiunile piesei şi precizia de prelucrare

impusă.

Forma piesei poate fi considerată cel mai factor

care influenţează stabilirea lunii operaţiilor şi procedeelor

de prelucrare re generării suprafeţelor sale. Procesele

tehnologice destinate obţinerii piese care se deosebesc

esenţial din punctul de al formei prezintă o structură cu

lotul . De exemplu, structura procesului tehnolo- de

prelucrare a unei carcase se deosebeşte de cea a unui

proces tehnologic de prelu- a unui arbore.

Trebuie făcută precizarea că nu atât forma ca atare, aşa cum se dezvăluie ea la vedere, este definitorie.

Importanţa cea mai mare o prezintă tipurile de suprafeţe alcătuiesc forma, precum şi modurile de dispunere a

acestora, unele în raport cu . De exemplu, din punctul de vedere al formei generale, arborele în trepte (fig.

5.1) şi crucea cardanică (fig. 5.2) prezintă aspecte diferite. În schimb, datorită alcătuirii ambele piese din

aceleaşi tipuri de suprafeţe, procesele tehnologice de prelucrare sunt similare: se adoptă baze tehnologice de

acelaşi tip şi aceeaşi ordine de realizare a operaţiilor principale, aşa cum rezultă din prezentarea comparativă

a tehnologiilor de prelucrare ( tabelul 5.1 ).

Tabelul 5.1

Prezentarea comparativă a succesiunii operaţiilor de prelucrare principale

pentru un arbore in trepte şi o cruce cardanică

Grupa de operaţii

Arbore în trepte (v. fig. 5.1)

Cruce cardanică (v. fig. 5.2)

1 Frezarea suprafeţelor frontale Executarea găurilor de centrare

Frezarea suprafeţelor frontale Executarea găurilor de centrare

2 Degroşarea şi f inisarea prin strunjire a primu lui şi apoi al celui de-al doilea capăt al arborelui

Degroşarea şi f inisarea prin strunjire a două fusuri opuse, apoi a celorlalte două

3 Executarea operaţi i lor secundare: frezarea canalelor de pană, f i letarea, găurirea etc.

Executarea operaţi i lor secundare: frezarea canalelor, prelucrarea găurilor de ungere etc.

4 Tratament termic Tratament termic 5 Rectif icarea fusuri lor Rectif icarea fusuri lor

Dimensiunile piesei au, de asemenea, o influenţă

deosebita asupra structurii procesului tehnologic. Deşi,

în principiu, piesele de aceeaşi formă se prelucrează în

mod asemănător, când diferenţa de dimensiuni este

foarte mare, procesele tehnologice de prelucrare devin

diferite. Ca exemplu, se pot prezenta diferenţele în

tehnologia de prelucrare a unor arbori cotiţi. Arborele

cotit al compresorului cu freon de la frigiderul casnic, cu

masa mai mică de 1 kg, se execută din bară pe un

automat cu mai multe axe iar o parte dintre prelucrări se

execută pe strungul revolver şi pe maşina de rectificat.

Arborii cotiţi de dimensiuni mijlocii se execută prin

forjare în matriţă iar prelucră rile principale pe strunguri

şi pe maşini de rectificat speciale, prin copiere după un

arbore etalon. Execuţia arborilor grei, pentru motoare

diesel de mare putere, se reaiizează din mai multe

bucăţi, care se prelucrează separat şi apoi se asamblează

împreună prin fretare.

Un alt exemplu poate fi dat în legătură cu prelucrarea carcaselor de dimensiuni diferite. Carcasele

mari se prelucrează pe maşini de găurit, alezat şi frezat sau pe maşini- unelte agregat, în timp ce carcasele de

dimensiuni mici pot fi prelucrate pe strunguri normale sau revolver.

Precizia de prelucrare a piesei influenţează, în general, lungimea traseului de prelucrare. Pentru a

realiza precizii superioare şi netezimi avansate ale suprafeţelor este necesar ca, fără a schimba ordinea

operaţiilor principale, să se execute o serie de operaţii suplimentare de finisare, care măresc considerabil

volumul de muncă şi costului piesei. Ca exemplu în acest sens, se prezintă tehnologiile de prelucrare a două

piese asemănătoare: bolţul arcului (fig. 5.3, a) şi bolţul de piston (fig. 5.3, b) Deosebirile care apar datorită

preciziilor diferite impuse suprafeţelor cilindrice exterioare rezultă din compararea operaţiilor de prelucrare,

descrise în tabelul 5.2. După cum se constată din compararea celor două tehnologii, pentru asigurarea unei

precizii şi a unei netezimi superioare a bolţului de piston, este necesar să se introducă două operaţii în plus.

Memoriul tehnico-economic conţine calculele efectuate de proiectant în vederea justificării soluţiilor

adoptate. De asemenea, acesta conţine date asupra caracteristicilor funcţionale, calităţilor şi preformanţeîor

produsului. Alte documente tehnice mai pot fi: cartea maşinii, caietul de sarcini, directivele tehnologice etc.

5.2.2. Desenul semifabricatului

Desenul semifaricatului este, de asemenea, un element important, necesar proiectării proceselor

tehnologice de prelucrare. Cu ajutorul acestuia se pun io evidenţă adaosurile de prelucrare totale, volumul de

prelucrări necesar pentru a-1 aduce în stadiul de piesă finită, bazele tehnologice utilizate la prima operaţie

etc.

Tabelul 5.2

Prezentarea comparativă a prelucrărilor suprafeţelor cilindrice ale unui bolţ de arc şi ale

unui bolţ de piston

Bolţul arcului: d = 22 mm; L = 112 mm; toleranţa la

diametrul = 45 μm; clasa N 7 de netezime a suprafeţei (v. fig. 5.3, a)

Bolţul de piston: d = 22 mm; L — 78 mm; toleranţa

la diametrul = 10 μm, clasa N 4 de netezime a

suprafeţei (v. fig. 5.3, b)

1.Prelucrarea la exterior prin strunjire sau tragere, cu

toleranţa de 100 μm, clasa N 9 de netezime a suprafeţei 2.Tratament termic: căline la duritatea 56 ... 62 HRC 3.Rectificare exterioară pe maşina de rectificat fără

centre: adaos de prelucrare 0,3 mm, toleranţa=45 μm,

clasa N 7 de netezime a suprafeţei 4.Nu există

1.Prelucrarea la exterior prin strunjire sau tragere, cu

toleranţa de 100 μm, clasa N 9 de netezime a suprafeţei 2.Tratament termic: călire la duritatea 56 ... 62 HRC 3.Rectificare exterioară pe maşina de rectificat fără

centre: adaos de prelucrare 0,3 mm, toleranţa=30 μm,

clasa N 7 de netezime a suprafeţei 4.Rectificare exterioară de finisare pe maşina de recti-

ficat fără centre: adaos de prelucrare 0,15 mm;

toleranţa= 10 μm, clasa N 5 de netezime a suprafeţelor 5.Lustruire exterioară pe maşina de lustruit fără centre,

toleranţă 10 μm, clasa N 4 de netezime a suprafeţei

Procesul tehnologic de prelucrare diferă în funcţie de modul de obţinere a semifabricarului.

Prelucrarea unei piese din bară laminată sau din semifabricat forjat liber necesită, uneori, un număr

dublu sau chiar triplu de operaţii, în comparaţie cu prelucrarea dintr-un semifabricat matriţat sau

turnat de precizie.

Tendinţa actuală este aceea de a utiliza semifabricate cât mai apropiate de forma piesei

finite, prin aceasta obţinându-se economii importante de material, manoperă şi energie. în fig. 5.4 se

prezintă două tipuri de semifabricat pentru arbori cotiţi - primul forjat

Fig.5.4

liber, iar al doilea forjat în matriţă. în primul caz se consumă 180 kg de metal pe piesă, pe când în cazul al

doilea numai 87 kg.

Importanţa deosebită pe care procedeul de elaborare a semifaricatului o exercită asupra tehnologiei

de prelucrare face ca alegerea corectă a procedeului să constituie una dintre problemele tehnologice

esenţiale. Rezolvarea acestei probleme trebuie să se bazeze pe un studiu tehnico-economic adecvat, care să

permită adoptarea variantei optime de elaborare a semifabricatului.

5.2.3. Volumul producţiei

Volumul de producţie reprezintă numărul pieselor care trebuie fabricate într-o perioadă

predeterminată. Cunoaşterea volumului de producţie permite stabilirea carcaterului fabricaţiei (unicat, serie,

masă) şi a metodelor de organizare a acestuia.

În cazul unui volum de producţie mic nu se asigură o bună stabilitate a lucrărilor la locurile de

muncă şi o încărcare raţională a maşini-unelte. De aceea este necesar ca procesele tehnologice de prelucrare

să fie proiectate pentru lucrul pe grupe de maşini echipate, în general, cu SDV-uri universale. Organizarea

fabricaţiei trebuie să fie deosebit de flexibilă pentru a permite, cu uşurinţă, trecerea de la fabricarea unui

produs la altul. În acest scop trebuie promovată fabricaţia în celule flexibile, dotate cu maşini-unelte cu

comandă numerică, acestea putându-se adapta uşor schimbărilor frecvente de produse.

În cazul unui volum mare de producţie, care asigură o bună stabilitate a lucrărilor pe locurile de

muncă, se pot proiecta procese tehnologice pe linii în flux, echipate cu SDV-uri speciale şi deservite de

instalaţii automate de transport al pieselor.

5.2.4. Utilajul şi SDV-urile disponibile

La proiectarea proceselor tehnologice trebuie să se cunoască dotarea întreprinderii şi posibilităţile de

dotare a acesteia în perspectivă. Cunoaşterea acestui aspect este important pentru a putea stabili concret

conţinutul operaţiilor de prelucrare.

În general, alegerea utilajelor şi a SDV-urilor se face în corelaţie cu tipul producţiei şi caracteristicile

semifabricatelor care urmează a fi prelucrate.

Din punctul de vedere al utilajelor se deosebesc două situaţii distincte, şi anume: proiectarea

tehnologiilor în cazul unei întreprinderi noi; proiectarea tehnologiilor în cazul unei întreprinderi existente.

În primul caz este necesar ca pe baza unei analize tehnico-economice, să se doteze întreprinderea cu

utilaje tehnologice cât mai moderne şi adecvate scopului fundamental: obţinerea unor produse cu proprietăţi

de întrebuinţare superioare şi cheltuieli de producţie minime.

În cel de-al doilea caz, conţinutul procesului tehnologic este influenţat în mod hotărâtor de utilajul

existent. Atunci când condiţiile tehnice şi volumul de producţie nu pot fi realizate cu utilajul existent, se

poate justifica, pe baza unor calcule tehnico-economice, procurarea unor utilaje noi sau modernizarea celor

existente.

Proiectantul de proces tehnologic trebuie să cunoască, atât pentru utilajele noi, cât şi pentru cele

existente, toate caracteristicile constructiv-funcţionale, cinematice şi gradul de uzare, în scopul realizării unui

proiect corect şi viabil. Această cerinţă se extinde, în

aceeaşi măsură, la dispozit ive, scule aşchietoare, mij loace de măsură şi control e tc. Cunoaşterea ş i ut i l izarea raţ ională a ut i la jelor şi SDV-uri îor existente reduce

dura- la şi cheltuiel i le pentru pregăti rea fabricaţ iei , precum şi costul f inal a l produsului realizat .

5.2.5. Gradul de calificare a forţei de muncă

Nivelul pregăti ri i profesionale a forţei de muncă exercită o influenţă deosebită asupra gradului de complexitate a operaţ i i lor de prelucrare. Dacă nivelul pregăti ri i profesionale este scăzut , procesul tehnologic t rebuie diferenţiat în operaţi i s imple, care sa poată fi uşor executate . Documentaţia tehnologică, elaborată în acest caz, t rebuie să f ie foarte amănunţi tă, pentru a conţine cât mai multe informaţi i în legătură cu prelucrări le.

Dacă nivelul pregăti ri i profesionale este ridicat , procesul tehnologic poate fi realizat din operaţ i i de complexitate mai mare, iar documentaţia tehnologică poate f i mai s implă, aşa cum este în cazul producţi i lor de serie mică ş i unicate .

Nivelul pregăti r i i profesionale t rebuie corelat în mod judicios cu ut i lajul tehnolo-gic ş i formele de organizare a fabricaţ iei . Cu cât ut i lajul tehnologic este mai automatizat , permiţând efectuarea prelucrări lor mai independent de intervenţ ia omului , cu atât nivelul pregăt ir i i profesionale cerut este mai scăzut . în acelaşi t imp, însă, maşinile cu grad înalt de automatizare implică ut i l izarea unor reglări cu înal tă cali f icare ş i cadre cu s tudi i t tpenoare, care să asigure o pregăt i re de înal t nivel a fabricaţiei .

5.3. Principii privind alegerea bazelor tehnologice

Alegerea judicioasă a bazelor tehnologice consti tuie una dintre problemele cele MU importante care se cer rezolvate la proiectarea proceselor tehnologice

Un principiu fundamental în tehnologia prelucrări i mecanice este acela de a t fBiza. pe cât posibil , aceleaşi baze tehnologice pentru cât mai multe operaţi i de ppciucrare De aici decurge necesitatea ca, în primele două- t re i operaţi i , să se realizeze pe piesă baze tehnologice unice, care să poată fi ut i l izate pentru executarea tuturor ţperapilor următoare.

Schimbarea frecventă a bazelor tehnologice este un indiciu al imperfec ţ iuni i procesului tehnologic proiectat . Într-adevăr, prin schimbarea bazelor tehnologice, sc in t roduc erori suplimentare legate de orientarea şi f ixarea piesei , care afectează p reciz ia de prelucrare.

În exemplul prezentat în fig 5 .5 se respectă principiul unici tăţ i i bazelor tehnologice ,în sensul că, în prima operaţie , este prelucrată suprafaţa plană S4, iar în operaţia următoare două găuri 𝝓 6,5 perpendiculare pe această suprafaţă . Suprafaţa plană S4şi găuri le 𝝓 6 ,5, a lezate în scop tehnologic, vor servi ca baze tehnologice pentru toate prelucrările ul ter ioare. Prelucrarea f i letului M 8 în găuri le 𝝓 6 ,5 se va realiza în ul t ima operaţie de prelucrare. Schema caracteris t ică orientări i piesei prin intermediul bazelor logice menţionate se precizează prin simboluri . Elementele simbolizate sunt dispozit ivului , respectiv bazele de orientare tehnologice adoptate, în care:

• reprezintă trei elemente de tip cep sau plăcuţă de reazem, care vin în contact cu suprafaţa

plană S4;

bolţ cilindric scurt, care materializează axa uneia dintre găurile 𝝓 6,5;

bolţ cilindric frezat, care materializează axa celeilalte găuri 𝝓 6,5.

Un alt principiu fundamental care trebuie

respectat este acela potrivit căruia suprafeţele

desemnate pentru orientarea piesei la prima

operaţie să fie dintre acelea care rămân brute

(neprelucrate) şi pe piesa finită. Aceasta permite o

repartizare judicioasă a adaosurilor de prelucrare

pe toate suprafaţele piesei şi contribuie la

închiderea corectă a tuturor lanţurilor de

dimensiuni de pe piesa finită. în exemplul din fig.

5.5, pentru executarea primei operaţii (prelucrarea

suprafeţei plane S4), bazele tehnologice (axele XX

şi ZZ) sunt materializate în dispozitiv prin

intermediu! suprafeţelor brute S1 , S2 , S3.

Principiul bazelor tehnologice brute pentru prima

operaţie nu poate fi respectat întotdeauna, datorită

formei constructive şi a cerinţelor de precizie

impuse piesei. în aceste cazuri trebuie să se acorde

o atenţie mai mare alegerii bazelor tehnologice

pentru prima operaţie. Criteriul fundamantal în

alegerea acestora este distribuirea uniformă a

adaosului de prelucrare pe suprafeţele cu rol

funcţional important.

Fig. 5.6

Un exemplu în acest sens îl constituie prelucrarea batiurilor pentru maşini-unehe (fig 5.6). In acest

caz, baza tehnologică pentru prima operaţie trebuie să fie constituita din suprafeţe ale ghidajelor. În felul

acesta, eventualele abateri provenite de la turnarea ba tiu lui vor fi înlăturate sub forma unui adaos neuniform

de pe tălpi (fig. 5.6, a) .În operaţia următoare se prelucrează ghidajele (fig 5.6. b) şi adaosul de prelucrare

îndepărtat este uniform. Dacă la prima operaţie s-ar alege ca bază tehnologică talpa batiului, adaosul de

prelucrare îndepărtat de pe ghidaje ar fi, inevitabil, neuniform, ceea ce ar conduce la obţinerea unei precizii

nesatisfăcătoare a acestora.

În toate cazurile, suprafeţele brute utilizate ca baze tehnologice la prima operaţie trebuie să fie netede

şi să aibă o întindere suficient de mare pentru a asigura o bună stabilitate a piesei în timpul prelucrării. în

cazul în care aceste condiţii nu sunt îndeplinite, pe semifabricat trebuie să fie prevăzute bosaje tehnologice,

care să aibă suprafeţele conţinute în acelaşi plan şi să fie plasate la o distanţă cât mai mare unul de altul.

Aceste bosaje pot fi înlăturate într-una din operaţiile următoare sau pot rămâne pe piesa finită, dacă nu

împiedică buna funcţionare a acesteia.

În afară de principiile enunţate, la alegerea bazelor tehnologice trebuie să se ţină seama şi de

următoarele recomandări: pe cât posibil, bazele tehnologice să coincidă cu bazele de cotare, prin aceasta

asigurându-se precizia maximă de orientare a piesei; bazele tehnologice să fie alese în aşa fel încât să asigure

o rigiditate maximă prelucrării şi forţe de strângere cât mai mici; în cazul în care configuraţia

semifabricatului nu permite utilizarea unor suprafeţe ale piesei în scopul orientării sale, se vor prelucra

suprafeţe speciale destinate acestui scop, fără ca acestea să aibă vreo importanţă constructivă sau de

exploatare; exemple în acest sens pot fi date alezarea găurilor de 𝝓 6,5 ale carcasei din fig. 5.5 sau găurile de

centrare executate pentru prelucrarea arborilor între vârfuri.

5.4. Cotarea funcţională şi cotarea tehnologică

La proiectarea pieselor de maşini, cotele înscrise pe desenul acestora sunt subordonate rolului

funcţional. De aceea cotarea se numeşte funcţională. La proiectarea proceselor tehnologice de prelucrare, nu

este posibil întotdeauna a se utiliza cotarea funcţională în scopul realizării piesei. Aceasta provine, în special,

din imposibilitatea suprapunerii bazelor tehnologice peste bazele de cotare. Apare astfel necesitatea calculării

unor dimensiuni (cote) în scop tehnologic. Recotarea piesei este impusă, în unele cazuri, de caracteristicile

funcţional-cinematice ale maşinii-unelte pe care se execută prelucrarea. Această situaţie este specifică, în

general, maşinilor-unelte cu comandă numerică. Se vor ilustra cele precizate mai înainte cu ajutorul unor

exemple. Primul exemplu se referă la prelucrarea piesei reprezentate în fig. 5.7, a. Aceasta comportă două

operaţii de prelucrare. Prima se execută pe un strung revolver semiautomat, din bară, realizându-se

suprafeţele piesei, cu excepţia suprafeţei frontale din stânga. Această suprafaţă se execută în operaţia

următoare pe un strung normal (fig. 5.7, b). În cadrul operaţiei a doua trebuie să se relizeze simultan două

dimensiuni: lungimea totală de 55 ± 0,12 şi lungimea gulerului 12−0,05+0 .

Acesta este un exemplu tipic al necoincidenţei bazelor tehnologice cu bazele de cotare. În cotarea

funcţională, baza de cotare pentru suprafeţele S2 şi S3 este suprafaţa SI. Prelucrarea executându-se din bară,

suprafaţa SI nu poate fi adoptată ca bază tehnologică în prima operaţie, deoarece practic aceasta nu există.

Execuţia finală a acestei suprafeţe are loc în operaţia a doua. Potrivit schemei adoptate (fig. 5.7, b), suprafaţa

S2 devine bază de cotare pentru suprafaţa SI, iar aceasta din urmă bază de cotare pentru suprafaţa S3. În

legătură cu realizarea cotei 12−0,05

+0 nu se pun probleme deosebite. Coincidenţa bazei tehnologice cu cea de

cotare asigură prelucrarea fără eroare de orientare. În schimb, realizarea cotei 55 ±0,12 este influenţată direct

de cota notată în desen cu X, obţinută în operaţia precedentă. Apare deci necesitatea ca, în prima operaţie, să

fie realizată o cotă X, cu o precizie bine determinată, astfel încât aceasta să asigure, în operaţia a doua.

obţinerea simultană a cotelor 12−0,05+0 şi 55 ± 0,12. Cota X, denumită cotă tehnologică, se poate calcula, fară

dificultăţi, din ecuaţia lanţului de dimensiuni

𝑋 = 55 ± 0,12 − �12−0,05+0 � = 43−0,07

+0,12 (5.1)

Al doilea exemplu se referă la prelucrarea găurilor piesei din fig. 5.8 pe o maşină de găurit şi alezat cu

comandă numerică. Maşina prezintă următoarele caracteristici importante: axele de coordonate controlate

numeric sunt X şi Y: punctul de zero al maşinii este deplasabil; deplasarea sculei are loc în coordonate

absolute.

Deoarece maşina unealtă este cu zero deplasabil, originea sistemului de coordonate al piesei se poate alege

oriunde Este convenabilă alegerea coifului, din stânga jos, deoarece toate cotele vor fi pozitive şi, ca urmare,

posibilitatea de a se comite erori de programare este mică. Deplasarea sculei făcându-se în sistem absolut de

coordonate, este necesară recotarea poziţiilor găurilor faţă de punctul de zero ales (fig.5.9).

5.5. Principiile concentrării şi diferenţierii prelucrărilor

Un aspect important care trebuie avut în vedere la proiectarea proceselor tehnologice este gradul de

detaliere al acestora în operaţii, faze şi treceri de prelucrare. Modul în care este înţeleasă această problemă

are o influenţă deosebită asupra productivităţii muncii, gradului de încărcare a maşinilor-unelte şi, în final,

asupra eficienţei economice.

Un rol important în abordarea acestei probleme îl are stabilirea conţinutului operaţiei, respectiv a

volumului de lucrări prestate la un loc de muncă. Din acest punct de vedere, operaţiile pot fi simple, prin

aplicarea lor realizându-se transformări minime ale semifabricatului, sau complexe, caz în care

transformările semifabricatului sunt importante. A privi elaborarea procesului tehnologic din acest punct de

vedere înseamnă a decide asupra nivelului de concentrare sau de diferenţiere a prelucrărilor la locurile de

muncă. Noţiunile de concentrare şi de diferenţiere au un sens foarte larg, putând viza atât aspecte de natură

tehnică, cât şi de natură organizatorică.

Principiul concentrării prelucrărilor constă în executarea unor operaţii formate dintr-un număr mare

de faze, care pot fi executate succesiv, simultan, sau succesiv- simultan, cu una sau mai multe scule

aşchietoare, menţinând, de regulă, aceeaşi orientare şi fixare a piesei. Procesul tehnologic astfel proiectat

conţine un număr mic de operaţii, cu faze multiple, iar în cadrul fiecărei operaţii semifabricatul suferă

transformări importante ale formei şi dimensiunilor.

Un astfel de proces tehnologic corespunde, în principal, pentru: prelucrarea pieselor în producţia

individuală şi de serie mică; prelucrarea pieselor de dimensiuni mari, care necesită consum mare de timp

pentru transportul de la un loc de muncă la altul, precum şi pentru orientarea şi fixarea în vederea prelucrării;

prelucrarea pieselor în producţia de serie pe maşini-unelte agregat şi pe maşini semiautomate şi automate

convenţionale; prelucrarea pieselor complexe pe maşini-unelte cu comandă numerică, centre de prelucrare şi

în celule flexibile, indiferent de seria de fabricaţie.

Prin concentrarea prelucrărilor se micşorează norma tehnică de timp, prin reducerea timpilor

auxiliari şi uneori şi a celor de bază, se scurtează ciclul de fabricaţie şi scade numărul utilajelor folosite. De

asemenea, se realizează creşterea preciziei de prelucrare, ca urmare a diminuării numărului de orientări şi

fixări succesive ale piesei.

După modul în care se realizează concentrarea, aceasta poate fi simplă sau complexă. Concentrarea

simplă se bazează pe executarea unui număr mare de prelucrări elementare, în mod succesiv, la acelaşi loc de

muncă, cu una sau mai multe scule simple. Concentrarea complexă se bazează pe executarea simultană a

unui număr mare de prelucrări elementare, cu blocuri de scule simple sau combinte, pe o maşină-unelată cu

una sau mai multe poziţii de prelucrare, prin fixarea la o poziţie a uneia sau a mai multor piese de prelucrat.

Concentarea complexă necesită echipamenie tehnologice speciale şi reglări de lungă durată, acestea

justificându-se, din punct de vedere economic, numai în cazul prodnctiei de serie mare si masă.

Un exemplu de prelucrare pe principiu: concentrării complexe este prezentat în fig. 5,10 ... 5.14.

Acestea se referă ia execupa butucului unei roţi dc cariilor, pe un strung; semiautomat eu cina axe 'tl şase

posturi de lucru. Preluciările la care referă figuriie menţionate au loc într-o singură operaţie, cu un înalt nivel

de concentrare. La postul nr. 1 se asigură încărcarea maşinii-unelte cu semifabricate şi descărcarca pieselor

prelucrate. La postul nr. 2 (fig. 5.10) se execută strunjirea de degroşare simultana a două suprafeţe: suprafaţa

plană superioară a flanşei şi suprafaţa plană superioară a localului rulmentului. La postul nr. 3 (fig. 5. 11) se

execută strunjirea de degroşare simultană a următoarelor suprafeţe: suprafaţa cilindrică exterioară a flanşei;

canalul pe suprafaţa superioara a fianşei, suprafaţa cilindrică interioară a flanşei, suprafaţa cilindrică

interioară a locaşului de rulment. La postul nr. 4 (fig. 5,12) se execută strunjirea de semifirusare simultană a

următoarelor suprafeţe: suprafaţa plană superioară a flanşei, suprafeţele piane ale locaşului de rulment,

teşirea diametrului interior al flanşei. La postul nr. 5 (fig. 5.13) se execută strunjirea de semifinisare

simultană a următoarelor suprafeţe: suprafaţa cilindrică interioară a locaşului de rulment, teşirea acestei

suprafeţe la partea superioară, canalul de pe faţa superioară a flanşei (prelucrarea la cotele finale). La postul

nr. 6. (fig. 5. 14) se execută strunjirea de finisare simultană a următoarelor suprafeţe: suprafaţa cilindrică

interioară a locaşului de rulment, teşirea canalului, teşirea diametrului exterior al flanşei.

Fig. 5.10 Fig. 5.11 Fig. 5.12

Fig. 5.13 Fig. 5.14

Principiul diferenţierii prelucrărilor constă în executarea unor operaţii formate dintr-o singură fază

sau un număr redus de faze, în care se prelucrează o suprafaţă sau un număr mic de suprafeţe, cu o singură

sculă sau câteva scule simple.

Procesul tehnologic astfel proiectat conţine un număr mare de operaţii şi, în cadrul fiecărei operaţii,

semifabricatul suferă transformări reiativ mici ale formei şi dimensiunilor. În cazul diferenţierii la limita

maximă, numărul operaţiilor este egal cu cel al fazelor de prelucrare.

Procesul tehnologic pe principiul diferenţierii prelucrărilor se carcaterizează prin utilizarea unui

număr mare de maşini-unelte, o reglare relativ uşoară a acestora, personal cu calificare scăzută şi

posibilitatea trecerii rapide ia fabricaţia unei piese asemănătoare.

Proiectarea tehnologiei pe principiul diferenţierii prelucrărilor este caracteristică producţiei de serie

mare şi masă, care se execută pe linii tehnologice cu flux continuu. De asemenea, principiul diferenţierii se

mai aplică şi în condiţiile producţiilor de serie mică şi mijlocie pe maşini universale şi specializate, când se

lucrează cu loturi de piese, pentru a se păstra reglajul sculelor.

5.6. Principii privind stabilirea procedeelor

de prelucrare a suprafeţelor

Procedeele de prelucrare şi numărul de operaţii şi faze ale procesului tehnologic sunt influenţate de

următorii factori:

• numărul de piese executate în unitatea de timp sau ritmul liniei tehnologice;

• condiţiile tehnice impuse piesei care se prelucrează;

• valoarea coeficientului de precizie εk impus, care trebuie realizat în urma prelucrării fiecărei

suprafeţe a piesei (εk. = Ts / Tp, unde Ts este toleranţa semifabricatului ţi Ts - toleranţa piesei obţinută

în urma prelucrării);

• numărul suprafeţelor care trebuie prelucrate şi dispunerea lor relativă;

• valoarea coeficientului de precizie εk dată de diferite procedee tehnologice la O prelucrare

economică a piesei;

• tolerantele de calcul, care trebuie asigurate prin diferite procedee de prelucrare (frezare. broşare,

strunjire, rectificare etc.);

• indicii tehnico-econnomici care caracterizează fiecare mod de prelucrare.

Ţinând seama de toţi factorii indicaţi mai înainte trebuie să se găsească acel

procedeu de prelucrare economică a fiecărei suprafeţe a piesei care asigură obţinerea valorii coeficientului de

precizie impus.

La prelucrarea suprafeţelor de precizie ridicată trebuie să se aleagă un şir de procedee de prelucrare

astfel încât produsul coeficienţilor de precizie de la toate procedeele să dea coeficientul de precizie total

impus.

Pentru a se înţelege mai uşor acest principiu se prezintă în continuare două OBHnple de prelucrare.

Exemplul 1. Se consideră prelucrarea suprafeţei cilindrice 𝝓 250+0,021× 40 din fig. 5.15 pe un

semifabricat laminat la cald.

Din STAS 333-87 se adoptă semifabricatul cu diametrul 𝝓 30−0,7+0,5 mm. Suprafaţa de diametru mai

mare rămâne neprelucrată, iar suprafaţa de diametru 𝝓 250+0,021 mm se va pnn diferite procedee stabilite

după un anumit raţionament.

Se calculează coeficientul de precizie total

𝜀𝑡 = 𝑇𝑠/𝑇𝑝 = 1200/21 = 57,14 (5.2)

unde: T s este toleranţa semifabricatului; T p - toleranţa piesei.

Din tabelul 4.1 (cap. 4) se alege pentru d = 25 mm şi Td - 21 μm

- treapta de precizie IT 7. Din analiza tabelelor 4.2. şi 4.3 se constată că

rugozitatea impusă suprafeţei - 0,8 μn şi treapta de precizie IT 7 se pot

obţine prin mai multe procedee. Dintre toate, ţinând seama de

semifabricatul ales şi de forma piesei, se pot lua în considerare

strunjirea foarte fină, rectificarea de finisare sau honuirea exterioară.

Dacă se consideră ca operaţie finală rectificarea de finisare şi dacă se

impune condiţia ca din operaţia precedentă să nu rezulte o toleranţă mai mare de 45 μm, se asigură un

coeficient de precizie

𝜀1 = 𝑇𝑟𝑑/𝑇𝑟𝑓 = 45/21 = 2,14 , (5 3)

unde: Trd este toleranţa la operaţia de rectificare de degroşare; T rf - toleranţa după rectificarea de finisare

(toleranţa de pe desen).

Pentru că valoarea coeficientului ε1, este mai mică decât aceea a coeficientului total de precizie εt ,

trebuie să se execute încă alte prelucrări În cazul unei sîrunjiri de degroşare care asigură toleranţa Tsd = 180

μm (din tabelele 4.1 şi 4.2), coeficientul de precizie va fi

𝜀2 = 𝑇𝑠𝑇𝑠𝑑

= 1200/280 = 4,29. (5.4)

În cazul unei strunjiri de finisare care asigură toleranţa Tsf = 84 μm (tabelele 4.1 şi 4.2) se obţine

coeficientul de precizie

𝜀3 = 𝑇𝑠𝑑/𝑇𝑠𝑓 = 280/84 = 3,33 (5.5)

În cazul rectificării de degroşare, care asigură toleranţa Trd 45 μm (tabelele 4.1 şi 4.2), se obţme

𝜀4 = 𝑇𝑠𝑓/𝑇𝑟𝑑 = 84/45 = 1,87. (5.6)

În aceste condiţii, coeficientul total de precizie rezultat va fi

𝜀𝑡𝑟 = 𝜀1 𝜀2 𝜀3 𝜀4 = 2,14 ∙ 4,29 ∙ 3,33 ∙ 1,87 = 57,17 . (5.7)

Întrucât 𝜀𝑡𝑟 > 𝜀𝑡, rezultă că precizia de prelucrare impusă se realizează prin următoarele prelucrări:

strunjire de degroşare, strunjire de finisare, rectificare de degroşare, rectificare de finisare. Dacă coeficientul

𝜀𝑡𝑟 ar fi fost mai mic decât ε t , atunci se mai introducea o fază de strunjire de semifinisare.

Exemplul 2. Se consideră prelucrarea unei suprafeţe cilindrice a unui bolţ neted cu diametrul

𝜙250+0,002şi 𝑅𝑎 = 0,05𝜇𝑚. Drept semifabricat se alege o bară trasă calibrată cu toleranţa Ts = 280 μm .

În aceste condiţii coeficientul de precizie total va fi

𝜀𝑡 = 𝑇𝑠/𝑇𝑝 = 280/2 = 140. (5.8)

Conform tabelului 4.3, rugozitatea 𝑅𝑎 = 0,05 𝜇𝑚 se poate obţine printr-unul dintre procedeele:

lepuire, honuire exterioară de finisare sau rodare. Dintre aceste procedee, honuirea de finisare asigură atât

rugozitatea R a = 0,05 μm, cât şi o corectare a preciziei dimensionale şi de formă, cu condiţia ca la

prelucrările anterioare să nu rezulte, pentru honuirea finală, un adaos de prelucrare mai mare de 15 ... 20 μm

pe diametru, iar toleranţa la diametru să nu fie mai mare de 12 μm. Acest lucru poate fi realizat printr-o

honuire de degroşare.

Dacă prima operaţie este o rectificare fără centre care asigură o toleranţă Tr = 100 μm, coeficientul

de precizie va fi

𝜀1 = 𝑇𝑠/𝑇𝑟 = 280/100 = 2,8 . (5.9)

La a doua operaţie honuirea de degroşare - coeficientul de precizie

𝜀2 = 𝑇𝑠/𝑇ℎ𝑑 = 100/12 = 8,34 . (5.10)

La a treia operaţie - honuire de finisare - coeficientul de precizie

𝜀3 = 𝑇ℎ𝑑/𝑇ℎ𝑓 = 12/2 = 6 (5.11)

Coeficientul de precizie total

𝜀𝑡𝑟 = 𝜀1 𝜀2 𝜀3 = 2,8 ∙ 8,34 ∙ 6 = 140,11. (5.12)

Deci precizia impusă în exemplu dat se poate realiza prin procedeele: rectificare fără centre, honuire

de degroşare şi honuire de finisare.

5.7. Principii privind stabilirea succesiunii operaţiilor

Numărul operaţiilor sau fazelor tehnologice necesare realizării pieselor este în strânsă dependenţă cu

condiţiile tehnico-funcţionale prescrise. Operaţiile tehnologice se grupează în: operaţii de degroşare,

operaţii de finisare şi operaţii de netezire. În cadrul unui proces tehnologic se pot ivi situaţii când sunt

necesare toate categoriile de operaţii menţionate, sau nu sunt necesare decât o parte, piesa rămânând cu

suprafeţele de la semifabricare.

Numărul variantelor unui proces tehnologic care asigură fiecare în parte toate coodiţiile tehnice

impuse piesei respective este foarte mare, cu atât mai mare, cu cât numărul operaţiilor care trebuie prelucrate

este mai mare. De exemplu, când numărul operaţiilor dintr-un proces tehnologic al unei piese este de K,

atunci numărul teoretic al variantelor de proces tehnologic este

𝑉 = 𝐾! (5.13)

În realitate există reguli şi principii practice care, dacă sunt considerate tot atâtea restricţii de

proiectare, reduc mult numărul variantelor tehnic posibile. Astfel de principii şi reguli care trebuie avute în

vedere la proiectarea proceselor tehnologice sunt:

- în prima operaţie, cel mult în a doua se recomandă prelucrarea suprafeţelor care vor servi ca baze

tehnologice pentru operaţiile următoare;

- dacă piesa finită conţine şi suprafeţe neprelucrate, fără rol funcţional, atunci

se recomandă ca în prima operaţie,când se prelucrează bazele tehnologice, să fie folosite la orientarea piesei

acele suprafeţe care rămân neprelucrate;

- suprafeţele care conţin eventuale defecte provenite din semifabricare se vor prelucra în primele

operaţii, imediat după prelucrarea bazelor tehnologice;

- bazele tehnologice care se prelucrează la începutul procesului tehnologic să fie, pe cât posibil, şi

baze de cotare principale;

- în prima parte a procesului tehnologic se fac prelucrările de degroşare, iar în a doua parte -

prelucrările de finisare, pentru a se asigura precizia necesară a piesei şi utilizarea raţională a maşinilor-unelte

de precizie diferite;

- la piesele de dimensiuni mari şi foarte mari se introduce o operaţie de tratament termic de

detensionare după prelucrările de degroşare;

- operaţia de tratament termic de durificare, acolo unde este cazul, se introduce înaintea operaţiilor de

rectificare cu corpuri abrazive şi a operaţiilor de netezire;

- dacă în timpul prelucrării piesei se modifică rigiditatea acesteia, se recomandă ca în prima parte a

procesului tehnologic să se execute operaţiile care nu modifică prea mult rigiditatea piesei;

- în cazul pieselor cu mai multe dimensiuni tolerate se are în vedere ca ordinea operaţiilor de

prelucrare să fie inversă gradului de precizie;

- executarea găurilor, canalelor de pană. canelurilor, filetelor se recomandă a se efectua către sfârşitul

procesului tehnologic, în scopul evitării deteriorării acestora în timpul transportului;

- succesiunea prelucrărilor trebuie să asigure un timp efectiv minim;

- se recomandă să se utilizeze cât mai puţine baze tehnologice pentru a se reduce numărul de prinderi -

desprinderi şi a reduce erorile de poziţionare; ideal este să se păstreze, dacă este posibil, aceleaşi baze

tehnologice unice pe tot parcursul tehnologiei;

- suprafeţele cu rugozitatea mică şi precizie ridicată se finisează în ultimele operaţii, pentru a se evita

deteriorarea lor în cursul altor prelucrări sau al transportului;

- suprafeţele pentru care se impun condiţii severe de precizie a poziţiei reciproce (concentricitate,

paralelism, perpendicularitate eîc.) se prelucrează în aceeaşi prindere;

- în cazul prelucrării pe linii tehnologice în flux, volumul de prelucrări afectat fiecărei operaţii trebuie

corelat cu ritmul mediu al liniei.

Respectarea principiilor şi regulilor menţionate conduce la o structură de proces tehnologic a cărui

schemă este următoarea:

1)prelucrarea suprafeţelor care devin baze tehnologice pentru prelucrările ulterioare;

2)prelucrarea de degroşare a suprafeţelor principale (cele cu rol funcţional preponderent);

3)prelucrarea de degroşare a suprafeţelor secundare (auxiliare);

4)tratament termic de detensionare (dacă este cazul);

5)prelucrarea de finisare a suprafeţelor principale;

6)prelucrarea de finisare a suprafeţelor secundare (dacă este cazul);

7)prelucrarea filetelor, cartelurilor etc, (dacă este cazul):

8)tratament termic de îmbunătăţire a proprietăţilor mecanice (dacă este cazul);

9)prelucrarea de netezire a unor suprafeţe principale;

10)controlul tehnic;

11)marcare, conservare, depozitare (dacă este cazul).

5.8. Principii de bază ale tehnologiilor de grup,

tipizate şi normalizate

5.8.1. Tehnologii de grup

Deşi în construcţia de maşini producţia de masă permite o organizare mult mai bună a procesului de

producţie, se constată că ţările dezvoltate au extins mai mult producţia de serie mică, pentru a putea cu

uşurinţă, fără cheltuieli mari şi într-un timp cât rr.ai scurt, să treacă de la fabricaţia unui produs la fabricaţia

altuia, îmbunătăţit, perfecţionat. Procedând în acest mod, firmele respective produc o varietate mare de

produse. în cantităţi relativ mici şi pot apărea pe piaţă la intervale de timp scurte cu produse noi, deoarece

astăzi este mult mai greu să te menţii pe o piaţă cucerită, decât să o cucereşti.

Se cunoaşte faptul că ponderea timpilor neproductivi din timpul pe bucată este cu ră: mai mare, cu

cât numărul de piese care se prelucrează pe maşina reglată în acest scop este mai mic.

În producţia de serie mare şi de masă maşinile unelte sunt amplasate în ordinea fluxului tehnologic,

iar în producţia de serie mică, pe grupe de maşini, piesele parcurgând distanţe mari de la o maşină la alta.

Tot datorită numărului mic de piese de acelaşi fel, costul dispozitivelor speciale influenţează într-o

măsură foarte mare costul unei piese. Acelaşi lucru se întâmplă când prelucrarea pieselor respective necesită

scule speciale.

Au fost arătate numai câteva din dezavantajele mari ale producţiei de unicate şi de serie mică faţă de

producţia de serie mare şi de masă.

Datorită acestei situaţii, precum şi faptului că foarte multe dintre piesele unicate cârc se prelucrează

individual pe aceleaşi maşini au dimensiuni apropiate şi forme geometrice asemănătoare, a apărut ideea de a

se forma, din aceste piese, grupe de piese care să fie prelucrate după principiile producţiei de serie mare şi

masă (pe linii tehnologice sau pe maşini-uneite de înaltă productivitate). De aici a apărut şi denumirea de

tehnologie de grup.

Problema primordială de care depinde aplicarea tehnologiei de grup este aceea de constituire a

grupelor de piese după forma şi dimensiunile lor, cu condiţia să fie prelucrate pe aceleaşi utilaje şi cu

aceleaşi SDV-uri.

În cazul tehnologiei de grup sunt necesare, deci, utilaje de acelaşi tip, dispozitive comune cu

elemente reglabile şi schimbabile, care să permită prinderea pieselor de forme asemănătoare într-o gamă mai

mare de dimensiuni.

Utilizarea pe scară largă a dispozitivelor şi reglajelor de grup reduce mult tipurile şi numărul

utilajelor necesare.

Grupele de piese pot fi constituite în aşa fel încât: să aibă o singură operaţie a procesului tehnologic;

să aibă mai multe operaţii comune; să aibă toate operaţiile lui tehnologic comune (cazul ideal).

Modul de clasificare a pieselor influenţează hotărâtor tehnologia de grup ce a fi întocmită. Toate

sistemele de clasificare urmăresc, în general, următoarele:

-aplicarea unui cod, format dintr-un număr de cifre, fiecărei piese din programul producţie al

întreprinderii;

-identificarea pe baza codului a pieselor cu forme geometrice, dimensiuni, procedee şi metode

tehnologice de prelucrare identice (strunjire exterioară, strunjire interioară, burghiere, filetare, frezare etc.).

Dintre sistemele de clasificare, cele mai cunoscute pe plan mondial sunt următoarele: OPITZ în

Germania; VPTIT, LITMO, PTNII în Rusia; BRISCH GOMBINSKI în Anglia; VUSTE în Cehoslovacia;

ZAFO-ZAOME în Franţa. În ţara noastră există, de asemenea preocupări în problema codificării pieselor, şi

anume: codul întreprinderii HIDROMECANICA Braşov; codul întreprinderii de Maşini-Unelte şi Agregate

Bucureşti (IMUAB); codul întreprinderii de Pompe Bucureşti; codul ICPTCM Bucureşti; codul de

preselectare a pieselor cu tehnologii asemănătoare elaborat de catedra TCM din Universitatea

POLITEHNICĂ Bucureşti; codul tehnologic DISROM-UPB.

Criteriile de clasificare şi codificare sunt prezentate în continuare.

a.Criteriul de clasificare după forma pieselor este criteriul întâlnit în majoritatea sistemelor

cunoscute de codificare. Piesele sunt împărţite în familii. În general, acest criteriu este recomandat în cazul

pieselor simple. Criteriul nu reuşeşete să scoată în evidenţă o serie de factori ce influenţează procesul

tehnologic, şi anume: materialul, tratamentul termic, rugozitatea etc. De asemenea, nu ţine seama că pot

exista piese cu forme asemănătoare, dar cu trasee tehnologice diferite. Clasificarea tehnologică a pieselor se

face pe baza unor piese reprezentative, reale sau fictive.

b.Criteriul de clasificare bazat pe tipul utilajului este un sistem rigid şi limitat, deoarece nu

întotdeauna se poate stabili o legătură între forma constructivă a piesei şi maşina-unealta (aceasta întrucât

alegerea utilajului se face, în general, ţinând seama de rentabilitatea ce se obţine pentru seria respectivă de

fabricaţie).

c.Criteriul de clasificare bazat pe programul de producţie are o aplicabilitate restrânsă.

Modernizarea parcului de utilaje, modificarea produselor etc. fac ca programul de producţie să se modifice în

timp.

d.Criteriul bazat pe gradul de dificultate tehnologică. Tendinţa ca factorii tehnologici să fie cuprinşi

intr-un sistem de clasificare este normală, dar o clasificare morfologică, bazată exclusiv pe aceşti factori, nu

este posibilă.

e.Criteriul de clasificare după rolul funcţional al piesei este aplicat în cazul producţiei constante.

f.Criteriul de clasificare pe baza prelucrărilor importante împarte operaţiile în principale şi

secundare.

g.Criteriul de clasificare după dimensiuni.

h. Criteriul de clasificare după greutate ş.a.

Codul de preselectare a pieselor cu tehnologii asemănătoare elaborat de Catedra TCM din

Universitatea POLITEHNICĂ - Bucureşti este un cod de 10 ranguri (tabelul 5.3), fiecare rang conţine 10

cifre şi se referă strict la un element caracteristic al piesei (material, greutate, formă etc.). În tabelul 5.4 se

prezintă conţinutul rangului I, privind materialul piesei. Rangul II dă informaţii în legătură cu greutatea

pieselor, care condiţionează alegerea utilajelor şi a mijloacelor de ridicat şi transportat. De exemplu, pentru

G < 0,1 daN corespunde cifra de cod 0, pentru G - 0,1 ... 1 daN corespunde cifra 1, pentru G - 1 ... 10 daN

corespunde cifra 2 ş.a.m.d.

Rangurile III, IV şi V dau informaţii cu privire Ia dimensiunile pieselor (lungimi, lăţimi, înălţimi,

diametre). Acestea condiţionează alegerea maşiniior-unelte şi a ambalajului paralelipipedic sau cilindric.

Deci, caracteristica codului conţine cinci cifre reprezentând primele cinci ranguri. Mantisa oferă

informaţii privind forma generală a suprafeţelor ce se prelucrează (tabelul 5.3).

5.8.2. Tehnologiile tipizate

În sistemul de pregătire tehnologică, de organizare a producţiei, ca şi în terminologia tehnologică, nu

trebuie confundată tehnologia de grup cu tehnologia tipizată. Acestea diferă principal una de alta. În primul

rând, tehnologia tipizată se distinge prin caracterul comun al ordinei şi conţinutului operaţiilor procesului

tehnologic, pe când tehnologia de grup este caracterizată prin caracterul comun al utilajului tehnologic şi

SDV- urilor.

Mijloacele şi metodele moderne de producţie în construcţia de maşini sunt în prezent foarte diferite.

Sute de mii de piese se execută astăzi după diverse procedee tehnologice, pe diferite utilaje, cu diferite scule

şi dispozitive. Varietatea procedeelor tehnologice este atât de mare, încât aceeaşi piesă se execută prin

procedee tehnologice diferite. de multe ori chiar la aceeaşi întreprindere. Volumul de muncă pentru

prelucrarea aceleiaşi piese poate să difere de câteva ori sau chiar de zeci de ori. Diferenţele atât de mari

datoresc faptului că dezvoltarea tehnică a întreprinderilor este neuniformă şi mărimea foarte diferită

programului de producţie. Pentru eliminarea acestor nepotriviri, pentru îmbunătăţirea tehnologicităţii şi

productivităţii este foarte eficientă tipizarea proceselor tehnologice la piese care prezintă asemănări.

Elementele comune care se iau în considerare la întocmirea procesului tehnologic tipizat: sunt:

metoda cea mai perfecţionată de elaborare a semifabricatelor, în condiţii •economice; utilajul să fie identic ca

dimensiuni şi tip; metodele de alegere a bazelor de referinţă şi fixare să fie aceleaşi; ordinea executării

operaţiilor de prelucrare mecanică să fie aceeaşi, pentru toate piesele cuprinse în procesul tehnologic tip.

Ca şi tehnologia de grup, tipizarea proceselor tehnologice trebuie să înceapă cu clasificarea pieselor,

astfel încât o aceeaşi grupă de piese asemănătoare să admită acelaşi traseu tehnologic. Pentru aceasta se alege

sau se desenează piesa caracteristică, care să conţină toate tipurile de prelucrări de pe piesele reale. Deci,

piesa caracteristică poate fi reală, adică în grupa de piese stabilită există o piesă reală care conţine toate

suprafeţele pieselor din grupă. Dacă o astfel de piesă nu există, atunci se desenează o piesă fictivă care să

conţină toate suprafeţele pieselor reale din lot. Pentru piesa caracteristică stabilită se întocmeşte în continuare

tehnologia tipizată valabilă pentru toate piesele reale din grupă.

În cazul pieselor mai simple din grupă vor fi eliminate operaţiile din tehnologia tipizată pentru

suprafeţele inexistente pe piesa reală, păstrându-se strict succesiunea celorlalte operaţii.

Clasificarea pieselor de maşini în vederea elaborării proceselor tehnologice tipizate se face prin

gruparea acestora în clase, subclase, grupe şi tipuri de piese, conform fig. 5.16.

Fig. 5.16

Clasa cuprinde totalitatea pieselor care se aseamănă prin caracterul comun al utilizărilor şi al

problemelor tehnologice de rezolvat. Subclasa cuprinde totalitatea pieselor din aceeaşi clasă care au forme

similare şi trasee tehnologice asemănătoare. Grupa cuprinde piese cu aceeaşi configuraţie şi acelaşi număr de

operaţii de prelucrare. Tipul de piese cuprinde acele piese care au un plan comun de prelucrare a suprafeţelor,

adică sunt reunite printr-un proces tehnologic unic.

Din punct de vedere tehnico-economic se realizează o simplificare a proiectării, prin folosirea unor

procese tipizate, o scurtare a timpului de pregătire a documentaţiei pentru fabricaţie iar trecerea de la

producţia de serie mică la producţia de serie mare, creşte productivitatea şi se reduce costul fabricaţiei.

5.8.3. Tehnologiile normalizate

O formă superioară de proiectare a proceselor tehnologice o formează tehnologia normalizată. Prin

tehnologie normalizată se înţelege tehnologia care se aplică tuutror pieselor normalizate sau tuturor

elementelor constructive unificate ale pieselor.

Prin normalizarea şi unificarea pieselor şi suprafeţelor se realizează: o reducere a nomenclaturii

pieselor; o scurtare a timpului de proiectare; o specializare a întreprinderilor; posibilitatea organizării

producţiei în flux; o reducere însemnată a costului fabricaţiei.

Prin normalizarea proceselor tehnologice se creează condiţii pentru automatizare şi mecanizare

complexă. Ca exemple de unificare şi normalizare a unor piese şi subansambluri se pot da: piese de

comandă, rulmenţi, pompe hidraulice, panouri de comandă hidraulice etc.

5.9. Calculul adaosurilor de prelucrare

şi al dimensiunilor intermediare

5.9.1. Noţiuni de bază

Determinarea valorii optime a adaosului de prelucrare are o deosebită importanţă tehnic-economică

ia elaborarea proceselor tehnologice de prelucrare mecanică a pieselor de maşin:.

Valoarea adaosurilor de prelucrare trebuie să fie astfel stabilită încât, în condiţiile concrete de

fabricaţie, sa se asigure obţinerea calităţii prescrise a pieselor la un cost minim.

Dacă adaosurile de prelucrare sunt prea mari, se măreşte consumul de metal, sunt necesare faze sau

operaţii suplimentare prin aşchiere, se măreşte consumul de scule ajch;etoare şi uzura utilajelor, cresc

consumurile de energie electrică şi alte cheltuieli legate de exploatarea maşinilor - unelte. În consecinţă,

piesele finite se obţin la un cost măi ridicat.

Dacă adaosurile de prelucrare sunt prea mici, nu se pot îndepărta complet straturile superficiale cu

defecte ale semifabricatului, astfel încât nu se obţine precizia şi rugozitatea prescisă a suprafeţelor prelucrate.

De asemenea, când se prevăd adaosuri mici, trebuie să se folosească procedee mai precise de obţinere a

semifabricatelor, ceea ce duce la mărirea costului pieselor, mai ales la serii mici de fabricaţie.

Rezultă deci că este necesar să se stabilească valori optime pentru adaosurile de prelucrare.

Pentru determinarea adaosurilor de prelucrare se folosesc următoarele metode:

a) Metoda experimental-statistică; b) metoda de calcul analitic.

În condiţiile fabricaţiei de serie şi unicate, adaosurile de prelucrare se stabilesc prin metoda

experimental-statistică cu ajutorul unor standarde de stat sau normative care, sub formă tabelară, recomandă

valori pentru adaosurile de prelucrare, pe baza experienţei practice a industriei. Folosirea normativelor de

adaosuri de prelucrare scurtează durata proiectării procesului tehnologic, dar nu asigură prescrierea valorii

optime a adaosurilor, datorită neluării în considerare a condiţiilor concrete de prelucrare, ca, de exemplu,

orientarea şi fixarea semifabricatului, precizia semifabricatului etc. Metoda se recomandă mai ales în cazul

proceselor tehnologice pentru piese ce se execută în producţia individuală acrie mică, asigurând, în general,

adaosuri mai mari, pentru a se evita rebuturile. În cazul producţiei de serie mare şi de masă devine justificată

metoda calculului analitic, care asigură adaosurile de prelucrare optime, dar este mai laborioasă.

Metoda de calcul analitic a adaosurilor de prelucrare se bazează pe analiza factorilor care

influenţează valoarea adaosului, determinarea elementelor componente ale adaosului şi însumarea lor.

Această metodă ţine seama de condiţiile concrete de executare a procesului tehnologic de prelucrare şi

permite punerea în evidenţă a posibilităţilor de reducere a consumului de metal şi de micşorare a volumului

de muncă al prelucrărilor mecanice. Dezavantajul metodei de calcul analitic al adaosurilor de prelucrare

constă în volumul mare de calcule necesare. De aceea, folosirea metodei este limitată. Se recomandă, ca pe

lângă utilizarea în producţia de serie mare şi de masă, metoda calculului analitic al adaosurilor de prelucrare

să se foloseacă chiar în condiţiile fabricaţiei individuale a pieselor foarte mari şi mai ales a pieselor din

materiale deficitare, deoarece pentru astfel de piese adaosurile prea mari pot conduce la pierderi mari de

metal, la un consum ridicat de muncă şi energie electrică.

Adaosul de prelucrare intermediar este stratul de metal ce se îndepărtează la o anumită operaţie sau

fază de prelucrare.

Adaosul de prelucrare total este stratul de metal necesar pentru efectuarea tuturor operaţiilor de

prelucrare mecanică a suprafeţei considerate, de la semifabricat până la piesa finită.

Adaosurile de prelucrare pot fi simetrice şi asimetrice. Adaosurile simetrice sunt prevăzute la

prelucrarea suprafeţelor exterioare şi interioare de revoluţie sau la prelucrarea simultană a suprafeţelor plane

paralele opuse (fig. 5.17) şi sunt prescrise pe diametrul sau pe grosime. Adaosurile asimetrice sunt cele care

au valori diferite pentru suprafeţele opuse care se prelucrează în faze diferite sau adaosurile prevăzute numai

pentru una dintre suprafeţe, cealaltă rămânând neprelucrată (fig. 5.18).

5.9.2. Calculul adaosului de prelucrare

Calculul analitic al adaosurilor de prelucrare se poate efectua numai după stabilirea traseului

tehnologic (succesiunea operaţiilor), cu precizarea schemelor de orientare şi fixare ia fiecare operaţie şi

precizarea metodei de obţinere a semifabricatului.

Fiecare semifabricat, în funcţie de procedeul de obţinere, se prezintă la prelucrarea mecanică cu

anumite abateri dimensionale şi de formă, abateri de la poziţia reciproca corectă a suprafeţelor, neregularităţi

şi defecte de suprafaţă etc. Prin procesul cie prelucrare mecanică, aceste abateri se înlătură sau se reduc în

limite admisibile. Reducerea abaterilor semifabricatului în procesul de aşcbiere se face progresiv, ceea ce

impune ca prelucrarea să se facă prin mai multe faze sau operaţii. De asemenea, după fiecare fază de

prelucrare apar abateri datorate de însuşi procesul de aşchiere şi care depind de procedeul de prelucrare, de

regimurile de aşchiere, de orientare şi de alţi factori tehnologici.

Îndepărtarea sau reducerea în limite admisibile a abaterilor prelucrării precedente impune ca valoarea

adaosului de prelucrare pentru faza curentă să fie suficientă pentru ca abaterile fazei precedente să fie

înlăturate.

În continuare se vor prezenta, succint, abaterile rezultate din operaţiile de prelucrare precedente şi

din operaţia de prelucare considerată, a căror valoare influenţează ji determină valoarea adaosului de

prelucrare.

a.Adâncimea medie a neregularităţilor rezultată la prelucrarea anterioară Rzi-1. Pentru prima

prelucrare de degroşare, Rz reprezintă adâncimea medie a neregularităţilor semifabricatului. Pentru a doua

prelucrare prin aşchiere Rz1 reprezintă adancimea medie a microneregularităţilor rezultate după prima

aşchiere ş.a.m.d.

La o prelucrare oarecare i, se ia în calculul adaosului de prelucrare mărimea Rzi-1 de la prelucrarea

anterioară.

Mărimea Rzi-1 depinde de procedeul de prelucrare, regimul de aşchiere şi condiţiile efectuării fazei

sau operaţiei precedente.

b.Adâncimea stratului superficial a cărei structură şi proprietate se deosebesc de cele ale

metalului de bază şi care a rezultat la operaţia prealabilă celei considerate, notată cu Si-1 . Acest strat

superficial va fi îndepărtat total sau parţial la prelucrarea «osiderată La semifabricatele turnate din fonte

cenuşii, stratul de suprafaţă constă dintr-o crustă perluică dură, cu incluziuni metalice şi alte defecte, din

această cauză, pentru a crea condiţii normale de iucru pentru sculele aşchietoare, aceasta trebuie îndepărtată

în iBregime la prima prelucrare de degroşare.

La piesele forjate şi matriţate stratul de suprafaţă rezultă decarburat şi cu oxizi formaţi în timpul

încălzirii, care produc o uzare intensă a sculei aşchietoare. De aceea este necesar ca acesta să fie îndepărtat în

întregime la prima prelucrare de degroşare.

În urma prelucrării prin aşchiere, ca urmare a deformării grăunţilor cristalini, stratul de suprafaţă

rezultă ecruisat. Este indicat ca, la ultima trecere de finisare, acesta să nu fie îndepărtat în întregime, în

vederea asigurării unei rezistenţe la uzare mărite a piesei în exploatare şi obţinerii unei calităţi superioare a

suprafeţei prelucrate.

După călirea superficială a pieselor trebuie ca stratul de suprafaţă să nu fie îndepărtat la prelucrările

de rectificare sau finisare prin alte procedee.

c.Abaterile de la poziţia nominală a suprafeţei prelucrate faţă de suprafeţele de bază ale

semifabricatului se denumesc abateri spaţiale şi influenţează valoarea adaosului de prelucrare. Acestea se iau

în calculul adaosului de prelucrare tot de la trecerea anterioară, se notează cu ρ i-1şi pot fi:

-necoaxialitalea alezajului de prelucrat cu suprafeţele cilindrice exterioare ale semifabricatului, de

exemplu la flanşe, bucşe, cilindri etc.;

-necoaxialitatea suprafeţelor exterioare de prelucrat ale arborilor în trepte faţă de suprafeţele

fusurilor sau găurilor de centrare;

-neparalelismul suprafeţei de prelucrare cu suprafeţele de orientare;

-neperpendicularitatea suprafeţelor frontale de prelucrat faţă de axa arborelui;

-neperpendicularitatea direcţiei de avans a burghiului faţă de suprafaţa frontală a piesei, ca rezultat al

abaterilor de la poziţia reciprocă a subansamblurilor maşinii-unelte ş.a.

d.Eroarea de orientare şi fixare la prelucrarea considerată ε1 face ca suprafaţa de prelucrat să nu

ocupe aceeaşi poziţie faţă de traiectoria sculei aşchietoare reglată la dimensiune, la toate piesele din lot.

Eroarea de orientare ε0 apare în cazul necoincidenţei bazei de orientare cu baza de măsurare şi

depinde de schema de orientare a semifabricatului.

Eroarea de fixare εf apare datorită deplasării suprafeţelor de prelucrat ale semifabricatului faţă de

poziţia iniţială de orientare, sub acţiunea forţelor de fixare aplicate. Această deplasare poate fi compensată la

reglarea sculei la dimensiune, dacă valoarea deplasării este constantă la diferitele semifabricate din lotul

respectiv. La fixarea în dispozitiv cu strângere pneumatică sau hidraulică se asigură o mărime relativ stabilă

a forţelor de fixare, de aceea, aceste erori, relativ constante, pot fi luate în calculul cotei de reglare a sculei la

dimensiune. Nu acelaşi lucru se întâmplă la fixările manuale, unde variaţia mare a forţelor conduce la erori

de fixare variabile într-o plajă de valori la fel de mare, care nu se pot lua în calculul cotei de reglare a sculei

la dimensiune.

Erorile de fixare apar, de asemenea, datorita deformaţiilor de contact dintre semifabricat şi reazemele

principale din dispozitiv, neomogenităţii stratului superficial, erorilor macro şi microgeometrice ale

suprafeţei de aşezare a semifabricatului ş.a.

Dacă sub acţiunea forţelor de fixare deplasarea bazei de măsurare se produce perpendicular pe

direcţia dimensiunii care trebuie respectată la prelucrare, atunci eroarea de fixare se poate considera zero.

Dacă orientarea semifabricatului se face prin intermediul unui dispozitiv de prindere, atunci în

eroarea de orientare a semifabricatului va intra şi eroarea de orientare a dispozitivului pe maşina-unealtă. De

exemplu, eroarea de orientare a dispozitivelor rotitoare pe arborii principali ai maşinilor-unelte, erorile de

indexare a dispozitivelor la prelucrările cu mai multe poziţii, erorile de orientare ale semifabricatelor

provocate de uzura neuniformă a reazemelor principale din dispozitive ş.a.

La prelucrarea suprafeţelor de revoluţie vectorii ε0, εf pot avea direcţii oarecare, ce nu pot fi prevăzute şi, în

acest caz, eroarea cumulată se va calcula prin regula mediei pătratice:

(5.14)

sau, în cazul cel mai general (5.15)

La prelucrarea suprafeţelor plane, paralele cu baza de aşezare, vectorii ε0 şi εf sunt coliniari şi, în

acest caz, eroarea cumulată se va calcula cu relaţia

𝜀 = 𝜀0 + 𝜀𝑓 (5.16)

Abaterile spaţiale şi eroarea de orientare şi fixare sunt vectori deoarece au atât valoare numerică, cât

şi o direcţie şi un sens. Însumarea lor se va face vectorial.

La prelucrarea suprafeţelor de revoluţie exterioare şi interioare, vectorii �⃗�𝑖−1 şi 𝜀𝑖 pot avea direcţii

oarecare, de aceea însumarea acestor vectori se face cu relaţia

|�⃗�𝑖−1 + 𝜀𝑖| = �𝜌𝑖−12 + 𝜀𝑖

2 . (5.17)

La prelucrarea suprafeţelor plane, cei doi vectori sunt coliniari, deci

|�⃗�𝑖−1 + 𝜀𝑖| = 𝜌𝑖−1 + 𝜀𝑖 . (5.18)

Adaosul de prelucrare intermediar minim se calculează cu relaţiile următoare:

pentru adaosuri simetrice (pe diametru) la suprafeţele exterioare şi interioare de revoluţie,

2𝐴𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 2 (𝑅𝑧𝑖−1 + 𝑆𝑖−1) + 2�𝜌𝑖−12 + 𝜀𝑖

2; (5.19)

pentru adaosuri simetrice la suprafeţe plane opuse, prelucrate simultan

2𝐴𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 2(𝑅𝑧𝑖−1 + 𝑆𝑖−1 + 𝜌𝑖−1 + 𝜀𝑖) ; (5.20)

pentru adaosuri asimetrice la suprafeţe plane opuse prelucrate în faze diferite sau pentru o singură suprafaţă

plană,

𝐴𝑖𝑚𝑖𝑛 = 𝑅𝑧𝑖−1 + 𝑆𝑖−1 + 𝜌𝑖−1 + 𝜀𝑖 . (5.21)

În diferite cazuri concrete de prelucrare, unele dintre componentele adaosului de prelucrare se pot

exclude din relaţia de calcul. Astfel, la prelucrarea semifabricatelor din fontă cenuşie şi aliaje neferoase,

adâncimea stratului cu defecte S se ia în calcul numai patru adaosul primei faze de prelucrare. La celelalte

prelucrări, mărimea S i-1 se exclude relaţie, deoarece în stratul superficial, la prelucrarea fontei cenuşii şi a

aliajelor neferoase, nu se observă modificări însemnate şi adaosurile de prelucrare devin:

𝐴𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 𝑅𝑧𝑖−1 + 𝜌𝑖−1 + 𝜀𝑖 , (5.22)

pentru suprafeţe cilindrice,

2𝐴𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 2𝑅𝑧𝑖−1 + 2�𝜌𝑖−12 + 𝜀𝑖

2 . (5.23)

De asemenea, la rectificarea pieselor cu tratamente termochimice şi călire superfecială, se exclude

termenul S i-1 pentru a se păstra proprietăţile utile ale stratului ial (duritate mare, rezistenţă la uzare etc.).

La prelucrarea suprafeţelor de revoluţie cu centrarea semifabricatului pe găuri de centrare, între

vârfuri, eroarea de centrare poate fi considerată zero, după direcţia radială şi de prelucrare devine

2𝐴𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 2(𝑅𝑧𝑖−1 + 𝑆𝑖−1 + 𝜌𝑖−1) (5.24)

La prelucrarea găurilor cu scule aşchietoare care se autocentrează după gaura iniţială (broşe, alezoare

articulate pe axul maşinii-unelte), abaterile spaţiale ale axei găurii nu pot fi înlăturate şi de aceea termenul ρ i-

1se exclude din relaţia de calcul; totodată, datorită autocentrării sculei, eroarea de centrare este zero şi

adaosul devine

2𝐴𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 2(𝑅𝑧𝑖−1 + 𝑆𝑖−1) . (5.25)

La prelucrările de supranetezire sau lustruire cu adaos simetric, adaosul de prelucrare pe o parte este

dat de valoarea rugozităţii de la trecerea anterioară (𝐴𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 𝑅𝑧𝑖−1)

5.9.3. Calculul dimensiunilor intermediare

Pe baza adaosurilor intermediare minime calculate, se pot determina dimensiunile intermediare

pentru suprafeţele piesei de prelucrat.

Dimensiunile intermediare sau interoperaţionale sunt dimensiunile pe care le capătă în mod succesiv

suprafeţele piesei, la diferitele faze şi operaţii de prelucrare prin aşchiere, începând de la starea de

semifabricat până la piesa finită. Acestea sunt dimensiunile cu caracter tehnologic şi se notează în

documentaţia de fabricaţie, respectiv în planele de operaţii, fişele tehnologice etc. Ele determină, de

asemenea, dimensionarea verificatoarelor la controlul cu calibre limitative, dimensiunile sculelor aşchietoare

pentru prelucrarea găurilor (burghiu, lărgitor, alezor) etc.

Dimensiunile intermediare se determină cu relaţii de calcul care se stabilesc din analiza schemelor de

dispunere a adaosurilor intermediare şi toleranţelor tehnologice. Dispunerea adaosurilor de prelucrare

intermediare este diferită, după cum prelucrarea se realizează prin metoda obţinerii individuale a

dimensiunilor (metoda trecerilor de probă) sau prin metoda obţinerii automate a dimensiunilor (când reglarea

sculei s-a făcut prin piese de probă sau etalonate).

În fig. 5.19 se prezintă schema dispunerii adaosurilor intermediare la prelucrarea prin metoda

obţinerii individuale a dimensiunilor, pentru suprafeţe exterioare - arbori (fig. 5.19, a) şi suprafeţe interioare

- alezaje (fig. 5.19, b).

Pentru suprafeţele cilindrice exterioare,

2𝐴𝑖 𝑚𝑎𝑥 = 𝑑𝑖−1 𝑚𝑎𝑥 − 𝑑𝑖 𝑚𝑖𝑛 ; (5.26)

2𝐴𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 𝑑𝑖−1 𝑚𝑖𝑛 − 𝑑𝑖 𝑚𝑎𝑥 , (5.27)

unde:𝐴𝑖 𝑚𝑎𝑥 , 𝐴𝑖 𝑚𝑖𝑛 reprezintă adaosul de prelucrare maxim, respectiv minim, pentru faza considerată i;

𝑑𝑖−1 𝑚𝑎𝑥 , 𝑑𝑖−1 𝑚𝑖𝑛 - dimensiunea maximă, respectiv minimă, care se obţine la faza precedentă de prelucrare;

𝑑𝑖−1 𝑚𝑎𝑥 , 𝑑𝑖−1 𝑚𝑖𝑛 - dimensiunea maximă, respectiv minimă, care se obţine la faza curentă de prelucrare.

Se observă că adaosul de prelucrare nu are o valoare constantă pentru toate semifabricatele din lot, ci

variază între valorile Amin si Amax .

Se defineşte adaosul de prelucrare nominal A I nom ca fiind diferenţa dintre dimensiunea nominală

obţinută la faza anterioară di-1 nom , şi cea curentă di nom :

2𝐴𝑖 𝑛𝑜𝑚 = 𝑑𝑖−1 𝑛𝑜𝑚 − 𝑑𝑖 𝑛𝑜𝑚 . (5.28)

Pentru suprafeţele cilindrice interioare adaosurile de prelucrare (fig.5.19.b) sunt:

2𝐴𝑖 𝑚𝑎𝑥 = 𝐷𝑖 𝑚𝑎𝑥 − 𝐷𝑖 𝑚𝑎𝑥−1𝑚𝑖𝑛; (5.29)

2𝐴𝑖 𝑚𝑖𝑛 = 𝐷𝑖 𝑚𝑖𝑛 − 𝐷𝑖 𝑚𝑖𝑛−1𝑚𝑎𝑥; (5.30)

2𝐴𝑖 𝑛𝑜𝑚 = 𝐷𝑖 𝑛𝑜𝑚 = 𝐷𝑖−1𝑛𝑜𝑚 . (5.31)

Dimensiunile nominale pentru diferitele faze de prelucrare ale unei suprafeţe, în cazul prelucrării

prin treceri de proba, se iau astfel:

• Pentru suprafeţele de tip arbore, dimensiunea nominală se ia egală cu dimensiunea maximă, câmpul

de toleranţă fiind dispus în minus faţă de dimensiunea nominală; în acest fel, executantul atinge la prelucrare

întâi valoarea nominală a dimensiunii şi apoi urmează câmpul de toleranţă, astfel încât sunt reduse la minim

posibilităţile de apariţie a rebutului nerecuperabil. Executantul calculează mai uşor adâncimea de aşchiere la

ultima fază de finisare, prin scăderea unei dimensiuni nominale din dimensiunea obţinută la faza anterioară.

• Pentru suprafeţele de tip alezaj, dimensiunea nominală se ia egală cu dimesiunea minimă, dispunerea

câmpului de toleranţă fiind în plus faţă de dimensiunea nominal. Şi în acest caz. in timpul prelucrării, se

atinge mai întâi dimensiunea nominală,iar câmpul de toleranţă urmează în continuare.

• 1 Grosimea unei proeminenţe sau a unui perete (fig. 5.20, a) corespunde cu diametrul unui arbore şi

de aceea câmpul de toleranţă se amplasează în minus faţă de nominală.

• Lăţimea unui canal sau a unei adâncituri (fig. 5.20, b) se asimilează cu diametrul unui alezaj, iar

câmpul de toleranţă se dispune în plus faţă de dimensiunea nominală.

Dimensiunile nominale şi adaosurile nominale se exprimă astfel:

-pentru suprafeţele de tip arbore,

𝑑𝑖−1 𝑛𝑜𝑚 = 𝑑𝑖−1𝑚𝑎𝑥 ; (5.32)

𝑑𝑖 𝑛𝑜𝑚 = 𝑑𝑖 𝑛𝑜𝑚; (5.33)

2𝐴𝑖 𝑛𝑜𝑚 = 𝑑𝑖−1 𝑚𝑎𝑥 − 𝑑𝑖 𝑚𝑎𝑥 ; (5.34)

-pentru suprafeţele de tip alezaj,

𝐷𝑖−1 𝑛𝑜𝑚 = 𝐷𝑖−1 𝑚𝑖𝑛 ; (5.35)

𝐷𝑖 𝑛𝑜𝑚 =𝐷𝑖 𝑚𝑖𝑛; (5.36)

2𝐴𝑖 𝑛𝑜𝑚 = 𝐷𝑖 𝑚𝑖𝑛 − 𝐷𝑖−1𝑚𝑖𝑛 . (5.37)

Din desenul de execuţie se cunosc dimensiunile limită finale.Plecând de la aceste dimensiuni, se

calculează dimensiunile intermediare pentru celelalte faze.

Dimensiunile intermediare în funcţie de adaosuri de prelucrare minim calculat sunt:

-pentru suprafeţele de tip arbore,

𝑑𝑖−1 𝑚𝑖𝑛 = 𝑑𝑖 𝑚𝑎𝑥 + 2𝐴𝑖 𝑚𝑖𝑛; (5.38)

𝑑𝑖−1𝑚𝑎𝑥 = 𝑑𝑖−1 𝑚𝑖𝑛 + 𝑇𝑖−1; (5.39)

-pentru suprafeţele de tip alezaj,

𝐷𝑖−1𝑚𝑎𝑥 = 𝐷𝑖 𝑚𝑖𝑛 − 2𝐴𝑖 𝑚𝑖𝑛; (5.40)

𝐷𝑖−1 𝑚𝑖𝑛 = 𝐷𝑖−1 𝑚𝑎𝑥 − 𝑇𝑖−1. (5.41)

Dimensiunile intermediare în funcţie de adaosul de prelucrare nominal dat în tabelele normative

sunt:

- pentru suprafeţele de tip arbore,

𝑑𝑖−1 𝑚𝑎𝑥 = 𝑑𝑖 𝑚𝑎𝑥 + 2𝐴𝑖 𝑛𝑜𝑚; (5.42)

𝑑𝑖−1 𝑚𝑖𝑛 = 𝑑𝑖−1 𝑚𝑎𝑥 − 𝑇𝑖−1; (5.43)

- pentru suprafeţele de tip alezaj,

𝐷𝑖−1 𝑚𝑖𝑛 = 𝐷𝑖 𝑚𝑖𝑛 − 2𝐴𝑖 𝑛𝑜𝑚 ; (5.44)

𝐷𝑖−1 𝑚𝑎𝑥 = 𝐷𝑖−1 𝑚𝑖𝑛 + 𝑇𝑖−1. (5.45)

La dimensiunile nominale ale semifabricatelor brute abaterile limită sunt date în plus şi în minus,

cum se vede în fig. 5.21.

Dimensiunile nominale ale semifabricatului brut se obţin astfel:

-pentru suprafeţele exterioare, de tip arbore,

𝑑𝑆 𝑛𝑜𝑚 = 𝑑1 𝑚𝑎𝑥 + 2𝐴𝑛𝑜𝑚 , (5.46)

unde 2𝐴𝑛𝑜𝑚 = 2𝐴𝑚𝑖𝑛 + |𝐴𝑖| ;

-pentru suprafeţe interioare, de tip alezat ,

𝐷𝑆 𝑛𝑜𝑚 = 𝐷1 𝑚𝑖𝑛 − 2𝐴𝑛𝑜𝑚; (5.47)

unde 2𝐴𝑛𝑜𝑚 = 2𝐴𝑚𝑖𝑛 + |𝐴𝑠| .

Fig. 5.21

La prelucrarea prin metoda obţinerii automate a dimensiunilor apare o dispunere adaosurilor diferită

faţă de metoda obţinerii individuale a dimensiunilor. Aceasta se explică prin faptul că, la prelucrarea pe

maşini-unelte reglate în prealabil la dimensiune, datorită deformaţiilor elastice ale elementelor sistemului

tehnologic, au loc fenomene de copiere care constau în aceea că, la prelucrarea unei piese cu dimensiunea

minimă h i-1min ,. se obţine dimensiunea h i min la faza considerată i, iar la prelucrarea unei piese ci

dimensiunea maximă h i-1 max_se obţine dimensiunea h i max(fig. 5.22):

𝐴𝑖 𝑚𝑖𝑛 = ℎ𝑖−1 𝑚𝑖𝑛 − ℎ𝑖 𝑚𝑖𝑛; (5.48)

𝐴𝑖 𝑚𝑎𝑥 = ℎ𝑖−1 𝑚𝑎𝑥 − ℎ𝑖 𝑚𝑎𝑥 , (5.49)

ℎ𝑖−1 𝑚𝑎𝑥 = ℎ𝑖−1 𝑚𝑖𝑛 + 𝑇𝑖−1 ; (5.50)

ℎ𝑖 𝑚𝑎𝑥 = ℎ𝑖 𝑚𝑖𝑛 + 𝑇𝑖; (5.51)

𝐴𝑖 𝑚𝑎𝑥 = ℎ𝑖−1 𝑚𝑖𝑛 + 𝑇𝑖−1 − ℎ𝑖−𝑚𝑖𝑛 − 𝑇𝑖; (5.52)

𝐴𝑖 𝑚𝑎𝑥 = 𝐴𝑖 𝑚𝑖𝑛 + 𝑇𝑖−1 − 𝑇𝑖; (5.53)

ℎ𝑖−1 𝑚𝑖𝑛 = ℎ𝑖 𝑚𝑖𝑛 + 𝐴𝑖 𝑚𝑖𝑛 ; (5.54)

Toleranţele pentru calculul adaosurilor intermediare maxime se iau din normative.

Dimensiunile minime limită ale semifabricatului rezultate se rotunjesc în plus pentru piese de tip

arbore şi în minus pentru piese de tip alezaj, folosind atâtea zecimale câte are toleranţa pentru fiecare trecere.

Aplicând relaţiile (5.53) şi (5.54) în cazul prelucrării unui arbore în mai multe( fig.5.23, A1, - adaos

de degroşare; A2 - de semifinisare; A 3 - de finisare), se obţin

Fig. 5.23

următoarele adaosuri de prelucrare totale şi dimensiuni intermediare:

𝐴𝑇 𝑚𝑖𝑛 = 𝐴1 𝑚𝑖𝑛 + 𝐴2𝑚𝑖𝑛 + 𝐴3 𝑚𝑖𝑛 ; (5.55)

𝐴𝑇 𝑚𝑎𝑥 = 𝐴1 𝑚𝑎𝑥 + 𝐴2 𝑚𝑎𝑥 + 𝐴3 𝑚𝑎𝑥; (5.56)

𝑑𝑆 𝑚𝑖𝑛 = 𝑑3 𝑚𝑖𝑛 + 2𝐴𝑇 𝑚𝑖𝑛; (5.57)

𝑑𝑆 𝑚𝑎𝑥 = 𝑑3 𝑚𝑎𝑥 + 2𝐴𝑇 𝑚𝑎𝑥 . (5.58)

În fig. 5.23 dimensiunile finale prescrise sunt 𝑑3 𝑚𝑖𝑛 şi 𝑑3 𝑚𝑎𝑥, iar dimensiunile intermediare 𝑑2 𝑚𝑖𝑛

şi 𝑑2𝑚𝑎𝑥 - înainte de finisare, 𝑑1 𝑚𝑖𝑛 şi 𝑑1 𝑚𝑎𝑥 - înainte de semifinisare, 𝑑𝑆 𝑚𝑖𝑛 ș𝑖 𝑑𝑆 𝑚𝑎𝑥 − înainte de

degroşare, adică dimensiunile semifabricatului:

𝑑2 𝑚𝑖𝑛 = 𝑑3 𝑚𝑖𝑛 + 2𝐴3 𝑚𝑖𝑛; (5.59)

𝑑2 𝑚𝑎𝑥 = 𝑑2 𝑚𝑖𝑛 + 𝑇2; (5.60)

𝑑1 𝑚𝑖𝑛 = 𝑑2 𝑚𝑖𝑛 + 2𝐴2 𝑚𝑖𝑛 ; (5.61)

𝑑1 𝑚𝑎𝑥 = 𝑑1 𝑚𝑖𝑛 + 𝑇1 ; (5.62)

𝑑𝑆 𝑚𝑖𝑛 = 𝑑1 𝑚𝑖𝑛 + 2𝐴1 𝑚𝑖𝑛 ; (5.63)

𝑑𝑆 𝑚𝑎𝑥 = 𝑑𝑆 𝑚𝑖𝑛 + 𝑇. (5.64)

În cazul adaosurilor nominale date de normative, dimensiunile semifabricatului se calculează astfel:

𝑑𝑆 𝑛𝑜𝑚 = 𝑑3 𝑚𝑎𝑥 + 2𝐴𝑛𝑜𝑚; (5.65)

𝑑𝑆 𝑚𝑖𝑛 = 𝑑𝑆 𝑛𝑜𝑚 + 𝑎𝑖; (5.66)

𝑑𝑆 𝑚𝑎𝑥 = 𝑑𝑆 𝑛𝑜𝑚 + 𝑎𝑠, (5.67)

în care a s şi a i sunt abaterile superioare şi inferioare ale semifabricatului faţă de dimensiunea nominală, date

în tabele standardizate.

5.10 Calculul regimurilor de aşchiere şi al durabilităţii

sculei aşchietoare

5.10.1. Noţiuni de bază

În proiectarea proceselor tehnologice de prelucrări mecanice o atenţie deosebită acordă calculului

regimului de aşchiere şi durabilităţii sculei. Aceste calcule, trebuie să admită, ca ipoteză, fie asigurarea unui

cost minim al operaţiei tehnologice, fie asigurarea unei productivităţi maxime a prelucrării. În cazul în care

parametrii regimului ic aşchiere şi durabilitatea vor fi judicios calculate, asigurarea unui cost minim sau a

unei productivităţi maxime vor fi hotărâte, în ultimă instanţă, de durabilitate. De aceea, durabilitatea poate fi:

durabilitate economică şi durabilitate optimă, în raport cu scopul cc se urmăreşte. Prin extensie sc ajunge la

noţiunile de regimuri economice de aşchiere sau optime dintr-un anumit punct de vedere. Este aproape

imposibil să se calculeze un reg:~ de aşchiere optim din toate punctele de vedere: economic, al

productivităţii maxime, ai energiei minune etc. De aceea, corect este să se precizeze de la început funcţia de

•ptmizare sau funcţia scop: cost minim, productivitate maximă, energie consumată minimă, «asum minim de

scule etc.

În funcţie de multitudinea condiţiilor pe care trebuie să le satisfacă, în funcţie de ura in care

instrumentul matematic este utilizat şi, în fine, în funcţie de modul în care determină durabilitatea sculei

(separat sau o dată cu parametrii regimului de aşchiere), calculul regimului de aşchiere se poate face prin

două metode, şi anume: metoda clasică toda programării matematice.

Metoda clasica se caracterizează prin determinarea în prealabil a unei valori a durabilităţii şi apoi a

parametrilor regimului de aşchiere, cu verificarea ulterioară a unor liţii restrictive in mod succesiv.

Metoda programării matematice a devenit utilizabilă numai în urma dezvoltării programării

matematice şi apariţiei maşinilor electronice de calcul. Această metodă mr.e un mode! matematic care

înglobează o funcţie de optimizare şi foarte multe ii restrictive din a căror rezolvare simultană rezultă

regimul de aşchiere optim !a rândul ei. se subdivide în două: metoda programării matematice, cu rea

durabilităţii constante, determinată în prealabil; metoda programării itice. cu considerarea durabilităţii

variabile o dată cu parametrii regimului de în cadru! acestei metode durabilitatea nu se calculează în

prealabil, ci se deduce cu parametrii regimului de aşchiere: t, s, v.

5.10.2.Calculul clasic al regimului de aşchiere şi al durabilităţii sculei

a.Calculul durabilităţii.

Metoda clasică pentru calculul regimului de aşchiere determinarea in prealabil a durabilităţii sculci.

Durabilitatea poate fi stabilită sau aleasă dm normative in funcţie de secţiunea corpului sculei şi calitatea re a

sculei.

De exempiu. la un cuţit de strunjit cu secţiunea normală 25 × 25 mm2 din oţel nlitatea normată este

60 min, iar pentru alt cuţit de aceeaşi secţiune normală,

dar cu partea activă din carburi metalice, durabilitatea normată este 90 min.

Determinarea durabilităţii prin calcul se face în funcţie de scopul urmărit: productivitatea maximă,

cost minim etc.

Dacă se urmăreşte o productivitate maximă, durabilitatea se calculează cu relaţia

𝑇𝑜𝑝 = 𝜏𝑠(1 − 𝑚)/𝑚 [𝑚𝑖𝑛], (5.68)

iar dacă se urmăreşte un cost minim al prelucrării,

𝑇𝑜𝑐 = [(1 − 𝑚)/𝑚] (𝜏𝑠 + 𝐶2/𝐶1) [𝑚𝑖𝑛], (5.69)

în care: m reprezintă exponentul durabilităţii, care se determină experimental în funcţie de cuplul

semifabricat-sculă; 𝝉𝒔 - timpul necesar unei schimbări a sculei (şi reglarea maşinii-unelte cu această ocazie),

în min; C 1, - rebribuţia muncitorului de la maşina- unealtă, în lei/min; C2 - cheltuielile de exploatare a sculei

calculate cu relaţia

𝐶2 = 𝜏𝑟𝐶3 + 𝐶𝑠/𝑛𝑠 [ l e i ] , (5.70)

în care: ; 𝝉𝒔 este timpul cât durează reascuţirea sculei, în min; C3 - retribuţia muncitorului de la ascuţitorie, în

lei/min; Cs - costul iniţial al sculei, în lei; ns - numărul de ascuţiri permis până la scoaterea din uz a sculei.

Parametrii regimului de aşchiere pot fi calculaţi analitic sau pot fi aleşi din normative pentru diverse

procedee de prelucrare. Calculul analitic se poate realiza manual sau cu ajutorul calculatorului.

b.Stabilirea adâncimii de aşchiere şi a numărului de treceri. Adâncimea de aşchiere se

stabileşte în funcţie de adaosul de prelucrare determinat pentru operaţia dată. Mărimea adâncimii de aşchiere

trebuie astfel stabilită încât să se asigure folosirea raţională a sculei, a puterii maşinii-unelte, tinzându-se pe

cât posibil la reducerea numărului de treceri la minimum.

La prelucrările de degroşare, atunci când rigiditatea sistemului tehnologic şi puterea maşinii-unelte

permit, mărimea adâncimii de aşchiere se stabileşte astfel încât întregul adaos de prelucrare să fie îndepărtat

într-o singură trecere. Astfel, se va asigura o productivitate cât mai ridicată. Prin prelucrarea de degroşare se

îndepărtează circa 70- 80% din adaosul de prelucrare total.

La prelucrările de semifinisare şi finisare, la stabilirea adâncimii de aşchiere trebuie să se aibă în

vedere asigurarea condiţiilor de precizie şi rugozitate impuse, care sunt superioare celor de la degroşare.

Pentru condiţii de aşchiere defavorabile cum sunt aşchierea unor suprafeţe întrerupte, cu şocuri de

angajare, cu adaosuri neuniforme, cu zone dure etc., adâncimea de aşchiere va avea valori mai reduse decât

în condiţii normale de lucru.

Dacă adaosul de prelucrare este prea mare faţă de puterea de aşchiere admisă, mai ales atunci când

trecerile de la o treaptă la alta în cazul prelucrării arborilor au diferenţe mari, atunci adaosul de prelucrare va

fi divizat în mai multe treceri i:

𝑖 = 𝐴𝑝/𝑡 . (5.71)

c.Stabilirea avansului de aşchiere. Avansul de aşchiere se stabileşte în funcţie de natura

prelucrării şi adâncimea de aşchiere stabilită anterior.

În general, la prelucrările de degroşare se folosesc avansuri mari, în detrimentul vitezei de aşchiere,

pentru a se obţine productivităţi ridicate. Valorile avansurilor sunt limitate însă de rezistenţa sculei

aşchietoare, rezistenţa mecanismului de avans al maşinii- unelte, rigiditatea semifabricatului etc.

La prelucrările de finisare se folosesc avansuri relativ mici, impuse de necesitatea realizării

parametrilor de precizie şi calitate ceruţi.

d. Stabilirea vitezei de aşchiere. Viteza de aşchiere se stabileşte în funcţie de materialul

semifabricatului, materialul părţii active a scuiei, adâncimea şi avansul de aşchiere stabilite anterior,

durabilitatea scuiei aşchietoare, posibilităţile maşinii-unelte.

Valorile vitezei de aşchiere se pot alege din tabele normative în funcţie de factorii enumeraţi mai înainte,sau

se calculează analitic cu relaţia lui Time- Taylor;

𝑣 = 𝐶𝑣𝑇𝑚𝑣𝑡𝑥𝑣𝑆𝑦𝑣

𝐾𝑝 𝐾𝑠𝑡 𝐾𝑐 𝐾𝑠 𝐾𝛾 𝐾𝜘 𝐾𝜘1𝐾𝛼 𝐾𝑟 𝐾𝑞 𝐾𝑢𝑧 𝐾𝜔, (5.72)

în care: 𝐶𝑣 este o constantă, determinată experimental în funcţie de cuplul semifabticat – sculă; 𝑚𝑣 , 𝑥𝑣 , 𝑦𝑣-

exponenţi determinaţi experimental în funcţie de condiţiile de aşchiere; Kp - coeficientul de prelucrabilitate a

semifabricatului dat; Kst- coeficient care depinde de starea materialului de prelucrat (normalizat, recopt etc.);

Kc - coeficient care depinde de starea suprafeţei de prelucrat (cu sau fără crustă); K s coeficient care depinde

de materialul părţii active a sculei; K γ - coeficient care depinde de unghiul de degajare al sculei; Kϰ -

coeficient care depinde de unghiul de atac principal al sculei; 𝐾𝜘1- coeficient care depinde de unghiul de atac

secundar al scuiei; Kα - coeficient care depinde de unghiul de aşezare al sculei; Kr - coeficient care depinde

de raza la vârf a scuiei; K q - coeficient care depinde de aria secţiunii cuţitului; Kuz - coeficient care depinde

de gradul de uzare al sculei K ω - coeficient care depinde de lichidul de aşchiere utilizat.

Valorile acestor coeficienţi sunt date în tabele normative. Se observă volumul mare de calcule pentru

stabilirea vitezei de aşchiere. De aceea, utilizarea metodei calcul analitic este limitată, .aceasta justificându-

se în cazul producţiilor de serie mare masă.

După stabilirea vitezei de aşchiere se calculează turaţia piesei (la strunjire, rectificare sau a scuiei (la

găurire, frezare etc.) cu relaţia

𝑛 = 1000𝑣/(𝜋𝐷) [𝑟𝑜𝑡/𝑚𝑖𝑛], (5. 73)

În care D este diametrul piesei sau al scuiei aşchietoare, în mm.

Valoarea obţinută se pune de acord cu turaţiile maşinii-unelte pe care se face prelucrare, alegându-se

turaţia imediat inferioară sau superioară dacă ∆v% < 5%. După determinarea turaţiei reale se calculează

viteza reală de aşchiere cu relaţia

𝑣𝑟=π D 𝑛𝑟/ 1000 [𝑚/𝑚𝑖𝑛]. (5.74)

Variaţia vitezei se calculează cu relaţia

∆𝑣% = |𝑣𝑟−𝑣|𝑣𝑟

100% < 5% (5.75)

Viteza de avans se calculează în funcţie de avansul şi turaţia stabilite anterior,astfel:

-pentru strunjire şi găurire, 𝑣𝑠 = 𝑠𝑛 [mm/min]; (5.76)

-pentru frezare , 𝑣𝑠 = 𝑠𝑑𝑛𝑧 [mm/min], (5.77)

unde: n este turaţia piesei la stunjire sau a sculei la găurire şi frezare, în rot/min; sd – avansul pe dinte la

frezare, în mm/dinte; z - numărul de dinţi ai frezei.

e. Verificarea puterii motorului electric. După stabilirea parametrilor de aşchiere. se determină

puterea de aşchiere reală

(5.78)

unde; Fy este componenta principală a forţei de aşchiere, în daN; vr - viteza de aşchiere reală, în m/min; η-

randamentul maşinii-uneite (0,8 .. 0,9).

Puterea calculată cu relaţia (5.78) se compară cu puterea nominală a motorului electric care

acţionează maşina-unealtă PME. în cazul în care Pr ≤ PME , se consideră că regimul de aşchiere stabilit se

poate realiza pe maşina-unealtă aleasă.

5.10.3. Calculul regimului optim de aşchiere şi a durabilităţii sculei

prin metoda programării matematice

Din cele arătate rezultă că, datorită determinării succesive a parametrilor regimului de aşchiere,

metoda clasică implică în calculul regimurilor de aşchiere, arbitrariul. Metoda programării matematice

înlătură aproape total arbitrariul. După cum s-a arătat, această metodă modernă de calcul a regimurilor de

aşchiere se subdivide în două: metoda durabilităţii constante şi a durabilităţii variabile. Ambele metode

elimină arbitrariul, dar numai metoda durabilităţii variabile asigură costul minim sau productivitatea

maximă.

Utilizarea programării matematice presupune întocmirea şi rezolvarea unui modei matematic care

conţine o funcţie de optimizare sau funcţie scop şi mai multe funcţii sau relaţii restrictive.

A. Funcţia de optimizare. În cazul când se urmăreşte ca prelucrarea să se realizeze la un cost

minim, funcţia de optimizare se determină ţinând seama de: C1, care reprezintă retribuţia muncitorului ce

efectuează prelucrarea la operaţia respectivă, în lei/min; C2 - cheltuielile legate de schimbarea sculei, în lei;

τb - timpul de bază ( de maşină), în min; nsi - numărul de reascuţiri ale sculei în timpul prelucrării piesei la

operaţia respectivă. Astfel:

(5.79)

Dar (5.80)

iar (5.81)

unde: T este durabilitatea sculei aşchietoare, în min; Ap - adaosul de prelucrare care se îndepărtează de pe

piesă la operaţia respectivă, în mm, rezultând costul prelucrării

(5.82)

Atunci când se urmăreşte să se obţină o productivitate maximă, funcţia de optimizare se determină

ţinând seama, în afară de τ b şi nsi , şi de timpul τ s necesar pentru înlocuirea sculei uzate şi reglarea la

dimensiune a maşinii-uneite. În acest caz timpul de lucru pe bucată va fi

(5.83)

Ţinând seama de relaţiile (5.80) 5.5 (5.81), se obţine

𝜏𝑏𝑢𝑐 = 𝑙𝐴𝑝

𝑛𝑠𝑡 �1 + 𝜏𝑠

𝑇� . (5.84)

B. Funcţiile restrictive. Durabilitatea sculei aşchietoare. Pentru determinarea relaţiei

restrictive a durabilităţii se pleacă de la egalarea relaţiilor (5.72) şi (5.74): 𝐶𝑣

𝑇𝑚𝑣𝑡𝑥𝑣𝑆𝑦𝑣𝐾𝑡𝑜𝑡 =

𝜋𝑑𝑛1000

,

de unde rezultă relaţia de restricţie căutată

𝑇𝑚𝑣𝑛 𝑡𝑥𝑣𝑆𝑦𝑣 = 1000𝐶𝑣𝐾𝑡𝑜𝑡/(𝜋𝑑) , (5.85)

în care d este diametrul suprafeţei care se prelucrează.

Ritmul liniei tehnologice.Atunci când procesul tehnologic de prelucrare a piesei se efectuează pe o

linie tehnologică în flux continuu,timpul de lucru pe bucată la fiecare operaţie trebuie să fie egal sau puţin

mai mic decât ritmul liniei tehnologice. Deci , regimul de aşchiere, care trebuie să asigure un cost minim sau

o productivitate maximă, va fi îngrădit de ritmul liniei tehnologice.Dependenţa parametrilor regimului de

aşchiere de ritmul liniei tehnologoce de gradul de încărcare a maşinii-unelte pe care se execută operaţia

respectivă (şi de alţi factori ) se determină în felul următor: cunoscând ritmul liniei tehnologice R i şi timpul

de lucru pe bucată τ buc ,rezultă numărul de maşini-unelte pe care trebuie să se facă operaţia respectivă:

𝘘𝑚𝑢 = 𝜏𝑏𝑢𝑐 𝑖 /𝑅𝑙 (5. 8 6)

Întrucât, de cele mai multe ori, din acest raport rezultă un număr fracţionar, acesta se rotunjeşte la un

număr întreg care va reprezenta numărul de maşini-unelte real (𝑄mu r ) pe care are loc prelucrarea piesei la

operaţia respectivă. Raportul

𝑄mu r /𝑄mu r = Ki (5.87)

reprezintă gradul de încărcare a maşinii-unelte. Din relaţia (5.86) şi (5.87) rezultă

𝜏𝑏𝑢𝑐 𝑖 = 𝑅𝑙𝑄𝑚𝑢 𝑟𝐾𝑖 . (5.88)

Timpul de lucru pe bucată τbuc: mai poate fi exprimat în funcţie de timpul de bază 𝜏𝑏 , timpul auxiliar

𝜏𝑎 timpul de deservire tehnică şi organizatorică rdto , timpul de odihnă iţi fireşti 𝜏𝑛𝑓 , , timpul de pregătire

încheiere încheirererepartizat pe bucată𝜏î. , adică

𝜏𝑏𝑢𝑐 = 𝜏𝑏 + 𝜏𝑎 + 𝜏𝑑𝑡𝑒 + 𝜏𝑛𝑓 + 𝑇𝑝î/𝑛 . (5.89)

Întrucât ultimile patru componente ale timpului pe bucată sunt independente de regimul de aşchiere,

se poate scrie

𝜏𝑏𝑢𝑐 = 𝜏𝑏 + 𝜏1, (5.90)

sau 𝜏𝑏𝑢𝑐 = 𝑙𝐴𝑝/(𝑛𝑡𝑠) + 𝜏1 . (5.91)

Timpul pe bucată trebuie să fie egal sau cu puţin mai mic decât ritmul liniei tehnologice şi, ţinând

seama de relaţiile (5.88) şi (5.91), se obţine

𝑙𝐴𝑝/(𝑛𝑡𝑠) + 𝜏1 ≤ 𝑅𝑙𝑄𝑚𝑢 𝑟𝐾𝑖 , (5.92)

de unde rezuiîâ condiţia restrictiva căutată:

(5.93)

Puterea motorului electric trebuie să fie mai mare sau cel puţin egală cu puterea de aşehiere

consumată, adică

(5.94)

în care: Fy este componenta principală a forţei de aşehiere, în daN; vr - viteza de aşehiere reală, în m/min; η - randamentul maşinii-unelte (0,8 ... 0.9).

Componenta Fy a forţei de aşehiere se poate determina după relaţii cunoscute (din teoria aşchierii

metalelor), care, de exemplu pentru strunjire, este

(5.95)

unde: CFy, xFy şi yFy sunt constante ale căror valori se determină experimental pentru fiecare caz concret de

aşehiere in parte. Prelucrând relaţiile (5.74), (5.94) şi (5.95), se obţine relaţia restrictivă

(5.96)

Rigiditatea dinamică a maşinii-unelte. Dacă se analizează relaţiile

(5.97)

(5.98)

în care R dineste rigiditatea dinamică a maşinii-unelte, Xdin - cedarea elastică şi K1 - fracţiunea din toleranţa

piesei Tp , rezultă

(5.99)

unde xFx, y Fx şi CFx sunt constante determinate experimental.

Rigiditatea semifabricatului. Înlocuind în relaţia (5.99) valoarea rigidităţii semifabricatului, se obţine

relaţia restrictivă

(5.100)

Rigiditatea sculei aşchietoare. Înlocuind în relaţia (5.99) valoarea rigidităţii sculei, se obţine relaţia

restrictivă

(5.101)

Încărcarea maximă admisă de mecanismul de avans. Forţa maximă admisă de mecanismul de avans

Fa trebuie să fie mai mare sau cel puţin egală cu componenta axială a forţei de aşehiere:

(5.102)

Înlocuind în relaţia (5.102) expresia componentei axiale a forţei de aşehiere Fz , în cazul particular al

prelucrării prin strunjre, se obţine relaţia restrictivă impusă de acest factor:

(5.103)

Temperatura rezultată în zona de aşchiere. Rezistenţa la uzare a muchiei aşchietoare a sculei este

influenţată în mare măsură de temperatura acesteia în zona de aşchiere. Temperatura maximă admisibilă 𝜃𝑎 a

muchiei aşchietoare a sculei în zona de aşchiere (8a = 500° C pentru scule din oţel rapid) trebuie să fie mai

mare decât temperatura θ care ia naştere în zona de aşchiere şi asigură costul minim sau productivitatea

maximă.

adică

5.104)

Ţinând seama de expresia temperaturii în zona de aşchiere la prelucrarea prin strunjire, se obţine

(5.105)

de unde rezultă condiţia restrictivă

(5.106)

unde 𝑥𝜃 , 𝑦𝜃 ş𝑖 𝑧𝜃 sunt constante determinate experimental.

Rugozitatea suprafeţei prelucrate. O influenţă deosebită asupra rugozităţii o are avansul de lucru şi

raza la vârf a sculei (v. cap. 7):

(5.107)

din care rezultă relaţia restrictivă pentru o rugozitate impusa suprafeţei care se prelucrează cu un cuţit cu raza

r:

𝑠𝑚𝑖𝑛 ≤ 8R2r1000

(5.108)

Limitele adâncimii de aşchiere. Adâncimea de aşchiere trebuie să fie egală sau mai mică decât

adaosul de prelucrare Ap şi egală sau mai mare decât adâncimea minimă t 0 sub care aşchierea practic se

elimină, având loc o tasare sau răzuire a materialului:

(5.109)

Cinematica maşinii-unelte. La fiecare maşină-unealtă, datorită cinematicii cutiei de viteze şi de

avansuri se poate realiza un număr determinat de turaţii şi avansuri în limitele n min, n max ,respectiv, smin şi

smax. Parametrii regimului de aşchiere care se calculează trebuie să fie cuprinşi în limitele gamei de turaţii şi

avansuri posibile de realizat pe maşina-unelată respectivă:

(5.110)

(5.111)

C. Modelul matematic de otimizare a parametrilor regimului de aşchiere şi a durabilităţii sculei.

După ce s-au găsit funcţia de optimizare şi relaţiile restrictive se poate formula matematic problema

determinării durabilităţii şi a regimului de aşchiere.

Dacăă se consideră drept funcţie de optimizare relaţia (5.82), atunci, pentru prelucrarea prin

strunjire, formularea matematică a problemei este următoarea: să se determine valorile mărimilor T, n, t, s

care fac minimă funcţia (5.82) în condiţiile

restrictive prezentate. Astfel, modelul matematic se prezintă sub următoarea formă:

(5.112)

În cazul când funcţia de optimizare este relaţia productivităţii maxime, formularea matematică a

problemei este aceeaşi, înlocuindu-se doar funcţia de optimizare şi rămânând aceleaşi relaţii restrictive.

Dacă în modelul matematic întocmit se consideră că durabilitatea este constantă, atunci funcţia de

optimizare poate fi pusă sub forma generală

(5.113)

Pentru a se liniariza toate relaţiile se logaritmează funcţia de optimizare şi relaţiile restrictive,

adoptându-se, pentru simplificare, următoarele notaţii:

𝑓1 = 𝑙𝑔𝑓; 𝑓0 = 𝑙𝑔𝐾0; 𝑥1 = 𝑙𝑔𝑛; 𝑥2 = 𝑙𝑔𝑡; 𝑥3 = 𝑙𝑔𝑠. (5.114)

Se obţine astfel următorul model matematic de programare liniară pentru determinarea regimului

optim de aşchiere în condiţiile asigurării unui cost minim al prelucrării:

(5.115)

Coeficienţii b1, ... , b15 se obţin prin logaritmarea membrilor doi ai relaţiilor restrictive.

Dacă se ţine seama că şi durabilitatea sculei este variabilă o dată cu parametrii regimului de aşchiere

şi se logaritmează direct funcţia de optimizare din modelul (5.112), se obţine

(5.116)

din care se observă că funcţia obţinută nu mai este liniară. Datorită acestui lucru, în cazul de faţă modelul

matematic al problemei determinării durabilităţii sculei şi a parametrilor regimului de aşchiere nu mai este

cel al unei probleme de programare liniară, ci al unei probleme de programare neliniară.

Pentru rezolvarea acestor modele se pot întocmi programe cu rezolvare pe calculator.

În cazul rezolvării manuale a modelului matematic prezentat se poate scoate expresia durabilităţii din

funcţia de optimizare şi înlocuirea acesteia în prima restricţie din model. Astfel este eliminată durabilitatea

din model, ca parametru. Se liniarizează apoi loate relaţiile prin logaritmare şi se obţin parametrii n, t, s.

După aceea se calculează durabilitatea din prima relaţie restrictivă a modelului 5.112 iar, în final, costul

minim al prelucrării prin rezolvarea funcţiei de optimizare.

5.10.4. Determinarea regimului de aşchiere Ia prelucrarea

pe maşiui-unelte multicuţite

Faţă de prelucrarea cu o singură sculă, prelucrarea cu mai multe scule simultan reduce timpul de

lucru într-o măsură foarte mare. Prelucrarea cu mai multe scule simultan nu se poate face pe orice fel de

maşina, ci numai pe maşini-unelte speciale, şi anume pe maşini-unelte semiautomate, automate şi agregate,

unde sunt dimensionate corespunzător Mecanismele de avans şi de acţionare principală.

Calculul regimului de aşchiere şi al normei tehnice de timp la prelucrarea cu mai multe scule

simultan, pe astfel de maşini, diferă de cel care se face la prelucrarea cu o singură sculă, pe maşinile unelte

obişnuite. Determinarea regimului de aşchiere şi a normei tehnice de timp, în acest caz, impune îndeplinirea

anumitor condiţii. Cele mai importante sunt: durabilitatea sculei şi parametrii de lucru.

a. Stabilirea durabilităţii optime a sculei. La prelucrarea cu o sculă, de exemplu,cu un cuţit din

oţel rapid de secţiune normală, se ia durabilitatea egală cu 60 min.În normative, timpul auxiliar necesar

pentru schimbarea cuţitului uzat se prevede a fi egal cu (0,6 ... 0.7) min, ceea ce reprezintă (1 ... 1,16)% din

valoarea durabilităţii şi echivalează (I ... 1,5)% din timpul de bază, de maşină. Dacă prelucrarea se face însă

cu 10 ... 15 cuţite simultan şi dacă toate au aceeaşi durabilitate, atunci timpul auxiliar necesar pentru

schimbarea lor este aproximativ (10 ... 17,5)% din valoarea durabilităţii. Pentru o durabilitate egală cu 60

min, înseamnă că, într-un schimb de 480 min, sculele uzate se înlocuiesc de 8 ori (sau sculele reascuţite) şi

deci se consumă un timp auxiliar de înlocuire 0,70 min ×15 cuţite × 8 - 84 min. Deci, din 8 ore de lucru se

pierde 1 h şi 24 min cu hiocuirea şi reglarea sculelor. Pentru a micşora acest procent, care este după cum se

vede destul de mare, trebuie în primul rând să se mărească durabilitatea sculelor. Mijlocul cel mak uşor

pentru mărirea durabilităţii este de a micşora viteza de aşchiere. Dependenţa

durabilităţii de viteza de aşchiere, după cum se ştie, este

(5.117)

Dacă se micşorează viteza de aşchiere de la v la v1, , atunci această dependenţă

devine

(5.118)

Făcând raportul acestor două mărimi, T 𝑇1𝑚 şi Tm, rezultă că

(5.119)

Dacă se micşorează viteza de aşchiere, de exemplu cu 15%, şi dacă m =0,2, atunci durabilitatea

cuţitului se ridică de la 60 la 140 min, adică aproape de 2,4 ori.

Durabilitatea completului de scule se determină în funcţie de raportul dintre timpul consumat cu

schimbarea tuturor sculelor din complet şi timpul egal cu durabilitatea, exprimată în minute. Acest raport,

exprimat în procente, poate să rămână acelaşi ca în cazul lucrului cu o singură sculă, sau să se determine pe

bază de date experimentale. Dacă raportul procentual rămâne acelaşi ca în cazul lucrului cu o singură sculă,

atunci durata de lucru a întregului complet se măreşte proporţional cu numărul de scule din complet. De

exemplu, dacă completul de scule este format din 10 cuţite şi durabilitatea unui cuţit de secţiune normală din

oţel rapid este 60 min, atunci durata de lucru a întregului complet de scule este de 600 min. Adică, în cazul

general,

(5.120)

unde q este numărul de scule care lucrează simultan, considerând că toate sculele sunt încărcate la fel; Tei -

durabilitatea unei scule dacă ar lucra singură; Tcom- durata de lucru pentru completul de scule.

b. Stabilirea parametrilor regimului de aşchiere. Cunoscându-se relaţia de legătură între

durabilitatea unei scule şi turaţia de lucru,

(5.121)

se înlocuieşte în relaţia (5.120) şi se obţine

(5.122)

sau (5.123)

Din motive de rezolvare mai uşoară, relaţia (5.123) se amplifică cu 1000μ şi se

obţine

(5.124)

unde ne este turaţia admisă în condiţiile de lucru cu o singură sculă.

Cu ajutorul relaţiei (5.124) se poate determina turaţia cea mai economică. Pentru acest lucru

succesiunea calculelor este următorea: se determină turaţia optimă plecând de la lucrul cu fiecare sculă

individuală (separat), adică nei ; din tabele speciale se determină

mărimile ajutătoare W = (1000/n e)μ ; se însumează apoi aceste mărimi şi se găseşte

(5.125)

În funcţie de valoarea găsită ∑ 𝑊𝑖𝑞𝑖=1 , în acelaşi tabel se găseşte turaţia optimă pentru

completul de scule.

În loc de turaţia comună se poate determina viteza de aşchiere comună sau viteza de avans comună,

dacă se introduc în relaţia (5.124) vitezele economice pentru fiecare sculă.

Dacă turaţiile, vitezele de aşchiere sau vitezele de avans sunt egale la toate sculele din comlet, atunci

relaţia (5.124) va fi de forma

(5.126)

Din această relaţie se poate determina

(5.127)

sau, dacă se notează 𝐾𝑞 = 1/ �𝑞𝜇 , atunci se obţine

(5.128)

Valoarea coeficientului K q se poate detremina uşor din tabele speciale, în funcţie de parametrii μ şi q

(tabelul 5.5).

Pentru determinarea relaţiilor cu ajutorul cărora se calculează turaţia comună, viteza de aşchiere

comună sau viteza de avans comună, s-a admis ipoteza că timpul de lucru al fiecărei scule este acelaşi. În

realitate însă, la lucrul cu mai multe scule simultan, sculă aşchiază un timp diferit, întrucât parcurge lungimi

diferite sau poate să lucreze cu turaţii diferite. De aceea şi durata de lucru reală a fiecărei scule din completul

este diferită.

This image cannot currently be displayed.

Se înţelege de la sine că, sculele care lucrează în condiţii egale însă au de prelucrat o suprafaţă cu o

lungime mai mică au o durabilitate mai mare (întrucât o mare din timp ele lucrează în gol). Durabilitatea

acestor scule poate fi micşorată până la limita durabilităţii sculelor care aşchiază lungimea cea mai mare de

suprafaţă. Micşorarea durabilităţii sculelor amintite permite să se mărească viteza lor de aşchiere, respectiv

să mărească turaţia admisibilă. Coeficientul de corecţie cu care se multiplică viteza de iniţială vin sau turaţia

nin , pentru a se obţine vmax şi nmax , este Kλ. Valorile acestui coeficient sunt date în tabelul 5 .6 în funcţie de μ

şi λ. Exponentul μ este inversul coeficientului mv, iar λ se determină făcând raportul

(5.129)

unde 𝐿𝑎șeste lungimea de aşchiere la faza respectivă.

În majoritatea cazurilor, atunci când prelucrarea se face cu mai multe scule simultan, sculele sunt

fixate pe un suport comun şi deci toate aşchiază cu aceeaşi viteză de avans. Valoarea vitezei de avans

comună trebuie să se determine în funcţie de scula cea mai solicitată. Lungimea cursei fiecărei scule este

egală cu a celei mai lungi suprafeţe care se prelucrează.

Dacă sculele cu care se face prelucrarea simultan sunt fixate pe acelaşi ax portscule, atunci acestea

au aceeaşi turaţie, care trebuie să fie egală cu turaţia corespunzătoare celei mai solicitate scule din complet.

Dacă sculele cu care se face prelucrarea sunt fixate într-un cap multiax, atunci fiecare sculă în parte

poate avea o turaţie şi un avans pe rotaţie diferit, însă toate sculele trebuie să aibă un avans pe minut comun.

Prelucrarea cu mai multe scule simultan are drept scop micşorarea timpului de lucru la minim

posibil.

Dacă însă numărul de cuţite este diferit de numărul optim, atunci timpul de maşină creşte în loc să

scadă, aşa cum rezultă din cele ce urmează. Se presupune că prelucrarea se face cu q cuţite simultan. Forţa

maximă admisibilă de aşchiere

(5.130)

Dacă prelucrarea se face nu cu q scule, ci cu q1, (q1> q), la aceeaşi forţă maximă admisibilă de

aşchiere, avansul trebuie să fie egal cu s1 , adică

(5.131)

şi, egalând relaţiile (5.130) şi (5.131)

(5.132)

rezultă (5.133)

Timpii de bază (de maşină) la lucrul cu q şi q1 cuţite sunt:

(5.134)

Dacă se face raportul acestor două mărimi, rezultă

(5.135)

Raportul lungimilor care se aşchiază cu fiecare cuţit este invers proporţional cu raportul numerelor

de cuţite cu care se face aşchierea, adică

(5.136)

Introducând în relaţia (5.135) relaţiile (5.133) şi (5.136), se obţine

(5.137)

(5.138)

Deoarece q> q, rezultă că Tb1 > Tb (deoarece 1 /yF >1), ceea ce permite să se tragă următoarea

concluzie: timpul de bază minim se realizează la prelucrarea cu un număr optim de scule. Orice alt număr de

scule va conduce la creşterea timpului de bază.

5.10.5. Determinarea regimului de aşchiere la prelucrarea găurilor

cu cap multiaxe

La prelucrarea găurilor cu cap multiaxe sculele pot avea turaţia şi avansul pe rotaţie diferite, însă

viteza de avans pe minut a tuturor sculelor trebuie să fie aceeaşi. Pentru un anumit cap multiaxe raportul

dintre numărul de rotaţii pe minut ale axelor este bine determinat prin proiectare şi nu se poate schimba.

Metodologia de determinare a regimului de aşchiere cuprinde mai multe etape. Pentru fiecare

burghiu se determină avansul maxim admisibil în funcţie de rezistenţa burghiului. Valorile obţinute se

corectează în funcţie de raportul dintre turaţiile axelor.

Fie, de exemplu, N1, burghie elicoidale cu 𝝓 d 1 şi N2 burghie cu 𝝓 d2.. După ce s-au stabilit

avansurile admisibile, în mm pe rotaţie, se pune condiţia ca vitezele de avans ă fie egale:

de unde rezultă ) (5.140)

Raportul n2/nl este determinat din proiectarea capului multiaxe. Dacă se ia ca hazi de plecare 5, stabilit

anterior, se verifică valoarea

(5.141)

Dacă nu se verifică se alege altă combinaţie de avansuri, cu condiţia să nu 4epişească valorile

maxime admise şi, în acelaşi timp, să respecte relaţia (5.139).

O dată stabilite avansurile, se determină, pentru fiecare burghiu în parte, forţa necesară pentru

realizarea avansului axial, care, apoi, se însumează pentru a se verifica forţa totală este mai mică sau cel mult

egală cu forţa maximă admisibilă:

(5.142)

Dacă relaţia (5.142) nu se verifică, atunci se calculează raportul

(5.143)

In funcţie de valoarea raportului KF, se scoate, din tabele special întocmite, coeficientul de corecţie a

avansurilor KsF , rezultând

(5.144)

(5.145)

În funcţie de avansurile corectate s lc, s2c , şi de restul condiţiilor de aşchiere (semifabricate,

diametrele găurilor, lungimea lor etc.) se determină analitic, sau din tabele normative, vitezele de aşchiere

corespunzătoare v1, şi v2.

Se calculează apoi turaţiile corespunzătoare n1, şi n2, în funcţie de vitezele de aşchiere stabilite şi de

diametrele burghielor:

(5.146)

(5.147)

Se menţionează că, iniţial, se cunoştea raportul n 1 /n 2din proiectarea capului multiaxe, dar nu şi

valorile absolute ale turaţiilor.

În funcţie de turaţiile şi avansurile determinate, se calculează în continuare vitezele de avans:

(5.148)

(5.149)

Viteza de avans comună, in mm/min, al completului de burghie se determină cu

relaţia

(5.150)

În funcţie de viteza de avans comună, în mm/min şi avansul, în mm/rot, se determină numărul comun

de rotaţii pe minut pentru cele două grupe de burghie:

(5.151)

(5.152)

Cunoscându-se rapoartele de trasmitere de la axul principal al maşinii de găurit la cele două grupe de

axei i1 şi i 2prin proiectarea capului multiaxe, se determină în continuare turaţia axului principal:

(5.153)

(5.154)

Respectând metodologia prezentată, valorile turaţiilor n ap1 şi , şi n ap2 vor fi foarte apropiate sau chiar

confundate. Dacă nu se confundă, se adoptă valoarea mai mică, ţinând seama şi de turaţiile existente la

maşina-unealîă. Astfel se determină turaţia arborelui principal al maşinii de găurit.

Se calculează în continuare avansul, în mm/rot, al arborelui principal,

(5.155)

punându-se de acord valoarea găsită cu avansul pe care-! poate realiza maşina-unealtă.

O dată stabilite turaţiile şi avansurile, se determină, pentru fiecare burghiu în parte, puterea necesară

la aşchiere, care apoi se însumează pentru a se verifica dacă puterea totală este mai mică sau cel mult egală

cu puterea motorului electric:

(5.156)

Dacă relaţia (5.156) nu se respectă, se corectează turaţia axului principal corespunzător:

(5.157)

Se alege, din caracteristicile maşinii de găurit, turaţia imediat interioară, în aceste condiţii,

obţinându-se astfel turaţia reală a axului principal n apr stabilită definitiv. Se calculează definitiv viteza de

avans reală a completului de burghie

(5.158)

Cunoscându-se toţi parametrii regimului de aşchiere, se poate determina timpul de bază i de maşină)

cu relaţia

(5.159)

în care: l este dimensiunea celei mai lungi găuri care trebuie executată în piesa respectivă, în mm;

l1înalţimea conului de lavârful burghiului,plus cota de angajare a sculei, în mm; napr-turaţia arborelui

principal reală, în rot/min; sap-avansul capului de găurit la o rotaţie a axului principal, în mm/rot.

Metoda de normare a lucrului la maşinile de găurit cu capete multiaxe poate servi drept bază pentru

normarea lucrului pe maşinile-unelte agregat,întrucât acestea din urmă dispun de câteva capete multiaxe.

Regimul de lucru şi timpul de bază se determină pentru fiecare cap multiaxe în parte, iar timpul total comun

pentru toate capetele se detemină cu relaţia

(5.160)

5.11. Normarea muncii

5.11.1. Norma de muncă

Prin normă de muncă se înţelege cantitatea de muncă repartizată unui executant într-o perioadă de

timp pentru efectuarea unei lucrări sau a unui serviciu în anumite condiţii tehnico-organizatorice precizate.

Normele de muncă pot fi exprimate în mai multe forme, în funcţie de specificul activităţii: norme de

timp, norme de producţie, norme de servire, sfere de atribuţiiuni etc.

Pentru oricare dintre formele de exprimare, norma de muncă trebuie să descrie conţinutul muncii şi

cantitatea de muncă ce trebuie efectuată. În cazul în care munca se desfăşoarăr în echipă, norma de muncă se

exprimă sub forma normei de personal.

5.11.2. Norma de timp şi norma de producţie

Prin normă de timp se înţelege durata stabilită pentru executarea unei lucrări în anumite condiţii

tehnico-organizatorice Norma de timp se referă, cu precădere, la durata operaţiei de prelucrare şi se exprimă

în minute.

Norma de producţie reprezintă cantitatea de lucru fizic dată în execuţie într-un

anumit timp. În funcţie de caracterul lucrărilor executate, norma de producţie se poate exprima în diferite

tipuri de unităţi: număr de piese, unităţi de greutate, de lungime, de suprafaţă, de volum etc. realizate în

unitatea de timp.

La prelucrările pe maşini-unelte norma de timp se exprimă în minute pe bucată, iar norma de

producţie în număr de piese executate într-un minut.

Între norma de timpτn şi norma de producţie Nτ_ , există o legătură directă. Reducerea normei de

timp implică o creştere proporţională a normei de producţie. Această legătură poate fi exprimată prin relaţia

𝜏𝑛 = 1/𝑁𝜏 (5.161)

5.11.3. Structura normei de timp

La realizarea proceselor tehnologice de prelucrări mecanice, în componenţa normei de timp intră

diferite categorii de timpi, consumaţi în mod diferit pentru realizarea sarcinii de producţie.

a.Timpul de pregătire - încheiere τ pî este destinat executării unor lucrări la locul de muncă înaintea

începerii şi după terminarea prelucrării lotului de piese. Înainte de începerea lucrului, locul de muncă trebuie

pregătit în mod corespunzător efectuării operaţiei de prelucrare a unui lot de piese. Această pregătire vizează,

în principal, echiparea locului de muncă cu sculele, dispozitivele şi verificatoarele necesare executării

operaţiei de prelucrare. Tot în această etapă se efectuează reglarea sistemului tehnologic şi prelucrarea uneia

sau a câtorva piese de probă, în scopul verificării reglării efectuate. După îndeplinirea activităţilor

menţionate, se poate trece la prelucrarea lotului de piese în serie.

După terminarea prelucrării lotului de piese, se consumă iarăşi un timp pentru dezafectarea locului

de muncă de echipamentele şi reglările specifice operaţiei care s-a executat, în vederea pregătirii pentru o

altă operaţie de prelucrare.

Suma celor două categorii de timp formează timpul de pregătire-încheiere, notat cu τpî , . Timpul de

pregătire-încheiere este afectat operaţiei de prelucrare încă din faza de proiectare a procesului tehnologic.

Sub acest aspect, timpul de pregătire-încheiere are un profund conţinut tehnico-organizatoric.

În general, lucrările prevăzute a fi efectuate în cadrul timpului de pregătire- încheiere sunt executate

de muncitorii reglori, aceştia având o înaltă pregătire profesională.

Timpul de pregătire-încheiere se dă în minute pe lot. De aceea, în cadrul normei de timp, exprimată

în minute pe bucată, timpul de pregătire-încheiere trebuie împărţit la numărul de piese din lot.

b.Timpul efectiv (operativ) τ e reprezintă intervalul în cursul căruia se realizează efectiv operaţia de

prelucrare. Acesta conţine două componente: timpul de bază şi timpul auxiliar.

c.Timpul de bază τb este acela în care au loc modificări ale formei geometrice, dimensiunilor,

calităţii suprafeţelor prelucrate în operaţia respectivă. În cadrul timpului de bază se conferă produsului, în

mod direct, o parte din valoarea de întrebuinţare finală, ca urmare a modificărilor menţionate.

d.Timpul auxiliar τa este componenta timpului efectiv care se consumă în afara

prelucrărilor propriu-zise, pentru realizarea unui complex de acţiuni necesare executării operaţiei de

prelucrare. Acesta se compune dintr-o sumă de timpi elementari necesari următoarelor scopuri: orientarea şi

fixarea semifabricatelor în dispozitiv sau pe masa maşinii-unelte, desfacerea semifabricatelor după

prelucrare, scoaterea şi depozitarea acestora, manevrarea diferitelor organe ale maşinii-unelte, executarea

curselor în gol, pornirea şi oprirea maşinii, schimbarea avansurilor, a turaţiilor etc.

În general, timpul auxiliar reprezintă o cotă parte însemnată în cadrul timpului efectiv, putând chiar

depăşi timpul de bază. De aceea, la elaborarea proceselor tehnologice trebuie să se acorde o atenţie deosebită

reducerii acestei categorii de timp, prin aceasta asigurându-se creşteri însemnate ale productivităţii muncii.

e. Timpul pentru deservirea locului de muncă 𝜏d este o categorie de timp care se consumă în scopul

menţinerii locului de muncă într-o stare corespunzătoare sarcinii de producţie. Se compune din timpul pentru

deservirea tehnică a locului de muncă τdt şi timpul pentru deservirea organizatorică a locului de muncă τdo .

Timpul pentru deservirea tehnică cuprinde: înlocuirea sculelor uzate, refacerea unor reglări, ascuţirea

sculelor etc.

În timpul pentru deservirea organizatorică se efectuează: curăţirea şi ungerea maşinii la terminarea

schimbului, aşezarea sculelor la începutul şi terminarea lucrului, îndepărtarea aşchiilor etc.

Defalcarea timpului de deservire în cele două categorii menţionate se explică prin faptul că

elementele de timp care formează timpul pentru deservirea tehnică depind de lucrul care se execută concret,

pe când timpul pentru deservirea organizatorică nu depinde de lucrul concret, fiind îndeobşte consumat la

executarea oricărei categorii de lucrări. Din motivele arătate, timpul pentru deservirea tehnică se stabileşte în

procente din timpul de bază, iar cel pentru deservirea organizatorică în procente din timpul efectiv.

f. Timpul pentru odihnă şi necesităţi fireşti τo este exprimat în procente din timpul efectiv şi

reprezintă durata estimată pentru odihna fiziologică şi necesităţile fireşti ale lucrătorului.

Relaţia de calcul a normei de timp este

𝜏𝑛 = 𝜏𝑝î/𝑛 + 𝜏𝑢 , (5.162)

în care: τpî este timpul de pregătire-încheiere; n - numărul pieselor din lot; τu - timpul unitar. Timpul unitar

τ u rezultă din însumarea timpilor care se consumă în cadrul operaţiei, fiind dat de relaţia

𝜏𝑢 = 𝜏𝑏 + 𝜏𝑎 + 𝜏𝑑𝑡 + 𝜏𝑑𝑜 + 𝜏𝑜 . (5.163)

Evaluând timpii de deservire şi de odihnă ca procente din timpii de bază şi efectiv, timpul unitar

poate fi determinat cu relaţia

𝜏𝑢 = 𝜏𝑒 + 𝜏𝑏𝑘1

100+ 𝜏𝑒

𝑘2100

+ 𝜏𝑒𝑘3

100 (5.164)

sau

𝜏𝑢 = 𝜏𝑒 �1 +𝑘2+𝑘3

100�+𝜏𝑏

𝑘1100

. (5.165)

5.12. Organizarea şi conducerea proceselor de prelucrare

5.12.1. Determinarea tipului de producţie

Pentru detereminarea tipului de producţie se cunosc mai multe metode, dintre care se remarcă, prin

uşurinţa cu care poate fi aplicată, metoda indicilor de constanţă. Această metodă permite stabilirea tipului de

producţie la nivel reper-operaţie, pe baza gradului de omogenitate şi stabilitate în timp a lucrărilor care se

execută la locul de muncă. Aceste două caracteristici de bază ale fabricaţiei pot fi cuantificate, pentru fiecare

operaţie i şi reper j, cu ajutorul unui indice Kij dat de relaţia

(5.166)

în care: rj este ritmul mediu al fabricaţiei reperului j, în min/buc; tij- timpul necesar pentru efectuarea operaţiei

i la reperul j, în min/buc.

Dacă se notează cu Nj programul de producţie anuală a reperului j (care conţine şi stocul de siguranţă

şi piesele de schimb), ritmul mediu rj se determină cu relaţia

(5.167)

în care Fn este fondul nominal de timp planificat a fi utilizat în mod productiv, exprimat în minute, care se

poate determina cu relaţia

(5.168)

z fiind numărul de zile lucrătoare în perioada considerată ks - numărul de schimburi în care se lucrează şi h -

numărul de ore lucrate într-un schimb.

În funcţie de valorile pe care le ia indicele Ki j , operaţiile de prelucrare pot fi încadrate în

următoarele tipuri de producţie: a) pentru Ki j≤ 1, producţie de masă; b) pentru 1 < Kij ≤ 10, producţie de

serie mare; c) pentru 10 < K ij≤20, producţie de serie mijlocie; d) pentru Kij> 20, producţie de serie mică.

Datorită faptului că nu toate operaţiile se încadrează în acelaşi tip de producţie, este necesar ca, în

funcţie de frecvenţa cu care indicele Kij. se încadrează în limitele prezentate să se stabilească tipul

predominant pentru fiecare reper j.

Tipul predominant de producţie în care se va încadra fabricaţia reperului j se stabileşte în funcţie de

ponderea cea mai mare (peste 50%) a coeficienţilor a, b, c, d, calculaţi cu ajutorul relaţiilor următoare:

(5.169)

în care: k este numărul total de operaţii pe care le conţine procesul tehnologic, iar M, SM, SMj, Sm

sunt respectiv, numărul de operaţii care se încadrează în tipurile de producţie de masă, serie mare, serie

mijlocie şi serie mică.

În cazul în care nu se îndeplineşte condiţia prezentată mai înainte - de încadrare a procesului tehnologic într-

un tip de producţie predominant - se cumulează valorile coeficienţilor începând cu producţia de masă (a + b

> 50 %), iar tipul predominant va fi considerat după nivelul inferior al celor două tipuri luate în calcul.

Sistemele de producţie au un caracter dinamic, fiind influenţate de acţiunea unor factori de natură

tehnică, economică şi organizatorică, care se modifică continuu în timp. Ca urmare a acestor modificări, se

produc variaţii ale caracteristicii tipologice a producţiei. Dintre factorii cu influenţa cea mai seminificativă,

se pot aminti: nivelul tehnic al utilajelor şi echipamentelor tehnologice, nivelul unificării şi tipizării

constructive a produselor, gradul de mecanizare şi automatizare a operaţiilor de prelucrare şi control,

modificarea volumului de producţie etc.

Dinamica sistemelor de producţie este influenţată în mod diferit, uneori chiar contradictoriu, de

aceşti factori. Astfel, pe măsura creşterii volumului de producţie apare tendinţa de evoluţie spre un nivel

superior (serie mare şi masă). Acestei tendinţe i se opune însă introducerea tehnicii noi şi perfecţionarea

metodelor de organizare a fabricaţiei, care au ca efect reducerea consumului de manoperă.

Ţinând seama de caracterul dinamic al sistemelor de producţie, este necesar ca tipul producţiei să fie

stabilit periodic, în scopul alegerii celor mai adecvate metode şi forme de organizare a fabricaţiei.

5.12.2. Legi şi principii specifice organizării proceselor tehnologice

Cele două legi de bază ale fabricaţiei în construcţia de maşini sunt următoarele:

• Legea organizării fabricaţiei, în spaţiu şi timp, în conformitate cu procesul tehnologic adoptat;,

• Legea concordanţei dintre tipul fabricaţiei (unicat, serie, masă) şi formele de organizare a

fabricaţiei (succesivă, paralelă, mixtă).

Prima lege impune respectarea riguroasă a succesiunii stadiilor (operaţiilor) procesului tehnologic

proiectat.

Potrivit celei de-a doua legi, fiecărui tip predominant de producţie îi corespund metode şi forme

specifice de organizare şi programare a producţiei. Cerinţele acestei legi impun respectarea unor principii de

bază, şi anume: principiul proporţionalităţii, principiul paralelismului, principiul ritmicităţii şi principiul

continuităţii.

a. Principiul proporţionalităţii exprimă cerinţa obiectivă a dimensionării, din punctul de vedere al

capacităţilor de producţie, a verigilor înlănţuite tehnologic (locuri de muncă, grupe de maşini-unelte etc.)

astfel încât o aceeaşi cantitate N de semifabricate să parcurgă într-un interval de timp T toate operaţiile

procesului tehnologic în succesiunea proiectată şi să asigure obţinerea volumului de producţie programat.

Acţiunea principiului proporţionalităţii are loc în mod diferenţiat în funcţie de caracterul tipologic al

fabricaţiei (unicat, serie, masă).

În condiţiile fabricaţiei de serie mare şi masă, principiul proporţionalităţii impune o astfel de

îmbinare şi sincronizare a locurilor de muncă încât procesul de fabricaţie să capete, pe cât posibil, un caracter

continuu. Pentru realizarea acestui scop, ritmurile de lucru corespunzătoare diferitelor operaţii i ale

procesului de fabricaţie a reperului j trebuie să respecte următoarele condiţii:

𝑟1𝑗 ≥ 𝑟2𝑗 ≥ ⋯ ≥ 𝑟𝑛𝑗 . (5.170)

Aceste condiţii impun asigurarea unor ritmuri de lucru mai mari sau egale la operaţiile curente i faţă

de cele următoare i +1. Prin acestea se elimină posibilitatea apariţiei "locurilor înguste", deci a strangulării

fluxului de fabricaţie, dar, în cazul unor diferenţe mari între ritmuri la diferitele locuri de muncă, se reduce

gradul de încărcare a parcului de maşini-unelte. De aceea, respectarea principiului proporţionalităţii

presupune, în primul rând, determinarea corectă a numărului de maşini-unelte şi a gradului de încărcare a

acestora.

Numărul de maşini-unelte necesar executării operaţiei i, în cadrul procesului tehnologic de fabricaţie

a reperului j, se calculează cu relaţia

𝑚𝑖𝑗 = 𝑡𝑖𝑗𝑁𝑗/(𝐹𝑛 𝐾𝑢𝑝), (5.171)

în care: tij este timpul unitar necesar executării operaţiei i, în min; Fn - fondul nominal de timp calculat cu

relaţia (5.168); Kup - coeficient de utilizare planificat, prin care se asigură o rezervă de capacitate de

producţie (Kup= 0,85...0,95); Nj - cantitatea de repere j.

În general, numărul mij rezultă în forma mij =a + b, unde a este partea întreagă, iar b partea zecimală.

Valoarea m ijse majorează sau se micşorează la o valoare întreagă ma după următoarele reguli:

1) ma = a, dacă b ≤ 0,15 ;

2) ma = a + 1, dacă b > 0,15 .

Trebuie precizat, totuşi, că aplicarea fără discernământ a acestor reguli poate conduce fie la

strangularea fluxului de fabricaţie (cazul 1), fie la o încărcare neraţională a maşinilor-unelte (cazul 2). De

aceea, se recomandă luarea tuturor măsurilor tehnico- organizatorice care să permită o cât mai bună

sincronizare a locurilor de muncă.

Dintre aceste măsuri se pot aminti: concentrarea sau diferenţierea prelucrărilor, organizarea lucrului

în paralel, prelucrarea semifabricatelor în pachet, modificarea regimurilor de lucru etc.

După adoptarea numărului de maşini-unelte ma se calculează coeficienţii de încărcare, pe tipuri de

maşini-unelte K îi şi pe ansamblul parcului de utilaje Kît , cu relaţiile următoare:

𝐾î𝑖 = 𝑚𝑖/𝑚𝑎𝑖; 𝐾î𝑡 = ∑ 𝑚𝑖/ ∑ 𝑚𝑎𝑖 .𝑘𝑖=1

𝑘𝑖=1 (5.172)

In condiţiile producţiei de serie mijlocie şi mică, principiul proporţionalităţii se aplică ţinând seama

de stabilitatea redusă a lucrărilor care se execută pe locurile de muncă. Întrucât gradul de omogenitate şi de

continuitate a acestor lucrări este mic, fabricaţia de serie mijlocie şi mică se execută pe grupe de maşini

omogene. De aceea, principiul proporţionalităţii se aplică, în acest caz, global, la nivelul grupelor de maşini-

unelte omogene şi a totalităţii reperelor care se prelucrează pe grupa respectivă. în felul acesta, se creează o

proporţionalitate între capacităţile de producţie ale verigilor înlănţuite tehnologic, conform condiţiilor:

𝐶𝑃𝑖𝑗 ≥ 𝐶𝑃𝑖+1, ; 𝐾𝑢𝑝 𝐶𝑃𝑖𝑗 = 𝑁𝑗 , (5.173)

în care: i = 1, 2, ... , k reprezintă grupa de maşini-unelte de un anumit tip; j = 1,2, .. ..,p - sortimentul de

produse existent în fabricaţie; 𝑁𝑗 − cantitatea anuală de produse de sortiment j: CPij- capacitatea de producţie

a grupei i de maşini-unelte omogene; Kup - coeficient de utilizare planificat al capacităţii de producţie (Kup =

0,85 ... 0,95).

În cazul unei secţii de prelucrări mecanice cu sortiment de fabricaţie eterogen, capacitatea de

producţie a unei grupe i de maşini-unelte (de exemplu maşini de găurit) se determină cu relaţia

𝐶𝑃𝑖𝑗 = 60𝐹𝑑𝑖∑ 𝑡𝑖𝑗𝑁𝑗

𝑛𝑗=1

[produse/an], (5.174)

în care fondul de timp disponibil al grupei de maşini-unelte i

𝐹𝑑𝑖 = 𝑚𝑖𝑓𝑑𝑖 [ore/an], (5.175)

unde mi este numărul de maşini-unelte din grupă, iar fdi - fondul de timp disponibil al unei maşini-

unelte din grupă, în ore/an.

Înlocuind relaţiile (5.174) şi (5.175) în relaţia (5.173), se obţine numărul teoretic de maşini-

unelte din grupa omogenă i:

𝑚𝑖 =∑ 𝑁𝑗

𝑛𝑖𝑗

60𝑓𝑑𝑖𝐾𝑢𝑝. (5.176)

Şi în acest caz, mi = a + b, unde a este partea întreagă a lui mi , iar b partea fracţionară.

Alegerea numărului real de maşini-unelte din grupă ma se face conform regulilor cunoscute, şi

anume: 1) ma = a, dacă b ≤0,15; 2) m a = a + 1, dacă b > 0,15.

După adoptarea numărului real de maşini-unelte, se calculează coeficienţii de încărcare pe

grupe şi pe întregul parc de utilaje, cu relaţiile:

𝐾î𝑖 = 𝑚𝑖/𝑚𝑎𝑖: 𝐾î𝑖𝑡 = ∑ 𝑚𝑖/ ∑ 𝑚𝑎𝑖.𝑘𝑖=1

𝐾𝑖=1 (5.177)

Cu ajutorul acestor coeficienţi se poate aprecia eficienţa soluţiilor tehnologice şi

organizatorice adoptate, atât la nivelul grupelor de maşini, cât şi global, pe întregul parc de utilaje.

b. Principiul paralelismului impune organizarea fabricaţiei astfel încât să se asigure

executarea simultană a cât mai multor operaţii ale procesului tehnologic. În felul acesta se asigură

un front larg de lucru, cu operaţii executate în paralel, fapt ce contribuie la reducerea duratei ciclului

de fabricaţie.

Pentru a răspunde cerinţelor principiului paralelismului se adoptă diferite forme de

organizare a fabricaţiei, în funcţie de tipul producţiei (individuală, serie, masă). Cele trei forme de

bază ale organizării fabricaţiei în spaţiu şi timp sunt: organizarea succesivă, organizarea paralelă şi

organizarea mixtă.

Organizarea succesivă se carcaterizează prin aceea că transmiterea şi începerea prelucrării

lotului de piese la fiecare operaţie i au loc numai după terminarea prelucrării tuturor pieselor din lot

la operaţia precedentă i - 1. Acest tip de organizare poate fi conceput în două variante: fără

respectarea principiului proporţionalităţii şi cu respectarea principiului proporţionalităţii.

În fig. 5.24 se prezintă un exemplu de organizare succesivă fără respectarea principiului

proporţionalităţii. Se poate observa că datorită transmiterii pieselor pe loturi, de la oricare operaţie i

la cea următoare i +1, apare o întrerupere în circulaţia acestor piese, fapt ce conduce la mărirea

duratei componentei tehnologice a ciclului de fabricaţie. Gradul de paralelism este în acest caz la

limita sa inferioară, în orice moment, în fabricaţie se găseşte o singură piesă.

Gradul de paralelism poate fi apreciat cu ajutorul indicatorului densităţii de fabricaţie, notat cu ρ,

care măsoară numărul de piese de acelaşi tip care se prelucrează simultan la operaţii diferite (în cazul

analizat ρ = 1).

Durata ciclului de fabricaţie în cazul organizării succesive fără respectarea principiului

proporţionalităţii este maximă şi se determină cu relaţia

𝑇𝑐𝑠 = 𝑛 ∑ 𝑡𝑢𝑖 ,𝑘𝑖=1 (5.178)

în care n este numărul pieselor din lot; k- numărul de operaţii ale procesului tehnologic; tui - timpul unitar

necesar executării operaţiei i.

Forma de organizare succesivă, fără respectarea principiului proporţionalităţii, este specifică

producţiei de serie mică şi producţiei individuale.

În fig. 5.25 se prezintă un exemplu de organizare succesivă cu respectarea principiului

proporţionalităţii, fabricaţia având un ritm rj = 1,5 min/buc. Caracteristica de bază a acestei forme de

organizare este creşterea gradului de paralelism, prin mărirea numărului de maşini care participă la realizarea

unei operaţii. Ca urmare, densitatea fabricaţiei creşte, iar durata ciclului de fabricaţie se micşorează.

Densitatea procesului de fabricaţie este însă neuniformă, punând în evidenţă, şi în acest caz, lipsa de

continuitate, datorită întreruperilor cauzate de lotizarea obiectelor muncii.

Forma de organizare succesivă, cu respectarea principiului proporţionalităţii, se aplică, cu deosebire,

în cadrul producţiei de serie mijlocie.

Organizarea paralelă se caracterizează prin aceea că transmiterea pieselor de la operaţia i la cea

următoare i + 1 se face individual şi fără aşteptări. în felul acesta, gradul de paralelism se măreşte

considerabil, iar durata ciclului de fabricaţie se micşorează.

Organizarea paralelă poate fi concepută în două variante: fără respectarea principiului proporţionalităţii sau

cu respectarea acestuia.

În fig. 5.26 se prezintă un exemplu de organizare paralelă, fără respectarea principiului

proporţionalităţii. Durata ciclului de fabricaţie rezultă grafic după cum urmează:

𝑇𝑐𝑝 = 𝐴 + 𝐵 + 𝐶,

unde 𝐴 = 𝑡𝑢1 + 𝑡𝑢2 + 𝑡𝑢3, 𝐵 = 4𝑡𝑢4ș𝑖 𝐶 = 𝑡𝑢5 ,

rezultând 𝑇𝑐𝑝 = 𝑡𝑢1 + 𝑡𝑢2 + 𝑡𝑢3 + 𝑡𝑢5 + 𝑡𝑢4 = 36 unităţi de timp.

Dacă se adaugă şi se scade durata operaţiei celei mai lungi, t u4 rezultă

𝑇𝑐𝑝 = � 𝑡𝑢𝑖 + (4 − 1)5

𝑖=1

𝑡𝑢4.

Pentru cazul general, cu n piese în lot şi k operaţii de prelucrare se obţine relaţia

𝑇𝑐𝑝 ∑ 𝑡𝑢𝑖 + (𝑛 − 1)𝑘𝑖=1 (𝑡𝑢)𝑚𝑎𝑥 (5.179)

Datorită nerespectării proporţionalităţii, gradul de paralelism corespunzător acestei forme de

organizare este relativ limitat. Densitatea procesului de fabricaţie este neuniformă, variind între o valoare

minimă şi una maximă, iar piesele din lot intră în fabricaţie după micropauze de timp neproductiv (x, y, z, u -

fig. 5.26).

Cu toate acestea, organizarea paralelă fără respectarea principiului proporţionalităţii asigură durate

mai mici ale ciclului de fabricaţie în comparaţie cu organizarea succesivă sau mixtă, fapt ce a impus-o în

producţie de serie mare.

Fig. 5.27

În fig. 5.27 se prezintă un exemplu de organizare paralelă cu respectarea principiului

proporţionalităţii. în acest caz, gradul de paralelism este maxim, iar densitatea maximă a procesului de

fabricaţie ρ este egală cu numărul total de maşini-unelte.

În cadrul acestei forme de organizare se asigură continuitatea procesului de fabricaţie pentru toţi

factorii participanţi la proces: forţa de muncă, mijloacele de muncă şi obiectele muncii. De aceea,

organizarea paralelă cu respectarea principiului proporţionalităţii, se aplică în producţia de masă. Durata

ciclului de fabricaţie este minimă şi se determină cu relaţia

𝑇𝑐𝑝′ = ∑ 𝑡𝑢𝑖 + (𝑛 − 1) 𝑟𝑗 ,𝑘

𝑖=1 (5.180)

în care: 𝑟𝑗 este ritmul mediu al fabricaţiei.

Organizarea mixtă se caracterizează prin aceea că prelucrarea şi transmiterea pieselor de la operaţia i

la cea următoare i + 1 se face pe fracţiuni din lot, numite loturi de transport. Exemplul unei astfel de

organizări este dat în fig. 5.28, unde s-a considerat un caz foarte simplu cu un lot de transport n t = 2 piese.

Deoarece această formă de organizare permite o desfăşurare succesivă şi parţial paralelă a procesului

de fabricaţie, are ca rezultat o reducere a duratei ciclului de producţie, faţă de organizarea succesivă, şi

eliminarea micropauzelor nerecuperabile care apar în organizarea paralelă fără respectarea principiului

proporţionalităţii.

Desfăşurarea parţial paralelă a fabricaţiei implică unele decalaje minime în circulaţia pieselor, în

scopul completării lotului de transport şi a începerii prelucrării lotului la fiecare operaţie următoare.

Completarea lotului de transport este necesară ori de câte ori duratele operaţiilor vecine se găsesc în

relaţia 𝑡𝑢𝑖 < 𝑡𝑢𝑖+1. În astfel de situaţii se impune un decalaj între operaţiile i şi i + 1, care se calculează cu

relaţia

𝐷𝑖,𝑖+1 = 𝑛𝑡 𝑡𝑢𝑖. (5.181)

Evitarea micropauzelor neproductive se impune atunci când duratele operaţiilor vecine se găsesc în

relaţia 𝑡𝑢𝑖 > 𝑡𝑢𝑖+1. În aceste cazuri, mărimea decalajului se calculează cu relaţia

𝐷𝑖 ,𝑖+1 = (𝑛 − 𝑛𝑡) (𝑡𝑢𝑖 − 𝑡𝑢𝑖+1). (5.182)

Durata componentei tehnologice a ciclului de fabricaţie se obţine scăzând suprapunerea totală din

durata corespunzătoare organizării succesive. În cazul cel mai general, se utilizează relaţia

𝑇𝑐𝑚 = 𝑛𝑡 ∑ 𝑡𝑢𝑖 + (𝑛 − 𝑛𝑡) ∑ (𝑡𝑢𝑖 − 𝑡𝑢𝑖+1𝑘+1𝑖=1

𝑘𝑖=1 ), (5.183)

cu următoarele precizări:

a)la sfârşitul procesului tehnologic se adaugă o operaţie fictivă (cea de rang k +1), având durata nulă

(tuk+1 = 0);

b)se iau în considerare numai diferenţele de timp pozitive, adică cele care îndeplinesc condiţia

𝑡𝑢𝑖 − 𝑡𝑢𝑖+1 > 0.

Forma de organizare mixtă prezintă o deosebită flexibilitate, permiţând îmbinarea raţională a

elementelor materiale ale procesului de fabricaţie cu forţa de muncă, pentru o largă varietate de situaţii

concrete. Datorită acestui fapt, organizarea mixtă poate fi aplicată, în mod diferenţiat, atât în cadrul

producţiei de serie mijlocie, cât şi în cazul producţiei de serie mare.

c.Principiul ritmicităţii impune organizarea fabricaţiei astfel încât să se asigure repetarea la

intervale de timp riguros determinate a aceloraşi lucrări la locurile de muncă, pe toată durata schimbului de

lucru.

Activitatea acestui principiu impune respectarea relaţiei (5.171), care exprimă o corelare a ritmurilor

de lucru la diferite locuri de muncă, în conformitate cu principiul proporţionalităţii.

d.Principiul continuităţii impune organizarea fabricaţiei cu flux discontinuu, specifică construcţiei

de maşini, astfel încât, prin îmbinarea şi sincronizarea componentelor discrete ale producţiei, procesului de

fabricaţie, în ansamblul său, să se desfăşoare ca un proces cu caracter continuu.

Respectarea acestei cerinţe se justifică numai în cazul producţiei de masă, întrucât continuitatea

fabricaţiei necesită eforturi financiare mari.

În producţia de serie se urmăreşte numai o continuitate parţială, iar efectul financiar destinat acestui

scop este în strânsă legătură cu forma de organizare adoptată (succesivă, paralelă sau mixtă).

În tabelul 5.7 se prezintă îmbinarea diferitelor forme de organizare şi conducere, care reflectă, în

cazul cel mai general, aplicarea diferenţială a principiilor proporţionalităţii, paralelismului, ritmicităţii şi

continuităţii.

5.12.3. Determinarea Iotului de fabricaţie optim

După cum rezultă din tabelul 5.7 producţia de serie se realizează în loturi de fabricaţie. Prin lot de

fabricaţie se înţelege cantitatea (numărul) de semifabricate lansate simultan sau succesiv în fabricaţie, care se

prelucrează neîntrerupt pe locurile de muncă şi comsumă un singur timp de pregătire-încheiere.

Fabricaţia pe loturi este impusă de respectarea principiilor paralelismului şi ritmicităţii, care stau la

baza organizării proceselor tehnologice, constituind o premisă de bază a optimizării operative.

Esenţa optimizării lotului de fabricaţie constă în minimalizarea cheltuielilor de producţie pe unitatea

de obiect al muncii.

Cheltuielile de producţie se împart în două categorii: cheltuieli independente de lot şi cheltuieli

dependente de lot.

Prima categorie de cheltuieli se calculează cu relaţia

𝐴1 = 𝑐𝑚 + 𝑐𝑠 + 𝑐𝑖𝑓 + 𝑐𝑖𝑛𝑑 [lei/buc], (5.184)

în care: cm reprezintă costul materialului piesei, în lei/buc; cs - cheltuieli cu retribuţia directă, în lei/buc; cif -

cheltuieli cu întreţinerea şi funcţionarea utilajelor pe durata timpului de lucru efectiv, în lei/buc; cind -

cheltuieli indirecte ale secţiilor de fabricaţie, în lei/buc. Aceste categorii de cheltuieli se detrermină cu

relaţiile următoare:

𝑐𝑚 = 𝑚𝑠𝑐𝑠𝑓 − 𝑚𝑑𝑐𝑑; 𝑐𝑠 = ∑ (𝑡𝑢𝑖/60)𝑘𝑖=1 𝑠𝑚𝑖;

(5.185)

𝑐𝑖𝑓 = �(𝑡𝑢𝑖/60) 𝑘

𝑖=1

𝑎𝑖𝑚𝑖 ; 𝑐𝑖𝑛𝑑 = 𝑐𝑠𝑅𝑓/100,

în care: m s este masa semifabricatului, în kg; cd - costul unui kg de deşeu, în lei/kg; md - masa deşeului, în

kg; csf - costul semifabricatului, în lei/kg; tui - timpul unitar consumat pentru executarea operaţiei i, în

min/buc; s mi - retribuţia tarifară, conform categoriei de încadrare a muncitorului care efectuează operaţia i, în

lei/h; m i - numărul de maşini-unelte de acelaşi tip care participă simultan la realizarea operaţiei i; ai - cota

orară a cheltuielilor cu întreţinerea şi funcţionarea utilajului de la operaţia i , în lei/h ; Rf - regia fabricaţiei

pentru secţia în care se fac prelucrările (Rf = 150 ... 200).

După cum se poate observa, cheltuielile independente de lot variază cu numărul pieselor din lot. De

aceea, acestea se mai numesc şi cheltuielile variabile.

Cheltuielile dependente de lotul de fabricaţie sunt formate din două categorii de cheltuieli: cheltuieli

cu pregătirea-încheierea fabricaţiei şi pregătirea administrativă a lansării lotului, notate cu B; cheltuieli cu

întreţinerea şi funcţionarea utilajelor pe durata timpului de pregătire-încheiere, notate cu C.

Caracteristic acestor cheltuieli este faptul că suma lor se prezintă ca o mărime constantă, indiferent

de mărimea lotului. De aceea, aceste cheltuieli se mai numesc şi cheltuieli constante.

Relaţiile de calcul pentru cheltuielile de tip B şi C sunt următoarele:

𝐵 = �1 + 𝜌100

� ∑ �𝑡𝑝î𝑖

60� 𝑚𝑖 𝑠𝑟𝑖

𝑘𝑖=1 [lei/lot]; (5186)

𝐶 = � �𝑡𝑝î𝑖

60�

𝑘

𝑖=1

𝑚𝑖𝑎𝑖 [𝑙𝑒𝑖/𝑙𝑜𝑡]

în care: tpîi este timpul normat pentru pregătirea-încheierea lucrărilor de la operaţia i, în min/lot; sri - retribuţia

tarifară orară, conform categoriei de încadrare a reglorului de la operaţia i, în lei/h; p - procent care ţine

seama de cheltuielile cu pregătirea administrativă a lansării lotului (p = 5 ... 25).

Însumând cele două categorii de cheltuieli se obţine

D = B + C [lei/lot]. (5.188)

Cota parte din cheltuielile D care revin fiecărei piese în parte se determină cu

relaţia

𝐴2 = 𝐷/𝑛, (5.189)

în care n reprezintă numărul pieselor din lot.

La optimizarea lotului de fabricaţie trebuie să se ţină seama şi de cheltuielile datorate imobilizării

mijloacelor circulante. Aceste cheltuieli variază direct proporţional cu numărul pieselor din lot. Cota aferentă

fiecărei piese se poate obţine raportând pierderile anuale U, cauzate de imobilizarea mijloacelor circulante, la

programul anual de producţie Nj , conform relaţiei

𝐴3 = 𝑈/𝑁𝑗 [lei/buc]. (5.190)

Pierderile băneşti anuale U datorită imobilizătii mijloacelor circulante se calculează cu relaţia

𝑈 = (𝑛𝐴1 + 𝐷)𝜑 𝛾𝐴 𝜀𝑛 [lei/an] , (5.191)

în care: φ este un coeficient care cuantifică variaţia cheltuielilor cauzate de producţia neterminată, în

decursul ciclului de fabricaţie; γs - numărul mediu de loturi din acelaşi reper care se găsesc simultan în

fabricaţie; εn - coeficient care cuantifică piederea în lei la un leu-an mijloace circulante imobilizate.

Prin însumarea cheltuielilor parţiale A1, A2 şi A3 se obţine expresia generală a cheltuielilor implicate

de fabricaţia unei piese:

𝐶𝐹 = 𝐴1 + 𝐷/𝑛 + 𝑛𝐴1𝜑 𝛾𝑠 𝜀𝑛 /𝑁𝑗 + 𝐷 𝛾𝑠 𝜑 𝜀𝑛/𝑁𝑗[lei/buc]. (5.192)

În legărură cu coeficienţii φ , γs şi εn se impun anumite precizări.

Considerând o variaţie uniformă a cheltuielilor angajate în producţia neterminată, coeficientul φ se

poate calcula cu relaţia

𝜑 = (1/2) [𝑛(𝑐𝑚 + 𝐴1) + 𝐷]/(𝑛𝐴1 + 𝐷). (5.193)

Considerarea coeficientului εn la calculul lotului optim asigură respectarea principiului eficienţei

economice. Valorile acestui coeficient variază între limitele 0,1 ... 0,25.

Dacă fabricaţia unui reper este concentrată într-o anumită perioadă a anului (semestru, trimestru,

lună), în locul lui εn se va lua, în mod corespunzător e εn/2, εn/3,ε n /12.

Coeficientul γs , exprimând numărul de loturi din acelaşi reper care se găsesc simultan în fabricaţie,

este influenţat de forma de organizare adoptată (succesivă, paralelă, mixtă). Dacă se notează cu Tc durata

ciclului de fabricaţie şi cu R perioada de repetare a loturilor, coeficientul γs se poate cacula cu formula

𝛾𝑠 = 𝑇𝑐/𝑅. (5.194)

Durata ciclului de fabricaţie Tc se determină, în funcţie de forma de organizare adoptată (succesivă,

paralelă, mixtă), cu relaţiile (5.178), (5.179) sau (5.183). Dacă în aceste relaţii se notează cu α termenul care

depinde de variabila necunoscută n şi β termenii liberi, se obţine expresia generală

𝑇𝑐 = 𝛼𝑛 + 𝛽, (5.195)

care, particularizată pentru cele trei forme de organizare cunoscute, se va scrie după cum urmează:

𝑇𝑐𝑠 = 𝛼𝑠𝑛 + 𝛽𝑠; 𝑇𝑐𝑝 = 𝛼𝑝𝑛 + 𝛽𝑝; 𝑇𝑐𝑚 = 𝛼𝑚𝑛 + 𝛽𝑚. (5.196)

Aşa cum rezultă din relaţii (5.178), (5.179) şi (5.183), variabilele αs, αp şi αm se pot calcula după cum

urmează:

𝛼𝑠 = � 𝑡𝑢𝑖;𝑘

𝑖=1

𝛼𝑝 = (𝑡𝑢)𝑚𝑎𝑥; 𝛼𝑚 = �(𝑡𝑢𝑖 − 𝑡𝑢𝑖+1),𝑘

𝑖=1

cu condiţia ca diferenţele 𝑡𝑢𝑖 − 𝑡𝑢𝑖+1să fie strict pozitive (cele negative nu se iau în considerare), iar la

sfârşitul procesului tehnologic să fie introdusă o operaţie fictivă cu durata nulă (tuk +1= 0).

Perioada de repetare R se calculează, în funcţie de numărul pieselor din lot n şi de ritmul mediu de

fabricaţie rj , cu relaţia

R = nrj. (5.198)

Astfel, relaţia de calcul al coeficientului γ s se mai poate scrie şi sub forma următoare:

𝛾𝑠 = 𝛼𝑛+𝛽𝑛𝑟𝑗

. (5.199)

Notând: 𝜏 = 𝛼𝑟𝑗

ş𝑖 Ψ = 𝛽𝑟𝑗

,se obţine

𝛾𝑠 = 𝜏 + Ψ𝑛

(5.200)

Revinind cu γs , sub această formă, în relaţia (5.192) şi ţinând seama şi de expresia lui φ din (5.193),

rezultă

𝐶𝐹 = 𝐴1 + 𝐷𝑛

�1 + 𝜀𝑛Ψ2𝑁𝑗

� + 𝑛 (𝑐𝑚+𝐴1)𝜀𝑛 𝜏2𝑁𝑗

+ 𝐷𝜀𝑛𝜏2𝑁𝑗

[lei/buc] (5.201)

Lotul optim este determinat de numărul de piese n0 care minimizează funcţia

𝐶𝑓(𝑛):

𝑛0 = �2𝑁𝑗𝐷

(𝑐𝑚+𝐴1)𝜏 𝜀𝑛+ 𝐷

(𝑐𝑚+𝐴1)𝜏 𝜀𝑛 (5.202)

Termenul al doilea de sub radical are o valoare foarte mică şi se poate neglija, astfel încât relaţia

utilizată concret pentru determinarea lotului optim este următoarea:

𝑛0 = �2𝑁𝑗𝐷

(𝑐𝑚+𝐴1)𝜏 𝜀𝑛 (5.203)

În funcţie de forma de organizare adoptată (succesivă, paralelă, mixtă), se vor lua valorile

corespunzătoare pentru 𝜏(𝜏𝑠 = 𝛼𝑠/𝑟𝑗 , 𝜏𝑝 = 𝛼𝑝/𝑟𝑗 , 𝜏𝑚 = 𝛼𝑚/𝑟𝑗).

Lotul optim trebuie corectat la o valoare apropiată care să permită lansarea unui număr întreg de

loturi în perioda considerată. Corecţia trebuie realizată între limite bine determinate astfel încât lotul obţinut

prin corecţie să fie un lot economic, format din n e piese şi să reprezinte un submultiplu al programului de

producţie Nj .

În general, transmiterea pieselor de la un loc de muncă la următorul se face pe fracţiuni de lot,

denumite loturi de transport. Mărimea lotului de transport se poate optimiza, obţinându-se următoarea relaţie

de calcul:

𝑛0 = �2𝑁𝑗𝑛𝑒𝑐𝑡

[𝑛𝑒(𝑐𝑚+𝐴1)+𝐷]𝜏𝜀𝑛. (5.204)

În această relaţie, în afară de elementele cunoscute, apare factorul ct, care reprezintă costul mediu al

unui transport pe întregul flux tehnologic.

Valoarea lotului de transport, obţinută cu ajutorul relaţiei (5.204), trebuie corectată astfel încât lotul

de transport corectat să fie submultiplu întreg al lotului economic ne.

5.13 Documentaţia tehnologică

Proiectarea procesului tehnologic se încheie cu elaborarea unei documentaţii specifice. Aceasta

serveşte la punerea în aplicare a procesului tehnologic proiectat.

În funcţie de caracterul producţiei (unicat, serie, masă), de natura piesei de prelucrat, de înzestrarea

cu utilaje şi echipamente tehnologice, documentaţia tehnologică poate fi: fişă tehnologică, plan de operaţii,

fişă de reglare. Formularele necesare întocmirii acestei documentaţii sunt normalizate la nivel naţional sau la

nivel de întreprindere.

Fişa tehnologică se elaborează în cazul producţiilor de serie mică şi unicate şi cuprinde două

categorii de informaţii: generale şi tehnologico-organizatorice.

Informaţiile generale precizează următoarele date: întreprinderea şi secţia în care se execută

prelucrarea; numărul fişei tehnologice şi al comenzii de lucru; denumirea şi codul reperului; materialul

semifabricatului, masa acestuia, starea structurală (îmbunătăţit, normalizat etc.); produsul din care face parte

reperul şi numărul de repere pe produs; numărul de piese (producţia) pentru care este valabilă fişa

tehnologică; data întocmirii fişei tehnologice; numele tehnologului şi normatorului, cu semnăturile acestora.

Informaţiile tehnologice-organizatorice se referă la următoarele date: enumerarea operaţiilor de

prelucrare (asamblare, control etc.) în ordinea execuţiei acestora, cu denumirile aferente; maşina-unealtă şi

echipamentele tehnologice pentru fiecare operaţie în parte; indicaţii tehnologice sumare; numărul de piese

prelucrate simultan; categoria de încadrare tarifară a muncitorului executant, la fiecare operaţie; timpul

normat, unitar şi de pregătire-încheiere; valoarea manoperei pentru fiecare operaţie.

Trebuie reţinut că fişa tehnologică conţine informaţii tehnologice şi organizatorice la nivelul

operaţiei şi nu la nivelul părţilor componente ale acesteia.

Un exemplu de formular de fişă tehnologică este prezentat în fig. 5.29.

Planul de operaţii este sinteza unui proces tehnologic detaliat în cele mai mici amănunte şi este

specific fabricaţiei de serie mijlocie, serie mare şi masă. Fiecare operaţie este tratată separat pe una sau mai

multe file ale planului de operaţii şi oferă executantului toate informaţiile necesare prelucrării piesei la

parametrii de calitate şi precizie impuşi.

În general, planul de operaţii reflectă, într-o formă concisă, un conţinut bogat al activităţii de

proiectare tehnologică, rezultat al unor calcule laborioase de optimizare a adaosurilor de prelucrare, a

regimurilor de aşchiere, a încărcării maşinilor-unelte etc. De aceea nerespectarea planului de operaţii este

considerată abatere de la disciplina tehnologică şi are ca urmare reducerea productivităţii, a calităţii

produselor, precum şi majorarea cheltuielilor de fabricaţie.

Planul de operaţii conţine, ca şi fişa tehnologică, două categorii de informaţii: generale şi cu privire

la conţinutul operaţiei.

Informaţiile generale sunt următoarele: întreprinderea, secţia şi atelierul în care se execută

prelucrarea; denumirea şi codul piesei; date despre materialul piesei (simbol, stare, duritate etc.); date despre

maşina-unealtă (denumire, tip, firmă, model etc.); simbolul produsului din care face parte piesa; numărul de

semifabricate prelucrate simultan; denumirea operaţiei şi numărul ei în procesul tehnologic; numele şi

semnătura celor care au proiectat şi aprobat planul de operaţii.

Informaţiile referitoare la operaţie sunt: schiţa operaţiei; enumerarea fazelor operaţiei în succesiunea

executării acestora; sculele aşchietoare, dispozitivele şi verificatoarele corespunzătoare fiecărei faze;

regimurile de aşchiere pentru fiecare fază; timpul normat pe fiecare fază în parte şi pentru întreaga operaţie;

instrucţiuni tehnologice speciale; categoria de încadrare tarifară a muncitorului executant etc.

În fig. 5.30 se prezintă modelul unei file de plan de operaţii.

Totalitatea filelor operaţiilor formează planul de operaţii. Acesta este prins într-o copertă pe care se

înscriu mai multe date, dintre care cele mai importante sunt: întreprinderea, secţia, atelierul, produsul, piesa,

seria de fabricaţie, caracterisiticile semifabricatului.

Fişa de reglare se elaborează pentru prelucrarea pieselor pe maşini-unelte semiautomate şi automate,

convenţionale sau cu comandă numerică. Conţinutul fişei de reglare este adecvat tipului de maşină pe care se

execută prelucrarea. în general sunt prezentate următoarele date: succesiunea fazelor de prelucrare, poziţia şi

ordinea de intrare a sculelor în lucru, regimurile de aşchiere etc.

În cazul prelucrării pe maşini cu comandă numerică apare, ca element suplimentar de documentaţie

tehnologică, programul de prelucrare.

t

5.14. Utilizarea calculatorului în proiectarea, organizarea şi

conducerea operativă a proceselor tehnologice

În vederea reducerii timpului consumat cu proiectarea şi organizarea proceselor tehnologice s-au

conceput programe generale de proiectare automată a proceselor tehnologice cu ajutorul calculatorului

electronic. Prin aplicarea acestor programe a fost redus timpul de proiectare cu aproximativ 80%.

Programul general întocmit pentru calculatorul electronic este de fapt un program coordonator pentru

alte subprograme. Acesta nu este un program în sine, ci un program care să realizeze proiectarea automată a

proceselor tehnologice de prelucrare prin apelarea la alte subprograme. Programul general este flexibil,

putând fi adoptat uşor pentru orice clasă de piese.

Pentru aceasta fişierele trebuie să conţină cât mai multe elmente şi, de asemenea, este necesară

crearea fişierului de tehnologie optimă tipizată de prelucrare a piesei reprezentative dintr-o grupă de piese.

În fig. 5.31 este prezentată schema logică bloc a programului general. Din schemă se observă că,

după citirea unui număr minim de informaţii în legătură cu reperul al cărui proces tehnologic se proiectează,

se trece la executarea primei etape a algoritmului prin apelarea la subrutina de selectare a procesului

tehnologic de prelucrare a piesei oarecare din procesul tehnologic tipizat.

În a doua etapă a algoritmului se apelează la subrutina ADAOS, cu ajutorul căreia se calculează

adaosul de prelucrare şi dimensiunile intermediare pentru fiecare suprafaţă ce se prelucrează în operaţiile

determinate în prima etapă.

În a treia etapă a algoritmului se calculează parametrii regimului optim de aşchiere pentru fiecare

operaţie şi, prin consultarea gamei de turaţii şi avansuri ale maşinii-unelte respective (existente în fişierul de

date), se adoptă valorile reale cele mai apropiate de cele calculate ale acestor parametri. După cum se vede în

fig. 5.31, la prima variantă a procesului tehnologic apelarea subrutinelor REGIM şi NORMA se face pentru

fiecare operaţie. La variantele următoare, aceste două subrutine sunt chemate numai pentru operaţii care nu

fac parte din prima variantă şi, fiind reţinute în memoria calculatorului, sunt tipărite şi la următoarele

variante. Astfel se micşorează substanţial timpul de rulare la următoarele variante.

În etapa a patra a algoritmului, cu ajutorul subrutinei NORMA se determină timpul de bază şi timpul

efectiv pentru fiecare operaţie, precum şi norma tehnică de timp.

În etapa a cincea a algoritmului se apelează la subrutina ORGANIZARE, cu ajutorul căreia se

calculează lotul optim de piese, costul piesei finite pentru variantele luate în studiu, forma de organizare şi

conducere a proceselor, tipul de producţie, durata ciclurilor de fabricaţie, modul de amplasare al maşinilor

etc. O dată cu încheierea acestei etape se tipăreşte (la imprimanta calculatorului) planul de operaţii cu

procesul tehnologic de prelucrare al piesei respective care, pe diferite coloane, cuprinde: numărul

procedeului de prelucrare din procesul tehnologic optim, denumirea operaţiei şi fazei, cu precizarea codului

suprafeţelor care se prelucrează în cadrul operaţiei respective; dimensiunile intermediare cu toleranţele lor;

denumirea utilajului pe care se execută operaţia; denumirea SDV-urilor utilizate; parametrii regimului de

aşchiere optim şi elementele normei tehnice de timp.

După listarea întregului plan de operaţii por fi tipărite şi dimensiunile semifabrica- lui brut , cu

toleranţele lor pentru varianta optimă de proces tehnologic.

Dacă tehnologul programator a cerut proiectarea proceselor tehnologice în cele n variante, calculul

este reluat automat de către calculator, începând cu prima etapă a algoritmului, şi se execută, în continuare,

numai etapele necesare efectuării anumitor calcule pentru următoarele variante. Având proiectate mai multe

variante ale procesului tehnologic, în ordinea crescătoare a costurilor, tehnologul poate opta pentru una

dintre ele în funcţie şi de alte condiţii reale.

Dezvoltarea rapidă a industriei calculatoarelor electronice şi micşorarea preţurilor de cost a lărgit

domeniul de utilizare a lor la conducerea proceselor tehnologice care au loc pe maşini-unelte cu comandă

numerică de prelucrare prin aşchiere, presare la rece sau la cald, prelucrări neconvenţionale etc. Aceasta a

fost determinată şi de tendinţa de a mări gradul de automatizare şi control al proceselor tehnologice, care pot

asigura o calitate superioară produselor.

De subliniat că sunt utilizate două sisteme de conducere a proceselor tehnologice la maşinile cu

comandă numerică cu calculatorul: sistemul CNC şi sistemul DNC.

Sistemul CNC (Computerized Numerical Control) foloseşte minicalculatoare pentru comanda unei

singure maşini de complexitate mai ridicată (freze portal, maşini de găurit şi alezat cu doi montanţi etc.). În

acest caz, minicalculatorul preia o parte din funcţiile echipamentului de comandă numerică ECN, fapt pentru

care se consideră că poate lucra atât în sistemul "offline", cât şi în sistemul "on line". La maşinile în sistemul

CNC o parte din funcţiile care trebuie realizate se obţin prin logică cablată (hardware), iar o altă parte prin

sistemul programelor de calculator (software). Aceasta asigură o putere mai mare şi rapidă de calcul şi o

flexibilitate mărită a procesului tehnologic de prelucrare. Aşa de exemplu, dacă este necesar să se schimbe

anumite faze în procesul de prelucrare, aceasta se realizează uşor, deoarece se introduc informaţiile necesare

în minicalculator prin intermediul tastaturii de la masa operatorului cu afişare pe display. Această operaţie o

face operatorul direct pe maşină. Minicalculatorul a preluat modificările necesare procesului tehnologic, care

a fost implementat în memorie de operator. în acest caz rezultă că o anumită parte din programul memorat

este anulat: în acea zonă a programului funcţiile şi comenzile sunt preluate şi comandate de către

minicalculator (microprocesor).

Un sistem CNC (fig. 5.32) cuprinde, în general, următoarele elemente: minicalculatorul care are o

unitate centrală, o memorie internă de 16-50 K şi o unitate de legătură cu perifericile; panoul de comandă

pentru operator; inferfaţa dintre minicalculator şi maşina-unealtă.

Toate acestea formează hardware-ul sistemului care funcţionează conform programelor stabilite

(software). Minicalculatorul stochează programe necesare realizării algoritmilor pentru interpolarea liniară,

circulară etc., pentru regimul de poziţionare, corecţia sculei, comanda organelor de lucru, redactarea

programului utilizatorului etc. Acest sistem permite calculatorului să prelucreze programele de bază

(softwvare-ul de bază), de realizare a funcţiilor logice, conversia de coduri etc. De asemenea, prelucrează şi

programele utilizatorului sistemului (software-ul aplicativ).

Programele utilizatorului sistemului, adică programele de piesă pot fi scrise în limbajul (cod) EI A

sau ASCII, sau limbaje speciale, FOCAL-8. Aceasta are un program special de editare - SIMBOLIC EDITOR

- prin care utilizatorul introduce o parte sau total programul piesei de la panoul operatorului, iar programul

SIMBOLIC EDITOR verifică fiecare instrucţiune introdusă.

Interfaţa dintre minicalculator şi maşina-unealtă asigură realizarea următoarelor funcţii: realizarea

compatibilităţii între forma în care se face transmiterea comenzilor la maşină şi forma în care informaţia este

utilizată de minicalculator; transmiterea semnalelor

de putere pentru comanda organelor de acţionare (relee, contactoare, servovalve etc.); recepţionarea de la

diferite traductoare de pe maşină a semnalelor discrete sau continue privind mărimea deplasărilor săniilor,

uzura sculelor, temperatura, vibraţii etc. (comanda adaptivă).

De menţionat că structura de bază a sistemelor CNC poate fi completată cu o serie de blocuri care să

permită introducerea unor funcţii noi. Aşa de exemplu, blocul pentru compensarea erorilor cinematice,

blocul de cuplare a minicalculatorului la un calculator ierarhic superior, blocul pentru optimizarea procesului

de prelucrare etc.

Sistemul DNC (Direct Numerical Control) utilizează calculatoare de capacitate mare pentru a putea

comanda centralizat un grup de maşini-unelte cu comandă numerică, În acest caz, comunicarea cu maşina-

unealtă se face direct prin calculator (on-line) în regim conversaţional, în timp real, în ambele sensuri. Ca

urmare, programul de prelucrare a piesei este memorat de memoria internă a calculatorului, fapt ce conduce

la mărirea vitezei de introducere a informaţiilor. Aceasta ridică coeficientul de utilizare a maşinilor- unelte cu

30% în raport cu maşinile cu comandă numerică clasică.

Sistemul DNC este de o concepţie evoluată, în care se înglobează comanda procesului tehnologic de

prelucrare pe diferite maşini-unelte (strunguri, freze, centre de prelucrare, maşini de prelucrat prin

electroeroziune etc.), precum şi alte programe de pregătire a lucrului, de programare a pieselor pentru fiecare

maşină-unealtă, de inventariere şi distribuire a sculelor, punerea, scoaterea, transportul şi depozitarea etc.,

care se pot realiza cu ajutorul manipulatoarelor sau a roboţilor industriali (RI).

În practica industrială sunt folosite mai multe tiouri de sisteme DNC. Asa de exemplu, este sistemul

DNC redus (MCU), la care calculatorul preia cât mai multe sarcini ale blocurilor de la maşina-unealtă cu

comandă numerică (fig. 5.33). În special execută toate calculele de comparaţii între deplasările reale şi cele

prescrise. De asemenea, execută toate interpolările, furnizează comenzi de deplasare etc. Ca urmare, ECN-ul

maşinii-unelte se reduce la câteva funcţii de comandă a acţionărilor reglabile, de comandă a funcţiilor

auxiliare ale maşinii, de măsurare a deplasărilor, transmiterea de date etc.

Interpolarea în unitatea centrală a calculatorului impune transmiterea unui volum mare de date între

calculator şi maşinile-unelte, fapt ce limitează numărul de maşini comandate. Sistemul DCN redus modificat

face interpolarea în două etape. O interpolare brută realizată de calculator şi o a doua interpolare, fină,

realizată de maşina cu comandă numerică. în acest caz, maşina trebuie să aibă blocurile de interpolare.

De menţionat că programele pieselor care se prelucrează sunt implementate în memoria

calculatorului, iar operatorii de maşini au acces rapid la ele prin intermediul consolei operatorilor, prin care

pot cere afişarea datelor din programul de prelucrare al piesei, în special anumite secvenţe, afişarea erorilor,

introducerea de date noi etc.

Sistemul DNC cu ECN clasic constă în aceea că maşinile-unelte îşi păstrează integral echipamentul

NC clasic, iar legătura dintre maşinile-unelte şi calculator se realizează prin intermediul unui cuplor adecvat,

care poate deservi mai multe maşini-unelte cu comandă numerică. De la acest cuplor datele din program pot

fi transferate către maşinile- unelte în serie sau în paralel. Ca urmare, un calculator de putere ridicată poate să

aibă mai mulţi cuplori ca să poată deservi un număr cât mai mare de maşini (70 ... 90 buc). Acest sistem are

avantajul că dacă calculatorul s-a defectat, maşinile-unelte pot funcţiona independent, fiecare cu programul

pe care îl are (fig. 5.34).

Un sistem mai evoluat este sistemul DNC ierarhic cu care se conduce şi supraveghează desfăşurarea

proceselor tehnologice atât la nivelul atelierelor şi liniilor de fabricaţie cât şi la nivelul întreprinderii. Acest

sistem are un calculator supraordonat de capacitate mare, cu un procesor general, având o ierarhie de

calculatoare mici, care interpretează şi distribuie informaţiile primite de la calculatorul mare pentru fiecare

maşină-unelată. Ca urmare, un asemenea sistem este format din mai multe niveluri de informaţii ierarhice şi

de prelucrare a datelor şi cuprinde atât maşini-unelte cu comandă numerică clasică (CN), cât şi sistemele de

comandă numerică directă (DNC).

Şi în acest caz programarea unor tehnologii pe diverse maşini-unelte se realizează tot prin

implementarea diferitelor programe-sursă, scrise în limbajul APT, IFAPT, EXAPT etc., în memoria

calculatorului central sau a calculatoarelor de proces la nivelul maşinii, atelierului, liniei etc., care poate

realiza o optimizare directă a procesului tehnologic de prelucrare a pieselor.

6 METODOLOGII DE OPTIMIZARE A VARIANTELOR

DE PROCES TEHNOLOGIC

6.1. Metode rapide de selectare a procedeului economic de prelucrare a

unei suprafeţe În cazul comparării a două sau mai multe variante de proces tehnologic şis mai ales, a variantelor de

prelucrare a aceleiaşi suprafeţe se pot folosi metode simple şi rapide cu eficienţă ridicată, mai ales la

producţii mai mici. Astfel de metode pot fi: metoda comparării după timpul de bază (de maşină) consumat,

considerând celelalte cheltuieli din structura costului operaţiei ca fiind sensibil apropiate; metoda comparării

după timpul efectiv (operativ); metoda comparării după timpul unitar, care este mai precisă decât primele

metode, dar puţin mai greoaie; metoda comparării după cheltuielile productive directe; metoda comparării

după cheltuielile materiale de producţie etc.

6.2. Calculul costului unei operaţii

În structura relaţiei costului pentru o operaţie de prelucrare prin aşchiere trebuie să intre mai multe

tipuri de cheltuieli, conform cu relaţia

𝐶 = ∑ 𝐶𝑖 8𝑖=1 , [lei/buc.oper], (6.1)

În care: C1, este costul prelucrărilor; C2 - costul cu schimbarea sculei; C3 - costul cu ascuţirea sculei;

C4 - costul cu amortizarea (deprecierea) sculei; C5 - costul cu amortizarea maşinii-unelte; C6 - costul cu

amortizarea maşinii de ascuţit; C7 - costul energiei electrice consumate de maşina-unealtă; C8 - costul

energiei electrice consumate de maşina de ascuţit.

Costul prelucrării este dat de relaţia

𝐶1 = c1(𝑡𝑏 + ∑ 𝑡𝑛)(1 + 𝑞) [lei/buc. oper. ] , (6.2)

în care: c1 este salariul muncitorului care execută operaţia, în lei/min; tb - timpul de baza (de maşină),

în min; ∑tn - suma timpilor neproductivi (auxiliari, de deservire tehnico-organizatorică, de pregătire-

încheiere etc.), în min; q - coeficientul care ţine seama de contribuţiile personalului tehnico-economic şi

administrativ la realizarea operaţiei (se consideră q = 0,5 pentru o producţie bine organizată şi cu regii

minime de fabricaţie). Costul cu schimbarea sculei este dat de relaţia

C 2 = c1 ts (tb/ T) [lei/buc. oper. ] , (6.3)

în care: ts, este timpul de schimbare a sculei şi refacere a reglării, în min; tb/T - numărul de schimbări ale

sculei în cadrul unei operaţii; T- durabilitatea sculei aşchietoare, în min.

Costul cu ascuţirea sculei este dat de relaţia

C 3 = c2 ta (tb /T) [lei/buc. oper. ] , (6.4)

în care: c2 este salariul muncitorului de la ascuţitorie, care ascute scula, în lei/min; ta - timpul consumat cu

ascuţirea sculei, în min.

Costul cu amortizarea sculei este dat de relaţia

C4 = tb /T) (Cs /N) [lei/buc. oper. ] , (6.5)

în care: Cs este costul iniţial al sculei noi, neuzată, în lei/buc; N - numărul permis de ascuţiri ale sculei până

la scoaterea din uz a acesteia.

Costul cu amortizarea maşinii-unelte este dat de relaţia

C5(Cmu (tb + ∑ tn)/Ft [lei/buc. oper. ] , (6.6)

în care: Cmu este costul maşinii-unelte pe care se realizează operaţia, în lei; Ft - durata normată de amortizare

a maşinii-unelte, în min, calculat cu relaţia

F t = A w z s h 60 [min], (6.7)

A fiind viaţa normată a maşinii-unelte, în ani; w - numărul de săptămâni dintr-un an (se consideră în calcule,

w = 50 săptămâni, deoarece sunt şi sărbători legale); z - numărul de zile lucrătoare dintr-o săptămână; s -

numărul de schimburi dintr-o zi; h - numărul de ore lucrate într-un schimb.

Costul cu amortizarea maşinii de ascuţit este dat de relaţia

C 6 = (Cma /Fta) ta (tb / T) [lei/buc. oper. ] , (6.8)

în care: Cma este costul maşinii de ascuţit, în lei; Fta - durata normată de amortizare a maşinii de ascuţit, în

min, calculată tot cu relaţia (6.7).

Costul energiei electrice consumate de maşina-unealtă este dat de relaţia

C 7 = Pc3(tb/T) [lei/buc. oper. ], (6.9)

în care: c3 este costul energiei electrice consumate de operaţia de prelucrare, în lei/kWh; * P - puterea

consumată la aşchiere, în kW, care, în cazul strunjirii, este

P = Fp𝑣(6 × IO4η) [kW], (6.10)

Fp fiind forţa de aşchiere pricipală, în N; v - viteza de aşchiere, în m/min; η - randamentul maşinii-unelte.

Costul energiei electrice consumate de maşina de ascuţit este dat de relaţia

C = P c (t/60)(t/T)[lei/buc. oper. ] , (6.11)

în care Pa este puterea maşinii de ascuţit în kW.

Introducând costurile C1 ... C8 în relaţia (6.1), se obţine costul total al unei operaţii de prelucrare

prin aşchiere:

𝐶 = 𝑐1 �𝑡𝑏 + �𝑡𝑛� + 𝑐1𝑡𝑠 (𝑡𝑏/𝑇) + 𝑐2𝑡𝑎(𝑡𝑏/𝑇) + (𝐶𝑠/𝑁)(𝑡𝑏/𝑇) +

+ (𝑡𝑏 + ∑ 𝑡𝑛)(𝐶𝑚𝑢/𝐹𝑡) + 𝑡𝑎(𝐶𝑚𝑎/𝐹𝑡𝑎)(𝑡𝑏/𝑇) + 𝑃𝑐3(𝑡𝑏/60) + (6.12)

+ 𝑃𝑎𝑐3𝑡𝑎/60) (𝑡𝑏/𝑇) [lei/buc, oper. ]

Prelucrată sub altă formă, relaţia (6.12) devine

𝐶 = 𝑡𝑏(𝑐1 + 𝐶𝑚𝑢/𝐹𝑡) + (𝑡𝑏/𝑇) (𝑐1𝑡𝑠 + 𝑐2𝑡𝑎 + 𝐶𝑠/𝑁 + 𝑡𝑎𝐶𝑚𝑎/𝐹𝑡𝑎 +

+𝑃𝑎𝑐3𝑡𝑎/60) + 𝑃𝑐3𝑡𝑏/60 + (𝑐1 + 𝐶𝑚𝑢/𝐹𝑡)∑ 𝑡𝑛 [lei/buc. oper. ] (6.13)

Se observă că o astfel de relaţie care ţine seama de toate elementele de cost ar fi fost anevoioasă în

condiţiile absenţei calculatoarelor electronice. Astăzi se pot face programe de calcul, încât nu mai constituie

o problemă rezolvarea rapidă a acestora.

6.3 Optimizarea durabilităţii sculei aşchietoare

din punctul de vedere al costului minim al operaţiei

Pentru a găsi valoarea durabilităţii sculei care să conducă la un cost minim al operaţiei de prelucrare

se fac următoarele explicitări din relaţia (6.13):

tb = iL/(s n) = L𝐴p/(s n t ) [min], (6.14)

în care: L este lungimea de prelucrat, inclusiv porţiunile de intrare şi ieşire ale sculei, în mm; s - avansul de

lucru, în mm/rot; n - turaţia în rot/min; Ap- adaosul de prelucrare, în mm; t - adâncimea de aşchiere, în mm

(s-a considerat cazul unei strunjiri longitudinale pe lungimea L).

Ţinând seama că

n = 1000 v/πd [rot/min], (6.15)

unde v este viteza de aşchiere, în m/min; d - diametrul piesei de prelucrat, în mm, rezultă că

𝑡 𝑏 = 𝐿𝐴𝑝𝜋𝑑/(𝑠 𝑡 𝑣 103) [min]. (6.16)

Dacă se ţine seama de ecuaţia lui Taylor,

𝑣 = 𝐾/𝑇𝑚 [m/min] (6.17)

şi se introduce în relaţia (6.16), se obţine

𝑡 𝑏 = 𝐿𝐴𝑝 𝜋𝑑𝑇𝑚 = 𝐾 1𝑇𝑚 [min], (6.18)

unde: 𝐾 1 = 𝐿𝐴𝑝 𝜋𝑑/(𝐾 𝑠 𝑡 103). (6.19)

În relaţia (6.10) se introduce expresia lui Taylor (6.17) şi se obţine

𝑃 = 𝐹𝑝𝐾/(6 104𝜂𝑇𝑚) = 𝐾2/𝑇𝑚 [kW] , (6.20)

unde 𝐾 2 = 𝐹𝑝𝐾 /(6 104 𝜂) . (6.21)

Dacă în relaţia (6.13) se fac notaţiile:

𝐾 3 = 𝑐1 + 𝐶𝑚𝑢 /𝐹𝑡; (6.22)

𝐾4 = 𝑐1𝑡𝑠 + 𝑐2𝑡𝑎 + 𝐶𝑠/𝑁 + 𝑡𝑎𝐶𝑚𝑎/𝐹𝑡𝑎 + 𝑃𝑎𝑐3𝑡𝑎/60 (6.23)

şi se ţine seama şi de relaţiile (6.19) şi (6.21), atunci relaţia (6.13) devine:

𝐶 = 𝐾1𝐾3𝑇𝑚 + 𝐾1𝐾4 𝑇𝑚−1 + 𝐾1𝐾2𝑐3/60 + 𝐾3 ∑ 𝑡𝑛 . (6.24)

În continuare se anulează prima derivată a costului în funcţie de T şi se scoate expresia durabilităţii

care va asigura costul minim al operaţiei de prelucrare:

𝜕𝐶𝜕𝑇

= 𝐾1𝐾3 𝑚 𝑇𝑚−1 + 𝐾1𝐾4 (𝑚 − 1)𝑇𝑚−2 = 0,

adică 𝐾1𝐾3𝑚 𝑇𝑚−1 = (1 −𝑚)𝐾1 𝐾4𝑇𝑚−2,

respectiv 𝑇 = 1−𝑚𝑚

∙ 𝐾4𝐾3

(6.25)

Revenind la substituţiile făcute mai înainte, se obţine

𝑇 = 1−𝑚𝑚

∙ 𝑐1𝑡𝑠+𝑐2𝑡𝑎+𝐶𝑠/𝑁+𝐶𝑚𝑎𝑡𝑎/𝐹𝑡𝑎+𝑃𝑎𝑡𝑎𝑐3/60𝑐1+𝐶𝑚𝑢/𝐹𝑡

[min] . (6.26)

Ca şi în cazul costului operaţiei de prelucrare (6.13) şi în cazul durabilităţii economice (6.26) se pot

folosi programe pe calculator şi astfel, complexitatea relaţiei nu mai constituie o problemă pentru rezolvare.

În plus relaţia (6.26) are avantajul că este foarte completă în comparaţie cu relaţiile cunoscute până acum în

literatura de specialitate.

6.4. Optimizarea economică a vitezei de aşchiere

Dacă în relaţia costului operaţiei de prelucrare (6.13) se introduc expresiile parametrilor tb , T şi P

din relaţiile (6.16), (6.17) şi respectiv, (6.10), rezultă

𝐶 = 𝐿𝐴𝑃 𝜋𝑑𝑠 𝑡 𝑣 103

�𝑐1 + 𝐶𝑚𝑢𝐹𝑡� + 𝐿𝐴𝑃 𝜋𝑑

𝑠 𝑡 𝑣 103(K/v)1/m (𝑐1ts + 𝑐2𝑡𝑎𝐶𝑠𝑁

+ 𝐶𝑚𝑎𝑡𝑎𝐹𝑡𝑎

+ 𝑃𝑎𝑐3𝑡𝑎60

) + 𝐹𝑝𝑣6 104𝜂

𝑐360

𝐿𝐴𝑝𝜋𝑑𝑠 𝑡 𝑣 103

+ �𝑐1 + 𝐶𝑚𝑢𝐹𝑡�∑ 𝑡𝑛 [𝑙𝑒𝑖/𝑏𝑢𝑐. 𝑜𝑝𝑒𝑟. ]. (6.27)

În continuare, dacă se tine seama de notaţiile K1 , K2 , K3 şi K4 din relaţiile (6.19), (6.21), (6.22) şi,

respectiv, (6.23), rezultă

C = 𝐾1𝐾3𝐾

𝑣−1 + 𝐾1𝐾4𝐾(1+𝑚)/𝑚 𝑣(1−𝑚)/𝑚 + 𝑐3𝐾1𝐾2

60𝐾2+ 𝐾3 ∑ 𝑡𝑛. (6.28)

Pentru a găsi viteza economică, care să asigure costul minim al operaţiei de prelucrare se anulează

prima derivată a costului în funcţie de viteză: 𝜎𝐶𝜎𝑣

= 𝐾1𝐾3𝐾

𝑣−2 + 𝐾1𝐾4𝐾(1+𝑚)/𝑚

1−𝑚𝑚

𝑣(1−2)/𝑚 = 0,

adică 𝐾1𝐾4𝐾(1−𝑚)/𝑚

1−𝑚𝑚

𝑣(1−2)/𝑚 = 𝐾1𝐾3𝐾

𝑣−2

de unde rezultă 𝑣 = ( 𝑚1−𝑚

)𝑚 𝐾(𝐾3𝐾4

)𝑚. (6.29)

Dacă se ţine seama de relaţia completă a lui Taylor,

V = Cv /(Tm txv Syv) [m/min] , (6.30)

şi, respectiv, relaţia concentrată a lui Taylor (6.17), atunci rezultă

𝐾 = 𝐶𝑣/(txv Syv), (6.31)

unde: Cv este o constantă care depinde de cuplul sculă-semifabricat, determinată experimental şi dată în

tabele; xv, yv - exponenţi politropici determinaţi tot experimental, în funcţie de condiţiile de aşchiere şi daţi în

tabele.

În continuare, se introduc expresiile notaţiilor K, K3 şi K4 din relaţiile (6.31), (6.22) şi, respectiv,

(6.23), în relaţia vitezei (6.29) şi se obţine

V = ( m1−m

)m Cvtxv Syv

(c1+Cmu/Ft)m

(c1ts+c2ta+Cs/N+Cmata/Fta+Pac3ta/60)m [m/min] (6.32)

Toate relaţiile determinate, mai înainte, prezentate în acest capitol în premieră internaţională,

reprezintă doar o parte dintr-un material care este rodul colaborării autorului cu profesorii universitari

J. Knight şi R. Lawrence din De Montfort Uitiversity Leicester - Anglia.

6.5. Calculul costului de fabricaţie a produselor

şi selectarea variantei economice

Realizarea unei piese este posibilă prin mai multe variante de proces tehnologic, care se diferenţiază,

în principal, prin natura procedeelor de prelucrare şi prin natura utilajului tehnologic aferent.

Existenţa mai multor variante de proces tehnologic, echivalente din punct de vedere tehnic, dar nu şi

economic, impune necesitatea unor calcule economice pentru stabilirea variantei economice.

Primul nivel la care se impune calculul economic este acela al operaţiilor pentru care trebuie să se

precizeze metoda sau procedeul de prelucrare economică. De exemplu,o suprafaţă plană, în cadrul unei

operaţii, se poate prelucra prin frezare, broşare sau rabotare. Procedeul cel mai economic se va determina pe

baza costului prelucrării, prezentat în relaţia (6.13).

Al doilea nivel este cel al ansamblului operaţiilor procesului tehnologic. De exemplu, pentru aceeaşi

piesă se poate înlocui o tehnologie pe maşini universale cu comandă convenţională sau pe maşini cu

comandă numerică. Procesul tehnologic cel mai economic se determină prin calculul costului piesei finite.

Costul unei piese se poate calcula cu suficientă precizie, utilizând relaţia

𝐶𝑝 = 𝐴 + 𝐷/𝑛 [Iei/buc], (6.33)

în care: A reprezintă cheltuielile curente, care se repetă cu prelucrarea fiecărei piese (cheltuieli independente

de lot), în lei/buc; D - cheltuielile care se fac pentru întregul lot de piese (cheltuieli dependente de lot), în

lei/lot; n - numărul de piese din lotul optim cu care se lucrează.

Calculele amănunţite pentru A, D şi n sunt prezentate în § 5.12. Dacă se reprezintă ecuaţia costului

unei piese, (6.33), se obţine un arc de hiperbolă (fig. 6.1). Se poate constata că, cu cât cantitatea de piese este

mai mare, cu atât variaţia costului pe bucată este mai mică şi invers, în cazul producţiei individuale sau de

serie mică.

Dacă se studiază costul întregului lot de piese, se obţine relaţia

𝐶𝑇 = 𝑛 𝐶𝑝 = 𝐴𝑛 + 𝐷 [lei/lot] , (6.34)

care reprezintă ecuaţia unei drepte (fig, 6.2).

Dacă se iau în considerare trei variante de proces tehnologic şi se reprezintă grafic ecuaţia costurilor

pe loturi, se obţin diagramele din fig. 6.3, în care

𝐶𝑇1 = 𝐴1𝑛 + 𝐷1;

𝐶𝑇2 = 𝐴2 𝑛 + 𝐷2; (6.35)

𝐶𝑇3 = 𝐴3𝑛 + 𝐷3.

Din studiul diagramelor rezultă următoarele:

-în cazul unui lot n < nA , varianta tehnologică V1, este mai economică;

-în cazul unui lot în care nA ≤ n < nB , varianta tehnologică V2 este mai economică;

-în cazul unui lot n ≥ nB , devine mai economică varianta V3 .

Pentru a determina analitic numărul critic de piese de la care începe o variantă să devină mai

economică se egalează costurile respective şi se obţine

𝐴1𝑛 + 𝐷1 = 𝐴2𝑛 + 𝐷2,

adică 𝑛𝐴 = (𝐷2 − 𝐷1)/(𝐴1 − 𝐴2), (6.36)

sau 𝑛𝐵 = (𝐷3 − 𝐷2) /(𝐴2 − 𝐴3). . (6.37)

Economia pe fiecare piesă, realizabilă prin aplicarea unei variante în raport cu cealaltă, se calculează

cu relaţia

𝐸 = 𝐶2 − 𝐶1 = (𝐴2 + 𝐷2/𝑛) − ( 𝐴1 + 𝐷1/𝑛) (6.38)

Dacă se iau în discuţie două variante tehnologice, pentru care s-au făcut investiţii diferite, obţinându-

se cost minim al produsului pentru investiţii mai mari, se va calcula termenul de recuperare al investiţiilor cu

relaţia

𝑇𝑟 = (𝐼2 − 𝐼1)/ (𝐶1 − 𝐶2) ≤ 𝑇𝑟𝑛 (6.39)

în care: I1 reprezintă investiţiile la varianta I de proces tehnologic, mai mici ca la varianta 2; I2 - investiţiile la

varianta 2, care asigură un cost al produsului mai mic; C1 - costul producţiei la varianta 1; C2 - costul

producţiei anuale la varianta 2; Trn - termenul de recuperare normat al investiţiei suplimentare stabilit pe

ramură, în ani (investiţiile şi costurile pot fi exprimate în orice monedă).

În concluzie, dacă termenul de recuperare calculat este mai mic sau cel mult egal cu termenul de

recuperare normat, se va alege varianta 2 de proces tehnologic, care asigură un cost minim al producţiei, deşi

se fac investiţii mai mari.

În cazul producţiei de serie, când la început se fac atât cheltuieli curente, cât şi cheltuieli fixe,

dependente de lotul de fabricaţie, va exista întotdeauna un număr de piese n < nA pentru care cheltuielile de

fabricaţie Cf, calculate cu relaţia (6.34), vor fi mai mari decât costul la vânzare Cv (preţul pe piaţă), conform

fig. 6.4

Costul la vânzare sau preţul pe piaţă se calculează cu relaţia

𝐶𝑣 = 𝑝𝑛 [lei/lot] , (6.40)

în care: p este preţul produsului pe piată în lei/buc: n - numărul de nroduse. Se observă

că Cv variază după ecuaţia unei drepte ce trece prin originea axelor, conform fig. 6.4. În aceste condiţii,

pentru n < nA , se întregistrează profit negativ, adică pierdere, iar pentru n > nA , se înregistrează profit brut

pozitiv.

În cazul particular când n = nB, profitul brut realizat,

exprimat de segmentul 𝐵𝐷�� din fig. 6.4, se calculează cu

relaţia

P=Cv-Cf f[lei/lot], (6.41)

Costul la vânzare Cv reprezintă de fapt venitul obţinut

în urma vânzării produselor. Astfel, profitul brut reprezintă

diferenţa dintre venituri şi cheltuieli. În continuare, din

profitul brut se scade impozitul şi rezultă profitul net al

societăţii respective.

În concluzie, pentru orice volum de producţie N,

trebuie să se reprezinte venitul dat de Cv şi cheltuielile de

fabricaţie Cf 1, Cf 2 ... Cf n , pentru cele n variante tehnologice

(fig. 6.5). Se observă că varianta procesului tehnologic 3

asigură profitul cel mai mare, reprezentat de segmentul 𝐴𝐷 �� în cazul unui volum de producţie N.

Dacă reprezentarea costului la vânzare ar fi linia întreruptă 𝐶𝑣′ din fig. 6.5, atunci toate cele trei

variante tehnologice conduc la profituri negative, deci pierderi, pentru volumul de producţie N. Această

situaţie se întâmplă când, după finalizarea producţiei, se constată că preţul pe piaţă este mai mic decât

cheltuielile de fabricaţie.

7

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRILOR PE MAŞINI-UNELTE

CU COMANDĂ DUPĂ PROGRAM

7.1. Noţiuni generale

Ciclul de lucru al unei maşini-unelte cu comandă program pentru realizarea unei piese date constă

din mişcări de bază care realizează generarea suprafeţelor şi mişcări auxiliare, cum sunt: alimentarea maşinii-

unelte cu semifabricate, schimbarea turaţiilor, schimbarea avansurilor, apropierea şi retragerea săniilor,

indexarea dispozitivelor, schimbarea sculelor, pornire şi oprire, cuplare şi decuplare, eliminarea pieselor etc.

Realizarea ciclului de lucru al maşinii-unelte necesită pregătiri complexe, dintre care se pot cita: pregătirea şi

montarea sculelor, determinarea turaţiilor şi avansurilor, proiectarea şi execuţia camelor dacă maşina are

comandă cu came, reglarea maşinii-unelte, poziţionarea opritorilor etc. Această pregătire complexă este

impusă de trecerea de la informaţiile conţinute în planul de operaţii la programarea maşinii-unelte.

Programarea maşinii-unelte poate fi făcută astfel încât ciclul de lucru să se realizeze complet manual

sau complet automat, după cum se desprinde din fig. 7.1, în care se prezintă metodologia şi etapele de

realizare a unei piese, pornind de la desenul de execuţie.

Informaţiile din planul de operaţii referitoare la ciclul de lucru al maşinii-unelte nu pot fi folosite sub

forma prezentată, de cifre, semne convenţionale sau schiţe, de către maşina-unelată. Acestea trebuie

transformate, după anumite reguli, denumite coduri, şi transpuse (materializate) pe diferite elemente,

denumite portprograme sau purtători de program. In funcţie de tipul portprogramelor, maşinile-unelte cu

comandă după program pot fi:

cu comandă prin came (portprogramele sunt reprezentate de came);

cu comandă secvenţială (cu portprograme de tip tambur cu pinteni, tambur cu bile, matrice cu fişe,

cartelă perforată etc.);

cu comandă prin şablon (portgrogramele sunt reprezentate de şabloane);

cu comandă numerică (cu portprograme de tip bandă perforată, bandă magnetică

etc.);

cu comandă adaptivă, care sunt cele mai evoluate, dar puţin răspândite datorită dificultăţilor

tehnice de realizare a elementelor componente (în comparaţie cu MUCN obişnuite au, în afară de ECN, un

circuit de reacţie suplimentar care asigură optimizarea automată a regimului de lucru).

Din punct de vedere cinematic, comenzile maşinilor-unelte cu comandă după program se divid în trei

grupe:

- comenzi de selectare a fazelor operaţiei, prin care se selectează organul maşinii ce execută

mişcarea, direcţia mişcării şi sensul acesteia;

-comenzi de selectare a regimurilor de lucru, prin care se stabilesc vitezele miscarilor de prelucrare

(turajii, viteze de aschiere sau viteze de avans);

-comenzi dimensionale, prin care se stabilesc cursele de lucru.

Din punct de vedere tehnologic, sistemele de comanda program cu care sunt echipate masjnile-unelte

din aceasta categorie por fi imparţite în doua grupe:

• sisteme rigide, a caror schimbare a comenzii este laborioasa si consuma mult dmp;

• sisteme elastice, la care timpul de schimbare a comenzii de la un reper la altul este mic în raport cu

timpul auxiliar consumat pentru comanda manuala a masinii la execufia unui lot mic de produse.

În tabelul 7.1. se prezinta clasificarea masinilor-unelte cu comanda program dupa modul de

programare a diferitelor grupe de functii.

În consecinfa, pentru analiza tehnologiei de prelucrare pe masini cu comanda program, acestea vor fi

imparjite in trei grupe de productivitate, funcjie de comenzile care pot fi date cu sisteme de comanda elastice

(tab. 7.1).

Sub aspect tehnic si economic sunt mai importante masinile din grupa a II-a si a III-a. Masinile-

unelte din grupa a II-a sunt reprezentate de maşini cu comandă secvenţială, iar cele din grupa a III-a, de

masini cu comandă numerică.

Fig. 7.1

Tabelul 7.1

Clasificarea maşinilor-unelte cu comandă program

Grupe de funcţii programabile

Sisteme de comandă

Grupa I Grupa II Grupa III

Fazele operaţiei de prelucrare Elastice Elastice Elastice

Regimul de aşchiere Rigide

Lungimile curselor (dimensiunile suprafeţelor prelucrate) Rigide

7.2. Tehnologia prelucrărilor pe maşini-unelte

cu comandă prin came

7.2.1. Etape şi principii ce trebuie respectate la elaborarea

tehnologiilor pe maşini-unelte cu comandă prin came

Programarea tehnologiilor pe maşini-unelte cu comandă prin came se realizează printr-un program

mecanic dat de un număr de came ce comandă direct diferite mecanisme pentru realizarea mişcărilor

necesare prelucrării. Această programare este specifică pentru fiecare piesă în parte.

Elaborarea tehnologiei pentru prelucrarea unei piese se desfăşoară în următoarele

etape:

a) stabilirea fazelor de lucru şi a succesiunii de lucru a sculelor;

b) determinarea regimurilor de aşchiere, a curselor de lucru, a timpilor de prelucrare şi stabilirea

roţilor de schimb;

c) calculul, proiectarea şi executarea camelor;

d) reglarea maşinii-unelte, montarea roţilor de schimb, a camelor, montarea şi reglarea sculelor

aşchietoare etc.

La stabilirea fazelor operaţiei, în vederea utilizării raţionale a maşinii şi a realizării unor indici

tehnico-economici ridicaţi, trebuie să se respecte următoan principii:

- suprapunerea, pe cât posibil, a curselor de lucru cu cele de gol la diverse scule;

- realizarea, mai întâi, a tuturor prelucrărilor de degroşare şi apoi a celor de finisare, în scopul

obţinerii unei precizii ridicate de prelucrare şi a unei bune rugozităţi a suprafeţelor;

- utilizarea, pe cât posibil, a sculelor combinate, în funcţie de posibilităţile tehnologice şi de

rigiditatea sistemului;

- în cazul strunjirilor se recomandă montarea sculelor cu faţa de degajare în jos în scopul eliminării

uşoare a aşchiilor;

- scurtarea cursei cuţitului de retezare prin prelucrări anterioare;

- utilizarea avansului rapid pentru apropierea şi retragerea sculelor, apropierea făcându-se până la 0,3

... 0,8 mm de suprafaţa ce urmează a fi prelucrată cu avans de lucru normal;

- executarea găurilor de centrare cu burghie de diametre suficient de mari, de rigiditate ridicată;

- în cazul găurilor în trepte, se recomandă găurirea mai întâi cu burghiul de diametru mai mare şi

apoi cu cel de diametru mai mic;

- -în cazul suprafeţelor profilate se recomandă prelucrarea mai întâi cu cuţite simple la un profil

apropiat şi, după aceea, finisarea cu scule profilate.

7.2.2. Metodologia întocmirii fişei de calcul la maşinile-unelte

- cu comandă prin came

Pentru înţelegerea metodologiei de întocmire a fişei de calcul se ia exemlul unei tehnologii de

prelucrare a unui şurub pe un strung automat cu comandă prin came tip Al2.

-În fig. 7.2 se prezintă desenul de execuţie al unui şurub ce urmează a fi prelucrat din bară 10 ± 0,1

de OLC 45. Succesiunea fazelor active poate fi următoarea:

-strunjire longitudinală de degroşare la 𝜙 7mm, pe lungimea de 8,5 mm;

- strunjire longitudinală de finisare la 𝜙 6 × 8,5 mm şi la 𝜙 4 ± 0,05 × 3;

- filetare M 6;

- -debitare la 10,5 ± 0,15 şi teşire 0,2 × 45°. -

Avansurile de lucru se aleg din cartea maşinii,în funcţie de tipul

prelucrării, materialul piesei, rugozitatea impusă, rigiditatea piesei şi

a portsculei. În cazul de faţă s-au ales avansurile de luciu prezentate

în tabelul 7.2, care cuprinde fişa de calcul.

Viteza de aşchiere se calculează analitic sau se alege din

cartea maşinii în funcţie de materialul piesei, materialul sculei şi felul

prelucrării. În cazul de faţă s-a ales viteza v = 35 m/min. Se

calculează apoi turaţia arborelui principal cu relaţia

- 𝑛 = 1000 𝑣 /(𝜋𝑑) = 1000 ∙ 35 /( 𝜋 7) = 1590 rot/min . (7.1)

Se adoptă din cartea maşinii nap = 1571 rot/min, care se poate obţine cu roţile de schimb: A = 43 şi B

= 51 dinţi.

Vitezele reale pentru fiecare fază se calculează şi se trec în tabelul 7.2:

𝑣𝑟3 = 𝜋 𝑑3 𝑛𝑟/1000 = 3,14 ∙ 7 ∙ 1571/1000 = 34,6 m/min . (7.2)

Lungimea cursei de lucru (c.1.) pentru fiecare sculă în parte se determină cu relaţia

𝑙𝑖 = 𝑙𝑝𝑖 + 𝑙𝑠𝑖 + 𝑙𝑟𝑖 , (7.3)

în care: lpi este lungimea de prelucrat în faza "i"; l si - lungimea de angajare şi ieşire a sculei; se alege

de 0,3 ... 1 mm (pentru filetare ls = p); lri - lăţimea cuţitului de retezat (când capul şurubului se strunjeşte).

În cazul de faţă, pentru fiecare fază i = 3 se obţine, l3 = 8,5 + 1 = 9,5 mm (deoarece nu se strunjeşte

capul şurubului, el rămânând la diametrul semifabricatului, 𝜙 10).Cunoscându-se avansurile cursele de lucru

ale fiecărei scule, se poate determina

numărul de rotaţii executat de piesă în timpul fiecărei faze de lucru.

Astfel, pentru diverse strunjiri, găuriri etc., se calculează cu relaţia

𝑛𝑙𝑖 = 𝑙𝑖 / 𝑠𝑖 [rot/faza i] . (7.4)

Aşa, de exemplu, pentru strunjirea de la faza 3, rezultă

𝑛𝑙 3 = 𝑙3 / 𝑠3 = 9,5/0,04 = 238 rotaţii/faza 3 .

Astfel se procedează pentru toate fazele; apoi se trec în tabelul 7.2 şi se calculează numărul total de

rotaţii

𝑛𝑙 𝑡𝑜𝑡 = �𝑛𝑙𝑖 = 859 𝑟𝑜𝑡𝑎ţ𝑖𝑖.𝑛

𝑖=1

(7.5) Pentru fazele suprapuse complet în timp se ia în considerare numai numărul de rotaţii cel mai mare.

Pe baza acestor date se calculează timpul de bază al piesei cu relaţia

𝑡𝑏 = 60 𝑛 𝑙 𝑡𝑜𝑡/𝑛𝑎𝑝 = 60 ∙ 859/1571 = 32,8 s , (7.6)

în care nap este turaţia arborelui principal, în rot/min.

La maşinile-unelte cu un singur ax cu came rezultă că la o rotaţie completă a axului de comandă

principal se prelucrează o piesă. La rotirea acestuia cu 360°, corespunde o rotire cu 100 de diviziuni ale

camei în care se execută fazele de lucru şi auxiliare (c. a.). Deci aceste faze se pot exprima în sutimi sau în

grade (1 sutime = 3,6 grd) pe camele de pe ax. Sutimile necesare comutării capului revolver, schimbările de

turaţie a axului principal etc. se aleg din cartea maşinii în funcţie de timpul de lucru. După ce se trec aceste

sutimi pentru fazele auxiliare în tabelul 7.2, se calculează numărul total de sutimi pentru fazele auxiliare, cu

relaţia

𝑆𝑎 𝑡𝑜𝑡 = �𝑆𝑎 𝑖 = 19 𝑠𝑢𝑡𝑖𝑚𝑖𝑛

𝑖=1

(7.7)

Astfel, pentru fazele de lucru rămâne diferenţa

Sl tot = 100-Sa tot = 100-19 = 81 sutimi . (7. 8)

Acest număr de diviziuni se repartizează pentru fiecare fază de lucru proporţional cu numărul de

rotaţii:

𝑆𝑙𝑖 = 𝑛𝑙𝑖𝑆𝑙 𝑡𝑜𝑡/𝑛 𝑙 𝑡𝑜𝑡 . (7. 9)

În cazul de faţă, pentru faza 3 rezultă

𝑆𝑙 3 = (𝑛𝑙 3/𝑛𝑙 𝑡𝑜𝑡) ∙ 𝑆𝑙 𝑡𝑜𝑡 = (238/859) ∙ 81 = 22,4 ≈ 22 𝑠𝑢𝑡𝑖𝑚𝑖.∙

Valorile calculate se rotunjesc la numere întregi, iar la sfârşit se verifică S l tot . După ce se

completează tabelul cu S l i şi Sl tot , se calculează numărul de rotaţii pe bucată, cu relaţia

𝑛𝑡𝑜𝑡 = (100/𝑆𝑙 𝑡𝑜𝑡)𝑛 𝑙 𝑡𝑜𝑡 = (100/81 ∙ 859 = 1060 𝑟𝑜𝑡/𝑝𝑖𝑒𝑠ă (7.10)

şi timpul de execuţie pe bucată

𝑡𝑡𝑜𝑡 = 60𝑛𝑡𝑜𝑡/𝑛𝑎𝑝 = 60 ∙ 1060/1571 = 40,4 𝑠 (7.11)

Cunoscând timpul pe bucată, se determină productivitatea prelucrării

𝑂 = 60/𝑡 = 60/40.4 = 1.5𝑏𝑢𝑐/𝑚𝑖𝑛 (7.12)

7.2.3. Proiectarea, execuţia şi controlul camelor

În cazul strungului automat A 12 cu comandă prin came, ori de câte ori se trece la producţia altui

reper, trebuie să se proiecteze un set de came compus din: cama capului revolver, care este cea mai

complexă, cama săniei transversale în plan orizontal şi cama săniei verticale.

În vederea proiectării sunt necesare:

a)dimensiunile semifabricatelor (se recomandă în cartea maşinii tipurile de semifabricate); b)coordonatele

unghiulare corespunzătoare începutului şi sfârşitului fiecărei faze

(v. tabelul 7.2);

c)razele începutului şi sfârşitului fiecărei faze (v. tabelul 7.2).

În cazul dat, pentru came se recomandă următoarele dimensiuni ale discurilor din care se vor executa

camele:

D camă cap revolver = 180 mm ;

D camă sanie transv. = 130 mm ;

D camă sanie vertic. = 130 mm.

Pentru rolele care se montează la capătul pârghiilor (fig. 7.3) ce vor urmări camele se alege Dr = 14

mm.

Pentru determinarea razelor de început şi de sfârşit al fiecărei faze trebuie cunoscută distanţa minimă

Lmin care apare în deetirsul prelucrării între suprafaţa frontală a bucşei de prindere şi axul capului revolver (v.

fig. 7.3). În acest scop trebuie desenate la scară capul revolver cu suporţii sculelor şi piesa în poziţie prinsă.

Suprafaţa front Cap revolver Suport cap

Fig.7.3

Cand capul revolver se afla la L min , rola de urmarire trebuie să se găsească pe camă în punctul de

raza maximă Rmax , adica la sfarsitul curbei arhimedice de lucru. Astfel se stabileste raza maxima Rmax.

În cazul dat, aceasta poziţie corespunde fazei de strunjire longitudinals 𝜙 7 mm (v. tabelul 7.2).Ca

urmare rezultă lungimea Lmin. = 69 mm, iar raza maxim Rmax= 71,5 mm.

Faţă de Lmin , toate celelalte distanţe ale diverselor scule de pe capul revolver sunt mai mari cu о

cantitate a, funcţie de cota ce rezulta prin prelucrare pentru diverse faze:

𝐿𝑖 = 𝐿𝑚𝑖𝑛 + 𝑎𝑖 (7.13)

Astfel, razele punctelor ce marchează sfârşitul fazelor pentru о anumita sculă rezultă din relaţia

𝑅𝑓𝑖 = 𝑅𝑚𝑎𝑥 − 𝑎𝑖 (7.14)

iar razele punctelor ce marchează începutul unor faze rezulta din relajia

𝑅î𝑖 = 𝑅𝑓𝑖 − 𝑙𝑖 , (7.15)

în care l ieste cursa de lucru.

Fig.7.3

Ca urmare, în cazul dat, rezulta ca Rmax este raza finala a fazei 3 (Rf3 = 71,5 mm). Pentru

detreminarea lui Rî3 se aplica relaţia (7.15):

𝑅î3 = 𝑅𝑓3 − 𝑙3 = 71,5 − 9,5 = 62 𝑚𝑚.

Toate aceste valori pentru fiecare fază se găsesc în tabelul 7.2 si fig. 7.4.

Razele porţiunilor staţionare (de rulare în gol) se iau cu 5 ÷ 10 mm mai mici decât razele

Toate aceste valori pentru fiecare fază se găsesc în tabelul 7.2 şi fig.7.4.

Razele porţiunilor staţionare (de rulare în gol) se iau cu 5÷10 mm mai mici decât razele

începuturilor de lucru.

Trasarea unei came se ехесută în urmatoarele etape:

a)trasarea sutimilor (fig. 7.5);

b)trasarea punctelor ce marchează începutul si sfarşitul pentru fiecare faza de lucru sau auxiliară;

c)unirea punctelor stabilite pentru definirea conturului camei.

Trasarea sutimilor se poate face folosind discuri speciale de trasare (fig. 7.5). Pe marginea discurilor 1

exista arce de cerc de raza G pentru came cu tachet oscilant, sau drepte tangente cercului de rază R, pentru

came cu tachet în miscare de translate, acestea împarţind circumferinţa în 100 de părţi.

Semifabricatul 2 se asază în interioarul discului 1 si, cu ajutorul unui compas de trasaj având

deschiderea G si cu piciorul pe cercul centrelor de raza H (sau cu un ac de trasaj în varianta b), se prelungesc

arcele de cerc (sau segmentele de dreapta) de pe disc pe semifabricat. Punctele ce marcheaza începuturile şi

sfârşiturile de faze se trasează, de asemenea, cu un compas, din centrul camei, cunoscandu-se razele

caracteristice si sutimile afectate (v. tabelul 7.2).

Unirea punctelor care stabilesc contural camei se face dupa natura lor în felul urmator:

-punctele care marcheaza porţiunile de lucru se unesc printr-un arc de spirală arhimedică, care poate

fi realizat de însăşi dispozitivul de prelucrare a camei, si, în acest caz, nu se mai trasează curba activa;

-punctele care marchează porţiunile de retragere şi avans rapid se trasează cu şabloane tip ale

masinii, cu segmente de curbe corespunzatoare (fig. 7.6), funcde de timpul total pe bucatM;

-punctele care marchează porţiuni staţionare se trasează cu arce de cerc cu centrul în central camei,

folosind un compas, iar racordările între porţiunile trasate se fac cu о raza care este cu 1 mm mai mare decat

raza rolei de urmărire.

Un lucru deosebit de important este acela că

trasarea tuturor camelor se face în raport cu acelaşi punct

zero, care este marcat prin gaura de ştift pentru fixarea

camei (punctul zero de început trece prin centrul găurii de

stift).

În funcţie de adoasul de prelucrare, cama se poate

executa prin frezare sau gaurire si frezare. Prin frezare se

executa cu freză deget pe masina universală de frezat, cu

ajutorul unui dispozitiv special; la о acţionare manuală de

rotire a unei manete se obţin doua mişcari combinate ale

semifabricatului: о miscare de rotaţie si una de translate,

necesare obţinerii curbelor arhimedice. Scula aschietoare are doar mişcarea principală de rotaţie.

Este necesar ca sa se prelucreze mai intâi porţiunile pasive ale camei (de realizare a fazelor auxiliare)

si apoi cele de lucru.

Construcţia unui astfel de dispozitiv special destinat prelucrarii camelor se poate studia în cadrul

laboratorului de TCM din Universitatea POLITEHNICĂ Bucuresti.

Dupa ce camele au fost executate este necesar sa se efectueze un control de calitate, care are drept

scop verificarea curselor si a segmentelor unghiulare caracteristice porţiunilor active si pasive de pe cama.

Pentru verificare se utilizeaza un dispozitiv ce reproduce condiţiile de lucru pentru camele care

lucreaza cu tacheţi oscilanţi sau glisanţi. In fig. 7.7, a şi b se prezinta schemele de principiu ale

dispozitivelor.

Cama 1 este fixata pe platoul rotativ 5. Prin rotirea camei 1 se produce deplasarea tijei 3 (fig. 7.7, a)

sau a tijei 2 (fig. 7.7, b), marimea deplasarii acestora putandu-se citi la ceasul comparator 4. Numerele de

sutimi corespunzatoare fiecarei porţiuni ale camei pot fi controlate printr-un disc gradat cu care este prevazut

dispozitivul. Diametrele rolelor din capetele pârghiilor 2 ale dispozitivelor de control trebuie sa fie egale cu

diametrele rolelor de urmarire din funcţionare.

7.3. Tehnologia prelucrarilor pe magini-unelte

cu comanda secvenjiala

La maşinile cu comandă secvenţiala, suporturile portprogram permit programarea fazelor de

prelucrare şi a regimurilor de lucru. Cursele de lucru, care determina anumite cote, se programeaza cu

sisteme rigide (diferite sisteme de opritoare, tambure cu came etc.).

După elaborarea documentaţiei tehnologice aferente procesului tehnologic în ansamblu (plan de

operaţii sau fişă tehnologică) este necesar ca, pentru fiecare operaţie ce se execută pe masina cu comandă

program, sa se întocmeasca documentaţia de programare. În cazul maşinilor cu comandă secvenţială, această

documentaţie cuprinde fişa de reglaj a masinii şi alte elemente specifice: schiţe cu dimensiunile de reglaj ale

sculelor, desenul de prindere a piesei etc. Fişa de reglaj serveşte pentru executarea suporturilor portprogram,

de exemplu, cartele perforate care, plasate peste о matrice cu găuri pentru programare, indică locul unde

trebuie introduse fişele, cum este cazul strungurilor româneşti SF 280. De asemenea, fişa de reglaj serveşte şi

la pregatirea suporturilor portprogram, de exemplu, introducerea bilelor într-un tambur de programare cu

bile, cum este cazul strungurilor românesti DRT, sau reglarea pintenilor pe tambur, cum este cazul

strungurilor romanesti SRO 25 si SRO 40.

În fig. 7.8 se prezintă schema tamburului cu bile utilizat pentru programarea strungurilor romanesti

DRT. Programarea unei secvenfe constă în introducerea, după un anumit cod, a bilelor în găurile dispuse pe

о generatoare a tamburului. Dupa executarea comenzii, limitatorul de cursa care a oprit miscarea comandă

electromagnetul EM, ce roteşte cu un pas tamburul cu bile. Maşina execută în continuare secvenţa codificată

pe urmatorul rand de găuri ale tamburului. Acest sistem de programare secvenţială este astfel conceput încât

să permită atât programarea funcţiilor elementare (selectarea avansului, a turaţiei de lucru, a sensului de

deplasare etc.), cât şi a unor subprograme specifice. Spre exemplu, introducerea unei bile în locaşul 11

comandă avans longitudinal rapid spre stanga, urmat de avans de lucru.

În cazul strungurilor automate, procesul tehnologic se desfăsoara după un program stabilit în

prealabil şi care apoi este transpus pe came, cartele, benzi perforate sau magnetice sau poate fi reglat direct

pe masina-unealtă prin intermediul comutatoarelor,întrerupătoarelor etc. Asa, de exemplu, în cazul

prelucrării unor axe, fusuri, arbori etc., succesiunea fazelor de execuţie, schimbarea sculelor, comanda

avansurilor, schimbarea turatiei s.a. se pot executa în mod automat prin intermediul comutatoarelor,

întrerupătoarelor sau combinaţii de came cu comutatoare, întrerupatoare, acţionari hidraulice, pneumatice

etc.

Cele mai utilizate sunt comutatoarele binare, decadice, basculante, fise ş.a., impunându-se în ultimul

timp comutatoarele binare şi decadice deoarece sunt mai economice şi mai simplu de manevrat. De exemplu,

strungurile automate sau semiautomate din grupa SRO 25, 40, fabricate în ţara noastră, sunt cu comandă

după program cu întrerupătoare binare.

Discul portscula 1 din fig. 7.9 este aşezat cu axa orizontală . Pe aceasta se fixează un număr de cca.

15 ÷ 20 scule simple sau combinate, necesare executării procesului tehnologic de prelucrare a piesei. În

prelungirea discului portsculă, pe acelaşi ax, se găseşte cilindrul canelat 2 pe care se fixează pintenii 3, care

închid sau deschid diferitele microîntrerupătoare 4, fixate în aceasta zona. Acestea comandă schimbarea

turaţiilor şi avansurilor de lucru pentru fiecare din procesul tehnologic, prin acţionarea cuplajelor

electromagnetice din cutia de viteze şi avansuri. Asa, de exemplu, în cazul strungurilor SRO 40 sunt

microîntrerupătoare asezate în linie, care au urmatorul rol: pe pistele microîntrerupatoarelor 1 - 4 se pot

programa 16 turaţii, iar pe pistele 5 - 7 se pot programa 16 avansuri longitudinale sau transversale prin

schimbarea roţiilor dinţate. Pe рistа 8 a tamburului se programează numai sensul de miscare, iar pe pista 0

pornirea sau oprirea maşinii. Alte elemente constructive sunt: 5 - ax; 6 - cilindru canelat; 7- opritori; 8 -

tampon limitator; 9 - piesa; 10 - tampon limitator pentru reglarea manuală a lungimii :de lucru; 11 - pinten

fixat la carucior pentru limitarea cursei de lucru.

Strungurile SRO-25 au 10 piste, dintre care pistele 1-5 pentru turaţii, pistele 6 - 9 pentru avansuri şi

pista 10 pentru sensul de rotaţie. Se menţionează că la aceste strunguri se pot programa repede si usor atât

regimul de aschiere, cât şi lungimile de lucru, ce permit ca aceste maşini-unelte să poată fi utilizate şi în

cazul seriilor mici de fabricate, dеоагесе au о flexibilitate mai mare la schimbarea procesului tehnologic,

respectiv a programului de lucru al masinii-unelte.

La alte tipuri de strunguri, programarea tehnologiei de execuţie a pieselor se realizează prin

utilizarea opritoarelor pe diferite sanii mobile, care, atunci când întâlnesc un microîntrerupător electric,

hidraulic etc., comandă oprirea unei mişcari şi declaşarea altei misări.

Astfel, se pot stabili programe de prelucrare cu ciclu automat cu opritoare neselecţionate sau

selecţionate.

La programarea unui ciclu de lucru cu opritoare neselectionate (fig. 7.10), pentru realizarea celor

două mişcări, longitudinală şi transversală, ale săniilor, sunt prevăzute patru canale pentru fixarea

opritoarelor, două canale pentru un sens şi doua pentru celălalt sens. În felul acesta se poate determina

numărul de secvenţe necesare pentru realizarea traiectoriei date.

Mişcarea între punctul A si С este rectilinie, iar dacă punctul С corespunde unei cote precise, trebuie

ca în apropiere sa fie micşorata viteza de deplasare a saniei faţă de viteza de avans normala. Ca urmare,

mişcarea se descompune în două secvenţe, care sunt delimitate de opritoarele b si c, fixate în ghidajele

(canalele) L1, si L2 Avansul transversal din punctul С si E se realizează tot din două secvenţe, folosind

opritoarele d si e, fixate în canalele transversale T1, si T2 . La fel se poate proceda pentru întregul ciclu de

lucru. Daca nu se impune precizie ridicată, atunci se reglează cu atenţie un singur opritor, ţinand seama de

inerţia săniilor care se deplasează.

La programarea cu întrerupatoare selectionate sunt patru canale de fixare a opritoarelor pentru

fiecare mişcare. Ca urmare, se selecţionează cate un canal pentru fiecare mişcare. Aceasta permite trecerea

peste un numar oarecare de opritoare, fara sa fie nevoie sa se prevada de fiecare dată о schimbare de

secvenţa, cu condiţia ca aceste opritoare sa nu se găsească în cadrul seleclionat de program. Toate aceste

schimbari se realizează prin comanda cuplajelor magnetice, iar precizia de oprire depinde de timpul de

reacţie a acestora. De aceea, între avansul de lucru şi avansul lent de poziţionare există un raport constant de

1/6. Reglarea opritoarelor se poate face şi cu aproximaţie, în cazul în care masina-unealtS este prevazuta cu

dispozitiv de temporizare. În acest caz, informatiile electrice furnizate de opritor nu se transmit la cuplajele

electromagnetice decât cu о anumita întârziere, cu durata reglabilă, prin intermediul unor potenţiometre.

Construcţia suporturilor pentru reglarea opritoarelor poate fi cu un numar de 2÷10 canale, în functie

de numarul săniilor mobile, iar numarul opritoarelor ce se fixează, depinde de numarul secvenţelor care

trebuie realizate în procesul tehnologic. Suporturile pot fi fixe sau mobile, astfel încat reglarea opritoarelor sa

se poată face în afara maşinii-unelte. Aceasta permite schimbarea rapidă a procesului tehnologic, prin

înlocuirea suportului. Opritoarele sunt prevăzute cu suruburi micrometrice, fixate pe sanie sau pe suport, cu

ajutorul cărora se reglează dimensiunea de prelucrare a piesei.

i

De exemplu, în cazul strungului cu comandă dupa program DP-630 sunt prevazute doua sanii care se

pot deplasa radial (fig. 7.11), iar săniile superioare sunt prevazute cu suporturi portsculă. Astfel, pentru

Fig, 7,11

execuţia fazelor procesului tehnologic, se montează pe cele doua sănii cinci scule simple si una combinată,

care vor prelucra piesa în urmatoarea succesiune:

-prelucrare cu cuţitul III(strunjire frontal la exterior), urmata de prelucrarea cu cuţitele IV, V, VI, VII

de pe cealaltă sanie portscula (si anume, strunjirea la interior, teşire la interior şi exterior);

-prelucrarea cu cuţitele I şi II de pe prima sanie (strunjire cilindrică exterioară şi strunjire frontală),

urmată de prelucrarea cu cuţitele IV, VI si VII (strunjire interioară de finisare si teşire) de pe cealalta sanie.

Ca urmare, opritoarele vor fi reglate pe cele doua suporturi în funcţie de traiectoria impusa cuţitelor

de procesul tehnologic, pe baza fişei program întocmită (fig. 7.12). În fişa program sunt simbolizate

următoarele etape ale procesului tehnologic: coloanele 1 şi 2 reprezintă începutul şi sfârşitul programului,

indicat prin punctele negre 1÷18. Aceste puncte reprezintă în realitate găuri (perforaţii) în care trebuie fixate

fişele de contact. În coloanele 3 si 4 sunt indicate turaţiile axului principal al strungului, în coloanele 5 şi 6 -

avansurile axiale pentru ambele sănii, în coloana 7 - adăncimea de aşchiere, iar în coloanele 8 ... 17 -

avansurile pentru ambele sănii după două coordonate. În coloana 18 este indicată utilizarea dispozitivului de

copiat, în coloanele 19 ... 23 se arata modul în care trebuie reglate opritoarele pentru suprafeţele

longitudinale şi transversale, iar coloanele 24 ... 26 sunt pentru alte comenzi (lichid de răcire s.a.). Fişa

program difera în funcfie de tipul strungului.

7.4. Tehnologia prelucrarilor pe maşini-unelte

cu comanda prin şablon

La aceste masini-unelte, miscările de poziţionare a sculei faţă de axa semifabricatului sunt

comandate de diverse sisteme de copiere: mecanice, hidraulice, electrice, electronice sau combinaţii ale

acestora.

Fig. 7.12

Atunci cand în afara suporturilor de copiere,masina-unelata este

dotată şi cu sisteme de comandă dupa program a regimului de

aschiere, fiecare tronson al piesei poate fi prelucrat cu avansul şi

viteza de aşchiere economice.

Şablonul dupa care se executa copierea, de regulă, о piesă

aproape identică cu cea care se prelucrează, dar poate avea şi

forma plată (din tablă de grosime 3 ... 5 mm).

La proiectarea sablonului trebuie avut în vedere

faptul că geometria sculei nu permite strunjirea suprafefelor conice

inverse cu unghiul conului mai mare de 60° (fig. 7.13). Pentru a asigura durabilitatea necesara în producţia

de serie mare şablonul se tratează termic, fie prin călire, fie prin cementare + calire.

Întrucat erorile sablonului se transpun în marime dublă pe suprafaţa prelucrată, loleranţa sablonului

se determina cu relaţia

𝑇𝑠 = 𝑇/2 − 2𝛿, (7.16)

în care T este toleranţa piesei; δ - о marime de siguranţă (0,01 ... 0,02 mm).

Ciclul de lucru este determinat în principal de forma piesei, semifabricatul utilizat şi de numărul de

suporturi de copiere şi cuţite ale strungului.

7.4.1. Tehnologia prelucrarii unui arbore cu diferenţe mici de trepte,

din semifabricat laminat

După cum se observă din fig. 7.14, adaosul de material este îndepartat prin două treceri de degrosare

şi una de finisare. Degroşarea are loc în cadrul secvenţelor active 1 si 3 şi este realizată de catre cutitul A a

carei poziţie radială este asigurată prin limitatoare de cursă. Finisarea se realizează prin patru secvenţe (5, 6,

7 si 8) de catre cuţitul B.

Se observa ca sablonul folosit este plan si asigura si realizarea ţesiturilor de la extremitatile

arborelui. Antrenarea se efectueaza cu un antrenor cu gheare frontale, care face parte din dotarea masinii-

unelte.

Fig. 7.14

Fig. 7.13

7.4.2. Tehnologia prelucraril unui arbore cu diferenfe mari de trepte,

din semifabricat forjat

Analizand desenul piesei (fig. 7.15), se observa diferenţa mare de diametre la cele doul extremităţi. Operaţia

de strunjire se realizeaza cu patru cuţite, doua montate în capul revolver al saniei de copiere şi două în suportul

transversal inferior.

În primele două secvenţe s-a prevazut degrosarea celor doua suprafeţe frontale cu cuţitele С si D şi

degroşarea porţiunii cilindrice de ф 26,3 , cu cuţitul A din sania superioara. După terminarea cursei transversale

de lucru a suportului inferior, în secvenţa 3 se comandă retragerea acestuia, urmând ca în acest timp să continue

copierea cu cuţitul A. În secvenţa 4 are loc о retragerea rapidă longitudinală, urmată de о degrosare a porţiunii de ф

14,7 cu poziţionarea sculei prin limitator. În timpul retragerii rapide din secvenţa 6, are loc schimbarea poziţiilor

cuţitelor din sania superioara, urmând ca în secvenţele 7, 9, 10 sj 11 să se realizeze finisarea prin copiere cu cuţitul

B. Se remarca că pe porţiunea piesei ce nu se prelucrează s-a prevăzut un avans longitudinal rapid (secvenja 8), cu

sania de copiere în poziţie superioara retrasă.

Şi în acest caz faza de finisare a fost divizată în patru secvenţe, pentru a asigura avansul şi turaţia optime la

prelucrarea fiecarei porţiuni.

De menţionat este faptul că, la prelucrarea arborilor cu configureţie complexă, se pot utiliza maşini dotate cu

doua suporturi de copiere. De asemenea, posibilitaţile acestor tipuri de maşini-unelte se extind şi la prelucrările

suprafeţelor de revoluţie interioare, cu mai multe cuţite fixate în aceeasi portsculă.

7.5. Tehnologia prelucrarilor pe maşini-unelte

cu comandă numerică

7.5.1. Metodologia şi etapele realizării unei piese pe maşini-unelte

cu comanda numerica. FIuxul informational

Comanda numerică a maşinilor-unelte este comanda automata prin care diferitele informaţii necesare

prelucrarii pieselor sunt înregistrate codificat, numeric sau alfanumeric, pe un suport de informaţii adecvat

(benzi perforate, benzi magnetice etc.). Conţinutul metodei constă deci în aceea ca toate informaţiile (tehnologice,

auxiliare etc.) pentru desfăşurarea unui proces tehnologic sunt memorate sub forma numerică pe un suport adecvat

şi apoi prelucrate de catre un echipament electronic special (ECN), care transmite comenzi organelor de execuţie

ale maşinii-unelte.

Spre deosebire de celelalte sisteme de comandă după program, apariţia comenzii numerice marchează о etapă

nouă în sistemul de automatizare a masinilor-unelte. Acest sistem a condus la cresterea eficienţei tehnico-economice,

în special pentru prelucrarea unor piese de unicat sau serie mică, datorită faptului ca programul numeric poate fi

schimbat rapid si usor.

La masinile-unelte cu comandă numerică, transmiterea tuturor informaţiilor echipamentului de comandă sub

forma unor coduri, fixate pe portprogram, poarta denumirea

de codificare exterioară. Cand banda perforată este citită de un dispozitiv special de citire, unitatea de

comandă recodifică informaţiile primite. Această operaţie poartă denumirea de codificare internă a datelor şi

are loc în mod automat, în scopul obţinerii informaţiilor în sistemul numeric, care să poată fi utilizate în

structura internă a sistemului de comandă. Toate informaţiile legate direct de desfăsurarea succesiunii

procesului tehnologic, ca regim de aschiere, avans, turatii, schimbarea sculelor etc., precum şi funcţii

auxiliare, ca pornire, numarul de treceri, racire etc., pot fi codificate în sistemele binar, zecimal, octal,

hexazecimal sau în sistemul alfanumeric. Programarea pe astfel de maşini poate fi secvenţiala sau continuă.

Compartimentele în care sunt prelucrate toate informaţiile, începand cu analiza desenului piesei şi

terminând cu prelucrarea propriu-zisa, sunt prezentate într-o formă simplificată în fig. 7.16.

În compartimentul de proiectare tehnologică, pe baza desenului de execuţie al piesei, este elaborată

în clar tehnologia de prelucrare. Sunt indicate masina-unealtă pe care se execută prelucrarea, sculele utilizate,

succesiunea fazelor de prelucrare, regimurile de aschiere etc. Toate aceste elemente sunt subordonate

posibilităţilor de prelucrare ale masinii-unelte cu comandă numerică. De la caz la caz, în funcţie de

comlexitatea piesei, se poate realiza întreaga tehnologie pe о masina-unealta cu comanda numerică sau

numai о parte a operaţiilor de prelucrare, celelalte fiind destinate altor maşini convenţionale sau cu comandă

numerică.

În compartimentul de programare se elaborează, într-o forma codificată, programul de prelucrare al

piesei. Tehnologia de prelucrare este transpusă într-un limbaj formal pe care ECN poate sa-1 citească şi sa-1

înţeleagă. Acest program este transpus pe un suport adecvat - compatibil cu sistemul de citire al ECN. În

majoritatea cazurilor, acest suport este о bandă perforată care conţine, în formă codificată, toate informaţiile

necesare prelucrarii piesei. Obţinerea benzii perforate este rezultatul unui proces complex de prelucrare a

datelor. Când această prelucrare este efectuată de către om, se pote vorbi de о programare manuala a maşinii-

unelte. Daca la prelucrarea datelor este utilizat calculatorul electronic, programarea se numeste asistată (de

calculator. În anumite forme de organizare, cele doua compartimente menţionate — cel de proiectare

tehnologică şi cel de programare - sunt reunite într-un singur compartment, de proiectare tehnologica şi

programare. În cadrul acestui compartiment, elaborarea şi programarea tehnologiilor de prelucrare revine

Fig. 7.15

unor specialişti cu о formaţie mai largă — tehnologi programatori. Elaborarea şi programarea tehnologiei de

prelucrare într-un singur compartiment este resimţita din ce în ce mai mult, din necesitatea scurtării ciclului

de prelucrare a informaţiilor.

Suportul pe care este înscrisă, sub formă codificată, tehnologia de prelucrare este introdus în ECN. În

afara de aceste informatii, ECN poate primi şi alte informaţii suplimentare introduse manual de operatorul

uman printr-un panou de comandă. Dintre acestea, cele mai importante sunt datele referitoare la: poziţia din

care scula începe prelucrarea piesei, corectii ale traiectoriilor programate ale sculelor.

Echipamentele de comandă numerică evoluate primesc infonnaţii asupra poziţiei reale a sculei faţă

de piesă. Aceasta se realizează printr-un sistem de control al deplasărilor executate de organele mobile ale

maşinii-unelte. ECN comandă alimentarea motorului de curent continuu până când deplasarea reala coincide

cu cea programată, lucru sesizat de traductorul de deplasare.

Toate informaţiile primite de ECN - prin suportul program, de la operatorul uman şi de la masina-

unealtă - sunt prelucrate şi transmise sub formă de comenzi organelor de execute ale maşinii-unelte. Prin

aceste comenzi ECN pune în aplicare întregul program de execuţie a piesei.

Comenzile transmise organelor de execuţie se împart în doua categorii: comenzi de deplasare şi

comenzi de comutare. Comenzile de deplasare se adreseaza organelor mobile ale masinii-unelte, care trebuie

să execute traiectoriile necesare generarii suprafetelor piesei, sau anumite traiectorii auxiliare. Comenzile de

comnutare asigura schimbarea anumitor parametri ai regimului de aschiere în cursul prelucrarii: adâncimi de

aschiere, turaţii, avansuri etc.

Fig. 7.16

Operatorul uman are, în general, atribuţii cu totul diferite în comparaţie cu cel care deserveste о

masină-unealtă clasica. Deoarece programul de prelucrare a piesei este elaborat anticipat, muncitorul nu

intervine decât rareori în procesul efectiv de prelucrare. El are sarcina de a asigura prinderea piesei si a

sculelor, pornirea şi oprirea masinii şi, eventual, introducerea anumitor corecţii în programul de prelucrare.

În cazul centrelor de prelucrare, aceste atribuţii sunt în numar mai mic, deoarece şi schimbarea sculelor este

programată şi se execută automat.

Operatorul de la masina-unealtă cu comanda numerica este obligat sa verifice corectitudinea

programului elaborat prin probarea acestuia cu masina în gol (fara piesă) iar apoi prin supravegherea atentă a

prelucrarii primei piese. Supravegherea masinii în tot cursul programului de execuţie a piesei ramane una

dintre atributiile de baza ale operatorului. Aceasta cerinta este impusa de faptul că masina-unealtă nu este

capabilă să se adapteze unor situaţii neprevăzute, cum ar fi, de exemplu, ruperea sculei, defectarea anumitor

mecanisme sau instalaţii etc. Aceste dezavantaje sunt înlăturate în mare masură prin introducerea comenzii

adaptive la masinile-unelte cu comandă numerică. Prin comanda adaptivă se asigura menţinerea anumitor

condiţii de prelucrare în mod automat, pe baza sesizării oricăror modificari care apar în desfăşurarea normala

a procesului de aschiere. Introducerea comenzii adaptive implică conducerea masinilor-unelte cu comanda

numerica prin calculator. Rolul calculatoarelor în comanda adaptiva este acela de a asigura, pe baza unor

algoritmi de calcul, optimizarea procesului de prelucrare, în timpul desfăşurarii acestuia.

7.5.2. Sisteme de coordonate pentru maşinile-unelte cu comanda numerica

Spre deosebire de masinile-unelte clasice simple sau automate, cât şi faţă de maşinile cu alte tipuri de

comenzi program, la maşinile-unelte cu comandă numerică este absolut necesară utilizarea unui sistem de

coordonate adecvat, specific acestor masini, pentru a se putea programa diferite deplasări ale organelor

maşinii-unelte după anumite direcţii şi sensuri. Nomenclatura axelor, simbolizarea şi miscările rectilinii sau

circulare sunt stabilite prin STAS 8902-83.

Sistemul de coordonate stabilit este un sistem de axe triortogonal de sens direct, care poate fi

memorat utilizând regula maşinii drepte (fig. 7.17). Axele de coordonate au о dublă seminificaţie:

geometrică şi fizică.

Semnificaţia geometrică constă în aceea că prin ele se precizează suportul geometric al mişcarii -

deplasare rectilinie sau deplasare circulară.

Semnificaţia fizică constă în aceea că axele de coordonate precizează suportul fizic al deplasarilor -

ghidajele rectilinii sau ghidaje circulare.

Modul în care sunt atribuite axele de coordonate suporturilor fizice de deplasare se supune

urmatoarelor reguli:

■ Axa Z este identică sau paralelă cu axa arborelui pricipal, având sensul pozitiv spre cresterea

distantei dintre sculă şi piesă. La masinile care au mai mulţi arbori principali, axa Z este atribuită numai

unuia dintre ei, de preferintă aceluia care are axa de rotaţie perpendiculară pe baza de aşezare a piesei. În

cazul masinilor care nu au arbore principal - ca, de exemplu, maşinile de rabotat - axa Z se consideră axa

perpendicular pe baza de aşezare a piesei.

■ Axele X şi Y determină un plan normal pe axa Z, avand ca purtători fizici de deplasare ghidajele

rectilinii ale meselor şi săniilor. În general, se consideră ca miscarea mesei se realizează pe axa X, iar

mişcarea saniei pe axa Y.

Datorifa unei mari varietăfi de masini-unelte comandate numeric, se impun urmatoarele precizari:

-la masinile care nu au nici scula şi nici piesa în miscare de rotaţie, cum este cazul maşinilor de

rabotat, axa X se alege paralelă cu directia principală de aschiere, sensul pozitiv fiind dat de sensul vitezei de

aşchiere;

-la maşinile care au piesa în miscare de rotaţie (strunguri, maşini de rectificat etc.), axa X este

radială, având sensul pozitiv corespunzător creşterii distanţei dintre sculă si piesă;

-la maşinile care au mişcarea de rotaţie a sculei, ca de exemplu, maşinile de frezat, axa X se ia în

planul orizontal dupa direcţia de deplasare a mesei.

■ Axa Y se alege în funcţie de Z si X, dupa regula mainii drepte.

■ Sistemul de axe X, Y, Z este legat de masina-unealtă şi faţă de aceasta se precizează deplasările

rectilinii ale sculei. Pentru a preciza deplasarile rectilinii ale piesei, se consideră un sistem de coordonate al

acesteia, având axele notate cu X', Y', Z'. Aceste axe au sensul pozitiv opus celor ale maşinii-unelte. În felul

acesta pot aparea situaţii în care deplasările sunt raportate la doua sisteme de referinţă. Spre exemplu, în

cazul masinii de găurit cu cap revolver (fig. 7.18), scula are о mişcare de translaţie numai pe axa Z, iar piesa

pe axele X', Y'.

■ Mişcările de rotaţie în jural axelor menţionate se notează cu А, В, С şi respective A', B', C1 (fig.

7.19). De exemplu, în cazul unui strung (fig. 7.20) există о singură mişcare de rotaţie (notată cu C'), aceasta

fiind executată de către piesă. Celelalte miscări sunt executate de către sculă, aceasta având deplasări

rectilinii pe doua direcţii perpendiculare, Z si X. Sensul pozitiv de rotaţie este cel al şurubului cu filet pe

dreapta, dacă prin rotire acesta avansează în sensul pozitiv al coordonatelor.

Direcţiile X, Y, Z (respectiv X', Y', Z') ale sistemului de coordonate ortogonale sunt denumite direcţii

primare sau de ordinul întâi. Anumite tipuri de maşini-unelte pot executa mişcări pe direcţii paralele cu axele

de coordonate primare. Acest lucru a impus necesitatea introducerii axelor de coordonate de ordinul doi - U,

V, W, axe secundare -precum şi a celor de ordinul trei - P, Q, R, axe terţiare (fig. 7.21). Totodată, în afara

miscărilor de rotaţie primare А, В, С (respectiv A′, B', C′), pot exista şi alte miscări de rotaţie, efectuate în

plane paralele cu planele în care se desfăşoară mişcarile primare. Acestea sunt notate cu D si E.

Mişcarile circulare sunt raportate unui sistem de coordonate polare, a cărui origine este precizată prin

coordonatele I /, J, К în sistemul de axe X, Y, Z.

Alegerea originii sistemelor de referinţă este arbitară. Această libertate de fixare a originii asigură

anumite facilităţi la reglarea şi punerea în stare de funcţionare a masinii-unelte comandate numeric. După

montarea traductoarelor de deplasare şi efectuarea operaţiilor de reglare iniţială, originea sistemului de

referinţă сарătă о determinare univocă, devenind un punct fix şi bine stabilit în spaţiu. În felul acesta,

sistemul de referinţă, cu originea univoc precizată, devine un sistem rigid din punct de vedere geometric, faţă

de care sunt raportate toate miscările efectuate de masină.

Pentru a uşura munca de programare a tehnologiei de prelucrare, originea sistemului de referinţă este

atribuită, în această etapă, piesei care urniează a fi prelucrată. Acest lucra este posibil datorită capacităţii

ECN - ului de a efectua translaţii ale sistemului de coordonate din originea maşinii ОM în originea piesei 0P .

Această operaţie este cunoscută sub numele de deplasarea originii şi face parte integrantă din activităţile de

regiare a masinii-unelte. Modul în care se face deplasarea originii este ilustrat în fig. 7.22. Deplasările pe cele

două direcţii, pentru a suprapune originea maşinii peste originea piesei, au valorile x1, si y1 .

Fig.7.19 Fig.7.20

Fig. 7.21 Fig. 7.22

Originea sistemului de referinţâ al masinii-unelte comandate numeric se numeşte originea maşinii,

punct de referinţă sau punct de nul. În funcţie de tipul ECN, maşinile-unelte cu comandă numerica pot avea

punctul de referinţă fix sau deplasabil.

La echipamentele cu punct de referinfa fix, schimbarea originii se face prin măsurarea directă a

distanţei de la originea maşinii la originea piesei. Valorile acestor distanţe aferente axelor de coordonate se

introduc manual cu ajutorul unor comutatoare existente pe consola de comandă, fiind memorate şi afişate de

către ECN.

În cazul echipamentelor cu punct de referintă deplasabil, stabilirea originii se realizează prin

aducerea vaârfului sculei în punctul dorit şi, prin apasarea unui buton existent pe consola de comandă, acest

punct este considerat automat ca origine a sistemului de referintă.

ECN evoluate oferă posibilitatea de a traspune originea în orice punct al sistemului de coordonate

aflat în zona de lucru a maşinii-unelte.

7.5.3. Cotarea pieselor prelucrate pe maşini-unelte


În funcţie de tipul ECN-ului, cotarea pieselor supuse prelucrării poate fi de tip incremental sau

absolut. În cazul cotării incrementale, cotele sunt date în lanţ, indicându-se succesiv distanţa de la un punct la

altul (fig. 7.23, a). În sistemul de cotare absolut, cotele tuturor punctelor în care se execută prelucrari sunt

date în raport cu punctul de referinţă ales (fig. 7.23, b).

7.5.4. Structura echipamentelor de comandă numerică

Structura ECN-urilor, care determină, în mare măsură complexitatea acestora, depinde de tipurile de

comenzi pe care sunt capabile să le transmită MUCN-urilor. Sunt cunoscute trei tipuri de comenzi numerice:

comenzi de poziţionare; comenzi de prelucrare liniară; comenzi de conturare.

Comenzile de роziţionаге sunt transmise pentru a deplasa scula sau piesa în diferite puncte unde

urmează a se executa prelucrări. Conţinutul comenzii este programat pe banda perforată prin indicarea axelor

pe care se face deplasarea şi a valorilor deplasarii specifice fiecărei axe.

Fig. 7.23

Astfel, pentru о MUCN la care măsurarea deplasărilor se face incremental, pozi-ţionarea sculei din punctul A în punctul В (fig. 7.24) se programează prin: X + 40; Y +55 ; F 99. Prin adresa F 99 se comandă ca deplasarea să se efectueze cu viteză rapidă.

În funcţie de tipul ECN-ului, deplasările se pot realiza succesiv pe cele două axe, într-o ordine care a fost prestabilită în program, sau simultan pe ambele axe până la atingerea uneia dintre coordonate, după care deplasarea are loc pe о singură axă (fig. 7.24).

Comenzile de prelucrare linară sunt adresate lanţurilor cinematice de avans, în scopul executării

prelucrării unor contururi rectilinii. Comanda de prelucrare liniară trebuie să conţină, pe lângă informaţiile geometrice de deplsare, şi informaţii tehnologice referitoare la viteza de avans, turaţia sculei etc. Întrucât traseul pe care se execută prelucrarea poate fi orientat în raport cu axele de coordonate (fig. 7.25), prelucrarea se execută prin combinarea a două miscari de avans orientate pe direcţia axelor. Vitezele celor două mişcări de avans trebuie să satisfacă condiţiile:

𝑊𝑦𝑊𝑥 = 𝑡𝑔𝛼; 𝑊𝑥2 + 𝑊𝑦

2 = 𝑊2. (7.17) Acestea se realizează datorită existenţei unui bloc funcţional în cadrul ECN -ului denumit

interpolator liniar. Se apelează la interpolator numai dacă prelucrarea liniară se execută ре о direcţie care nu

coincide cu direcţia axelor de coordonate.

Comenzile de conturare sunt necesare la prelucrarea contururilor curbe. Pentru realizarea acestora

sunt necesare, ca şi în cazul prelucrării liniare, mişcări pe două axe de coordonate, ale căror viteze trebuie să

se supuna restricţiilor (7.17). Dar în acest caz, unghiul a se modifică de la un punct al traiectoriei la altul,

ceea ce implică о prelucrare internă a datelor mai complexă. În acest scop, ECN-ul conţine un interpolator cu

posibilităţi mai largi, care poate executa о aproximare a conturului supus prelucrarii prin arce de cere, de

parabolă, de elipsă etc.

În funcţie de comenzile pe care le pot transmite, ECN-urile pot fi:

• echipamente de poziţionare;

• echinamente de poziţionare si prelucrare liniară:

Fig. 7.24

Fig. 7.25

• chipamente de poziţionare, de pre-lucrare

liniară- si de conturare.

ECN-urile din ultima grupă sunt

de cea mai mare complexitate. În

structura acestora pot fi puse în evidenţa

mai multe blocuri funcţionale, care pot fi

urmărite pe schema bloc simplificată din

fig. 7.26.

Există un bloc de introducere a da-telor,

a carui complexitate depinde de modul în

care se face introducerea datelor: manual

sau automat. Introducerea manuală a

datelor se face de la consola ECN-urni

utilizand co-mutatoare rotative cu mai

multe poziţii sau comutatoare decadice.

Introdu-cerea auto-mata a datelor se face

cu ajutorul unui cal-culator de proces.

Purtătorul de program este, de obicei, о

banda perforata confec-ţionata dintr-un

material plastic sau dintr-o hârtie

speciala. Pe banda perforata sunt îns-

crise, într-o formă codificată, toate

informa-ţiile cesare desfăşurarii procesului de prelu-crare. Citirea datelor de pe banda perforata se realizează

cu dispozitive speciale, cititoare de bandă, acestea lucrând pe principiul electromagnetic sau fotoelectric.

Introducerea datelor in ECN-uti prin intermediul unui calculator de proces elimină necesitatea citirii

programului în timpul derulării acestuia pe masina-unealtă. Exista posibilitatea ca toate funcţiile ECN-ului să

fie preluate de calculator, sau numai о parte dintre acestea.

În ECN se găseşte un convertor de cod, acesta având rolul de a transforma datele de intrare într-o

forma de reprezentare compatibă cu posibilitaţile interne de prelucrare. Datele convertite sunt stocate în

memoria ECN -ului, în diferite sectoare ale acestuia, pentru a fi transmise apoi blocului de calcul sau

interpolatorului.

În cadrul blocului de calcul se execută operaţii aritmetice asupra datelor care conţin informaţii de

deplasare sau asupra celor privind ciclurile tehnologice ori corecţiile de scule. Executarea unor cicluri

tehnologice se impune la realizarea unor piese la care anumite faze de prelucrare se repetă (de exemplu,

executarea mai multor gauri intr-o flanşă). Informaţiile privind executarea unor cicluri tehnologice se

introduc prin program.

Datele privind corecţiile sculelor por fi introduse prin program sau manual de la panoul de

comandă. Efectuarea unor corecţii ale sculei poate fi determinate de mai multe csuze, acestea impunând şi

tipul corecţiei care trebuie operată: corecţie de rază, corecţie de lungime sau corecţie de poziţie.

Corecţia de rază este specifica prelucrarii pe masini de frezat sau pe masini de alezat şi frezat, fiind

impusă de uzarea sculei sau schimbarea acesteia cu alta de alt diametru. Corecjia consta în comutarea

traiectoriei pe care se deplasează scula cu valoarea diferenţei dintre raze.

Corecţia de lungime consta în compensarea diferitelor erori la lungimea sculei. Aceste erori pot fi

cauzate de schimbarea sculei sau reascuţirea acesteia. Necesitatea compensarii în lungime poate sa apară,

mai cu seamă, la maşinile de găurit sau la cele de alezat si frezat.

Corecţia de poziţie este specifica, în general, prelucrarii pe strunguri cu comanda numerică la care,

dupa reascuţirea sculei, muchia aşchietoare capată о alta poziţie în sistemul de referinţă format de axele X

si Z. Această situaţie apare şi în cazul schimbării sculei, datorită abaterilor dimensionale pe care le prezintă

cuţitele de strung.

Din blocul de calcul se face transferul de informaţii în interpolator. Acesta elaborează incrementele

de deplasare corespunzatoare fiecarei axe programate, în conformitate cu parametrii interpolării.

Incrementul de deplasare, sau pasul unitar, reprezintaăcea mai mică valoare a deplasarii (deplasare

elementară) pe care о poate realiza maşina-unealtă pe direcţia unei axe. Deplasarea totală pentru

realizarea unei prelucrări rezulta din însumarea unei mulţimi de deplasări elementare. Pentru majoritatea

MUCN--urilor valoarea unui pas unitar este de 0,01 mm. Fiecare increment de deplasare se realizează ca

urmare a impulsurilor electrice transmise de ECN motoarelor care asigură deplasarea organelor de lucru ale

masinilor-unelte. De exemplu, pentru realizarea unei traiectorii rectilinii de 1 m lungime sunt necesare

100000 de impulsuri, acestea conducând la efectuarea tot atâtor pasi unitari.

Parametrii interpolării definesc traiectorii care trebuie realizate, atât din punctul de vedere al

formei geometrice, cât si din punctul de vedere al poziţiei pe care aceste traiectorii le au în raport cu axele

de coordonate ale masinii-unelte.

În cazul când se executa operaţii de filetare, interpolatorul, pe baza parametrilor filetării, asigura

deplasări coordonate ale sculei în raport cu piesa, pentru obţinerea traiectoriei elicoidale.

Majoritatea ECN -urilor sunt prevazute cu un bloc de afişare numerică a cotei, care precizeaza

permanent poziţia reala a sculei faţa de piesa supusa prelucrarii.

Blocul de măsurare a poziţiei sculei (piesei) este alcătuit din totalitatea circuitelor care prelucrează

datele furnizate de traductoarele sistemului de măsurare a deplasărilor. Prin acest bloc se pune în evidenţă,

în orice moment, situaţia reală a deplasarilor programate.

О parte din informaţiile furnizate de ECN sunt dirijate spre masina-unealtă prin intermediul unor

echipamente de adaptare, în special funcţiile de comutare şi cele auxiliare. Aceste echipamente, numite

simplu adaptoare, nu fac parte din ECN, ele constituind blocuri intermediare de prelucrare a datelor între

ECN şi masina-unealtă. Din această cauză, echipamentele de adaptare sunt amplasate, de regulă, separat

de ECN. Există însă şi situaţii când echipamentul de adaptare este plasat în dulapul ECN. -ului, fiind evident,

separat de acesta din punct de vedere constructiv si functional.

Masina-unealtă cu comandă numerică posedă şi un echipament conventional, acesta fiind constituit

din totalitatea mecanismelor şi instalatiilor care pot asigura funcţionarea maşinii exclusiv prin comenzi

manuale, fără intervenţia ECN-ului. Când acţionările miscărilor principale şi (sau) a celor de avans sunt

realizate cu ajutorul motoarelor de curent continuu, în cadrul echipamentelor convenţionale se includ, de

obicei, şi asa-numitele echipamente de actionare reglabilă. Acestea au rolul de a asigura un domeniu de

variaţie continuă a turaţiilor şi a deplasărilor, spre deosebire de masinile-unelte convenţionale la care

variaţia turaţiilor şi a avansurilor se realizeaza în trepte.

7.5.5. Sisteme de codificare utilizate la perforarea purtătorilor

de program de tipul benzilor

În cazul masinilor-unelte cu comandă numerică, purtătorul de program, denumit şi programul-

masină este о bandă perforată (sau mai rar bandă de film perforată, disc magnetic etc.). În ultimii ani s-a

extins utilizarea benzilor de hârtie caşerată specială, care să reziste la solicitări mecanice, la umezeală,

diferite uleiuri etc.

Benzile sunt de două feluri, cu cinci sau cu opt piste (STAS 7430/1 ... /3 - 84). S-au impus benzile cu

opt piste, adoptate şi pe plan international.

Perforarea benzilor se realizeaza în diferite sisteme de codificare: binar, zecimal, binar-zecimal,

alfanumeric, hexazecimal etc.

Codificarea unui număr care de fapt poate reprezenta о cotă se face în mod diferit în funcţie de

sistemul de codificare.

Codul care are un numar minim de semne pentru exprimarea unei cantităţi de informaţii este codul

binar, format numai din doua cifre, 0 si 1, numărul fiind scris în baza 2.

În sistemul binar, ca şi în cel zecimal, orice numar se poate scrie sub forma unei sume, şi anume:

𝑁𝑥 = 𝑎0 𝑋0 + 𝑎1𝑋1 + 𝑎2𝑋2 + ⋯+ 𝑎𝑖 𝑋𝑖 , (7.18)

unde X este baza sistemului, iar ai poate fi reprezentat de cifrele 0 ... 9 în sistemul zecimal şi de cifrele 0,

respectiv 1, în sistemul binar.

De exemplu, numărul 183 poate fi scris în sistemul zecimal astfel:

18310 = 1 ∙ 102 + 8 ∙ 101 + 3 ∙ 100, (7.19)

1 8 3

iar în sistemul binar astfel:

18310 = 1 • 27 + 0 • 26 + 1 • 25 + 1 • 24 + 0 • 23 + 1 • 22 + 1 • 21 + 1 • 2°, (7.20)

1 0 1 1 0 1 1 1

adică în sistemul binar, numărul 183 se scrie 101101112 , utilizand deci numai două feluri de cifre, 0 si 1.

О alta metoda practică de obţinere a numarului 183 în sistemul binar constă în împărţirea succesivă a

acestuia la baza 2:

Se scriu ultimul cât, urmat de resturi de la sfârşit către început şi se obţine numărul în baza 2: 101101112

Modul de scriere în cazul codului binar, cu numai două cifre (0 şi 1), este deosebit de avantajos la

înregistrarea pe bandă perforată a informaţiilor, şi anume: în dreptul cifrei 1 sе face о perforare în bandă

(loc în care se închide releul), iar în dreptul cifrei 0, banda rămâne neperforată (releul rămâne deschis).

Modul de perforare a benzilor în diferite sisteme de codificare este prezentat în fig.7.27. Sistemul din fig. 7.27, b reprezinta combinarea celor doua sisteme, binar si zecm ial.

a -zecimal b-binar zecimal с-binar

Codul hexazecimal este un cod în baza 16 = 24 care utilizează cifrele 1 ... 9, plus literele A, B, C, D,

E si F astfel:

A = 10; В = 11; С = 12; D = 13; E = 14; F = 15 .

Spre exemplificare, numărul 1976 se scrie astfel:

197610=7(11)8 16=7B 816.

Fig. 7.27

Sistemele de codificare prezentate sunt tot mai des înlocuite de sistemul de codificare alfanumerie,

care de fapt este un sistem binar pentru

reprezentarea atat a cifrelor, cat si a literelor.

În cele ce urmează se va face referire

numai la codurile cu 8 piste, care provin din

tehnica teleimprimatoarelor şi masinilor de scris

americane, fiind adaptate corespunzator nevoilor

de comandă numerică a masinilor-unelte, fiind

denumite în genere PC-8 (Program Code 8) А, В

si С. Dintre acestea s-a impus codul EIA — PC —

8 B, elaborat de Electronic Industries Association

din SUA. În ultimul timp s-a standardizat pe plan

international un cod ISO tot pe 8 piste (fig. 7.28).

Codul PC-8 В are pe fiecare rând un

număr impar de perforatii, în timp ce la codul ISO,

numărul de perforaţii este par.

În ambele coduri se utilizează

reprezentarea binară a cifrelor 1 ... 9, folosind

pistele 1... 4 de la dreapta spre stânga, fiecare

pistă corespunzând puterilor cifrei 2 în ordine

crescatoare. Astfel, perforaţia de pe pista 1

corespunde cifrei 2° = 1, de pe pista 2, cifrei 21 =

2, de pe pista 3, cifrei 22=4,si pe pista 4 lui 23 = 8.

Combinarea perforaţiilor permite progra-marea

pe bandă a oricărei cifre dintre 1 si 9. Cifra zero se

programează printr-o perforaţie pe pista 6 în codul

PC-8 В şi cu două perforaţii pe pistele 5 si 6 la

codul ISO.

Literele şi diferitele semne sunt

codificate în ambele coduri folosind codificarea

cifrelor 1 ... 9, la care se adauga, la PC-8 B, două

perforaţii în pistele 6 si 7 pentru literele A ... I, о

perforaţie în pista 7 pentru literele J ... R etc. La codul ISO se foloseşte о perforaţie în pista 7 pentru toate

literele alfabetului.

În acest mod, numărul de perforaţii transversale poate fi par sau impar. Se uniformizează paritatea

(ISO) sau imparitatea (PC-8 B) introducând о perforaţ ie suplimen-ţară pe pista 8 la ISO si pe pista 5 la PC-

8 B. Necesitatea paritaţii sau imparităţii a fost determinată de posibilitatea unui control uşor rapid al

conţinutului benzii, lipsa parităţii în ISO şi a imparitătii în PC-8 В denotând о eroare.

În fine, în codul PC-8 B, pista 8 este folosită exclusiv pentra a marca sfarşitul unui bloc de comenzi,

ceea ce corespunde unui rând din Tabelul Program-Piesa. În scrierea curentă, se notează prin EB sau EOB,

iar în ISO se folosesc, în acelaşi scop, perforaţii în pistele 2 si 4, notându-se prin LF (Line Fee d), linia de

avansare a benzii pentru aducerea blocului următor, ceea ce înseamnă acelasi lucru, spus altfel.

Perforaţiile de dimensiuni mai mici între pistele 3 si 4 se fac pentru posibilitatea de antrenаге a

benzii.

7.5.6. Adrese utilizate in programarea numerica

Adresele sau funcţiile utilizate în programarea numerică sunt date de о serie de semne (v. fig. 7.28)

care reprezintă diferite comenzi de poziţionare, de realizare a vitezei de avans, a turaţiei, de alegere a sculei

etc. О adresă urmată de un număr de cifre indică valoarea unei deplasări sau a unei turaţii etc.

În continuare se prezintă adresele ISO date de literele alfabetului:

A - poziţionare unghiulara în jurul axei X;

В - poziţionare unghiulara în jurul axei Y;

С - poziţionare unghiulară în jurul axei Z;

D - poziţionare unghiulară în jurul unei axe speciale sau a treia viteză de avans sau pentru indicarea

corecţiei sculei;

E - poziţionarea unghiulară în jurul unei axe speciale sau a doua viteză de avans;

F - viteză de avans (Feed);

G - funcţie preparatorie;

H - rezervă;

I - coordonata X a centrului unui cerc sau pasul de filetare pe axa X;

J - coordonata Y a centrului unui cerc sau pasul de filetare pe axa Y;

К - coordonata Z a centrului unui cerc sau pasul de filetare pe axa Z;

L - rezervă;

M – funcţie auxiliară;

N - numărul blocului;

О - nu se foloseste;

P - deplasare terţiară (rapidă) paralelă cu axa X;

Q - deplasare terţiară(rapidă) paralelă cu axa Y;

R - deplasare terţiară (rapidă) paralelă cu axa Z;

S - turaţia arborelului principal (Speed);

T - sculă (Tool);

U - deplasare secundară paralelă cu axa X;

V- deplasare secundară paralelă cu axa Y; W - deplasare secundară paralelă cu axa Z; X - axa primară X;

Y- axa primară Y; Z - axa primară Z.

Adresele se pot împărţi în trei grupe distincte: adrese geometrice, adrese tehnologice şi adrese

preparatorii şi auxiliare.

Adrese geometrice. Prin adresele geometrice se precizează axele de coordonate şi valoarea

coordonatelor (cotelor) respective

Dupa cum s-a mai arătat, axele X, У şi Z formeaza axele primare: U, V, W formează axele secundare

si P, Q, R - axele terţiare.

Pentru programarea centrelor arcelor de cerc se folosesc adresele I, J, K. Aderesele А, В si С se

folosesc pentru poziţionarea unghiulară în jurul axelor X, Y si Z. De asemenea, adresele D si E se folosesc

pentru poziţionări unghiulare în jurul altor axe speciale.

Fiecare adresă este însoţită de un număr oarecare de cifre reprezentând coordonata, precum şi

semnul ei. Nu se marchează virgula despărţitoare a părţii zecimale de partea întreagă. Astfel coordonata X

= + 1234,56 se scrie în Tabelul Program-Piesă sub forma X+ 123456.

Numărul de cifre care se poate programa are о deosebită importanţă, deoarece acesta, prin numărul

de zecimale, determină precizia de prelucrare, iar prin numărul întreg, capacitatea maşinii de a prelucra pe

anumite lungimi.

În marea majoritate a cazurilor, aparatura de comandă numerică este construită pentru programarea

a 5 sau 6 cifre şi mai rar a 7 cifre. Cu cinci cifre se pot programa cote până la 10 m din zecime în zecime de

milimetra, sau până la 1 m din sutime în sutime, adică până la 9999,9 mm sau până la 999,99 mm.

Majoritatea aparaturilor de comandă permit mutarea virgulei peste о cifră. Cu 6 cifre se pot programa cote

de maxim 9999,99 mm sau 999,999 mm. Pentru maşini-unelte mari şi foarte mari se foloseşte о programare

cu 7 cifre, în dreapta virgulei putând fi cel mult două zecimale.

În general, programarea cu trei zecimale, deci programarea cotelor în micrometri este mai mult о

dorintă decât о realitate, deoarece intervin numeroşi factori care împiedica realizarea unor astfel de cote,

dintre care se pot cita: precizia de execuţie a maşinilor-unelte, precizia opririi la cotă, influenţa variaţiei

temperaturii mediului ambiant şi al maşinii, vibraţiile etc.

Scrierea cotelor în Tabelul Program-Piesă conform ISO se face indicând totdeauna numărul total

de cifre, între care, cele lipsă, prin zero. Semnul + sau - se pune între adresa şi cotă.

Astfel, pentru о aparatură care permite programarea unei cote cu 6 cifre, din care doua zecimale,

cotele următoare se vor programa astfel:

x = + 1234,56 mm X + 123456

у = - 789,12 mm Y- 078912

z = + 345 mm Z + 034500

x = - 65,2 mm X - 006520

Adrese tehnoggice. Cele mai importante adrese tehnologice sunt: F - viteză de avans (Feed); S -

turaţia arborelui principal (Speed); T - sculă (Tool).

Programarea vitezelor de avans se face cu adresa F, urmată de una până la 4 cifre, funcţie de

modul de codificare a vitezei de avans. Se utilizează cinci moduri de codificare: directă, simbolică, în

progresie aritmetică, în progresie geometrică, în timp reciproc.

•Codificarea directă constă în transpunerea directă a numărului care reprezintă

mărimea vitezei de avans, în mm/min, de exemplu:

w = 1,25 mm/min - după codificare - F 125

•Codificarea simbolică se realizează prin codificarea cu una sau doua cifre, în ordinea naturală, a

numerelor, valorile vitezelor de avans, în ordinea lor crescatoare. De exemplu:

w = 19 mm/min cod F 1 sau F 01

23,5 mm/min F 2 F 02

30 F 3 F 03

37,5 F 4 F 04

•Codificarea în progresie aritmetică cere ca prima cifră a codului să rezulte din însumarea, la cifra 3,

a numărului de cifre care formează partea întreagă a mărimii codificate, iar următoarele două cifre ale

codului să reprezinte primele două cifre ale marimii codificate.

Astfel, о viteză de avans de 1056,5 mm/min, va avea ca primă cifră a codului 7, rezultată din suma 3

+ 4 în care 4 reprezintă numărul de cifre al părţii întregi. La cifra de cod 7 se vor adăuga primele două cifre

din stânga numărului, deci viteza de avans de 1056,5 mm/min, se va codifica F 710.

Alte exemple:

w = 13,55 mm/min cod F 513

1,355 F413

0,1355 F313

0,01355 F213

0,001355 F113

Dacă se doreşte о codificare mai precisă, se adaugă la prima cifră de cod, primele 3 sau 4 cifre ale

mărimii codificate. Astfel,, viteza de avans de 1056,5 mm/min se va codifica:

- cu 4 cifre prin F 7105;

- cu 5 cifre prin F 71056.

• Codificarea în progresie geometrică constă în codificarea vitezei de avans sau a turaţiei prin două

cifre, similar codificării simbolice, dar în acest caz cele două cifre simbolizează un număr din seria

geometrică R 20, având raţia φ20 = 1,12, serie curent utilizată în eşalonarea turaţiilor şi avansurilor

maşinilor-unelte. De exemplu, mărimile din şirul: 0,100; 0,112; 0,126; 0,141 sunt codificate cu: 20; 21; 22,

respectiv 23. De altfel, cifrele sunt cuprinse în gama 01 ... 98. Se menţionează, ca prin adresa F 00 se

comandă oprirea mişcării de avans, iar prin F 99 se comandă mişcarea de deplasare rapida.

• Codificarea în timp reciproc constă în determinarea unei cifre de cod rezultând ca inversul

timpului (în minute) necesar efectuării instrucţiunilor dintr-un bloc. Cifra de cod reprezintă câtul D, dintre

viteza de avans w şi spaţiul l programat, adică

𝐷 = 𝑊𝑙

= 1𝑇

(7. 21)

şi se exprimă prin patru cifre, între 0001 ... 9999.

Ca exemplu, pentru о viteză de avans w = 65 mm/min şi un traseu de prelucrare lung de 100 mm

(programat într-un singur bloc), codificarea în timp invers va fi: F 0650.

Programarea turaţiilor se face prin unul din urmatoarele trei moduri de codificare: directă,

simbolică sau în progresie geometrică. Codificarea se face ca la vitezele de avans, utilizand însă adresa S.

•Exemple de codificare directa:

n = 140 rot/min Cod S 140

160 S 160

1250 S 1250

•Exemple de codificare simbolică:

n = 18 rot/min Cod SI sau S 01

22,4 S 2 S 02

28 S3 S 03

•Exemple de codificare in progresie geometrica:

n = 200 rot/min Cod S 46

250 S 48

1400 S 63

STOP S 00

Nu exista S 99, neavând sens.

Programarea sculelor se face utilizând adresa T, urmată de doua patru sau chiar şase cifre.

Înlocuirea unei scule prin alta, în mod automat este posibilă la maşinile-unelte cu cap revolver,

hexagonal sau octogonal, deci cu 6 sau 8 locaşuri portscule, sau la maşinile-unelte cu magazine de scule, de

tipul centrelor de prelucrare, concepute pentru a înmagazina până la 100 de scule.

Având în vedere că un număr mai mare de 100 de scule nu este probabil necesar la prelucrarea unei

piese nici în cazul centrelor de prelucrare, codificarea sculelor se poate face cu două cifre; de exemplu, T 28

este codificarea comenzii pentru aducerea în poziţia de lucru a sculei cu numarul 28.

Aparaturile de comandă numerica, mai pretentioase, permit programarea sculelor cu ajutorul a 4 sau

6 cifre, dintre care, prin ultimele două cifre se programează numarul de ordine al comutatorului pentru

compensarea razei sau lungimii sculei.

În funcţie de concepţia constructorului de masini-unelte, pot fi codificate locaşurile sculelor sau

suporturile acestora. În primul caz este necesară о atenţie deosebită la asezarea sculelor în capul revolver

sau magazin, deoarece la comanda dată de bandă se aduce în poziţia de lucru locaşul cu numărul

corespunzator, indiferent dacă scula este sau nu corespunzătoare procesului de prelucrare programat în

blocul respectiv. În cazul codificării suportului sculei, aceasta poate fi montată oricum în magazin sau în

capul portsculei, deoarece selectarea sculei este asigurată prin selectarea suportului sau.

Adrese preparatorii şi auxiliare. Adresele preparatorii se mai numesc şi funcţii preparatorii şi se

notează cu G. Adresele auxiliare, de asemenea, se mai numesc şi funcţii auxiliare şi se notează cu M.

Aceste adrese sunt însoţite de un numar format din două cifre şi se caracterizează prin faptul că permit

efectuarea unor comenzi foarte diferite, necesare fie aparaturii de comandă, fie maşinii-unelte. Din această

cauză, nu toate adresele sunt necesare oricarei masini-unelte. Pe de altă parte, sunt multe adrese-rezervă,

care pot fi utilizate după necesitate de constructorul aparaturii de comandă sau de utilizatorul acesteia.

Pentru explicitarea conţinutului adreselor G se fac urmatoarele precizari:

-mişcarea de rotaţie în sensul acelor de ceasornic, în mod curent se notează prin CLW (CLoc

Wise);

-mişcarea de rotaţie în sensul invers al acelor de ceasornic se notează prin CCLW (Counter - CLoc

Wise);

-dimensiuni medii, mari şi mici; noţiunile se folosesc la interpolare pentru lungimi şi raze medii (100

... 1000 mm), mari (> 1000 mm) şi mici (< 100 mm).

Exemple de adrese preparatorii:

G GO - Poziţionarea punct cu punct

G 01, G 10 şi G 11 - Interpolări liniare pentru dimensiuni medii, mari şi, respectiv, mici

G 02, G 20 şi G 21 - Interpolări circulare CLW, în sensul acelor de ceasornic, pentru dimensiuni

medii, mari şi, respectiv, mici

G 01, G 10 şi G 11 - Interpolări circulare CCLW, în sensul invers al acelor de ceasornic, pentru

dimensiuni medii, mari şi, respectiv, mici.

Alte adrese mai importante:

G 04 - Oprirea benzii în scopul obţinerii unei întârzieri în timp a duratei programate

G 05 - Prindere

G 06 - Interpolare parabolică

G 07 - Rezervă

G 08 - Accelerare

G 09 - Decelerare

⋮

G 33 - Filetare cu pas constant

G 34 - Filetare cu pas crescător

G 35 - Filetare cu pas descrescător

⋮

G 90 - Programare în coordonate absolute

G 91 - Programare în coordonate relative

⋮

G 99 - Rezervă.

Exemple de adrese auxiliare:

M 00 - Oprirea programului (oprirea axului principal, a mişcării de avans, a lichidului de

răcire-ungere).Repunerea maşinii în funcţiune implică intervenţia operatorului uman

M 01 - Oprire la alegere, cu pornirea maşinii fără intervenţia operatorului uman

M 02 - Sfârşitul programului; banda este rebobinată în sens invers

M 03 - Ax principal, rotaţie CLW

M 04 - Ax principal, rotaţie CCLW

M 05 - Oprire ax principal

M 06 - Schimbarea sculei

M 07 - Pornirea lichidului de racire nr. 2 (sub forma de ceaţă)

M 08 - Pornirea lichidului de racire nr. 1 (sub formă de curent de lichid)

M 09 - Oprirea lichidului de racire

M 10 - Strângere

Mil - Desfacere

M 12 - Rezervă

M 36 - Avansuri, gama 1

M 37 - Avansuri, gama 2

M 38 - Turaţii, gama 1

M 39 - Turaţii, gama 2

⋮

M 80 ... M 99 - Rezerve

Ca şi în cazul adreselor geometrice şi la adresele G si M, recomandările ISO nu sunt obligatorii. Sunt

maşini-unelte, în funcţie de destinaţia lor, care nu au posibilitatea utilizării tuturor adreselor ISO. În marea

reajoritate a cazurilor, producătorii de ECN-uri se conformează recomandărilor ISO, însă există şi excepţii.

De exemplu, Sinumerikul 230 pentru stranguri, atribuie adreselor G si M alte funcţiuni.

Alte adrese diverse

Adresele N si H. Adresele N sunt folosite pentra indicarea numărului blocului, în general prin trei

cifre:

N001 ...

N002 ...

N 003 ...

În cazul în care maşina-unealtă nu are posibilitatea de schimbare automată a sculei, această

operaţie efectuându-se manual, unele aparaturi folosesc adresa H în blocul în care este necesară

schimbarea sculei:

H001 ... T42

N002 ...

N003 ...

H004...T18

⋮

Exemplul de mai înainte indică schimbarea sculei T 42 prin T 18 la apariţia blocului 4, prin adresa H

004 care opreşte maşina şi aprinde о lampă de semnalizare.

Adresele TAB, HT, EB şi LF. Adresele TAB (Tabelare) si EB (End of Blok) se folosesc în codul EIA.PC-8

B, iar HT şi LF (Line Feed) în codul ISO, având aceleaşi semnificaţii, şi anume: TAB, respectiv HT (v. fig. 7.28),

despart comenzile de pe banda perforată. Aceste semne nu apar în Tabelul Program-Piesa.

Adresele EB (sau EOB), respectiv LF, marchează sfârşitul unui bloc, ceea ce, trecut în Tabelul

Program-Piesa, marchează sfârşitul unui rând şi începutul urmatorului.

Adresele % (procentual) şi : (semnul imparţirii) se folosesc numai în codul ISO şi au următoarele

semnificaţii:

% - începutul programului;

: - primul bloc.

De exemplu:

% LF :

001 ...

N002 ...

N003 ...

Adresa % este însoţită de adresa LF, necesară pentru oprirea bobinării inverse a benzii.

Adresa : (semnul împărţirii) înlocuieşte pe N (sau H) din primul bloc denumit şi bloc principal.

Adresa / (linie de fraqie) este folosită numai în codul ISO şi se pune înaintea numărului unui bloc

oarecare, pentru a nu fi citit de aparatură decât dacă se comandă manual efectuarea citirii.

De exemplu:

N001 ...

N002 ...

/N003

/ N 004

7.5.7. Programarea manuală a maşinilor-unelte cu comandă

Numeric. Fluxul informaţional

Banda perforată, elaborată de tehnologul programator (fig. 7.29) poate fi obţinută în două moduri, şi

anume: manual sau folosind în acest scop un calculator electronic.

Programarea manuală se utilizează în special pentru realizarea proceselor tehnologice simple, cum ar

fi, de exemplu operaţiile de găurire, alezare, frezarea contururilor liniare simple, operaţii simple de strunjire

etc.

О dată cu cresterea complexităţi pieselor,

timpul de programare manuală creste foarte mult,

numărul de instrucţiuni devine foarte mare, iar profilul

complicat al pieselor obligă la calcule dificile şi

laborioase. Toate acestea fac ca programarea manuală

să devină nerentabilă.

Deşi nu se pot da limite absolute care să stabilească

о graniţă între programarea manuală şi cea asistată,

aceste limite fiind în funcţie de personalul folosit şi

cheltuielile aferente, existenţa

sau inexistenţa tehnicii de calcul, costul operaţiilor efectuate de calculator etc., se consideră de

regulă ca, începand de la 120-150 de instructiuni, programarea

asistată devine recomandabilă.

Programarea manuală constă în transformarea directă de către programator a informaţiilor rezultate din

desenul piesei şi tehnologia de prelucrare a acestuia în informaţii codificate, prin folosirea intrucţiunilor de

programare specifice comenzii numerice a masinii-unelte.

Informaţiile de programare pot fi: geometrice (coordonate şi traiectorii); tehnologice (viteze de

aşchiere şi de avans, adâncime de aşchiere); ajutătoare (răcirea, sensul de rotaţie şi numărul sculelor în ordinea

în care sunt folosite în procesul de prelucrare).

Pentru a putea realiza un plan de lucru, ce va servi ca bază codificărilor ulterioare, este necesar ca, pe

lângă desenul piesei şi planul ei de operatii, să existe о listă de scule, împreuna cu planul de reglaj a acestora, din

care să reiasă prinderile specifice pentru prelucrarea piesei.

Fig.7.29

Adeseori, desenului piesei, asa cum este conceput, trebuie să i se aducă unele modificări în ce priveste modul

de scriere a cotelor. Acestea trebuie să pornească întotdeauna de la un punct fix, ales pe piesă, si care constituie

originea (axelor de coordonate) piesei.

Pentru cotare se poate utiliza, în funcţie şi de posibilităţile MUCN (v. fig. 7.23), sistemul de cotare

incremental, sau sistemul de cotare absolut, după cum s-a mai arătat.

Ţinându-se seama de sistemul de coordonate al maşinii-unelte, se elaborează schemele de prindere a

piesei pe masină, rezultând astfel integrarea tuturor prelucrărilor în domeniul de lucru al maşinii-unelte.

Pregătirea tehnologică se materializează, în final, într-un plan de lucru care conţine:

-determinarea dimensiunilor necesare semifabricatului;

-coordonatele găurilor, punctele de schimbare de contur şi alte date ce caracterizează traiectoria sculei

(sculelor);

-alegerea tipului de scule aşchietoare;

-stabilitatea dispozitivelor necesare;

-parametrii regimului de aschiere s,a.

Având planul de lucru şi metodica de programare care conţine cheia programului (lista codurilor şi

eventuale reguli de folosire a lor), se trece la codificarea propriu-zisa. Prin aceasta, conţinutul planului de

lucru este retranscris sub forma de instrucţiuni (ordine).

Formularul conţinând instrucţiunile codificate ajunge la perforatorul de bandă, care asigură

convertirea pe bandă perforată a instrucţiunilor. Pe măsură ce se execută perforarea, se obţine şi о listare

în clar a programului care, prin confruntarea cu originalul, permite depistarea erorilor de perforare. După

verificare, banda perforata este trimisă în atelier pentru a fi folosită efectiv.

Alegerea benzii perforate ca suport de intrare, folosit în cadrul maşinilor-unelte cu comandă

numerică, a fost determinată de urmatoarele avantaje: simplitate, preţ de cost scăzut, posibilitate usoară de

corecţie, reproductibilitate şi stocaj comod.

În fig. 7.30 se prezintă fluxul informaţional la programaiea numerică manuală în comparaţie cu alte

tipuri de programare.

În procesul de pregatire a benzii perforate, locul principal îl ocupă maşina de scris electrică, cuplată

cu un perforator şi un cititor de bandă. Maşina execută perforarea benzii simultan cu listarea în clar a

programului, care se poate face uneori chiar pe lista initială scrisă de mână, în cazul în care s-a lăsat spaţiu

suficient. Astfel, textul dactilografiat apare alăturat de cel scris manual, ceea ce oferă posibilitatea unui

control simplu. Prin comparape vizulă se depistează eventualele diferenţe dintre cele două texte. Dacă

masina nu are această posibilitate, comparaţia se face între texte ce apar pe foi diferite.

О altă metodă constă în perforarea de verificare care porneşte de la premisa că, în acelaşi loc, nu

poate aparea aceeaşi eroare. Astfel, perforarea celei de-a doua benzi, realizată pe baza primei, se

desfăsoară în bune condiţii atâta timp cât similitudineaeste perfectă. în caz contrar, se semnalizează

eroarea prin oprirea maşinii. Dar toate aceste metode nu pot elimina eventualele cote sş date tehnologice

eronate, care ţin de însăşi concepţia programului.

Prin simulări pot fi descoperite şi alte erori. Astfel, pentru comenzile de poziţionare, un simulator

dotat cu dispozitiv optic de afisaj, care permite citirea comenzilor adresate masinii, poate descoperi erorile

de concepţie. Problema se complică pentru cazul comenzilor de conturare, când trebuie să se ataşeze

simulatorului un interpolator şi un aparat de desenat curbe.

О metodă mai perfecţionată constă în ataşarea unei console de vizualizare cu tub catodic (display)

la interpolator.

О mare importanţă trebuie acordată şi verificării grosiere a programelor prin efectuarea citirii benzii

perforate de catre echipamentul maşinii-unelte, prin mers în gol fără scule.

Trebuie amintit faptul cu în mod obişnuit banda perforată se execută în dublu exemplar.

Întotdeauna se va stoca originalul, iar copia se va da în atelier, iar după folosire se va distruge.

Exemplu de programare numerică manuală. Se va programa, spre exemplificare, prelucrarea

găurilor pe cercul de 𝜙 80 mm al piesei din fig. 7.31. Prelucrarea se poate face ре о MUNC cu trei axe de

coordonate, de tipul bohrwerkului (W-NC) sau a centrului de prelucrare.

Fig. 7.30

Piesa este executată din oţel şi conţine şase găuri de 𝜙18 mm şi două găuri de 𝜙 6 mm. Viteza de

aşchiere la găurire se ia de 20 ... 25 m/min, iar avansul de 0,1 ... 0,2 mm/rot.

Un calcul sumar va preciza că pentru burghiul de 𝜙 18 mm este necesară о turaţie de 250 rot/min,

şi о viteză de avans de 60 mm/min, care pot fi programate folosind adresele S 48 şi, respectiv, F 35. Pentru

burghiul de 𝜙 6 mm este necesară о turaţie de 800 rot/min şi о viteză de avans de 80 mm/min, cărora le

corespund adresele S 58 si F 38.

În fig. 7.31 s-a reprezentat unul din traseele posibile, de deplasare rapidă, în vederea poziţionării

burghielor în raport cu piesa.

Astfel, în planul XOY, burghiul de 𝜙 18 mm, plecând din S, este poziţionat în punctele ABSDEF. În

punctul F, după efectuarea găuririi, se aduce în poziţie de lucru burghiul de 𝜙 6 mm, care este poziţionat în

continuare în punctele G si H, de unde se retrage în poziţie de repaus S. În planul XOZ este dată

poziţionarea sculelor pe verticală.

Piesa având un alezaj central, poate fi orientată şi fixată pe masa maşinii prin intermediul unui

dispozitiv simplu, având un сер de centrare, terminat cu filet, şaibă şi piuliţă de strângere.

Pentru efectuarea găurilor 𝜙18 mm, burghiul se deplasează rapid din planul CL (planul de

siguranţa în care Z = 95 mm) într-un plan având cota Z = 46 mm (cu 4 mm deasupra piesei), după care se

efectuează găurirea cu viteza de avans pe lungimea de 39 mm, depăşind limita inferioară a piesei cu 7 mm.

Urmează deplasarea rapidă, în sus, până la aceeasi cotă Z= 46, şi apoi poziţionarea în vederea

executării găurii următoare, după care se reia ciclul.

Fig. 7.31

După prelucrarea găurii F, urmează deplasarea rapidă în sus, până la planul CL, pentru a permite

schimbarea sculei prin rotirea capului revolver, sau prin aducerea automată dintr-un magazin de scule a

burghiului de 𝜙 6 mm.

Tabelul 7.3

Programul pentru piesa din fig. 7.31

Din F, burghiul se deplasează rapid în G, fiind poziţionat în planul Z = 45, la 3 am deasupra piesei,

după care urmează realizarea găurii cu viteză de avans pe adâncimea de 36 mm. Găurirea în G este urmată

de poziţionarea în H. Pentru aceasta burghiul trebuie să fie ridicat până în planul CL, pentru a putea trece

peste dispozitivul de prindere a piesei, după care urmează deplasarea rapidă până la cota Z = 45, găurirea

pe 36 mm adâncime, retragerea rapidă până la planul CL şi, în final, revenirea rapidă în poziţia de repaus S.

În tabelul 7.3 este prezentat Tabelul Program-Piesă. Primul bloc conţine adresele G 00 si G 90

pentru poziţionarea punct cu punct în coordonate absolute (sistemul de asordonate al piesei Xp , Yp, Zp

coincide cu sistemul de coordonate a MU – XM, YM, ZM). Adresele X, Y, Z asigură poziţionarea burghiului de 𝜙

18 mm din S (0; 125; 95) în A (40; 50; 46) cu viteză rapidă (F 99) a sculei T 03, axul principal fiind în

mişcare de rotaţie S 48) şi lichidul de răcire în acţiune (M 08).

După poziţionarea în A urmeaza prelucrarea până la Z = 7 cu viteza de avans camandată de adresa F

35, după care are loc ridicarea rapidă (F 99) până în planul Z= 46 mm şi, în continuare, poziţionarea în B.

Acest ciclu se гереtă pentru toate găurile C, D, E si F, cu excepţia în F, la care (blocul NO 18) şi ridicarea

se face până în planul CL(Z = 95 mm), însoţită de oprirea lichidului de răcire (M 09), schimbarea sculei (T

05) şi a turaţiei axului principal (S 58). Urmează poziţionarea în G şi efectuarea găuririi, retragerea rapidă

până la planul CL (NO 21) pentru deplasare şi poziţionare în H, prelucrarea acestei găuri şi revenirea în

poziţie de repaus, în S.

Programarea în coordonate relative constă în programarea cotelor în sistemul de coordonate al

piesei Xp, Yp , Zp (fig. 7.32), care nu coincide cu sistemul de coordonate XM, YM, ZM al maşinii-unelte.

Tabelul Program-Piesă va conţine în acest caz:

N001 G OO G91 X + 03500 Y + 02000 F 99 T 02 EB

N002 Y - 02000 EB

N003 X 00000 Y - 04000 EB

N004 X − 03500 Y - 02000 EB

N005 Y + 02000 EB

N006 X 00000 Y + 04000 M 06 EB

N007 X + 04000 Y 00000 T 03 EB

N008 X - 04000 EB

Fig. 7.32

N 009 X 06500 X + 06500 M 00 EB

Se remarcă - prin utilizarea adreselor G 00 - poziţionarea punct cu punct şi prin G 91 - poziţionarea

în coordonate relative.

Pe panoul aparaturii de comandă numerică, se programează manual coordonatele originei Op (XM

= 65; YM = 60) a sistemului de coordonate al piesei, iar în Tabelul Program-Piesă se programează

coordonatele din acest sistem, cu semnele respective, după un traseu oarecare, de exemplu А, В ... H din fig.

7.32.

7.5.7. Programarea numerica asistata

Folosirea calculatoarelor electronice în procesul de programare numerică a maşinilor-unelte a

condus la denumirea acestei operaţii de Programare numerică asistată de calculator. Scopul calculatorului

este evident, dacă se ia în considerare manopera necesară programării numerice manuale a unor

suprafeţe complexe sau a unor traiectorii curbe. Importanţa şi necesitatea calculatorului sunt cu atat mai

mari, cu cât aceste curbe, care devin traiectorii directoare sau generatoare, sunt complicate şi mai dificil de

exprimat analitic.

Prin folosirea programării asistate, în care calculatorul numeric ocupă un loc important, se poate

realiza economie de timp şi reducerea cheltuielilor de fabricate, obţinându-se totodată: eliminarea muncii

de rutină pentru efectuarea calculelor; optimizarea regimurilor de aşchiere cu ajutorul unor algoritmi

specifici.

Introducerea calculatorului în fluxul informational al programării necesită о serie de modificări, în

comparaţie cu programarea manuală.

Programarea asistată implică о serie de etape în plus, iar unele etape care sunt comune, descrise la

programarea manuala, necesită transformări datorate noii conceptii de tratare a problemelor.

Prima etapa este cea mai apropiată de programarea manuală şi se realizează în biroul de

programare, unde tehnologia ce urmează a fi programată se face ţinând seamă în primul rând de existenţă

limbajelor specifice programării automate.

Acestea reprezintă de fapt coduri de întrare în calculator, care, pentru a fi mai accesibile omului, se

utilizeaza mnemonice (cuvinte luate din limbajul curent), iar fazele operaţiilor tehnologice sunt grupate în

asa-numitele macroinstrucţiuni (printr-un singur cuvânt se descrie о operaţie, ca de exemplu găurire, care

cuprinde de fapt: avans rapid, avans de lucru, retragere rapidă etc).

Totalitatea codurilor, a macroinstrucţiunilor, precum şi existenţa unor reguli de folosire a acestora

a dat naştere limbajelor specifice comenzii numerice a maşinilor-unelte. Elementele primare fluxului

informaţional vor fi, şi în acest caz, desenul piesei şi planul de operaţii.

Sarcinile programatorului sunt mai puţin dificile, sub aspect tehnologic, decât în cazul programării

manuale, deoarece о serie de probleme privind codificările, specifice echipamentului de comandă al maşinii,

calculele pentru stabilirea traiectoriilor, evitarea coliziunilor etc. trec în sarcina calculatorului.

Folosind elementele limbajului de programare, cunoscând echipamentul de calcul, inginerul

(tehnicianul) programator defineste geometria piesei, precizează traiectoria, condiţiile de deplasare ale

sculei şi condiţiile tehnologice de care trebuie ţinut seama, folosind în acest scop instrucţiunile care îi stau

la dispoziţie.

Instrucţiunea cuprinde о grupare de cuvinte alcătuind un anunţ inteligibil în sensul regulilor

sintactice ale limbajului.

Sintaxa limbajului cuprinde totalitatea regulilor de folosire a cuvintelor ce stau la dispoziţia

programatorului.

Se elaborează astfel un document, ce se numeste Program-sursă, care este compus din instrucţiuni

şi din date exprimate în limbajul programării automate, în care se vor regăsi: anasamblul instrucţiunilor ce

definesc geometria piesei; descrierea operaţiilor tehnologice.

Programul manuscris este apoi controlat, eliminandu-se eventualele greşeli de transcriere a

instrucţiunilor. Dupa eliminarea lor, programul poate fi introdus în unitatea de intrare a calculatorului.

Schema de principiu a unui calculator electronic, în linii mari, este prezentata în fig. 7.33.

Unitatea de intrare citeste conţinutul programului, convertindu-1 în impulsuri electrice, care sunt

dirijate spre memoria internă principala, care le înmagazinează şi le menţine până la primirea comenzii de a

le şterge.

Instrucţiunile şi datele din memoria interna sunt dirijate de unitatea de comandă spre unitatea

aritmetica - logică, pentru a fi prelucrate conform cerinţelor. Rezultatele sunt trimise spre unitatea de iesire

sub formă de rezultate finale; în majoritatea cazurilor aceste rezultate sunt şi stocate, fiind dirijate din nou

către unitatea de memorie pentru înmagazinarea lor, în vederea utilizării lor ulterioare.

Calculatorul mai conţine şi о memorie auxiliară în care sunt înmagazinate unele date necesare

procesului de calcul (de exemplu, tabele logaritmice, trigonometrice etc.).

Problemele matematice care urmează să fie rezolvate pe un calculator numeric pot fi simple sau

mai complicate, ceea ce influenţează asupra memoriei auxiliare. De aceea, pe langă memoria internă, se

mai folosesc memorii externe, sub formă de benzi perforate sau magnetice, dischete etc., care completează

memoria auxiliară.

Totalitatea componentelor mecanice, magnetice, electrice şi electronice al căror ansamblu constituie

sistemul calculatorului (întreaga parte electronică şi electrică şi echipamentul periferic) formează hard-ul iar

soft-ul cuprinde procedeele, menţiunile, cunoştinţele tehnice, limbajul de programare etc., necesare pentru

utilizarea calculatorului electronic numeric. În cazul utilizării soft-urilor pentru programarea maşinilor-

unelte cu comandă numeric, acestea includ: limbajul specific de programare a maşinilor-unelte, procesorul

şi post-procesorul.

Limbaje pentru programarea asistată a maşinilor-unelte. Primul limbaj pentru programarea

asistată a maşinilor-unelte, denumit APT (Automatically Programmed Tools), a apărut în anul 1957 în

S.U.A., la puţin timp după apariţia limbajului FORTRAN, astfel încât în structura "frazelor", limbajul APT a

fost influenţat de limbajul FORTRAN.

În comparaţie cu limbajul FORTRAN, APT-ul permite tratarea problemelor de geometrie într-o

manieră simplă şi nu analitică, ca limbajul FORTRAN, în scopul de a permite mai usor programarea

calculatoarelor numerice.

Ulterior a apărut un numar mare de limbaje, axate pe probleme specifice. Actualmente, dintre

acestea au supravieţuit un număr restrâns, impunându-se pe plan mondial câteva limbaje având ca bază

APT-ul.

Însaşi APT-ul a evoluat în timp, astăzi cele mai răspândite fiind APT III şi APT IV, elaborate în 1963.

Tot în S.U.A. s-a elaborat limbajul ADAPT (ADaptation of APT), ca о variantă mai simplă a APT-ului.

În Europa s-au elaborat: în Germania limbajul EXAPT, în Franţa limbajul IFAPT şi în Anglia NEL 2C,

L.

Japonia a elaborat limbajul FANUC, având ca bază acelaşi limbaj APT. La noi în ţara a fost elaborat

limbajul LIPCON, de către ICTCM în colaborare cu IMGB. Toate limbajele citate folosesc cuvinte trunchiate,

de origină engleză, diferind prin unele particularităţi şi, în special, prin volumul de tehnologie care poate fi

programat.

Utilizarea unui limbaj cu о tehnologie foarte dezvoltată presupune о industrie foarte puternică şi

foarte bine organizată(de exemplu, EXAPT-ul şi APT-ul IV). Industriile mai mici preferă limbajele mai

simple, din care cauză au apărut în utimul timp minilimbajele, ca: MINIFAPT în Franţa, PICNIC în Anglia şi

UNIAPT în S.U.A.

Procesorul. Procesoral cuprinde programul de prelucrare a datelor scrise în limbajul APT, de

exemplu, pentru a putea fi utilizate de caculatorul numeric. Deoarece această prelucrare constă, în linii mari,

în traducerea limbajului APT în limbajul calculatorului aceasta este denumită şi compilare; procesorul fiind

un compilator.

Totalitatea datelor necesare prelucrării unei piese, pe о anumită maşină-unealtă, sunt transcrise în

limbajul APT care formează Programul-Calculatorului.

Programul-Calculatorului conţine informaţii foarte diferite, ca cele privind definiţii geometrice,

indicaţii privind miscările sculei, indicaţii tehnologice etc. Dintre acestea, numai о parte sunt reţinute şi

prelucrate de procesor, restul fiind dirijate spre postprocesor.

Procesorul tratează calculele generale privind definiţiiile geometrice şi mişcările relative dintre

piesă şi sculă, adică asigură poziţionarea sculei şi deplasarea ei cu vitezele corespunzătoare. În acest scop,

procesorul înmagazinează (memorează), prelucrează, transmite şi tipăreste rezultatele problemelor specifice

rezolvate de acesta. În circuitele sale sunt incluse funcţii de memorie, logică, aritmetică şi de control.

Schema din fig. 7.34 reprezintă structura unui procesor, care constă din patru secţiuni de tratare

logică informaţiilor primite prin Programul-Calculatorului.

În prima secţiune se efectuează traducerea Fişei Program-Calculator din APT în limbajul

calculatorului. Se transmite apoi la secţiunea 2, datele necesare calculării poziţiei sculei, precum şi la

secţiunea 4, datele necesare postprocesorului. În acelaşi timp se înregistează în memorie conţinutul Fişei

Program-Calculator pentru a fi transmis aparaturii de tipărire în clar (dar în limbaj APT).

Secţiunea 2 este modulul aritmetic care efectuează calculele referitoare la deplasarea sculei (viteze,

toleranţe etc.), transmiţând secţiunii 4 elementele determinate de tehnologie.

Secţiunea 3 are funcţia de editare, centralizare şi ordonare a rezultatelor pe care le dirijează unei

memorii spre a fi tipărite.

Fig. 7.34

Secţiunea 4 are funcţia de a chema postprocesorul şi de a converti (traduce) rezultatele, pe de о

parte pentru tipărirea Fişei Program-Calculator, iar pe de altă parte pentru perforarea benzii Program-

Maşină.

Întreaga structură este controlată de secţiunea zero, care dirijeză rezultatele fiecarei secţiuni către

următoarea.

Postprocesorul. Postprocesorul este tot un compilator, dar mai complex decât procesorul. Acesta

traduce rezultatele calculelor matematice făcute de calculator, în limbajul şi codul maşinii-unelte (de

exemplu EI A PC-8 B), completând cu date tehnologice, specifice genului de maşină-unealtă (strung, maşină

de găurit, masină de frezat etc.).

Ca urmare se poate folosi un acelaşi procesor pentru programarea numerică a oricărei maşini-

unelte, însă pentru fiecare în parte este necesar un postprocesor specific.

Rezultatele prelucrăirii datelor de către procesor, ca şi datele tehnologice pe care acesta nu le poate

prelucra, sunt transmise secţiunii 4, care solicită postprocesorul în rezolvarea integrală a Programului

Maşină-Unealtă.

Cu alte cuvinte, postprocesorul trebuie sa facă automat ceea ce face un tehnolog, expert în

programare manuală numerică. El controlează limitele curselor (ca de exemplu, deplasarea saniei să nu fi

fost programată dincolo de lungimea ghidajelor), controlează viteza de aschiere, avansul şi dinamica

accelerării şi frânării, interpretează comenzile auxiliare, ca cele de control al lichidului de răcire, al sensului

de rotaţie a axului principal, schimbarea sculelor, rebobinarea benzii etc.

Postprocesorul depistează neconcordanţele dintre Fişa Program-Piesă şi maşina-unealtă şi rezolvă

compromisurile posibile. În final, codifică toate aceste informaţii în limbajul specific aparaturii de comandă

şi al masinii-unelte.

Un postprocesor conţine între 8000 si 10000 informaţii de comandă a calculatoru-lui electronic, din

care cauză volumul său este de 50 ... 100 ori mai mare decât al procesorului.

Viteza de perforare a benzii Program-Maşină este foarte mică în raport cu viteza de soluţionare a

problemelor de către postprocesor, astfel încat rezultatele furnizate de acesta sunt memorate pe benzi

magnetice, care la rândul lor le furnizează, după necesitate, maşinii de perforat banda. În acelaşi timp,

aceleaşi date codificate sunt trimise la о maşină de scris în clar pentru furnizarea Fişei Program-Piesă. Pe

lângă aceasta, postprocesorul depistează erorile făcute de calculatorul numeric, erori pe care le poate

elimina, sau, în caz contrar, postprocesorul comandă oprirea funcţionării calculatorului şi semnalizează

operatorului uman pentru a interveni în rezolvarea problemei în cauză.

Rezultă din cele prezentate că postprocesorul reprezintă о parte extrem de importantă din comanda

calculatorului electronic. Pe de altă parte, însăşi eficienţa funcţionării şi utilizării maşinii-unelte depinde în

mare măsură de calitatea postprocesorului.

Traseul Desen-Piesă în programarea numerică asistată. Proiectarea tehnologiei, în programarea

numerică asistată, începe evident de la desenul piesei (fig. 7.35) şi este făcută de un tehnolog cu experienţă,

care trebuie să ţină seama de caracteristicile maşinii-unelte cu comandă numerică. Tehnologul elaborează

un plan de operaţii în limbajul convenţinal tehnologic.

Pe baza planului de operaţii, acelaşi tehnolog sau un tehnolog programator elaborează Fişa

Program-Piesă în limbajul calculatorului, în mare majoritate a cazurilor în limbajul APT sau derivatele lui,

folosind în acest scop un îndrumar corespunzator.

Fisa Program-Piesă se scrie de mână şi eventual se dactilografiază pe о masină de scris obisnuită.

Este obligatoriu un control foarte sever a conţinutului fisei, pentru depistarea erorilor de programare sau de

dactilografiere. Apoi se transmite biroului de confecţionare a Programului-Calculator, birou în care, prin

dactilografiere pe masini speciale, se obţine programul în codul calculatorului, precum şi о reproducere a

Fişei Program-Piesă, care se confruntă cu fişa originală, în acelaşi scop al depistării eventualelor erori

provenite la această operatie.

Lipsa erorilor permite transmiterea Programului-Calculatorului la calculator, unde operează un progrator special zat în probleme tehnologice şi ale calculatorului.

Calculatorul elaborează banda perfo rată, Programul-Maşină, în codul PC-8 В sau ISO, funcţie de cerinţele ECN-ului respectiv. Totodată tipăreşte о Fişă Program-Piesă care se confruntă iarăşi cu fişa originală pentru depistarea eventualelor greseli întroduse de calculator. În paralel cu această operaţie de control al fisei, se poate face un control al benzii pe maşini speciale construite în acest scop. După control, banda se transmite în atelier la operatorul uman care lucreaza pe MUCN-ul corespunzator.

Prima obligaţie a operatorului este de a verifica banda prin citirea indicatoarelor de pe panoul ECN-ului şi apoi prin funcţionarea în gol a MUCN-ului. Dacă totul este în regulă se poate trece la prelucrarea piesei.

Exemplu de programare a traiectoriei scu-lei în limbajul APT. În fig. 7.36 se prezintă un exe-mplu de frezare pe contur. Utilizând limbajul APT, se ia în considerare faptul că traiectoria sculei este

determinată de cercurile С1 , C2 şi tangentele L1, L2

Acestea se notează astfel: C1 = CIRCLE/CENTER, 70, 100 RADIUS,60 C2 = CIRCLE/CENTER, 175,100, RADIUS, 40 L1 =LINE/LEFT, ТАNТФ, С1, LEFT, ТАNTФ, С2 L2=LINE/RIGHT, ТАNТФ, CI, RIGHT, ТАNTФ, С2

Fig. 7.35

Fig. 7.36

ceea ce înseamnă următorele:

C1 - cerc cu centru de coordonate 70,100 şi rază 60; C2 - cere cu centru de coordonate 175, 100 şi rază40; L1 - linie tangentă pe partea stângă a cercului C1 şi tangentă pe partea stângă a cercului C2; L2 - linie tangentă pe partea dreaptă a cercului C1 şi tangentă pe partea dreaptă a cercului C2.

Cu aceasta s-a terminat programarea geometriei conturului piesei din fig. 7.36. Transformarea informaţiilor de mai inainte pentru a putea fi utilizate de calculatorul numeric în

determinarea coordonatelor punctelor de tangenţă este făcută de procesorul specific limbajului APT. Viteza de deplasare a sculei pe această traiectorie şi viteza de aşchiere vor fi programate de postprocesorul specific prelucrărilor prin frezare.

Moduri de definire geometrică a punctului. Pentru programarea traiectoriei este necesară

cunoasterea anumitor reguli şi a limbajului respectiv. În fig. 7.37 se prezintă regulile, respectiv modurile

utile de definire geometrică a punctului, şi anume:

• definirea unui punct prin coordonatele lui (fig. 7.37, a);

• definirea unui punct ca intersecţie a două linii L1 şi L2 (fig. 7.37, b);

• definirea unui punct P1 în raport cu un punct P0 prin distanţele a şi b (fig. 7.37, c);

• definirea unui punct P de ре о linie L prin coordonata x: (fig. 7.37, d);

• idem însă folosind coordonata у (fig. 7.37, e);

• definirea unui punct în coordonate polare prin raza ρ şi unghiul θ, cu indicarea sensului de rotire

CCLW sau CLW a razei (fig. 7.37, f);

• definirea punctului P ca centru al unui сгес С (fig. 7.37, g);

• definirea punctului ca intersecţie a unei linii L cu un cere С ; existând două soluţii, se precizează

punctul P1 prin indicarea că posedă abscisa x mai mică sau ordonata у mai mică (fig. 7.37, h);

• definirea punctului ca intersecţie a doua cercuri C1, şi C2; existând două soluţii, se precizează

Fig. 7.37

punctul ca în cazul precedent (fig. 7.37, i).

Moduri de definire geometrică a liniei. Linia poate fi definită geometric după cum se arată în

exemplele din fig. 7.38, şi anume:

■ definirea liniei ca о paralelă la una dintre axele de coordonate, la distanţa x sau у (fig. 7.38, a);

■ definirea liniei L prin doua puncte P1 si P2 (fig. 7.38, b);

■ definirea liniei L1, ca trecând prin punctul P fiind perpendiculară pe linia L2 (fig. 7.38, c);

■ definirea liniei L1, ca trecând prin punctul P şi fiind paralelă cu linia L2 (fig. 7.38, d);

■ definirea liniei L1,ca fiind paralelă liniei L2 la о distanja m, indicandu-se ca L1

are; у mai mare decât L2 (fig. 7.38, e);

■ determinarea unei linii L1 ca trecând prin punctul P şi făcând unghiul θ cu linia .L2 sau unghiul α cu

una dintre axele de coordonate; sensul de măsurare a unghiurilor este totdeauna sensul trigonometric (fig.

7.38, f);

■ determinarea liniei L1 ca trecând prin punctul P şi fiind tangentă la cercul C; existând două soluţii,

precizarea liniei se face luând în considerare sensul de deplasare, pe tangentă, de la punctul P spre cerc şi

indicarea că punctul de tangentă este "pe dreapta" (linia L2 ) sau "pe stanga" (L1,) cercului (fig. 7.38, g);

■ determinarea unei linii ca fiind tangentă la cercul С şi făcând unghiul θ cu una dintre axele de

coordonate; se precizează una dintre cele două soluţii posibile prin indicarea "x mic" (L1,) sau "x mare" ( L2)

(fig. 7.38, h);

■ determinarea unei drepte ca tangentă la două cercuri C1 şi C2 ; existând patru soluţii, precizarea se

face considerând о deplasare în lungul liniei în cauză, de la cercul C1 spre cercul C2 şi indicându-se dacă

aceste cercuri se află pe dreapta sau stânga liniei respective (fig. 7.38, i); de exemplu, linia L1 se precizează

prin "tangenta lui C1, pe dreapta, tangentă lui C2 pe dreapta". Linia L2 este precizată prin "tangenta lui C1, pe

Fig. 7.38

stânga, tangentă lui C2 pe dreapta".

Moduri de definire geometrică a cercului. Cercul poate fi definit, de asemenea, în numeroase

moduri, după cum se prezinta în fig. 7.39, şi anume:

• definirea cercului prin coordonatele centrului şi raza sa (fig. 7.39, a);

• definirea cercului prin punctul P reprezentând centrul său şi raza R (fig. 7.39, b);

• definirea cercului С ca tangent la о dreapta L şi având centrul în P (fig. 7.39, c);

• definirea cercului prin punctul P1 al centrului sau sş un punct P2 prin care trece (fig. 7.39, d);

• definirea cercului ca trecând prin trei puncte P1 , P2 si P3 (fig. 7.39, e);

• definirea cercului prin raza R şi trecând prin două puncte; se precizează soluţia

С1, cu "x mare" sau C2 cu "x mic" (fig. 7.39, f );

• definirea unui cerc prin raza R, trecând printr-un punct P interior unui cere C3 şi fiind tangent

acestuia (fig. 7.39, g); precizarea cercului C1, sau C2 se face ca în cazul precedent;

• definirea cercului prin central P şi fiind tangent la cercul C3 (fig. 7.39, h) se precizează soluţia prin

"cercul mic" (C1) sau "cercul mare" (C2);

• definirea unui cere prin raza R, trecând printr-un punct P şi fiind tangent la linia L (fig. 7.39, i); se

face precizarea că C1, este cu "x mic" sau "y mare";

• definirea unui cerc tangent la două linii L1 şi L2 neparalele (fig. 7.39, j), există patru soluţii: cercul

C1 are "x mare pe L1" şi "y mic pe L2" in timp ce cercul C3 are "y mare pe L1 şi "x mic pe L2" etc.;

• definirea unui cerc tangent la о linie L şi la un cere C1, (fig. 7.39, k); există 8 soluţii, dintre care 4

interioare şi 4 exterioare lui C1; precizarea se face ca în cazul precedent, completată cu menţiunea

Fig.7.38

"exterior" sau "interior" cercului C1;

• definirea unui cere de rază R tangent la doua cercuri C1, si C2 (fig. 7.39, l); se precizează ca "y

mare" se referă la centrul cercului C3 si ca C1este "interior" iar C2 "exterior"; pentra acelasi cere C3 se face

precizarea ca "x mare" se refera" tot la centrul acestui cerc.

Programarea conicelor (elipsă, hiperbolă, parabolă) se face în moduri similare cercului.

Programarea curbelor oarecare consta în programarea arcelor de cerc, parabolă etc., care se face în

aceleaşi moduri ca cele prezentate mai înainte.

Structura Fişei Program-Piesă. Pentru о aceeaşi piesă, structura Fişei Program-Piesă diferă de

structura Tabelului Program-Piesă, de la programarea manuală. În timp ce la Tabelul Program-Piesă,

rândurile scrise reprezintă blocurile ce se succed în ordinea operaţiilor sau fazelor de prelucrare a piesei, în

Fişa Program-Piesă, instrucţiunile sunt grupate după caracterul comenzilor, în general în ordinea: comenzi

geometrice, tehnologice şi auxiliare, , care sunt precedate de instrucţiuni speciale (instrucţiuni de serviciu).

Conţinutul diferitelor instrucţiuni se succed, de obicei, după cum urmeaza:

Instrucţiuni generale

− Identificatorii piesei − Remarcă (dacă este cazul) − Identificatorii maşinii-unelte − Identificatorii sculelor − Toleranţe de interpolare − Calcule matematice

Instrucţiuni geometrice

− Instrucţiuni de definire a elementelor geometrice; punct, linie, cere etc. − Geometria traiectoriei

Instrucţiuni tehnologice

− Turaţie şi sens ax principal − Avans şi viteză de avans − Modul de răcire a sculei − Comenzi de acţionare a MU

Instrucţiuni auxiliare de execuţie

− Oprirea lichidului de răcire − Oprirea mişcărilor − Sfârşitul programului − Instrucţiuni de deplasare

Exemple de instrucţiuni generale sau speciale. Pentru identificarea Fişei Program-Piesă elaborată

pentru о anumită piesă se foloseşte identificatorul PARTN∅, adică Piesa Nr, urmat de scrierea în clar a

denumirii piesei.

PARTN∅ PLACA DE BAZA 003.72 - 5002

Este obligatoriu ca Fişa Program-Piesă sa înceapă cu instrucţiunea PART∅, deoarece aceasta este

identificatorul programului. Între acesta şi restul frazei scrise în clar nu se interpunе nici un semn.

Cuvântul REMARK este folosit pentru a putea formula unele informaţii sau observaţii, de exemplu:

REMARK PR∅GRAMATI PIESA IN LIMBAJ ISO

sau REMARK NU TRANTITI PIESA, PEREII $

$$ SUBTIRI FIIND DEFORMABILI

sau REMARK FØLØSIŢI PETRØL СА LICHID $

$$ DE RĂCIRE, PIESA FIIND $

$$ DIN ALUMINIU

Cuvântul REMARK mai poate fi utilizat atunci când începe un nou grup de instrucţiuni:

REMARK INSTRUCŢIUNI GEOMETRICE

L1 = LINE/X , - Y

C1= CIRCLE /72, 105, 98

Exemplu de identificator al maşinii-unelte:

MACHIN/SC - 1250 NC, FMUAB

Exemplu de identificator al sculei:

CUTTER/D, r, TØØLNØ /32

(Parametrii sculei de frezat, cu diametrul D şi raza de racordare r, sculă cu număr de cod 32)

Exemplu de toleranţă de interpolare:

TØØLER / 0,0005

Pentru calculele matematice se folosesc mai mult regulile din limbajul FORTRAN.

De exemplu:

𝑋 = (𝐴 + 𝐵)�𝐶

𝐷 (𝐸 + 𝐹

se va programa sub forma instrucţiunii:

X = (A + B) ∗ SQRTF (C/(D ∗ (E + F))).

Exemple de instrucţiuni geometrice referitoare la un punct, о linie sau un cere:

PI = PØINT/8, 46

sau PT1 = PØINT/8, 46

LI = LINE/PI, P2

sau L2 = LINE/PI, LEFT TANTØ, Cl

sau L3 = LINE/PI ,RIGHT TANTØ, Cl

Cl = CIRCLE / CENTER, (PØINT/28, 14) $

RADIUS, 12

sau Cl = CIRCLE/28, 14, 12

(în care 28,14 sunt coordonatele centrului iar 12 raza)

sau C2 = CIRCLE/X SMALL, PT1, PT2, RADIUS 12

C3 = CIRCLE/X LARGE, PT1, PT2, RADIUS 12

Instrucţiunile tehnologice se împart în trei grupe distincte, după cum acestea se referă la:

caracteristicile prelucrării (găurire, frezare, alezare, tarodare etc.), caracteristicile sculei (cuţit, freză,

lungime, numărul sculei etc.) şi caracteristicile regimului de

aşchiere (turaţie, viteză de avans, lichid de racire etc.).

Diferite tipuri de prelucrări sunt identificate prin următoarele cuvinte:

DRILL = găurire cu burghiul

BORE = alezare

MILL = frezare

TAP = tarodare

Privitor la caracteristicile sculei:

CUTTER = defineşte parametrii sculei

TØØL = identifică scula

TØØLNØ = precizează numarul sculei

Privitor la caracteristicile regimului de aşchiere:

SPINDL/1500, RPM, CLW = turaţia arborelui principal

(1500 rot/min şi sensul de rotaţie al acelor de ceas)

FEDRAT/19, MPM = viteza de avans de 19 mm/min

Alte instrucţiuni pentru comenzi de deplasare:

GØBACK = mergi înapoi

GØDLTA = mergi incremental

GØD0WN = mergi în jos (coboară)

GØFWD = mergi înainte

GØLFT = mergi la stanga

GØRGT = mergi la dreapta

GØTØ = mergi spre

GØUP = mergi în sus (urcă)

7.5.8. Prelucrarea pe maşini-unelte cu comandă numerică adaptivă

În cazul maşinilor-unelte convenţionale şi cu comandă după program, clasice, parametrii regimului

de aschiere se calculează analitic sau se aleg din tabele normative, fără să se poată ţine seama de factorii

care apar cu totul întâmplător, cum sunt: adaosurile de prelucrare neuniforme, neomogenitatea

materialelor care se prelucrează, tensiunile interne din semifabricate etc.

Din această cauză apar mai multe dezavantaje, dintre care, pentru exemplificare, se pot mentiona

urmatoarele:

-Regimul de lucru nu asigură încărcarea uniforma şi la întreaga capacitate a sistemului tehnologic.

Astfel, degroşarea cu avans constant, deşi adaosul de prelucrare al semifabricatului este neuniform, face ca

valoarea adoptată pentru avans sa fie mai mică pentru a corespunde zonelor mai dificile de pe profil, cu

adaosuri mai mari sau durităţi mai mari. Ca urmare, timpul de bază are valori mai mari decât cele strict

necesare.

-Pentru atingerea unui anumit nivel al preciziei de prelucrare se prevedeefectuarea unui număr mai

mare de treceri, deoarece nu se cunoaste cu exactitate comportarea dinamică a sistemului tehnologic. In

acest fel, durata procesului este de asemenea mărita.

Aceste dezavantaje pot fi aproape total înlăturate prin introducerea comenzii adaptive. Caracteristic

acestui sistem de comandă este faptul că, în cursul desfăşurării procesului de aşchiere, nu se menţin

constanţi parametrii convenţionali ai regimului de aşchiere, ci dimpotrivă aceştia variază, astfel încât între

ei să se pastreze anumite relaţii. Reglarea regimului de lucru constă deci în stabilirea setului de relaţii care

asigură ca procesul să realizeze indici de performanţă tehnică şi economică ridicaţi.

Comanda adaptivă (AC) este implementată la maşinile cu comandă numerică, pentru avantajele

oferite de multiplele posibilităţi de control, şi anume: controlul permanent al poziţiei săniilor, controlul

parametrilor convenţionali ai regimului de lucru etc. Maşinile dotate cu AC (fig. 7.40) dispun de un circuit

de reacţie suplimentar care, culegând valorile parametrilor procesului indicate de un sistem de senzori, le

prelucrează şi elaborează decizii în legatură cu strategia de optimizare aplicată.

Este cunoscut faptul că, în timpul prelucrării, mai intervin о serie de factori perturbatori, în afara

celor întâmplători enumeraţi mai înainte, care influenţează direct precizia de prelucrare, calitatea

suprafeţelor prelucrate, durabilitatea sculelor etc. Dintre aceştia pot fi enumeraţi: deformaţiile elastice şi

termice ale sistemului tehnologic, vibraţiile, uzura elementelor componente ale sistemului tehnologic,

imprecizia geometrică a maşinii-unlte etc. Ca urmare, maşinile-unelte cu comandă adaptivă au sarcina de a

putea compensa într-o măsură cât mai mare perturbaţiile care apar şi să asigure în orice moment о

desfăşurare optimă a procesului de prelucrare. Astfel, sistemele cu comandă adaptivă identifică mărimile

perturbatoare ale procesului de prelucrare prin măsurarea cu ajutorul senzorilor şi imediat corectează

diferitele valori ale vitezei de aşchiere, avansului, vibraţiilor, temperaturii etc.

Ca urmare, sistemele cu comandă adaptivă sunt cu circuit închis; deci о buclă are ca reacţie

determinarea marimii deplasărilor sau poziţia elementului comandat de la traductorul de măsura TM (fig.

7.40); о altă buclă de reacţie prelucrează semnalele transmise de senzori, care măsoară diferite mărimi ale

procesului, după care dă comanda de corecţie necesara în desfasurarea procesului de prelucrare.

Sistemele cu comanda adaptivă sunt de trei feluri, dupa modul de acţiune:

• sisteme cu comandă limitativă (comandă adaptivă cu restricţii ACC - Adaptive Control Contraint);

• sisteme cu comandă adaptivăoptimale - ACO;

• sisteme cu comandă adaptivă geometrică - ACG. Fiecare sistem este utilizat în funcţie de scopul

urmărit.

• Sistemele ACC permit ca anumiţi parametri ai procesului sa fie mentinuţi între : anumite limite, în

acest scop variind permanent parametrii cinematici ai procesului. Spre exemplu la strunjirea de degroşare,

datorită adaosurilor de prelucrare neuniforme şiincluziunilor dure, forţele şi puterea de aşchiere variază. În

cazul maşinilor-unelte cu sisteme ACC se poate menţine aproximativ constantă puterea de aşchiere prin

modificarea între anumite limite, a avansului, aşa cum se prezintă în fig. 7.41. Ca urmare, în zonele unde

adaosul de prelucrare are valori mai mici avansul va creşte şi invers, iar acolo unde materialul este mai dur

avansul scade, fără însă a depăşi limitele unui domeniu smin, smax limite impuse, de exemplu, de rezistenţa

mecanismului de avans, rezistenţa muchiei aşchietoare еa sculei, cinematica masinii-unelte etc.

• La strunjirea de degroşare, când adaosul de prelucrare este prea mare, se face divizarea automata a

acestuia în mai multe treceri.

• În cazul operaţiilor de rectificare se menţine constanţă forţa radială de aşchiere, iar parametrul

care trebuie reglat este turaţia piesei.

• Pentru maşinile de frezat, mărimile care limitează încărcarea maşinii sunt: momenrul de torsiune,

deformaţiile elastice ale axului principal, vibraţiile etc., iar parametrii care menţin constante aceste mărimi

sunt avansul piesei şi turaţia sculei.

• Sistemele ACO sunt mai complexe, în sensul că permit, pa baza unei funcţii de eficienţă, să se

calculeze permanent valorile optime ale parametrilor, folosind ca date de intrare semnalele culese de senzori.

Funcţia de eficienţă poate fi costul minim, productivitatea maximă sau alt parametru economic, sintetic. Aşa,

de exemplu, dacă se ia ca valoare de referintă costul minim pe volum de aşchii, atunci este necesar să se ţină

seama de toţi factorii care influenţează costul prelucrării (forţa de aşchiere, moment de torsiune, putere

consumată, uzura şi costul sculei, retribuţia muncitorului, cost/oră masină, costul reascuţirii sculei etc.).

Această problemă poate fi rezolvată cu ajutorul unui calculator electronic, care trebuie să conducă procesul

de prelucrare pentru atingerea optimului şi determinarea valorilor momentane ale mărimilor maximale în

procesul de prelucrare. De menţionat că parametrii de reglare care se modifică sunt tot gradienţii vitezei şi

avansului, la care pasul de comutare se micşorează când se apropie de optim. Ca urmare, calculatorul,

integrat în sistemul de reglare adaptivă de optimizare (fig. 7.42), având programată о funcţie de reglare,

controlează valorile parametrilor de reglare, efectuează rapid toate calculele şi dă toate comenzile necesare

reglării. • Sistemele ACO sunt înca puţin răspândite din cauza dificultăţilor tehnice de realizare a elmentelor componente (mod deosebit a ;enzorilor).

Sistemele ACG sunt utilizate pentru creşterea

preciziei dimensionale şi de formă a pieselor

prelucrate. Precizia dimensională şi de formă este

influenţată direct de deformaţiile elastice ale

sistemului tehnologic, de uzura sculei, jocurile

din lagăre şi ghidaje etc. Erorile date de acesti

factori nu sunt constante, ele variaza о dată cu variaţia forţei de aşchiere. Ca urmare, sistemul ACG are mai

multe subsisteme pentru măsurarea mărimilor care influenţează direct sau indirect precizia dimensională şi

de formă.

Asa, de exemplu, la strunjire sau frezare, din cauza neuniformităţii adaosului de prelucrare sau

neomogenitaţii structurii materialului, forţa de aschiere variază. Ca urmare, se modifică şi deformaţiile

elastice ale sistemului tehnologic, deci imediat apar abateri dimensionale. Acestea sunt masurate şi

transmise unui dispozitiv de comparaţie cu valoarea de referinţă stabilită anterior. Dacă apar diferenţe între

cele două mărimi comparate, se dă comanda elementului de execuţie pentru a realiza compensarea.

De menţionat că aceste sisteme de comandă adaptive sunt tot mai larg utilizate datorită rezultatelor

eficiente care se obţin.

7.5.9. Consideraţii economice privind utilizarea maşinilor-uneIte


Opţiunea pentru о maşină-unealtă cu comandă numerică se impune a fi exprimată în doua situaţii:

a) la achiziţionarea unei maşini-unelte noi; b) în situaţia de a decide alternativa prelucrării unui reper ре о

masină-unealtă cu comandă numerică sau ре о maşină-unealtă convenţională.

În ambele cazuri, opţiunea adoptării maşinii cu comandă numerică trebuie să se sprijine pe un calcul

de eficienţă economică. Punerea în aplicare a acestui principiu întâmpină, încă, о mulţime de dificultăţi,

fapt ce conduce la exprimarea unor păreri controversate în legatură cu oportunitatea utilizării maşinilor-

unelte cu comandă numeric. Dificultatea principală care apare constă în multitudinea factorilor de

comparaţie care intră în analiză.

Din aceste cauze, opţiunea pentru un tip de maşină sau altul se bazează, încă, pe aprecieri în

legătură cu unele elemente de comparaţie. Astfel, se poate considera că principalele avantaje ale maşinilor-

unelte cu comandă numerică, faţă de cele clasice, sunt:

• creşterea productivităţii datorită reducerii timpilor auxiliari şi ai celor legaţi de pregătirea şi

încheierea fabricaţiei;

• posibilitatea reluării fabricaţiei unui anumit reper în condiţii usoare, prin refolosirea benzii-

program, păstrate în biblioteca de programe;

• posibilitatea de a utiliza mai multe maşini de acelaşi fel pentru prelucrarea aceleiaşi piese, prin

simpla multiplicare a benzii-program;

• posibilitatea reglării maşinii cu comandă numerică într-un timp relativ scurt, în cazul modificării

unor cote ale piesei care se prelucrează, prin modificarea benzii perforate;

• reducerea cheltuielilor afectate dispozitivelor şi verificatoarelor;

• optimizarea procesului de aşchiere prin folosirea comenzii numerice adaptive etc.

Acestor avantaje li se opun, însă, о serie de dezavantaje care intervin tot în comparaţie cu maşinile-

unelte convenţionale:

■ costul de achiziţie mult mai ridicat al maşinilor cu comandă numerică;

■ cheltuieli de întreţinere ridicate;

■ necesitatea unui compartiment de programare cu personal specializat;

■ creşterea cheltuielilor pentru sculele aşchietoare, care în general au complexitate mai mare;

■ necesitatea organizării unor sculării şi magazii de scule, impuse de о utilizare eficientă a maşinilor-

unelte cu comandă numerică;

■ existenţa a numeroase coduri şi limbaje de programare care necesită cresterea pregătirii forţei de

muncă;

■ maşinile-unelte cu comandă numerică nu se

pot folosi eficient la producţiile de serie mare şi masă,

unde maşinile-unelte automate cu comandă prin came

sau şablon sunt mult mai economice şi au о fiabilitate

mai ridicată; la serii mari de fabricaţie, sistemele

xidraulice de copiere sunt mult mai simple, mai

economice decât echipamentele de comandă numerică

folosite în acelaşi scop.

Din cele prezentate se desprinde concluzia că

maşinile-unelte cu comandă numerică nu pot căpăta о -

utilizare absolută, astfel încât să poată elimina maşinile-

unelte convenţionale. De aceea, se impune obligatoriu un calcul de eficienţă atunci când trebuie să se ia о

decizie. Dacă se reprezintă costurile la fiecare piesă pe maşini-unelte diferite (fig. 7.43), se poate lua decizia

corespunzatoare în funcţie de volumul de fabricaţie. Se observă că maşina-unealtă cu comandă numerică

constituie, în orice caz, un factor de progres în domeniul tehnologiilor de prelucrare prin aschiere, venind să

asigure eficienţa fabricaţiei seriilor relativ mici de produse, adică acolo unde exista un gol între utilizarea

maşinilor-unelte universale şi a celor automate.

8

TEHNOLOGII DE PRELUCRARE PE LINII AUTOMATE

ŞI IN SISTEME FLEXIBILE DE FABRICATIE

8.1. Tehnologii de prelucrare pe linii automate

Proiectarea proceselor tehnologice de prelucrare pe linii automate prezintă unele particularităţi în

comparaţie cu proiectarea proceselor tehnologice pe maşinile-unelte cu ciclu de lucru neautomat.

În funcţie de tipul semifabricatului, construcţia piesei şi distribuţia suprafeţelor de prelucrat,

prelucrarea se poate efectua fără pregatirea prealabila a suprafeţelor de orientare şi fixare, sau cu pregătirea

acestora înainte de intrarea semifabricatelor pe linia automată.

Pe о linie automata, piesele pot fi prelucrate integral sau parţial. Durata prelucrarii pieselor la fiecare

post de lucru (operaţie) a liniei automate se regleaza în funcţie de productivitatea prescrisa şi trebuie sa fie, în

general, egala pentru toate operaţiile.

Egalarea timpului de prelucrare a piesei pentru toate posturile de lucru ale liniei automate se

realizează prin diferenţierea sau concentrarea prelucrarilor.

Pe о linie automată pot fi prelucrate în acelaşi timp una sau mai multe piese, cu una sau mai multe

scule aşchietoare, cu menţinerea sau schimbarea poziţiilor de lucru şi a orientării şi fixării pieselor.

Etapele mai importante ale procesului tehnologic de prelucrare mecanică a pieselor în ciclu automat

sunt următoarele: a) studierea condiţiilor tehnice impuse piesei; b) analiza procesului tehnologic existent

(dacă este cazul), a regimurilor de aşchiere şi a sculelor aschietoare folosite; c) determinarea conţinutului

operaţiilor şi elaborarea planului de prelucrare a piesei, cu precizarea suprafeţelor prelucrate, determinarea

tipului constructiv şi dispunerea sculelor aşchietoare în raport cu suprafeţele piesei ce se prelucrează; d)

alegerea utilajului; e) stabilirea sculelor aşchietoare (a numărului de scule, a materialelor şi dimensiunilor

nominale ale acestora); f) precizarea caracteristicilor constructive ale principalelor scule ajutătoare; g)

determinarea compoziţiei şi a debitului lichidului de răcire-ungere; h) stabilirea regimurilor de aşchiere şi a

parametrilor de reglare pentru toate operaţiile procesului tehnologic (adâncimea de aşchiere, lăţimea de

prelucrare, avansul, numărul de rotaţii, viteza de aşchiere, durabilitatea sculei aşchietoare, forţa de aschiere,

momentul de torsiune şi puterea efectivă); i) determinarea timpului de baza şi a timpului auxiliar.

În fig 8.1 este reprezentată schema unei linii automate, pentru prelucrarea pieselor de formă

prismatica, care permite о alunecare liberă pe linealele de transport dintre posturile de lucru. Piesele care se

pretează cel mai bine la acest mod de lucru sunt blocurile motor şi chiulasele de la motoarele cu ardere

internă.

Ре această linie automată piesa este adusă la postul de încarcare 5, de unde este preluată de

mecanismul de transfer 4, care о transportă succesiv la posturile de lucru 7. Necesitatea de a prelucra cât mai

multe suprafeţe ale piesei impune utilizarea dispozitivelor de rotire în plan orizontal 9 si în plan vertical 12.

Pentru eliminarea aşchiilor se utilizează fie dispozitive de răsturnare, fie dispozitive vibratoare 10. Folosirea

acestor dispozitive este recomandată atunci când aşchiile rezultate împiedica efectuarea unor prelucrări

ulterioare, de exemplu filetarea unor găuri înfundate.

Pe linii automate se efectuează şi un numar de operaţii de control dimensional. În funcţie de

complexitatea piesei, a procesului tehnologic şi a mijloacelor de care dispune constructorul liniei, operaţiile

de control pot fi simple sau complexe. О cerinţă minimal în domeniul operaţiilor de control pe linii automate

constă în verificarea operaţiilor de găurire, înainte de filetare. În acest scop se construiesc posturi speciale de

control, 11, care verifică fie prezenţa găurii pe toata lungimea ei, fie integritatea burghiului. Cerinţa

maximală privind controlul dimensional este aceea de a efectua controlul integral al pieselor prelucrate.

Pentru evacuarea aşchiilor se utilizează mecanismul 13 (postul de descărcare 14 şi lada 15), care se

găseşte amplasat sub sistemul de transfer. În funcţie de materialul care se prelucrează, linia este dotată cu un

sistem de răcire cu recircularea lichidului 3.

Pentru realizarea comenzilor se folosesc pupitrul central 16 şi panoul cu aparataj electronic 17, iar în

cazul acţionării hidraulice, panoul hidraulic central 1 şi panourile hidraulice ale unităţilor de lucru 8.

Orientarea şi fixarea pieselor la posturile de lucru se realizează în dispozitivele de strângere 6 ale

liniei automate, care se deosebesc printr-o serie de particularităţi de dispozitivele obişnuite de orientare şi

fixare de la maşinile-unelte universale sau agregate. Caracteristica dispozitivelor liniilor automate constă în

prezenţa unor organe mobile. Astfel, pentru poziţionarea precisă a piesei în cadrul postului de lucru,

dispozitivul este prevăzut cu cepuri de indexare, care sunt retrase pentru a permite intrarea şi ieşirea piesei în

şi din postul de lucru, după care intra în găurile tehnologice ale piesei, realizate anterior

instalării piesei ре linia automată. Dat fiind faptul că cepurile de indexare au о poziţie precisă şi bine

determinată faţă de unitatea sau unităţile de lucru pe care le deservesc,аcestea asigură poziţionarea precisă a

piesei în posturile de lucru. Sunt cazuri în care dispozitivul este prevăzut cu elemente de indexare fixe. În

aceste situaţii, sistemul de transfer sau dispozitivul trebuie să aibă posibilitatea de a introduce piesa în

cepurile de indexare. Un alt organ mobil al dispozitivului de lucru îl constituie sistemul de strângere a piesei

la postul de lucru. În funcţie de configuraţia piesei şi felul procesului tehnologic, cepurile de indexare sunt

amplasate în poziţia de jos sau de sus în raport cu piesa, mai rar lateral, în timp ce pentru sistemele de

strângere se poate adopta orice soluţie.

Între acţiunea de indexare, strângere, transfer şi avans, respectiv, retragerea capetelor de lucru,

trebuie să existe о stransă corelare, asigurată în mod riguros de către elementele de comandă şi acţionare ale

liniei.

Pentru asigurarea sincronismului acestor acţiuni, proiectantul tehnolog trebuie să elaboreze

ciclograma liniei automate.

In fig. 8.2 se prezintă un exemplu de ciclogramă pentra о linie automată cu patru

secţiuni de lucru, la care se stabileşte ritmul de ieşire a pieselor, alternativ, de 3 min şi,respectiv 3,5 min,

precizându-se, totodată, timpul şi poziţia pentru fiecare acţiune a liniei.

Liniile automate cu deplasarea pieselor pe un traseu rectiliniu (linii monofilare) :se realizează atunci

când este relativ scurtă şi când posturile au aproximativ acelaşi tact (ritm). În cazul liniilor de complexitate

mare, cu multe posturi de lucru, dispunerea monofilară devine neraţională, organizarea se face în acest caz în

secţiuni paralele, realizându-se astfel scheme multifilare (fig. 8.3). Schema multifilară este avantajoasă şi în

cazul liniilor care au posturi de lucru cu productivitate diferită, reprezentând multipli ai tactului (ritmului) de

bază.

În fig. 8.3 este reprezentată linia automată de prelucrare a supapelor motorului Moskvici 412, cu о

productivitate de 2,8 milioane bucăţi pe an. Linia este compusă din maşini-unelte automate de uz general şi

poate prelucra supape cu diametrul talerului cuprins între 22,5 ... 60 mm, diametral tijei 5 ... 15 mm,

lungimea de 92 ... 200 mm, unghiul faţetei de 90 ... 120°, linia încadrându-se în categoria liniilor polivalente.

Semifabricatele se introduc în conteinerul 1, unde sunt orientate, după care transportorul cu lanţ 2 le

conduce la maşinile automate 3, pentru rectificarea de degroşare a tijei supapei. După controlul automat al

operaţiei de rectificare 4, supapele sunt transportate la maşina bilaterală 5, pentru rectificarea de degrosare a

capetelor, apoi, la maşina automată de rectificare fără centre 6 , pentru rectificarea de semifinisare a tijei

supapei, dupa care se depun în conteinerul 7.

Din conteinerul 7 supapele sunt transportate la strungurile automate 8, 9 si 10 pentru prelucrarea

faţetei, a zonei de racordare şi, respetiv, a tijei supapei. După care supapele sunt aduse la automatele 11, în

vederea roluirii tijei, şi apoi la instalaţia 12, pentru călirea capătului supapei prin curenţi de inducţie.

Tratamentul de calire este urmat de о serie de operaţii de rectificare la maşini diferite, şi anume: 13 -

rectificarea tijei supapei, 14 - rectificarea de degroşare a faţetei, 15 - rectificarea de finisare a capetelor

supapei. După operaţiile de rectificare amintite, supapele sunt depuse în conteinerul 7, de unde sunt apoi

transportate la strungul automat 16, cu şase posturi de lucru, în vederea strunjirii de finisare a capului

supapei. Rectificarea de finisare a tijei, roluirea şi rectificarea faţetei se execută pe maşinile automate 17, 18,

19, dupa care piesele se depun în conteiner.

În continuare, supapele sunt controlate dimensional pe automatul 20 şi verificate vizual pe standul

automatizat 21, dupa care sunt trecute pentru protecţia anticorozivă pe instalaţia automata 22, şi apoi

asamblate la masina automată 23.

Ре linia tehnologică monovalentă sau polivalentă, semifabricatul parcurge aperaţiile procesului

tehnologic în ordinea stabilită prin planul de operatii.

Pentru ca succesiunea semifabricatului la diferite locuri de munca să se efectueze economic, în

sensul că fiecare loc de muncă al liniei automate să fie încărcat continuu şi uniform, se întocmeste planul de

desfăşurare a procesului tehnologic (plan standard).

Pentru a corespunde scopului, planul standard trebuie să cuprindă: succesiunea operaţiilог, numărul

teoretic şi numărul real al maşinilor-unelte, gradul lor de încărcare, numărul muncitorilor pe linia automată şi

încărcarea lor, toate acestea pentru о anumită perioadă de repetare.

Pentru exemplificare, se întocmeşte planul standard la prelucrarea unui produs format din doua

repere A şi В ре о linie tehnologică automată polivalentă.

În vederea întocmirii planului standard se considera:

-producţia anuală a produsului 28000 buc

-piese de schimb 1640 buc

-stoc de siguranţă (care acoperă şi eventualele rebuturi) 560 buc

Total 30200 buc

Pentru executarea produsului se consideră traseul tehnologic şi timpul normat pentru fiecare operaţie

(tabelul 8.1, pag. 278) şi că produsul este format dintr-un reper A şi patru repere B.

a.Determinarea ritmului de lucru pe produs

Ritmul de lucru pe produs se determină cu relaţia

𝑅1 = 60 𝜂 𝐹𝑛/𝑁 [min] , (8.1)

în care: Rl este ritmul de lucru al liniei automate; 𝜂 - coeficientul de încărcare a utilajului (𝜂= 0,82 - dacă se

lucrează în două schimburi); N - programul anual de producţie planificat; Fn - fondul nominal de timp (zsh),

în ore.

Pentru exemplu dat, rezultă

R l, = 0,82 • 2456 • 2 • 60/30200 = 8 min

b.Determinarea ritmului de lucru pe repere

Rr = Rl / n , (8.2)

în care: n este numarul de bucăţi pe produs al reperului considerat.

În aceste condiţii:

𝑅𝐴 = 𝑅𝑙𝑛𝐴

= 81

= 8 𝑚𝑖𝑛; 𝑅𝐵 = 𝑅𝑙/𝑛𝐵 = 8/4 = 2 𝑚𝑖𝑛 .

c. Determinarea numărului de maşini-unelte şi a gradului de încărcare a acestora.

Numărul locurilor de muncă ( a utilajelor) necesare pentru realizarea programului de lucru adoptat,

se determină cu relaţia

𝑚𝑐𝑖 = 𝑇𝑛𝑖/𝑅𝑟 , (8.3)

în care Tni este timpul normat al operaţiei considerate.

Dacă pentru fiecare operaţie se utilizează un alt tip de maşina-unealtă, pentru determinarea

numărului de locuri de muncă necesare se întocmeşte tabelul 8.2, pag. 278.

În cazul în care mci rezulta un număr întreg, se consideră ca utilajul operaţiei respective este încărcat

în mod uniform. Daca mci rezultă un număr zecimal, atunci se rotunjeste în plus la următorul număr întreg.

În acest caz, utilajul nu va fi complet încărcat, rezultând aglomerări de piese la toate operaţiile cu

productivitatea mai mică.

Coeficientul mediu de încărcare a liniei tehnologice se calculează cu relaţia

𝜂𝑚 = ∑𝜂𝑖/𝑛𝑜𝑝 = 5,831/7 = 0,833. (8.4)

Rezultă un coeficient mediu de încărcare bun, care se încadrează în limitele recomandate (0,8 ... 0,9).

d.Calculul perioadei de repetare

Perioada de repetare este timpul după care lotul de piese supus prelucrării este terminat şi se

calculează cu relaţia

𝑇𝑐 = 𝑇𝑟/(1 − 𝜂), (8.5)

în care Tr este timpul de reglare.

Reglajul se referă la reglarea iniţială a liniei tehnologice pentru prelucrarea reperului A sau B,

precum si la reglările intermediare, când pe linia tehnologică se schimbă reperul. Se consideră ca timpul de

reglare pentru reperele A şi В este de 80 min, indiferent de ordinea intrării lor pe linie. Apoi se întocmeste

tabelul 8.3 pentru calculul ciclului de lucru.

Perioada de repetare se adoptă ca fiind valoarea maximă a ciclului, corespunzătoare grupei de

maşini-unelte cu ciclu maxim:

Tcmax = 727 min = 12,1 ore (v. tabelul 8.3, pag. 278).

Se adoptă о perioadă de repetare de două schimburi a 8 ore fiecare, în total 960 minute (Ic ad = 960

min).

e.Determinarea mărimii lotului de piese

Prin lot de piese se înţelege cantitatea de piese identice, prelucrate în mod neîntrerupt la acelaşi loc

de muncă, cu о singură reglare. Lotul de piese se determină cu relatia

𝑙𝑝 = 𝑇𝑐 𝑎𝑑/𝑅𝑟 . (8.6)

Lotul de piese pentru cele două repere se calculează ţinând seama de ritmul de lucru al fiecărui reper

şi anume:

-pentru reperul A, lpA = 960/8 = 120 buc ;

-pentru reperul B, lpB = 960/2 = 480 buc .

Pentru întocmirea planului standard trebuie sa se determine timpii de maşină pentru fiecare reper

(tabelul 8.4, pag. 279).

Planul standard cuprinde mişcarea pieselor şi se întocmeşte ţinând seama de traseul tehnologic,

mărimea loturilor de piese, numărul maşinilor-unelte din fiecare grupă şi durata perioadei de repetare.

În fig. 8.4. s-a reprezentat planul standard pentru prelucrarea produsului (reperele A şi В) ре о linie

tehnologică polivalentă.

Din analiza planului standard prezentat, se desprind următoarele concluzii: în cazul planificării

reperului A apar câteva situaţii necorespunzătoare din punctul de vedere al producţiei neterminate, însă

necesare pentru încărcarea maşinilor-unelte şi a muncitorilor. Astfel, operatia 4 începe şi se termină înainte

de operaţia 3, presupunând existenţa unui stoc de piese prelucrate în schimburile anterioare.

О importanţa deosebită pentru buna funcţionare a liniei tehnologice о prezintă asigurarea unei

funcţionări continue, deci stabilirea stocului de piese, pentru un anumit moment, la operaţiile de prelucrare.

Mărimea stocului care se acumulează după un timp oarecare ti,- , se determină cu relaţia

𝑆𝑖 = 𝑚𝑖𝑡𝑖/𝑇𝑛𝑖 − 𝑚𝑖+1𝑡𝑖+1/𝑇𝑛𝑖+1, (8.7)

în care: 𝑚𝑖, 𝑚𝑖+1 reprezintă numărul de maşini-unelte la operaţia i, respectiv operaţia următoare i + 1; Tni, Tni

+ 1 - timpii normaţi la operaţiile i şi i + 1; ti, ti+1 - durata de funcţionare continuă la operaţia i şi i + 1.

Pentru exemplul prezentat, după 240 min, situaţia stocurilor, în cazul reperului A, se prezintă astfel:

-între operaţiile 1 şi 2,

S1 = mltl/Tnl-m2t2/Tn2 = 1 • 240/3- 1 - 240/4 = + 20 buc ,

aceasta însemnând că la maşina doi, după 240 minute, va exista un stoc de 20 buc;

-între operaţiile 3 şi 4,

S3 = m3t3/Tn3- m4t4/Tn4 = 1 • 240/6- 1 • 240/2 = - 80 buc .

Pentru executarea operaţiei 4 trebuie să existe la începutul lucrului un stoc de 80 buc.

În vederea reducerii stocului de produse neterminate se recomandă urmatoarele măsuri:

• daca Tni < Tni +1 , se recomandă începerea concomitentă a lucrului;

• daca Tni > Tni+1 , se recomandă terminarea concomitentă a lucrului;

• dacă ре о porţiune a liniei există operaţii pentru care Tni /Rr < 1, se impune lucrul în cascadă de la

stâga la dreapta.

Tabelul 8.1 Tabelul 8.2

Timpul normat pentru fiecare operaţie Încărcarea utilajelor

8.2. Tehnologii de prelucrare în siteme flexibile de fabricaţie

Un sistem de fabricaţie flexibil (SFF) reprezintă un complex integrat, asistat de calculator, compus

din maşini-unelte cu comandă program, dispozitive, echipamente automate, inclusiv de măsurare şi control,

care, cu ajutorul unei intervenţii manuale minime şi într-un timp de schimbare redus, poate prelucra orice

produs dintr-o anumită familie de piese, conform unui program predeterminat.

Caracteristic pentru sistemele de fabricaţie flexibile este rezolvarea problemelor specifice fabricaţiei

de serie mică şi mijlocie, probleme care nu pot fi soluţionate de liniile de transfer cu comandă rigidă.

Sistemele flexibile de fabricaţie prezintă urmatoarele caracteristici: permite prelucrarea nesecvenţială

a unei familii de piese; adaptează supleţea şi productivitatea comenzii numerice la prelucrarea pieselor mici

şi mijlocii; asigură controlul procesului de fabricaţie prin folosirea controlului numeric; permite prelucrarea

pieselor în producţia de serie mică şi mijlocie şi beneficiază de avantajul centrelor de prelucrare, fiind

posibilă efectuarea la un singur post de lucru a unui număr maxim de prelucrări; ridică indicele de utilizare a

maşinilor-unelte.

În funcţie de complexitate, sistemele de fabricaţie flexibile se clasifică în: unităţi de fabricaţie

flexibile, celule flexibile, sisteme flexibile şi linii automate flexibile.

Unitatea de fabricaţie flexibilă (UFF) reprezintă un sistem compus dintr-o singură maşină-unealtă,

de obicei un centru de prelucrare, dotat cu un magazin cu mai multe palete, un schimbător de palete (sau un

robot) şi un dispozitiv automat de schimbare a sculelor. Unitatea de fabricaţie flexibilă poate să funcţioneze

parţial fără asistenţa calculatorului.

Celula de fabricaţie flexibila (CFF) se caracterizează prin existenţa a două sau mai multe maşini-

unelte, remarcându-se cel puţin un centru de prelucrare, magazine cu palete, schimbătoare de palete şi de

scule aschietoare. Toate maşinile-unelte, precum şi operaţiile realizate de celula de fabricaţie flexibilă sunt

controlate de calculator (DNC).

In fig. 8.5 este prezentată о celulă de fabricaţie flexibilă pentru prelucrarea pieselor de revoluţie, în

componenţa căreia intră un strung cu comandă numerică 1, un centru de prelucrare 2, о maşină de găurit cu

comandă numerică 3 şi robotul 4, care asigură alimentarea cu semifabricate şi evacuarea pieselor prelucrate;

5 este postul de încăгсаге cu semifabricate, 6 magazinul de scule aşchietoare, iar 7- postul de control.

Sistemul de fabricaţie flexibil (SFF) este construit din două sau mai multe celule de fabricaţie

conectate printr-un sistem automat, care deplasează paletele, piesele şi sculele aşchietoare între maşini-

unelte.

Sistemul de fabricaţie flexibil este condus de un calculator (DNC), conectat de obicei la calculatorul

central al întreprinderii.

Flexibilitatea unui sistem de fabricaţie flexibil constă în uşurinţă cu care maşinile-unelte din cadrul

sistemului pot fi pregătite din nou (din punctul de vedere al prelucrării, accesoriilor, amplasării, programării

etc.), în vederea prelucrării pieselor dintr-o anumită familie.

În fig. 8.6 este prezentată schema tip a unui sistem flexibil: 1 - unitatea centrală de calcul; 2 -

calculatorul pentru comanda procesului logistic; 3 - maşină de prelucrat; 4 - scule; 5 - calculator pentru

prelucrare; 6 - staţie de încărcare; 7 - staţie de descărcare; 8 - robot industrial; 9 - depozit de piese; 10 -

sistem de transfer al paletelor; 11- paletă cu piese fixate pentru prelucrare; 12 - buclă de control al

trasnferului; 13 -poziţie de aşteptare; А,

В, С - piese diferite.

În sistemul de transfer se

vehiculează piese diferite, aşezate pe

palete de dispozitiv Sistemul este

prevăzut cu staţiede încărcare şi de

descărcare, staţii ce pot fi deservite de

roboţi sau operatori umani. Sistemul

deserveşte un număr variabil de posturi,

în care sunt amplasate maşini-unelte cu

comandă numerică variaţie şi cu

schimbătoare automate pentru scule

aşchietoare.

Linia automată polivalenta fle-

xibilă reprezintă tipul ideal de linie

tehnologică, deoarece prin reglare se

poate adapta pentru prelucrarea oricărui

produs din cadrul unei familii de piese

(caracterizat prin variaţie dimensională şi

a configuraţiei geometrice). Pentru a

uşura reglarea liniei automate, în cazul

trecerii de la prelucrarea unei piese la

prelucrarea alteia, procesul tehnologic

trebuie astfel proiectat încât operaţiile

care diferă complet între piese să fie plasate către sfârşitul prelucrării.

О posibilitate de constituire a liniillor automate polivalente flexibile este şi aceea de reunire, prin

intermediul unui sistem de transport şi stocare, a mai multor celule de fabricaţie flexibile.

În fig. 8.7 este prezentată о linie automata flexibilă pentru prelucrarea de finisare a cămăşilor de

cilindru pentru autoturismul DACIA. Transferul pieselor în cadrul sectoarelor de lucru se realizează

gravitaţional. Pentru asigurarea unei productivităţi corespunzătoare, linia este constituită din două fluxuri de

lucru. Fiecare maşină-unealtă este prevăzută cu magazin de tranzit, ceea ce îi permite să lucreze independent

de defecţiunile ce, eventual, apar la maşinile-unelte anterioare şi ulterioare acesteia. Deplasarea pieselor în

magazinele de tranzit se realizează cu ajutorul elevatoarelor. Linia este flexibilă, deoarece maşinile-unelte,

care lucrează în ciclu automat, pot fi reglate în aşa fel încât să poată prelucra şi alte tipuri de piese.

Exemplu de celulă flexibilă robotizată pentru prelucrarea arborilor.. Semifabricatele sunt

laminate sau forjate, având prelucrate, la intrarea în celulă, suprafeţele frontale şi găurile de centrare. Masa

semifabricatelor este cuprinsă în domeniul 10 ... 20 kg.

Având în vedere masa semifabricatelor şi timpii de prelucrare de câteva minute,

se preconizează folosirea unui robot industrial RIE-50 (cu acţionare electrică şi masă de manipulare 50 kg),

prevăzut cu mână dublă în varianta RTT care permite, printr-o mişcare de flexie, manipularea a două

semifabricate. La dispozitivul de prehensiune se prevede о microtranslaţie necesară introducerii, respectiv

scoaterii de pe vârfurile strungului.

În fig. 8.8 se prezintă, schematic, echipamentele tehnologice ce intră în componenţa celulei flexibile,

şi anume: strungurile cu comandă numerică (S1, şi S2); robotul industrial (RI); dispozitivul de evacuare (DE);

calculatorul de proces (CP); conteinere sau palete cu semifabricate (CSf); dispozitiv de alimentare (DA).

În continuare se prezintă о variant de servire a celulei flexibile de către un robot, şi anume în cazul în

care pe un strung se efectuează strunjirea de degrosare a arborelui, iar pe celălalt strung, strunjirea de

prefinisare. Timpii de servire a strungurilor de către robotul industrial sunt prezentaţi în tabelul 8.5.

Strungurile cu comandă numerică trebuie să funcţioneze în ciclul automat. Vârful din arborele

principal trebuie sa fie prevăzut cu proeminenţe pentru antrenare frontală. Pe pinola păpuşii mobile se

montează un senzor pentru controlul poziţiei corecte a arborelui. De asemenea, strungurile se vor echipa cu

dispozitive de control automat pentru unele diametre ale arborelui.

Dispozitivul de alimentare-evacuare poate fi comun (fig. 8.9). Semifabricatele sunt fixate între

vârfurile 3 şi 4, montate, la rândul lor, pe discurile 1 si 2. După depunerea arborelui strunjit se realizează о

indexare la dispozitiv cu ajutorul mecanismului de indexare (MI). În vederea fixării, respectiv deblocării, este

necesară о mişcare axiala la un varf, dată de un mecanism de deplasare a vârfului (MDV).

9. TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII SUPRAFEŢELOR PLANE

1. Noţiuni generale

În construcţia de maşini sunt foarte multe piese care au una sau mai multe suprafeţe plane, cum ar fi, de exemplu, batiurile, carcasele, coloanele, mesele maşinilor-unelte etc. Unele dintre aceste suprafeţe ale pieselor îndeplinesc funcţii de bază, fiind prevăzutecu alezaje, altele cu rol de ghidare, de reazem sau de fixare.

Condiţiile tehnice care se impun suprafeţelor plane se referă la: planitatea suprafeţelor, paralelismul sau perpendicularitatea axelor faţă de suprafaţa plană principală a piesei, rectilinitatea suprafeţelor etc.

Suprafeţele plane pot fi prelucrate prin diferite procedee: rabotare, mortezare, frezare, broşare, strunjire plană, rectificare. Dintre procedeele de netezire a suprafeţelor plane se menţionează: frezarea fină, lepuirea şi răzuirea.

Alegerea procedeului de prelucrare economic depinde de forma şi dimensiunile piesei, de natura şi starea materialului, de precizia de prelucrare prescrisă şi de volumul de fabricaţie.

2. Rabotarea şi mortezarea suprafeţelor plane Rabotarea se efectuează pe maşini de rabotat longitudinal (raboteze) sau pe maşini de

rabotat transversal (şepinguri). La rabotarea pe raboteze, masa împreună cu piesa execută o mişcare rectilinie

alternativă. Avansul transversal, pe direcţie perpendiculară, este realizat de suportul cuţitului şi se produce intermitent după fiecare cursă de lucru. Aşchia este luată numai la cursa de lucru a mesei. Cu toate că la cursa în gol viteza este de 2 ... 3 ori mai mare decât la cursa de lucru, totuşi pierderile de timp la cursele în gol fac ca rabotarea să fie un procedeu mai puţin productiv decât frezarea.

O caracteristică importantă a maşinilor de rabotat longitudinal este aceea că au ma multe suporturi portsculă: suporturi centrale şi suporturi laterale, care permit prelucrarea simultană a mai multor suprafeţe ale piesei.

Pe şepinguri, mişcarea rectilinie alternativă este executată de cuţitul fixat în port cuţitul de pe berbecul maşinii. Piesa de prelucrat fixată pe masa maşinii primeşte mişcarea de avans transversal, care se realizează intermitent, după fiecare cursă dublă a cuţitului.

Maşinile de rabotat longitudinal se construiesc cu două coloane sau cu o singură

coloană şi sunt prevăzute cu l ... 4 cărucioare pe care se fixează cufiţele. Rabotezele cu o singură coloană se folosesc pentru prelucrarea pieselor cu lăţimea mai mare decât lăţimea mesei, când piesa nu ar putea trece pe sub traversa rabotezei cu două coloane.

Rabotezele şi şepingurile se folosesc pe scară largă la producţia individuală şi de serie mică, datorită universalităţii lor, simplităţii deservirii, preciziei suficiente de prelucrare şi costului mai mic în comparaţie cu maşinile de frezat. Cuţitele de rabotat sunt scule mai simple

şi mai ieftine în comparaţie cu frezele, în ce priveşte domeniul de utilizare, rabotezele se folosesc de obicei pentru prelucrarea pieselor cu suprafeţe plane lungi, în timp ce şepingurile se utilizează pentru piese cu dimensiuni mici.

La fixarea pieselor pe masa rabotezei se va avea grijă să se evite producerea unor deformaţii datorită aplicării necorespunzătoare a forţelor de fixare, fapt deosebit de impor-tant în cazul operaţiei de finisare. La piese cu suprafeţe mari, lipsa unei bune planităţi a suprafeţei de aşezare va provoca deformări la fixare, de aceea, în acest caz, se recomandă să nu se aşeze direct pe masa maşinii, ci pe reazeme cu suprafaţă mică de contact.

Fixarea piesei de prelucrat se face cu ajutorul unor bride, fixate cu şuruburi pentru canale T.

La şeping, fixarea semifabricatelor se face direct pe masa maşinii sau într-o menghină, fixată pe masă. Nu se admite prelucrarea cu menghină nefixată. Se folosesc cuţite de rabotat cu tăiş din oţel rapid sau cu plăcuţă din carburi metalice.

La raboteză, reglarea cuţitelor la dimensiune se face, de obicei, după trasaj sau după şabloane şi, mai rar, prin metoda aşchiilor de probă.

Precizia asigurată prin rabotare, în cazul unei aşezări şi fixări corecte a piesei, se carcaterizează prin următoarele valori:

- pe maşini de rabotat longitudinal, rectilinitatea în limitele de 0,02 mm pelungimea de 1000 mm, cu o abatere totală de la rectilinitate de 0,05 mm pe întreaga lungime a piesei;

- pe şepinguri, rectilinitatea în limitele de 0,02 mm pe 300 mm lungime. Pe maşinile de rabotat longitudinal se pot executa următoarele categorii de

prelucrări ale suprafeţelor plane: - Rabotarea suprafeţelor plane orizontale, verticale, înclinate sau în trepte.

- Suprafeţele orizontale se prelucrează, de obicei, cu cuţite fixate pe suporturile centrale de pe traversa maşinii, iar suprafeţele verticale se rabotează cu cuţite fixate pe suporturile laterale sau pe suporturile centrale. Suprafeţele cu înclinaţie mică şi lăţime mare se pot rabota prin copiere (fig. 9.1), folosind rigla l a cărei înclinare poate fi variată după necesitate. Scula portcuţit se leagă de riglă prin intermediul rolei 2, astfel încât atunci când se imprimă săniei suportului avansul intermitent orizontal, cuţitul se deplasează pe verticală, corespunzător înclinării riglei.

- Rabotarea pe şeping a su-prafeţelor înclinate se execută cuun cuţit cu tăiş cu suprafaţa încli- nată, sau cu un cuţit normal, fixat pe sania portsculă înclinată (fig. 9.4). Avansul cuţitului are loc pe o direcţie paralelă cu suprafaţa prelucrată. în cazul rabotării suprafeţelor în trepîe, după schema din fig. 9.5, este necesar să se preva- dă, la proiectarea piesei, canale pentru scăparea cuţitului, care să aibă lăţimea de (5…10) mm.

Pentru a se mări productivitatea pe raboteze, se recomandă următoarele metode de lucru:

- prelucrarea simultană cu mai multe cuţite; aceasta se poate realiza cu divizarea adaosului de prelucrare în adâncime (fig. 9.6), cu divizarea lăţimii de aşchiere (fig. 9.7) sau prin prelucrarea simultană a mai multor suprafeţe (fig. 9.2);

- prelucrarea simultană a mai multor semifabricate fixate pe masa rabotezei; - folosirea unor dispozitive cu prindere rapidă a semifabricatelor, pneumatice sau

hidraulice.

La mortezare cuţitul efectuează mişcarea rectilinie alternativă în plan vertical. Masa maşinii, pe care este fixată piesa, are mişcarea de avans în plan orizontal.

Maşinile de mortezat se folosesc la fabricaţia individuală şi de serie mică (în special la fabricaţia de maşini grele), pentru prelucrarea canalelor de pană în găuri, prelucrarea suprafeţelor plane verticale şi înclinate, contururi interioare ale cadrelor şi ramelor, pentru executarea găurilor pătrate, dreptunghiulare sau de alte forme, diferite de cele rotunde. Pentru astfel de găuri cu forme speciale, la fabricaţia de serie mare şi de masă, în locul mortezării se foloseşte broşarea.

Piesa de mortezat se fixează pe masa maşinii direct sau într-o menghină. Reglarea cuţitului se face prin aşchii de probă, după trasaj sau după şablon.

9.3. Frezarea suprafeţelor plane Frezarea suprafeţelor plane este un procedeu de largă utilizare, în special la fabri-caţia

de masă şi de serie, unde înlocuieşte rabotarea datorită productivităţii mult mai mari. Deşi costul frezelor este mai mare decât cel al cuţitelor de rabotat acesta este compensat pe deplin de avantajele obţinerii productivităţii mai mari în comparaţie cu rabotarea.

Suprafeţele plane se pot freza cu ajutorul frezelor cilindro-frontale, frezelor cilindrice elicoidale, frezelor-disc şi frezelor cilindro-frontale cu coadă (freze-deget).

Alegerea metodei de frezare, a sculei aşchietoare şi a maşinii-unelte este determinată de dimensiunile şi poziţia reciprocă a suprafeţelor de prelucrat, precum şi den poziţia suprafeţelor de aşezare a pieselor de prelucrat.

9.3.1. Alegerea maşinilor-unelte şi a sculei aşchietoare

Suprafeţele plane late, fără proeminenţe, se frezează în modul cel mai productiv cu freze cu dinţi aplicaţi din carburi metalice. Frezarea cu freze frontale este mai productivă decât frezarea cu freze cilindrice elicoidale, deoarece la aşchiere participă simultan un număr mai mare de dinţi ai sculei şi forţele de aşchiere se echilibrează într-o anumită măsură, astfel că freza lucrează mai lin. Este posibilă folosirea unor freze cu diametre mari şi cu un număr mare de dinţi. Diametrul frezelor frontale poate fi de (90.. .. 500) mm, astfel că suprafeţele late pot fi prelucrate într-o singură trecere.

La Institutul Politehnic Iaşi s-a conceput şi realizat, în multe variante constructive şi tipodimensiuni, freze frontale cu dinţi demontabili prevăzuţi cu plăcuţe dure, freze tip Romascon. Particularitatea o constituie ascuţirea continuă, precum şi posibilitatea îndepărtării unui adaos mare de prelucrare la o trecere, (10 ... 15) mm, cu viteză de avans foarte mare.

La Universitatea POLITEHNICĂ Bucureşti s-au obţinut rezultate deosebite la finisarea suprafeţelor plane cu freze frontale având dinţi cu paşi variabili, #a=(0,8.. .0,2) jon.

Dacă suprafaţa plană de prelucrat este orizontală, paralelă cu suprafaţa de aşezarea piesei, atunci frezarea se execută pe maşina de frezat vertical cu freză frontală, sau pe maşina de frezat orizontal cu freze cilindrice elicoidale. Diametrul frezei frontale şi lungimea frezei cilindrice trebuie să fie mai mare decât lăţimea suprafeţei frezate.

Frazarea suprafeţelor plane verticale, perpendiculare pe suprafaţa de aşezare a piesei,

se execută cu freza frontală, pe maşina de frezat orizontal, maşina de frezat universal sau maşina de frezat longitudinal.

Pe maşinile de frezat longitudinal se prelucrează, în general, suprafeţe plane ale pieselor grele, când dimensiunile lor de gabarit nu permit aşezarea pentru prelucrare pe maşina de frezat vertical sau orizontal, Ia care şi lungimea cursei de avans a mesei poate fi insuficientă pentru frezarea suprafeţelor cu lungimi mari. Pe maşinile de frezat longitudinal, echipate cu mai multe capete de frezat verticale şi orizontale (maşini de frezat tip portal), pot fi prelucrate simultan suprafeţe perpendiculare şi paralele cu suprafaţa de aşezare a piesei, precum şi suprafeţe înclinate.

La prelucrarea pe maşinile de frezat orizontal sau universal, frezarea suprafeţelor plane orizontale cu lăţimea până Ia (100 ... 120) mm se efectuează cel mai simplu cu freze cilindrice elicoidale. La suprafeţele cu lăţime mare, (180 ... 200) mm, prelucrarea cu freze cilindrice este mai puţin raţională, deoarece ar fi necesare dornuri portfreză lungi, ceea ce ar da naştere la vibraţii. Suprafeţele cu lăţime mică, până la 25 mm, fără proeminenţe, se pot prelucra pe maşini de frezat orizontal şi cu freze-disc cu trei tăişuri, deşi astfel de freze sunt destinate în special pentru prelucrarea pragurilor laterale şi a canalelor. Pragul lateral care are poziţie verticală când piesa este fixată pe masa maşinii, se va prelucra cu tăişurile laterale ale dinţilor.

Frezele cilindro-frontale cu coadă, denumite şi freze-deget, au dinţi aşchietori pe partea cilindrică şi pe partea frontală şi sunt destinate pentru frezarea unor canale sau praguri. Aceste freze se folosesc rareori pentru prelucrarea suprafeţelor plane netede. Numai în cazul prelucrării pe maşini de frezat vertical, dacă este necesar să se prelucreze o suprafaţă verticală pentru care nu este raţional să se transporte piesa la altă maşină, prelucrarea se va face cu dinţii de pe partea cilindrică a frezei cilindro-frontale.

O productivitate foarte mare o au frezele-deget prevăzute cu plăcuţe elicoidale din carburi metalice. Astfel de freze se execută cu diametre până la 75 mm.

9.3.2. Scheme tehnologice de frezare şi regimuri de aşchiere Procedeele de frezare se pot clasifica după tipul frezei utilizate, deosebindu-se,

în principal, schemele de frezare indicate în fig. 9.8, astfel: a - frezarea cu freză cilindri-că; b - frezarea cu cap de frezat, cu alezaj (frezare frontală); c - frezarea unui canal cu freză disc cu trei tăişuri; d - frezarea unei suprafeţe plane laterale cu freză disc; e - debitarea sau crestarea cu freză ferăstrău; f- frezarea unei suprafeţe plane cu freză cilindro-frontală cu coadă; g - frezarea unui canal cu freză cilindro-frontală cu coadă; h – frezarea cu freză profilată unghiular; i- frezarea cu freză profilată semirotundă convexă; j - fre-zarea cu freză profilată semirotundă concavă; k - frezarea unui canal de pană cu freză pentru canal (freză deget), cu avans pendular; l - frezarea unghiulară utilizată la ghidajele în coadă de rândunică.

La calculul analitic al regimului de aşchiere trebuie să se acorde o atenţie deo- sebită definirii corecte a noţiunilor de adâncime de aşchiere t şi lungime de contact tl , care intervin ca parametri în calculul vitezei de aşchiere.

Conform definiţiilor din STAS 6599/1-88, adâncimea de aşchiere / este mărimea tăişului principal aflat în contact cu piesa de prelucrai (fig. 9.8 a)

Lungimea de contact 1t este mărimea iiniei de contact dintre tăişul sculei şi piesa de prelucrat, raportată la o roîajie, măsurată în planul de lucru, perpendicular pe direcţia de avans.

Regimul de aşchiere la frezare se determină în ordinea următoare: • se stabileşte mărimea adâncimii de aşchiere 2t în mm; • se alege avansul pe dinte dS , în mm/dinte; • se alege din tabele normative sau se calculează viteza de aşchiere cu relaţia

generală

)( 1puy

dxm

z

ztStTDCK υυυ = [m/min],

în care: υ este viteza de aşchiere economică, în m/min; Cυ - o constantă pentru condiţiile date de frezare; D - diametrul frezei, în mm; T - durabilitatea economică a frezei, în min; t1 - lungimea de contact, în mm; Sd - avansul pe dinte, în mm/dinte; t - adâncimea de aşchiere, în mm; z - numărul de dinţi ai frezei; Kυ - coeficient global de corecţie a vitezei; q, m, x, y, u, p - exponenţi politropici;

• se calculează turaţia frezei cu relaţia

Dn

πυ100

= [rot/min],

după care se alege din caracteristicile maşinii-unelte turaţia imediat

inferioară sau superioară dacă ∆ υ % < 5% şi se recalculează viteza reală de aşchiere;

• se calculează viteza de avans cu relaţia

nzSdS ⋅=υ [mm/min] şi se pune de acord cu avansul existent pe maşina-unealtă;

• se determină puterea necesară la frezare şi se verifică condiţia MEe PP ≤)/( η

în care: Pe este puterea efectivă necesară aşchierii; η - randamentul maşinii-unelte; PME -puterea motorului electric de antrenare a maşinii-unelte.

La frezare apar forţe mari în sistemul tehnologic, de aceea piesa de prelucrat trebuie bine fixată pe masa maşinii sau în dispozitiv, în aşa fel încât să se sprijine corect pe suprafaţa de reazem şi să nu se deformeze. Piesele mari şi grele se fixează direct pe masă cu ajutorul unor bride, plăcuţe de fixare, prisme, buIoane şi alte sisteme de strângere. Pentru prelucrarea pieselor mici şi mijlocii la producţia de serie mică, se foloseşte strângerea în dispozitiv universal de strângere, în menghină cu şurub sau cu excentric. Timpul necesar pentru fixarea piesei se reduce de 4 ... 5 ori în comparaţie cum

fixarea cu bride. Dacă se folosesc menghine cu acţionare pneumatică sau hidraulică, timpul pentru fixare este de numai (0,02 ... 0,03) min.

La fabricaţia de masă, pentru prelucrarea pieselor fixate în mai multe poziţii de lucru, se folosesc dispozitive speciale cu mai multe poziţii, cu fixarea succesivă sau paralelă a pieselor, care permit aşezarea şi fixarea rapidă, precum şi prelucrarea simultană a unui număr mare de piese similare.

Frezarea suprafeţelor plane cu freze frontale se recomandă să se facă cu freze cu dinţi demontabili, cu plăcuţe din carouri metalice, care permit regimuri de aşchiere rapide. Numai la frezarea oţelului moale sau cu duritate mijlocie, pe maşini cu putere mică (P < 4 kW) şi insuficient de rapide, este raţional să se folosească freze frontale din oţel rapid.

Frezarea de degroşare cu freze cilindrice elicoidale, cu adâmcime mare de aşchiere şi cu avans mare trebuie să se facă cu freze cu dinţi rari, care, fiind mai robuste, permit să se lucreze cu un avans mare pe dinte. Pentru frezarea de finisare se recomandă freze cu dinţi deşi. La frezarea pieselor din materiale dure se vor folosi, de asemenea, freze cu dinţi deşi, atât la degroşare, cât şi la finisare, deoarece valoarea avansului pe dinte, recomandat pentru aceste materiale, este mică.

La producţia de serie mare şi de masă, pentru prelucrarea suprafeţelor mari, se folosesc capete de frezat cu diametre mari, până la 500 mm şi uneori chiar 1000 mm, având corpul din oţel şi partea aşchietoare cu cuţite din oţel rapid sau cu plăcuţe din carburi metalice, obţinându-se productivitate ridicată.

Pentru reglarea scuîei îa dimensiune, în producţia de serie se folosesc şabloane din oţel, fixate pe dispozitivul de aşezare a piesei sau, uneori, pe masa maşinii. La reglare, semifabricatul urcă (fig. 9.9) paria când dinţii frezei ating suprafaţa caiibndai de grosime aşezat pe şablon, în căzui frezării unui prag cu freză-disc (fig. 9.10), se folosesc două calibre de grosime pentru reglarea poziţiei frezei atât pe înălţime, cât şi pe lateral. La producţia de serie mică şi individuală, reglarea scule i la dimensiune se face printr-o serie de treceri de proba, corectând treptat poziţia scuîei. Acest mod de reglare necesită însă un timp mare.

Frezele cilindrice se montează pe dornul portfreză, iar poziţia lor în sens axial este asigurată cu ajutorul unor bucşe de distanţare. Dornul are la un capăt o suprafaţă conică care se introduce în gaura conică a arborelui principal, iar la celălalt capăt o porţiune filetată şi piuliţă cu ajutorul căreia se strâng bucşele de distanţare şi se fixează freza.

Frezele cilindro-frontale elicoidale se prind pe arborele principal al maşinii cu ajutorul unui dorn scurt. Frezele cilindro-frontale cu coadă conică, de dimensiuni mici, se fixează direct în gaura conică a arborelui principal.

La fixarea frezelor cilindrice elicoidale pe maşină vor trebui luate considerare sensul de rotaţie al frezei şi sensui elicei dinţilor, în aşa fel încât componenta axială a forţei de aşchiere să aibă sensui spre lagărul arborelui principal şi nu spre lagărul de pe braţul de susţinere al dornului, care are rigiditatea mai mică (fig. 9.11).

Dacă se lucrează cu mai multe freze cilindrice cuplate (fig. 9. 12), acestea se vor

monta în aşa fel încât componentele axiale ale forţelor de aşchiere să se anuleze reciproc. Frezarea cu freze cilindrice elicoidale se poate face după două metode, în funcţie de sensul de rotaţie al frezei şi sensul de avans al piesei:

• frezarea cu freze cilindrice cuplate se recomandă în cazul suprafeţelor piane cu lăţime mare.

• frezarea cu freze cilindrice elicoidaie se poate face după două metode, în funcţie

La frezarea în sens contrar avansului, mişcarea dinţilor frezei (fig. 9.12, a), în

zona de lucru, este de sens opus faţă de sensul de avans. Fiecare dinte al frezei la începutul aşchierii atacă aşchia în partea cea mai subţire, înainte de a intra în aşchie are loc o alunecare a dinţilor pe suprafaţa care se prelucrează, ceea ce produce o ecruisare a suprafeţei pe o anumită adâncime, o uzare prematură a dinţilor frezei şi o rugozitate destul de mare a suprafeţei.

La frezarea în sensul avansului (fig. 9.13, b, mişcarea dinţilor frezei în zona de lucru este în acelaşi sens cu sensul de avans. Aşchia este atacată de tăişul dintelui în partea mai groasă. La semifabricatele fără crustă superficială dură, această schemă este mai avantajoasă decât prima, deoarece productivitatea se măreşte cu circa 50%, se îmbunătăţeşte calitatea suprafeţei şi nu mai apar fenomenele negative din primul caz. La semifabricatele cu crustă superficială dură nu se recomandă această schemă de frezare deoarece dintele întâmpină; din momentul iniţial, rezistenţa crustei.

9.3.4. Metode productive de frezare Productivitatea operaţiilor de frezare se poate mări prin folosirea următoarelor metode

de lucru: frezare succesivă a mai multor piese; frezare simultană a mai multor suprafeţe la o piesă; frezare continuă; frezare pendulară.

Frezarea succesivă presupune fixarea mai multor piese pe masa maşinii şi frezarea lor succesivă, într-o singură trecere, cu acelaşi reglaj al sculei la dimensiune (fig. 9.14).

Frezarea simultană foloseşte mai multe capete de frezat sau freze frontale, fixate pe axe diferite, cu care se prelucrează simultan mai multe suprafeţe ale piesei. In fig. 9.15 se dă un exemplu de frezare simultană a carcaselor cu trei sau patru capete de frezat.

Frezarea continuă constă în aceea că piesele aşezate pe circumferinţa mesei rotative a maşinii, sau pe un tambur rotativ, primesc o mişcare continuă de avans circular;

scoaterea pieselor prelucrate şi aşezarea semifabricatelor se face în timpul funcţionării maşinii, când piesele în mişcarea lor continuă trec prin poziţia de încărcare, în timp ce piesele care trec pe sub arborele principal portsculă sunt supuse frezării. Schema procesului de frezare continuă cu freză frontală, pe maşini cu masa rotativă, este dată în fig. 9.16. Diametrul frezei frontale se ia D = (1,25...1,5) B, unde B este dimensiunea maximă pe lăţime a suprafeţei plane de frezat

La frezarea continuă, timpul auxiliar de aşezare şi scoatere a piesei se suprapune complet peste timpul de maşină, astfel că productivitatea se măreşte foarte mult. Piesele trebuie aşezate pe masă cât mai aproape una de alta, pentru a reduce cât mai mult cursa în gol a frezei. Frezarea continuă se poate face pe următoarele maşini:

- pe maşina de frezat vertical de construcţie obişnuită, însă echipată cu masă rotundă rotativă;

- pe maşini de frezat carusel speciale, cu masă rotativă, cu una, două sau mai multe axe principale verticale; dacă maşina are două axe principale, cu primul se face degroşarea şi cu al doilea finisarea;

La maşinile de frezat cu tambur, tamburul execută mişcarea continuă de avans circular, rotindu-se în jurul axei orizontale, iar pe laturile tamburului sunt fixate piesele de prelucrat. Frezarea se face de obicei bilateral, în care scop capetele de frezat sunt situate de o parte şi de alia a pieselor. Piesele se aşază şi se scot îu timpul funcţionării maşinii, deci frezarea se desfăşoară continuu.

Frezarea pendulara se execută după următorul ciclu de lucru automat (fig. 9.17). Pe masa maşinii se fixează două piese sau două grupuri de piese P1 şi P2- După ce s-a pornit maşina, urmează apropierea rapidă a piesei P1 de sculă, frezarea ei, apoi deplasarea rapidă inversă a mesei pentru apropierea piesei P2 sculă, frezarea ei, deplasarea rapidă a mesei în sens invers, după care ciclul se repetă, în timpul frezării piesei P2 , piesa P1 frezată se înlocuieşte pe masa maşinii cu alta. Aşadar, timpii auxiliari necesari pentru fixarea şi scoaterea piesei se suprapun peste timpul de maşină şi, ca urmare, se obţine.o creştere a productivităţii. Se consumă timpi auxiliari numai pentru deplasarea rapidă a mesei. Această metodă este recomandată la prelucrarea unor suprafeţe iniei (înguste) la

piese relativ lungi. Se realizează pe maşini de frezat plan, prevăzute cu îimitatoare care comandă automat schimbarea sensului de mişcare a mesei şi a vitezei de deplasare a acesteia. Frezarea cu joc de freze pe acelaşi ax (fig. 9.18) asigură creşterea productivităţii prin suprapunerea timpilor de bază. Frezarea cu scule combinate (fig. 9.19), asigură prelucrarea simultană a mai multor suprafeţe cu aceeaşi sculă. în fig. 9.20 ... 9.30 se. prezintă diferite tipuri de frezări de perspectivă, şi anume: frezarea plană în menghină pe maşini verticale (fig. 9.20); frezarea plană în menghină pe maşini orizontale (fig. 9.21); frezarea în menghină a suprafeţelor plane înclinate (fig. 9.22); frezarea plană cu prinderea semifabricatului pe mese înclinate (fig. 9.23); frezarea suprafeţelor plane înclinate în dispozitive speciale (fig. 9.24); frezarea pe maşini orizontale cu freze unghiulare (fig. 9.25); frezarea continuă pe platou circular de tip carusel (fig. 9.26); frezarea suprafeţelor plane cu freze disc (fig. 9.27); frezarea cu joc de freze pe acelaşi ax (fig. 9.28); frezarea canalelor frontale (fig. 9.29); frezarea

9.4. Strunjirea suprafeţelor plane Strunjirea suprafeţelor plane se aplică la prelucrarea suprafeţelor frontale ale

pieselor de revoluţie, pe strunguri universale, revolver, automate, precum şi la prelucrarea suprafeţelor plane la piese grele, pe strung carusel.

Strunjirea suprafeţelor plane se execută în aceeaşi aşezare cu prelucrarea unor suprafeţe cilindrice exterioare sau interioare, pentru a asigura perpendicularitatea suprafeţelor.

Pe strungul carusel, Strunjirea unei suprafeţe frontale plane se poate face simultan cu Strunjirea suprafeţei exterioare, utilizând două cărucioare, fiecare pentru câte o suprafaţă.

Suprafeţele frontale plane ale pieselor grele, de tip disc, se pot strunji şi pe strunguri frontale, utilizate în construcţia de maşini grele.

Pe strungurile revolver cu disc-revolver, Strunjirea suprafeţelor frontale se realizează prin rotirea discului portsculă.

La strungurile cu turelă-revolver, Strunjirea plană a suprafeţelor frontale se realizează, de obicei, cu cuţite fixate pe căruciorul transversal; această prelucrare nu se poate executa cu ajutorul turelei. La unele strunguri revolver, turela este montată prin intermediul unei sănii transversale pe căruciorul revolver şi, în acest caz, poate executa şi Strunjirea plană, precum şi retezarea, în această construcţie, strungul revolver, nu mai este prevăzut cu căruciorul transversal.

9.5. Broşarea suprafeţelor plane Broşarea suprafeţelor plane asigură o productivitate foarte ridicată şi se

foloseşte în locul unor operaţii de frezare. Se poate folosi broşarea direct la suprafeţe exterioare brute, obţinându-se într-o singură cursă a broşei o precizie ridicată şi o bună calitate de suprafaţă, în procesul de prelucrare, fiecare dinte al broşei aşchiază un strat de metal care constituie o parte a adaosului de prelucrare, iar dinţii de calibrare ai broşei curăţă suprafaţa, păstrându-se timp îndelungat capacitatea de aşchîere.

La prelucrarea suprafeţelor brute ale semifabricatelor forjate şi turnate este de preferat să nu se folosească broşe plane obişnuite, care au lăţimea dinţilor egală cu lăţimea suprafeţei broşate, ci broşe progresive. Deoarece la breşele obişnuite fiecare dinte aşchiază pe toată lăţimea suprafeţei de broşat, primii dinţi ai broşei, la prelucrarea suprafeţelor brute cu crustă, se vor toci destul de repede. La broşele progresive, dinţii broşei au lăţime crescătoare, astfel că fiecare dinte aşchiază metalul pe porţiuni mai înguste şi numai dinţii de calibrare curăţă suprafaţa pe întreaga lăţime.

Maşinile de broşat sunt verticale, orizontale sau speciale. Maşinile de broşat orizontale se folosesc pentru broşarea pieselor grele, cu dimensiuni mari. Maşinile de broşat speciale sunt construite pentru preî-jcrarea unui anumit reper cu formă complicată şi dimensiuni mari, la fabricaţia de masă. în fig. 9.31 se prezintă schema

broşării plane pe maşini de broşat orizontale.

La maşinile de broşat continuu cu mişcare rectilinie (fig. 9.32), broşa este imobilă, fixată în batiu cu dinţii în jos, iar piesele, strânse în dispozitive, efectuează miş- carea de translaţie. Prin trecerea pieselor în dreptul broşei se realizează procesul de aşchiere. Aşezarea şi fixarea pieselor în dispozitiv se face tară oprirea maşinii. La maşinile de broşat continuu cu mişcare circulară (fig. 9.33) piesele de prelucrat l sunt fixate în dispozitive, pe masa rotundă a maşinii, care execută o mişcare continuă, iar broşa 2 este fixă, aşezată deasupra pieselor. Scoaterea pieselor prelucrate şi fixarea semifabricatelor se face în timpul lucrului.

9.6. Rectificarea suprafeţelor plane

Operaţia de rectificare a suprafeţelor plane se aplică acelor suprafeţe a căror precizie de

prelucrare şi calitate de supra- faţă nu pot fi asigurate prin frezare sau rabotare. Rectificarea se utilizează, de asemenea, pentru curăţirea suprafeţelor plane la semifabricate turnate, care au o crustă superficială dură, înlocuind frezârea sau rabotarea. Această rectificare directă, fără o prelucrare prealabilă, se aplică, de exemplu, la batiuri turnate de maşini- unelte.

Ca metode de rectificare plană se deosebesc: • rectificarea cu periferia discului abraziv; • rectificarea cu partea frontală a discului abraziv.

Rectificarea cu periferia discului abraziv se poate efectua pe maşini de rectificat plan cu masă dreptunghiulară (fig. 9.34,0) sau cu masă rotativă (fig. 9.34, b).

Discul abraziv cilindric execută mişcarea de rotaţie / (fig. 9.34, a), avansul de pătrundere IV şi avansul transversal /// pe lăţimea piesei. Masa pe care este fixată piesa e rectificat efectuează mişcarea rectilinie alternativă de avans longitudinal //.

de rectificat efectuează mişcarea rectilinie alternativă de avans longitudinal II.

La maşinile de rectificat cu masa rotundă (fig. 9.34, b), în afară de rotaţia / a discului abraziv, în timpul rectificării, se mai execută rotaţia continuă // a mesei pe care sunt fixate piesele, avansul radial rectiliniu alternativ /// al discului abraziv şi avansul vertical de pătrundere IV care se dă periodic, la fiecare trecere.

Rectificarea cu partea frontală a sculei abrazive (fig. 9.34, c şi d) se efectuează pe maşini de rectificat cu masa dreptunghiulară sau rotundă, diametrul sculei fiind în acest caz mai mare decât lăţimea pieselor.

Rectificarea cu partea frontală a sculei abrazive este mai productivă decât cea cu partea periferică, deoarece în procesul de aşchiere se află în contact cu suprafaţa de rectificat o suprafaţă mai mare a sculei şi, prin urmare, lucrează simultan un număr mai mare de granule abrazive. Deşi rectificarea plană cu partea periferică este mai puţin productivă, aceasta asigură în schimb suprafeţe plane foarte netede, cu o precizie mai ridicată decât la rectificarea cu partea frontală. Operaţia de rectificare cu periferia discului are şi avantajul unei încălziri mai mici faţă de rectificarea cu suprafaţa frontală a discului. Acest lucru are importanţă la rectificarea pieselor sensibile la formarea fisurilor de rectificare. În afară de schemele clasice de rectificare plană pe maşini de rectificat plan, special destinate acestei prelucrări, în unele cazuri rectificarea plană se execută pe maşini de rectificat rotund, exterior sau interior, în cazul unor piese de revoluţie la care se impune respectarea cu precizie foarte ridicată a condiţiei de bătaie frontală a suprafeţei plane frontale. Pentru aceasta, rectificarea plană se face în aceeaşi aşezare cu rectificarea suprafeţelor cilindrice, fără să se scoată piesa de pe maşină.

9.7. Netezirea suprafeţelor plane Pentru netezirea suprafeţelor plane se pot folosi următoarele metode: frezarea

fină, lepuirea, răzuirea. 9.7.1. Frezarea fină Frezarea fină se utilizează ca procedeu de prelucrare finală a suprafeţelor plane

şi se realizează cu freze frontale cu dinţi demontabili armaţi cu plăcuţe din carburi metalice, cu unghiul de degajare = (-4 ... - 15)°. Pentru obţinerea unei suprafeţe fine, se recomandă următorul regim de aşchiere: adâncimea de aşchiere (0,1 ... 0,2) mm, avansul (0,03 ... 0,2) mm/dinte, viteza de aşchiere (200 ... 300) m/min la frezarea oţelului şi (300 ... 600) m/min la frezarea aliajelor neferoase.

Pentru ca sculele folosite să poată realiza o calitate foarte bună a suprafeţei prelucrate este necesară menţinerea bătăii dinţilor frezei în limitele (0,01 ... 0,015) mm.

Frezarea fină se poate realiza numai pe maşini cu rigiditate dinamică mare, fără pericolul apariţiei vibraţiilor la turaţiile foarte mari necesare prelucrării.

Prin respectarea condiţiilor de mai înainte, se poate obţine rugozitatea suprafeţei Ra = (0,8 ... 0,4) pm şi abaterea de la planitate de cel mult (0,02 ... 0,04) mm/1000 mm lungime. De aceea, frezarea fină se aplică, uneori, în locul rectificării.

9.7.2. Lepuirea suprafeţelor plane

Operaţia se execută la fel ca şi lepuirea suprafeţelor cilindrice exterioare sau

interioare, cu ajutorul unor pulberi abrazive fine, interpuse liber între suprafaţa de lepuit şi scula de lepuit. Pentru asigurarea preciziei şi calităţii prescrise se recomandă ca operaţia anterioară să fie rectificarea de finisare.

Lepuirea suprafeţelor plane se poate executa manual sau mecanic. Lepuirea manuală se foloseşte îndeosebi ca operaţie de netezire a

instrumentelor de măsură (cale plan-paralele) şi se execută pe plăci de lepuit de diferite forme.

Lepuirea mecanică a suprafeţelor plane se realizează pe maşini de lepuit verticale cu două discuri de lepuit.

Prin lepuire se obţine o calitate a suprafeţelor foarte bună, Ra = (0,1.. .0,012) ptm, iar abaterea de la paralelismul suprafeţelor se menţine în limitele de ± l µm; în cazul unei lepuiri foarte fine, la cale plan-paralele, în limitele de ± 0,05 fim.

9.7.3. Răzuirea suprafeţelor plane Răzuirea este operaţia de netezire efectuată cu o sculă numită răzuitor, fiind

specifică ghidajelor de la batiurile maşinilor-unelte. Se realizează manual sau mecanic.

Răzuirea manuală este puţin productivă şi obositoare, poate dura de la câteva ore la zeci de ore, funcţie de lungimea suprafeţei răzuite, însă asigură o precizie ridicată. La răzuirea mecanică, răzuitorul este ataşat la un mecanism care îi imprimă

mişcarea de aşchiere. Pentru a stabili cu precizie locurile care trebuie răzuite, se folosesc plăci sau

rigle de tuşat, pe care se aplică un strat subţire de vopsea; acestea se deplasează pe suprafaţa plană, astfel că proeminenţele suprafeţei se vor acoperi cu vopsea şi vor fi supuse răzuirii. Operaţia aceasta se repetă de câteva ori, până când petele de vopsea sunt uniform distribuite pe suprafaţa prelucrată.

Dacă pe o suprafaţă de 25 x 25 mm2 există minimum 25 pete de vopsea, supra-faţa plană obţinută este foarte netedă, clasa de precizie III-IV (STAS 7391/1-74), dacă numărul de pete pe aceeaşi suprafaţă este cel puţin 20, precizia suprafeţei este în clasele VII-VIII, iar dacă sunt minimum 15 pete, precizia este în clasele IX-X. înainte de răzuire, suprafeţele plane trebuie prelucrate prin metode de finisare: rabotare de finisare sau frezare de finisare. Ra = (0,8 ... 0,4) fim şi abaterea de la planitate de cel mult (0,02 ... 0,04) mm/1000 mm lungime. De aceea, frezarea fină se aplică, uneori, în locul rectificării.

9.7.2. Lepuirea suprafeţelor plane Operaţia se execută la fel ca şi lepuirea suprafeţelor cilindrice exterioare sau

interioare, cu ajutorul unor pulberi abrazive fine, interpuse liber între suprafaţa de lepuit şi scula de lepuit. Pentru asigurarea preciziei şi calităţii prescrise se recomandă ca operaţia anterioară să fie rectificarea de finisare.

Lepuirea suprafeţelor plane se poate executa manual sau mecanic. Lepuirea manuală se foloseşte îndeosebi ca operaţie de netezire a

instrumentelor de măsură (cale plan-paralele) şi se execută pe plăci de lepuit de diferite forme.

Lepuirea mecanică a suprafeţelor plane se realizează pe maşini de lepuit verticale cu două discuri de lepuit.

Prin lepuire se obţine o calitate a suprafeţelor foarte bună, Ra = (0,1...0,012) µm. iar abaterea de la paralelismul suprafeţelor se menţine în limitele de ± l fim; în cazul unei lepuiri foarte fine, la cale plan-paralele, în limitele de ± 0,05 µm.

9.7.3. Răzuirea suprafeţelor plane Răzuirea este operaţia de netezire efectuată cu o sculă numită răzuitor, fiind

specifică ghidajelor de la batiurile maşinilor-unelte. Se realizează manual sau mecanic.

Răzuirea manuală este puţin productivă şi obositoare, poate dura de la câteva ore la zeci de ore, funcţie de lungimea suprafeţei răzuite, însă asigură o precizie ridicată. La răzuirea mecanică, răzuitorul este ataşat la un mecanism care îi imprimă mişcarea de aşchiere.

Pentru a stabili cu precizie locurile care trebuie răzuite, se folosesc plăci sau rigle de tuşat, pe care se aplică un strat subţire de vopsea; acestea se deplasează pe suprafaţa plană, astfel că proeminenţele suprafeţei se vor acoperi cu vopsea şi vor fi

supuse răzuirii. Operaţia aceasta se repetă de câteva ori, până când petele de vopsea sunt uniform distribuite pe suprafaţa prelucrată.

Dacă pe o suprafaţă de 25 x 25 mm2 există minimum 25 pete de vopsea, supra-faţa plană obţinută este foarte netedă, clasa de precizie III-IV (STAS 7391/1-74), dacă numărul de pete pe aceeaşi suprafaţă este cel puţin 20, precizia suprafeţei este în clasele VII-VIII, iar dacă sunt minimum 15 pete, precizia este în clasele IX-X. înainte de răzuire, suprafeţele plane trebuie prelucrate prin metode de finisare: rabotare de finisare sau frezare de finisare.

La maşinile de rectificat cu masa rotundă (fig. 9.34, b), in afară de rotaţia / a

discului abraziv, în timpul rectificării, se mai execută rotaţia continuă // a mesei pe care sunt fixate piesele, avansul radial rectiliniu alternativ /// al discului abraziv şi avansul vertical de pătrundere IV care se dă periodic, la fiecare trecere.

Rectificarea cu partea frontală a sculei abrazive (fîg. 9.34, c şi d) se efectuează pe maşini de rectificat cu masa dreptunghiulară sau rotundă, diametrul sculei fiind în acest caz mai mare decât lăţimea pieselor.

Rectificarea cu partea frontală a sculei abrazive este mai productivă decât cea cu partea periferică, deoarece în procesul de aşchiere se află în contact cu suprafaţa de rectificat o suprafaţă mai mare a sculei şi, prin urmare, lucrează simultan un număr mai mare de granule abrazive.

Deşi rectificarea plană cu partea periferică este mai puţin productivă, aceasta asigură în schimb suprafeţe plane foarte netede, cu o - precizie mai ridicată decât la rectificarea cu partea frontală. Operaţia de rectificare cu periferia discului are şi avantajul unei încălziri mai mici faţă de rectificarea cu suprafaţa frontală a discului. Acest lucru are importanţă la rectificarea pieselor sensibile la formarea fisurilor de rectificare. In afară de schemele clasice de rectificare plană pe maşini de rectificat plan, special destinate acestei prelucrări, în unele cazuri rectificarea plană se execută pe maşini de rectificat rotund, exterior sau interior, în cazul unor piese de revoluţie la care se impune respectarea cu precizie foarte ridicată a condiţiei de bătaie frontală a suprafeţei plane frontale. Pentru aceasta, rectificarea plană se face în aceeaşi aşezare cu rectificarea suprafeţelor cilindrice, fără să se scoată piesa de pe maşină.

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII SUPRAFEŢELORCILINDRICE ŞI CONICE EXTERIOARE

10.1. Rolul funcţional, formele constructive şi condiţiile

tehnice de execuţie a arborilor Arborii sunt organe de maşini cu lungimi mai mari decât diametrele, care, prin

rotire în jurul axei longitudinale, transmit mişcarea, puterea şi momentele primite prin intermediul altor organe pe care le susţin sau cu care sunt asamblaţi (roţi, biele, cuplaje etc.). în timpul funcţionării, arborii sunt solicitaţi la torsiune şi încovoiere, fapt ce impun măsuri suplimentare la elaborarea tehnologiei de prelucrare a acestora.

Principalele criterii de clasificare a arborilor sunt: forma, lungimea, diametrul, greutatea, condiţiile funcţionale şi complexitatea tehnologică.

După forma constructivă, arborii pot fi: arbori netezi, arbori în trepte simetrici şi arbori în trepte asimetrici. După lungime, arborii por fi: arbori scurţi, arbori mijlocii, arbori lungi şi arbori foarte lungi.

Clasificarea arborilor trebuie să se facă în aşa fel încât să se creeze posibilitatea prelucrării unei anumite clase de arbori, pe cât posibil pe aceleaşi maşini-unelte, asigurându-se o precizie ridicată şi o productivitate superioară. Astfel, clasificarea arborilor în grupa de arbori de dimensiuni mici sau mijlocii trebuie să permită prelucrarea lor pe maşini cu mai multe cuţite, pe strunguri revolver, pe semiautomate sau automate.

Prin împărţiiea arborilor în clase se realizează o simplificare a operaţiilor de pregătire şi o scurtare a ciclului de fabricaţie, folosindu-se procese tehnologice tip.

Pe baza procesului tehnologic tip, pentru clasa de piese respectivă, tehnologii proiectanţi vor putea cu uşurinţă să întocmească procesul tehnologic pentru piesa cerută,eliminând sau adăugând anumite operaţii, faze, treceri etc., în funcţie de complexitatea arborelui a cărei tehnologie se proiectează.

Precizia de prelucrare a arborilor este determinată de condiţiile funcţionale ale acestora. Astfel, dimensiunile diametrale ale fusurilor se execută în treptele de precizie 7-8, iar în cazurile speciale în treptele 5-6 de precizie. Ovalitatea şi conicitatea fusurilor trebuie să fie cuprinse în limitele toleranţelor dimensiunilor diametrale. Bătaia fusurilor pe care urmează să se monteze diferite piese, în raport cu fusurile de reazem, nu trebuie să depăşească (50...70) /mi, iar în unele cazuri mai deosebite (30...50) /zm. Toleranţa la lungimea treptelor este cuprinsă între (60... 150) fim. Rugozitatea suprafeţelor fusurilor se Ca metode de rectificare plană se deosebesc:

10.2. Materialele şi semifabricatele utilizate la arbori

La executarea arborilor se utilizează ca materiale fontele, oţelurile carbon, oţeluri- le aliate şi neferoasele în funcţie de scopul şi condiţiile de rezistenţă impuse acestora.

Pentru arborii de dimensiuni mici şi precizie scăzută, fără solicitări mecanice mari, dar care sunt supuşi în exploatare la uzare se folosesc oţelurile AUT8, AUT12, sau AUT23/STAS 1350-89.

Arborii supuşi la solicitări mecanice medii se execută din oţeluri carbon obişnuite OL37, OL42, OL50, OL60 (STAS 500/2-80;, din oţeluri carbon de calitate OLC25, OLC35 şi, în special, OLC45 (STAS 880-88).

Pentru arborii cu tenacitate ridicată a miezului supuşi la uzare pronunţată şi la solicitări mecanice reduse se recomandă oţelurile de cementare OLC15 şi OLC15T iar pentru arborii supuşi la solicitări mecanice mari şi care lucrează în condiţii grele de uzare oţelurile aliate cu nichel, crom-nichel, crom-titan, mangan, STAS 791-88, ca de exemplu 15CN15, 13CN30, 28TMC12, 21TMC12, 31CMS10.

Oţelurile aliate se utilizează numai în cazurile absolut necesare impuse de condiţiile de rezistenţă la uzare şi oboseală. Aceste oţeluri scumpe se pot înlocui cu oţelurile sau fontele slab aliate, ale căror proprietăţi mecanice se îmbunătăţesc prin tratamentele aplicate stratului superficial al piesei (mecanice, termice sau termochimice).

Pentru piesele de tip arbore, în funcţie de scop, importanţă şi dimensiuni, semifabricatele se obţin: prin turnare (în cazul arborilor de dimensiuni mari); din laminate trase la rece sau la cald (d < 150 mm); din laminate, care apoi se forjează pentru îmbunătăţirea proprietăţilor fizico-mecanice; prin forjarea liberă (la arborii de dimensiuni mari pentru motoare statice, navale etc.); prin matriţare, în cazul producţiei de serie mijlocie şi mare.

Pentru arborii netezi şi în trepte cu diametrul maxim până la 150 mm şi care au o diferenţă de cel mult (40...50) mm între diametrele treptelor se folosesc drept semifabricate barele laminate.

Pentru arborii netezi şi în trepte cu lungimi până la 500 mm şi diametre mai mici de 100 mm, executaţi în producţia de serie mijlocie şi mare, semifabricatele se obţin prin matriţare. în cazul arborilor mari şi.grei (/ > 800 mm şi <j> > 60 mm), executaţi în producţie de serie mică sau de unicate, semifabricatele se obţin prin forjare liberă, cu adaosuri mari de prelucrare.

Pentru arborii cu flanşe mari şi pentru arborii grei se pot folosi semifabricate din fontă de mare rezistenţă cu grafit nodular sau fontă modificată, care au însă o rezistenţă mai mică decât a celor din oţel, dar au în schimb o capacitate mai mare de amortizare a solicitărilor dinamice.

Procesul de obţinere a semifabricatului este condiţionat de următorii factori: felul şi proprietăţile materialului din care este executat, forma şi dimensiunile piesei şi volumul de producţie. Indicarea metodei şi procedeului de elaborare a semifabricatului este condiţionată însă şi de factorii economici.

Obţinerea unor semifabricate cu forme şi dimensiuni apropiate de cele ale piesei finite este mai scumpă decât a semifabricatelor mai puţin precise, în prima variantă, adaosul de prelucrare şi costul prelucrării mecanice sunt mici şi, în plus, rezultă o economie de metal, în varianta a doua, adaosul de prelucrare va fi mai mare, deci consumul mai mare de manoperă şi metal.

În vederea stabilirii metodei şi procedeului de obţinere a semifabricatului se face o analiză tehnico-economică a mai multor variante, în urma căreia se va stabili varianta optimă (care să asigure costul minim).

10.3. Operaţii pregătitoare pentru prelucrarea arborilor

Operaţiile pregătitoare au rolul de a crea bazele tehnologice de prelucrare. Ţinând seama de varietatea mare a formei şi dimensiunilor arborilor, a procedeelor de obţinere a semifabricatelor, numărul şi felul operaţiilor pregătitoare vor fi diferite. De aceea, pentru stabilirea operaţiilor pregătitoare trebuie să se cunoască caracteristicile semifabricatului folosit

10.3.1. Debitarea semifabricatelor

Operaţia de debitare a semifabricatelor se execută atunci când semifabricatul folosit este bară laminată, calibrată sau necalibrată. Când semifabricatul este obţinut prin forjare liberă sau în matriţă, la dimensiuni mai mari decât cele prescrise, operaţia se numeşte tăiere şi urmăreşte îndepărtarea capetelor rămase de la forjare sau matriţare. Operaţia de debitare se poate executa pe: ferăsîraie mecanice cu mişcare alternativă sau circulară, ferăstraie cu fricţiune, foarfecă-ghilotină, strunguri special amenajate sau cu ajutorul maşinilor automate sau semiautomate, în funcţie de programul de fabricaţie, maşini cu discuri abrazive sau freze disc. Debitarea se mai poate executa şi prin procedee speciale, cum sunt: procedeul anodo-mecanic cu disc sau bandă, cu flacără, cu jet de plasmă sau laser. Prin debitare se pierde o anumită cantitate de material, de obicei egală cu lăţimea sculei de debitat. Astfel, la debitarea pe ferăstrăul cu mişcare alternativă pierderile sunt de (1...2,5) mm, însă productivitatea este redusă, iar la ferăstrăul cu mişcare circulară pierderile prin debitare sunt mai mari (3...7) mm, pentru diametre cuprinse în limitele (80...200) mm, dar productivitatea este inai ridicată. Debitarea cu ghilotină produce strivirea materialului şi înclinarea suprafeţelor de capăt. Debitarea anodo-mecanică asigură prelucrarea metalelor cu duritate mare, obţinându-se în acelaşi timp şi o calitate superioară a suprafeţelor.

10.3.2. îndreptarea semifabricatelor Îndreptarea semifabricatelor pentru arbori se face în vederea eliminării

deformaţiilor spaţiale. Aceasta deoarece mărimea curburii semifabricatelor ce se prelucrează nu trebuie să depăşească 1/4 din adaosul de prelucrare, îndreptarea se poate face Ia cald sau la rece, în funcţie de materialul şi dimensiunile arborilor.

Îndreptarea în stare rece are o răspândire mai largă, datorită posibilităţii de a se efectua în orice atelier de prelucrări mecanice, obţinându-se o precizie şi o calitate de suprafaţă ridicată; operaţia este însoţită însă de tensiuni remanente.

În cazul semifabricatelor cu rigiditate scăzută, îndreptarea se poate efectua de mai multe ori în timpul procesului tehnologic.

Îndreptarea în stare rece se poate executa pe prese cu şurub, cu excentric, hidraulice sau pneumatice, manuale sau automate sau pe maşini-unelte speciale de îndreptat (fig. 10.1), care efectuează în acelaşi timp şi calibrarea pieselor

Maşina de îndreptat şi calibrat (fig. 10.1) se compune din trei perechi de role

hiperbolice, înclinate sub un unghi de (20...25)°. Rolele sunt fixate pe cadrul 4, în aşa fel încât, la mişcarea de rotaţie a cadrului, rolele să capete mişcare de rotaţie în jurul axei lor. în

timpul mişcării de rotaţie, perechea de role l realizează mişcarea de avans a semifabricatului 5, iar rolele 2 şi 3 efectuează îndreptarea. Prin inversarea sensului de rotaţie, semifabricatul poate fi trecut de mai multe ori printre role, în vederea îndreptării. Uneori, pe lângă îndreptarea barelor, se poate efectua şi calibrarea cu ajutorul filierei 6.

Maşina poate fi utilizată pentru îndreptarea şi calibrarea barelor cu diametrele cuprinse în limitele (6... 150) mm, asigurând o precizie la diametru de (0,3...0,5) mm.

10.3.3. Prelucrarea suprafeţelor frontale şi centruirea arborilor

Operaţia are o importanţă deosebită, deoarece suprafeţele rezultate în urma acestor

prelucrări constituie bazele de orientare şi fixare pentru prelucrările ulterioare. Corectitudinea suprafeţelor frontale are o mare influenţă asupra preciziei de

prelucrare a arborilor. Astfel, înclinarea suprafeţei frontale face ca gaura de centrare să fie deplasată sau să capete o formă eliptică, ceea ce va atrage după sine o orientare şi fixare necorespunzătoare.

În cazul producţiei în serie mică şi în lipsa unor maşini speciale, prelucrarea suprafeţelor frontale se execută pe strunguri obişnuite, prin fixarea în raandrină, pe freze sau pe maşini de alezat şi frezat (cum este cazul arborilor mari şi grei).

În fig. 10.2 se prezintă schemade lucru a unei maşini pentru prelucrat suprafeţele

frontale şi pentru executareagăurilor de centrare ale arborilor. Semi- fabricatul / se fixează în dispozitivul cu prisme autocentrante 2. Se execută mai întâi prelucrarea simultană a ambelor suprafeţe, cu ajutorul capetelor de frezat 5, după care semifabricatul trece în poziţia următoare, la care se execută operaţia de prelucrare a găurilor de centrare, cu ajutorul burghielor combinate 4. Semifabricatele corect debitate sunt supuse direct operaţiei de centruire, fără prelucrarea prealabila a suprafeţelor frontale.

Găurile de centrare trebuie să aibă nu numai o anumită dimensiune (condiţionată de diametrul şi greutatea arborelui care trebuie prelucrat), ci şi o conicitate precisă, care să corespundă întocmii cu conicitatea vârfurilor strungului. Nerespectarea acestei conicităţi (fîg. 10.3) duce la uzarea prematură a găurilor de centrare, precum şi la apariţia erorilor de formă la prelucrarea arborelui.

De asemenea, aceeaşi importanţă o are şi coaxialitatea găurilor de centrare. Neres -

pectarea acestei condiţii (fig. 10.4) face ca piesa să nu se reazeme pe vârfuri cu întreaga suprafaţă conică a găurilor de centrare, fapt ce conduce la deteriorarea rapidă atât a gău- rilor de centrare, cât şi a vârfurilor, ceea ce influenţează negativ precizia de prelucrare.

Găurile de centrare trebuie date în aşa fel încât adaosul de prelucrare de pe suprafeţele semifabricatului să fie uniform distribuit. Dacă adaosul de prelucrare nu este uniform, atunci, în timpul prelucrării, apar forţe de aşchiere diferite, datorită adâncimii de aşchiere diferite ji. ca rezultat, în cazul rigidităţii scăzute a strungului, se vor înregistra abateri de la forma geometrică â piesei.

Găurile de centrare date la ambele capete ale arborelui trebuie sa aibă aceeaşi adâncime, în raport cu suprafeţele de capăt, pentru toate semifabricatele lotului respectiv.

La prelucrarea arborelor în trepte pe maşini cu scule reglate la cotă, adâncimea şi distanţa dintre suprafeţele de centrare au o importanţă deosebită. Abaterile acestor dimensiuni conduc la erori dimensionale ale lungimilor treptelor arborilor, deoarece se schimbă poziţia suprafeţei de orientare, în timp ce baza de măsurare pentru poziţionarea sculei rămâne neschimbată. Aceste erori pot fi evitate prin utilizarea de vârfuri reglabile axial. Pentru strunjirea suprafeţelor frontale ale arborilor se folosesc vârfurile de centrare frezate, în cazul prelucrării de finisare a pieselor (strunjire, rectificare), când se lucrează cu viteze mari de aşchiere, este necesar să se folosească vârfurile mobile (cu rulmenţi cu bile sau role), pentru a evita frecarea şi griparea suprafeţelor de aşezare.

Dezavantajul acestor vârfuri de strung este acela că au o rigiditate mult mai redusă decât a vârfurilor fixe, fapt ce influenţează precizia şi rugozitatea suprafeţelor prelucrate.

Pentru antrenarea şi fixarea arborilor de dimensinui mici se pot folosi dornurile cu vârf striat, cu suprafaţa striată interioară sau inimă de antrenare (fig. 10.5). În mod practic, la centruirea semifabricatelor pe maşinile de centniit se poate obţine o precizie de (0,3...0,8) mm, în funcţie de diametrul semifabricatului (10...200) mm.

În cazul semifabricatelor forjate, datorită neregularităţilor suprafeţelor exterioare şi a curburii, nu se poate obţine o precizie mai mare de (l.. .3) mm. Dacă centrele găurilor se obţin prin trasare, eroarea de centmire este de (0,4...l,5) mm, în funcţie de precizia cu care s-a efectuat operaţia de trasare.

10.3.4. Particularităţi la prelucrarea arborilor grei Tehnologia de prelucrare a arborilor mari (arborii de motoare navale, de turbine

hiadraulice, de transmisie, arborii principali ai maşinilor-unelte grele etc.) prezintă o serie de particularităţi faţă de tehnologia de prelucrare a arborilor de dimensiuni obişnuite.

Semifabricatele pentru arborii de dimensinui mari se obţin prin forjare, mai rar din laminate. După forjare, semifabricatele se supun tratamentului de normalizare şi recoacere, uneori de recoacere izotermă. De cele mai multe ori, aceşti arbori se execută din oţeluri aliate. Ciclul tratamentului termic se stabileşte în acest caz în funcţie de calitatea oţelului. După tratamentul termic, de la unul dintre capetele arborelui se taie o probă şi se execută controlul calităţii materialului folosit

Prelucrarea mecanică a arborilor de dimensiuni mari este precedată de operaţia de trasaj. Trasajul este necesar pentru a verifica dimensiunile semifabricatului şi pentru a stabili poziţia corectă a centrelor găurilor.

Centruirea se execută pe o maşină de găurit şi alezat orizontală, cu aşezarea pe prisme. Strunjirea arborilor cu masa până la 150 t se face pe strunguri mari cu distanţa între

vârfuri de (30...40) m. Puterea acestor strunguri este de (l50...300) kW. Aceste maşini-unelte au mai mulţi suporţi de o parte şi de alta a batiului, iar lunetele mobile şi cele fixe sunt prevăzute cu role.

Arborii de dimensiuni mari se prelucrează după principiul concentrării prelucrărilor. Datorită dificultăţilor de manipulare a arborilor, se caută să se execute pe aceeaşi maşină-unealtă un număr cât mai mare de prelucrări. La arborii mari prevăzuţi cu alezaje axiale, succesiunea fazelor este diferită. La început se execută aleza) u l, apoi se introduc la cele două capete dopuri cu găuri de centrare, folosite ca baze tehnologice pentru fixarea între vârfuri a arborelui.

De exemplu, la prelucrarea arborilor grei, pentru maşinile-unelte, în afara condiţiilor tehnice obişnuite, se impune condiţia să se realizeze şi coaxialitatea axei alezajului conic cu axa de rotaţie a arborelui. De asemenea, este necesar să se asigure şi perpendicularitatea suprafeţei de capăt a arborelui în raport cu axa sa de rotaţie. Nerespectarea acestor condiţii duce la rebutarea pieselor.

10.4. Tehnologia prelucrării arborilor prin strunjire

10.4.1. Strunjirea arborilor netezi Arborii netezi scurţi sunt mai puţin utilizaţi în construcţia de maşini. Sub formă de

piese îi întâlnim în producţia de rulmenţi cu role şi ace, bolţuri şi pistoane, pistonaşe . Spre deosebire de arborii netezi scurţi, arborii netezi lungi au o pondere mai mare în

construcţia de maşini. Arborii netezi se clasifică, în funcţie de raportul dintre lungime şi diametru, în arbori

rigizi (l/d < 12) şi arbori nerigizi sau elastici (IId > 12).

Semifabricatele pentru obţinerea acestor piese sunt, de obicei, laminate sub formă de bară trasă, calibrată sau necalibrată.

Realizarea acestor tipuri de arbori se execută pe maşini-unelte de tipul strungurilor universale, automate monoax sau multiaxe, maşini de rectificat etc. în construcţia de maşini, arborii netezi cu ponderea cea mai mare au diametrele de (25...50) mm şi lungimea de (50...500) mm şi se execută în mod obişnuit în producţie de serie mică, mijlocie şi de unicat.

Stniiijirea de degroşare a arborilor netezi se poate executa cu unul sau mai multe cuţite, în funcţie de lungimea arborelui şi adâncimea de aşchiere, prin împărţirea adaosului de prelucrare în lungime sau adâncime, dintr-o trecere sau din mai multe treceri (fig. 10.6).

Ca şi cazul operaţiei dedegroşare, operaţia de finisare se poate executa cu unul sau mai multe cuţite, adaosul de prelucrare fiind distribuit în lungime sau adâncime. Operaţia se caracte-rizează prinîr-un regim de aşchiere mai uşor, un avans mult mai mic şi viteze de aşchiere mari.

Această operaţie se poate executa pe aceeaşi maşină-unealtă pe care s-a făcut şi operaţia de degroşare. Pentru a realiza însă o precizie dimensională şi de formă, precum şi o calitate superioară de suprafaţă, se recomandă ca operaţia de finisare să se execute pe maşini-unelte cu precizie mai ridicată.

Arborii netezi pot fi prelucraţi şi prin broşare, dacă volumul de producţie este de serie mijlocie, mare sau de masă şi justifică tehnic şi economic folosirea acestui procedeu de prelucrare.

Strunjirea arborilor netezi, scurţi şi lungi cu mai multe cuţite simultan prezintă avantaje faţă de Strunjirea cu un singur cuţit, datorită reducerii timpului de maşină. In cazul producţiei de serie mică sau de unicat a pieselor tip arbore este raţional să se folosească însă strungurile universale prevăzute cu suporţi hidraulici de prelucrat.

Printre procedeele speciale de prelucrare a arborilor netezi se pot enumera: netezirea prin rulare, alunecare şi lovire; Strunjirea anodo-mecanică; prelucrarea prin electroeroziune etc.

Arborii netezi de lungimi mari nu se pot prelucra pe strunguri obişnuite, cu fixare între vârfuri, în acest caz se folosesc maşini speciale, dotate cu dispozitive de ghidare. Centrarea arborilor se asigură prin intermediul a două perechi de role hiperbolice.

Uneori, pentru prelucrarea suprafeţelor cilindrice exterioare, la piesele grele, care nu pot fi antrenate în mişcare de rotaţie, se folosesc capete cu cuţite zburătoare.

10.4.2. Strungirea arborilor în trepte Prelucrarea arborilor în trepte se poate face pe strunguri paralele, strunguri şi cu comandă

program, maşini de frezat cilindric, de rectificat, de broşat etc.

Alegerea procedeului tehnologic de prelucrare este determinată de caracterul produc{iei, dimensiunile şi forma arborelui, gradul de precizie şi calitatea suprafeţelor. De aceste elemente depinde numărul precum şi succesiunea operaţiilor.

• Scheme de prelucrare prin strunjire. În construcţia de maşini o pondere mare o au arborii cu diametre de (25.. .50)mm şi lungimi între 150 şi 500 mm şi rar de 1000 mm sau mai mult.

Procesul tehnologic tip pentru prelucrarea mecanică a arborilor în trepte este dat, sub formă de fişă tehnologică, în tabelul 10.1. Utilizând acest proces tehnologic tip, se poate proiecta procesul tehnologic detaliat (plan de operaţii) pentru orice fel de arbore în trepte, adăugând sau eliminând anumite operaţii faţă de procesul tehnologic tip, în funcţie de fiecare caz concret în parte.

Tabelul 10.1

Procesul tehnologic tip pentru prelucrarea arborelor Nr. operaţiei

Denumirea operaţiei

0 1 2 3 4 1 Debitarea semifabricatului

(această operaţie se elimină dacă semifabricatul este matriţat, forjat sau turnat

• Presă-ghilotină pentru bare cu diametrul până la aproximativ 60 mm

• Ferăstru circular • Maşină specială de debitat cu disc

abraziv

• Ferăstrău circular sau cu braţ

• Strung • Maşină de frezat

orizontală 2 Prelucrarea suprafeţelor de

capăt şi centruirea (această operaţie se poate divide în două operaţii, funcţie de utilaj)

• Maşină specială de frezat şi centruit cu tambur şi acţionare continuă

• Maşină specială de frezat şi centruit cu tambur şi acţionare intermediară

• Maşină specială de frezat şi centruit

• Maşină de frezat la ambele capete simultan

• Maşină specială de centruit

• Maşină de frezat orizontală

• Strung universal • Maşină de centruit

3 Strungire de degroşare la unul din capetele arborelui (toate treptele cu diametru crescător)

• Strung semiautomat cu un singur ax şi mai multe cuţite

• Strung semiautomat de copiat • Strung semiautomat cu comandă după

program

• Strung semiautomat de copiat

• Strung semiautomat cu comandă după program

• Strung universal 4 Strunjire de degroşare la al

doilea capăt al arborelui Acelaşi utilaj la operaţia precedentă

5 Strunjire de finisare la primul capăt al arborelui

Acelaşi utilaj ca la operaţia precedendă

6 Strunjire de finisare la al doilea capăt al arborelui

Acelaşi utilaj ca la operaţia precedendă

7

Frezarea canelurilor • Semiautomat special pentru executarea canelurilor cu freză melc.

• Maşină universală de frezat cu frezădisc profilată

8 Frezarea canalelor de pană • Maşină semiautomată de frezat canale de pană

• Maşină semiautomată de frezat canale de pană

• Maşină de frezat universală

Maşină de frezat universală

9 Executarea filetului • Maşină semiautomată specială de filetat • Strung prevăzut cu cap de filetat după

metoda “în vârtej”

Strung universal

10 Tratament termic 11 Sablare 12 Îndreptare Prese de diferite feluri 13 Rectificare de degroşare la

unul din capete (toate treptele cu diametrul crescător)

Maşină specială de rectificat cu două sau multe discuri şi cu sisteme de control activ al diametrilor

Maşină de rectificat exterior (sau universală rotund)

14 Rectificare de finisare la celelalt capăt al arborelui

Maşină specială de rectificat cu două sau multe discuri şi cu sisteme de control activ al diametrilor

Maşină de rectificat exterior (sau universală rotund)

15 Rectificarea canelurilor Maşină specială de rectificat caneluri Maşină de rectificat plan 16 Rectifixcare de finisare la

celalt capăt al arborilor Acelaşi utilaj ca la rectificarea de degroşare Acelaşi utilaj ca la

operaţiile de degroşare 17 Rectifixcare de finisare la

celalt capăt al arborilor Acelaşi utilaj ca la rectificarea de degroşare Acelaşi utilaj ca la

operaţiile de degroşare 18 Rectificarea Maşină de rectificat filetare 19 Controlul final Aparate de control speciale Aparate şi instrumente

de control universale

La strunjirea arborilor în trepte pe strunguri multicuţite gradul de concentrare a operaţiilor este ridicat, putându-se prelucra cu maximum 10 cuţite simultan.

Arborii în trepte rigizi se prelu- crează în producţia de serie mare şi masă pe strunguri verticale cu mai multe axe (fig. 10.7).

La prelucrarea de semifinisare pe strunguri semiautomate multicuţite se obţine o precizie de prelucrare corespun- zătoare treptelor 10-1, iar la prelucrarea de finisare - treptei 9. Precizia diametrelor arborelui în trepte poate fi ridicată până la treapta 7 sau chiar a 6-a, dacă prelucrarea se face cu cuţite late.

Strunjirea cu mai multe cuţite simultan se poate executa după metoda divizării lungimii (fîg. 10.8) sau a adaosului de prelucrare, când semifabricatul este bară laminată (fig. 10.9).

Strunjirea pe strunguri semiautomate de copiat a arborilor în trepte prezintă o serie de avantaje faţă de strunjirea cu mai multe cuţite simultan, şi anume: timpul pentru reglarea maşinii este mai mic, datorită faptului că strunjirea se face cu un singur cuţit, precum şi datorită simplităţii modului de fixare a şablonului. Acest lucru face ca prelucrarea pe strunguri semiautomate de copiat să fie avantajoasă chiar în cazul loturilor mici de piese.

Productivitatea muncii la prelucrarea pe strunguri semiautomate de copiat se măreşte nu numai pe seama reducerii timpului necesar pentru reglarea maşinii, ci şi pe seama lucrului cu viteze de aşchiere şi avansuri mari, a posibilităţii mai bune de utilizarea puterii maşinii.La strunjirea de finisare prin copiere se asigură o precizie de prelucrare de (0,05...0,06) mm, care este superioară preciziei obţinute la prelucrarea pe strunguri cu mai multe cuţite

Prelucrarea pe strunguri semiautomate de copiat se recomandă, în special, în cazul executării arborilor cu rigiditate scăzută, cu lungimi mari ale treptelor şi cu precizie ridicata. Tipurile noi de strunguri semiautomate de copiat hidraulice permit prelucrarea în trepte cu diametrul până la 350 mm şi lungimea până la 1200 mm sau chiar 1600 mm, cum sunt, de exemplu, strungurile tip Georg Fischer.

În afara prelucrării pe strunguri semiautomate de copiat, în producţia de serie este raţională prelucrarea arborilor pe strunguri universale prevăzute cu suporţi idraulici de copiat. Timpul de lucru se reduce de 2,5...3 ori comparativ cu prelucrarea pe strunguri obişnuite.

În producţia de unicate şi serie mică se utilizează, ca semifabricat, bara laminată

sau forjată, funcţie de mărimea arborelui şi de diferenţa dintre diametrele treptelor. Prelucrarea se face pe strunguri universale, după metoda concentrării operaţiilor, executându-se succesiv fiecare treaptă, în acest caz, prelucrarea se începe cu strunjirea treptei care are diametrul cel mai mare. Treapta cu diametrul cel mai mic se prelucrează la urmă, pentru a nu reduce rigiditatea arborelui (fîg. 10.10).

• Strunjirea racordărilor, degajărilor, teşiturilor şi canalelor, în fig. 10.11 se dau formele cele mai uzuale de racordare a arborilor în trepte. Este bine să se prevadă, în general, o rază de racordare cel puţin egală cu înălţimea umărului (fig. 10.11, a), iar în locurile supuse unor tensiuni mari se va prevedea o rază cât mai mare cu putinţă, mergându-se până la (r > 2/0 sau, dacă este necesar, se va executa o racordare conică (fig. 10.11, b). De asemenea, în cazurile în care este necesară o rectificare, deşi părţile unui arbore au aceeaşi cotă nominală, se va prevedea o degajare (fig. 10.11, c).

Principalele forme de racordare a arborilor în trepte, în cazurile în care umerii servesc la sprijinirea unor piese ca rulmenţi, roţi de curea etc. sunt date în fig. 10.12. în aceste cazuri este necesar să se execute o rază de racordare determinată în funcţie de raportul diametrelor secţiunilor şi în funcţie de tensiunile din arbore (fig. 10.12, ă). La diferenţe mici între diametrele secţiunilor se execută o degajare, care serveşte pentru rectificare, astfel încât discul abraziv să nu strice suprafaţa învecinată sau să nuo prelucreze dacă nu este prevăzut (fig. 10.12, b), în fîg. 10.12, c se prezintă un model de degajare folosit la arbori când este posibil să se prevadă o racordare sau o teşire.

Degajările şi canalele pe suprafeţele cilindrice sau frontale la arborii în trepte suntprelucrate în scopuri tehnologice sau funcţionale. Formele geometrice ale degajărilor potfi, în funcţie de scop, drepte, profilate sau rotunde (fig. 10.13).Când degajările au un rol funcţional, acestea pot fi mai complexe (fig. 10.14).

Sculele pentru executarea degajărilor şi canalelor sunt cuţitele profilate şi cuţitele speciale (fig. 10.15, a şi b).

Formele şi dimensiunile degajărilor, canalelor, precum şi razele de racordare sunt standardizate prin STAS 7446-66.

Teşirea muchiilor arborilor la 45° (în locul unei racordări) este indicată pentru simplificarea procesului tehnologic, înălţimea acestei teşituri trebuie să fie cel puţin egală cu raza de racordare.

• Strunjirea suprafeţelor conice exterioare. Suprafeţele conice exterioare se pot strunji pe strunguri universale, pe strunguri revolver, sau pe strunguri carusel.

Degajările şi canalele pe suprafeţele cilindrice sau frontale la arborii în trepte sunt prelucrate în scopuri tehnologice sau funcţionale. Formele geometrice ale degajărilor pot fi, în funcţie de scop, drepte, profilate sau rotunde (fig. 10.13).Când degajările au un rol funcţional, acestea pot fi mai complexe (fig. 10.14).

• Strunjirea suprafeţelor conice exterioare. Suprafeţele conice exterioare se pot

strunji pe strunguri universale, pe strunguri revolver, sau pe strunguri carusel. Prelucarea pe strunguri se realizează prin următoarele metode: deplasarea

transversală a păpuşii mobile, rotirea saniei portcuţit, cu rigla de copiat, cu cuţite tate. Metoda deplasării trasversale a păpuşii mobile se foloseşte la prelucrarea

suprafeţelor conice lungi cu conicitatea mică, pentru că deplasarea pe direcţie trasversală a păpuşii mobile este limită

Corpul păpuşii mobile (fig. 10.16) se deplasează perpendicular pe linia vârfurilor

strungului cu distanţa h (m plan orizontal) şi, datorită acestei deplasări, axa semifabricatului formează un anumit unghi cu linia vârfurilor. Ca urmare, la mişcarea de avans longitudinal a căruciorului, cuţitul va prelucra o suprafaţă conică. Deplasarea vârfului păpuşii mobile.

αsinLh = unde a este unghiul de înclinare (jumătate din unghiul la vârf al conului). Se observă că:

)2()(

ldDtg −

=α

şi deci [ ] ,cos)2/()( αldDLh −=

sau ,cos)2/( αKLh =

unde mărimea αtgldDK 2/)( =−= se numeşte conicitate conform STAS 2285/1 - 81. Pentru toate valorile a ≤ 8°, adică pentru toate valorile conicităţii K ≤ l:3,5, cosα < 0,99. Prin urmare, dacă este admisă o eroare de ordinul a l %, atunci se obţine

h = (L/2)K = (L/2)(D- d)/l . În cazul particular când L = /, adică piesa are suprafaţa conică pe toată lungimea,

deplasarea necesară a păpuşii mobile este h= (l/2)K= (D - d) 12 .

Dezavantajul acestei metode este că găurile şi vârfurile de centrare se uzează neuniform, deoarece rezemarea nu se face corect pe întreaga suprafaţă a găurilor de centrare. Pentru a evita uzarea neuniformă a găurilor de centrare se pot folosi vârfuri sferice. De asemenea, datorită faptului că adâncimea găurilor de centrare nu este identică la toate piesele din lot, se va obţine o valoare variabilă a conicităţii suprafeţei strunjite la diferite piese ale lotului.

Metoda înclinării săniei portcuţit se foloseşte la strunjirea suprafeţelor conice precise, cu lungime mică. Lungimea conului este limitatade cursa săniei portcuţit (fig. 10.17).

Sania portcuţit este rotită în jurul axei verticale cu unghiul a. Unghiul de rotire se citeşte pe scala circulară a plăcii rotative pe care este montată sania portcuţit. Avansul săniei portcuţit este manual, de aceea metoda are o productivitate mică şi se foloseşte la producţia de serie mică şi individuală.

Metoda utilizării riglei de copiat se foloseşte la prelucrarea suprafeţelor conice cu înclinare mică şi lungime mare (fig. 10.18). Rigla l se fixează la înclinarea necesară pe placa 3, ataşată la batiu. Pe riglă sau liniai se deplasează patina 2, solidarizată printr-un braţ cu sania transversală 4. Avansul transversal este decuplat. La deplasarea longitudinală cu avans automat a copiat să se deplaseze simultan şi în direcţie transversală, obţinându-se suprafaţa conică.

Metoda strunjirii cu cuţite late se foloseşte pentru suprafeţe conice cu lungimea generatoarei până la (50 ... 70) mm. Cuţitul se fixează cu tăişul paralel cu generatoarea conului şi strunjirea se face numai cu avans transversal.

Prelucrarea suprafeţelor conice exterioare pe strunguri revolver se poate face cu cuţite late cu tăiş înclinat în cazul unor suprafeţe scurte sau cu dispozitiv de copiere pentru suprafeţe cu lungime mare. în fig. 10.19 se prezintă schema unui dispozitiv pentru strunjirea conică prin copiere pe strung cu disc revolver. Pe peretele din spate al batiului se fixează rigla de copiat 7, care este urmărită de un şurub, 2, solidarizat printr-un suport:cu discul revolver 3, în timpul deplasării longitudinale cu avans automat a capului revolver, şurubul 2 obligă discul portsculă să se rotească, astfel încât cuţitul se va ndepărta de axa piesei

care se prelucrează, realizând suprafaţa conică, în timpul strunjirii, iurubul de copiere este apăsat pe rigla de copiat manual, de la roata de mână pentru rotirea liscului portsculă.

Pentru strungurile cu turelă-revolver strunjirea suprafeţelor conice se face, dea semenea, cu dispozitive cu riglă de copiat. Pe acelaşi principiu de lucru se realizează şi strunjirea suprafeţelor profilate pe strunguri revolver, şablonul având profilul necesar.

Strunjirea suprafeţelor conice pe strunguri carusel se poate realiza prin înclinarea săniei portcuţit verticală, cu un unghi egal cu jumătate din unghiul la vârf al conului. Pentru suprafeţe conice scurte cu lungimea generatoarei până la 70 mm se pot folosi cuţite late cu tăişul paralel cu generatoarea conului.

Suprafeţele conice se pot, de asemenea, strunji pe strungul carusel cu ajutorul unor dispozitive de copiat. Dacă prin înclinarea suportului portcuţit se pot obţine conicităţi 2 a < 90°, cu dispozitivele de copiat se pot obţine conicităţi 2 a > 120°.

10.5. Tehnologia prelucrării arborilor prin frezare Prelucrarea arborilor în trepte se poate realiza şi prin frezare. în acest caz piesa execută mişcarea de rotaţie în jurul axei sale (şi uneori o mişcare de avans axial), iar scula de frezat execută atât mişcarea de rotaţie corespunzătoare vitezei economice de aşchiere, cât şi o mişcare de avans transversal sau longitudinal

Operaţia de frezare se poate executa pe strunguri orizontale, verticale, revolver sau pe maşini-unelte speciale, în funcţie de volumul de producţie, de precezia dimensională şi de formă, de material etc. Sculele folosite la executarea operaţiei de frezare pot fi: freze-disc, cilindro-frontale, capete de frezat etc.

Alegerea frezelor se face în funcţie de felul suprafeţelor de prelucrat, După forma arborelui şi metoda de aşchiere, frezarea poate fi: cilindrică, frontală şi combinată. Frezarea arborelor în trepte se poate executa în sensul avansului sau contra avansului (fig. 10.20), ultimul procedeu asigurând o precizie mai bună, insă avansul

pe dinte trebuie să fie mic. La prelucrarea de degroşare se folosesc freze cu diametrul mic, cu dinţi mari şi rari, care să permită aşchierea cu avans pe dinte mare şi adâncime de aşchiere mare. în cazul prelucrării de p re finisare şi finisare se utilizează freze cu diametrul mare, cu dinţi mulţi şi mici.

Pentru prelucrarea materialelor cu duritate mare se utilizează freze cu dinţi mici şi deşi, iar pentru materialele cu duritate mică se folosesc freze cu dinţi mari şi rari.

Statabilirea regimului optim de aşchiere se face ţinând seama de procedeul de frezare, de maşina-unealtă, de dimensiunile, tipul şi construcţia frezei, de diametrul arborelui, de mărimea adaosului de prelucrare, de calitatea suprafeţei de obţinut.

Pentru determinarea regimului de aşchiere prin frezare sunt necesare următoarele date: desenul de execuţie al arborelui, desenul semifabricatului, date despre maşina-unealtă şi volumul de producţie al arborelui. Cunoscându-se aceste date, se stabileşte mai întâi adâncimea de aşchiere, apoi dimensiunile şi tipul frezei. Apoi se stabileşte avansul pe diate sd şi avansul pe minut sm. Mărimea avansului pe dinte este determinată în funcţie de rigiditatea maşinii-unelte. Pentru frezarca arborilor care se execută din materiale cu duritate mare, cu freze din oţel de scuie sau oţel rapid, se aleg avansuri de (0,03...0,08) mm/dinte iar pentru materiale moi de (0,6...0,1) mm/dinte. Valorile minime se aleg pentru freze cu diametre mari.

La preîucarea cu freze, cu plăcuţe din carburi nicîalice avansul pe dinte creşte cu 40%. Precizia de prelucrare ce se poate obţine la frezare este de (0,01...0,05) nmi/l100 mm. La prelucrarea cu joc (grup) de freze, precizia de prelucrare este de (0,05...0,3) mm/1000 mm.

Productivitatea muncii la prelucrarea prin frezare creşte comparativ cu strunjirea, în special în cazul prelucrării arborilor mari turnaţi, forjaţi sau matriţaţi, ca urmare a creşterii durabilităţii sculelor aşchietoare şi a prelucrării cu viteze de aşchiere mari. În acest scop por fi uitilizate strungurile cu turaţii joase sau strungurile carusel, care pot fi transformate, fără investiţii mari, pentru prelucrarea prin frezare, prin adaptarea unor capete de frezat, îri cazul volumului mare de arbori, prelucrarea se face pe maşini speciale de frezat.

Frezarea arborilor în trepte se poate efectua prin următoarele metode: frezarea cu capete de frezat tubulare; frezarea cu freze cilindrice, frezarea cu capete de frezat frontale.

După prima metoda se frezează, de obicei, arborii scurţi (fig. 10.21). Capetele de frezat tabulare pot fi executate din oţel rapid sau cu dinţi dcroontabiii, cu plăcuţe din carburi metalice.

În cazul prelucrării cu freze cilindrice, arborele se fixează în poziţie verticală cu un capăt în universal şi cu celălalt capăt în vârful strungului. Frezele cu care se face prelucrarea se fixează pe două axe diametral opuse, având aceleaşi sensuri de rotaţie (fig. 10.22). După cum se observă din figură, jocul de freze de pe ambele axe este identic.

Acest lucru permite ca prelucrarea arborelui să fie terminată după o rotaţie a acestuia cu 180°, Pentru a efectua prelucrarea pe întreaga suprafaţa a arborelui se recomandă să se imprime acestuia o rotaţie cu 5° mai mult, adică pe 185°. Dacă jocul de freze de pe cele două axe nu este identic, atunci prelucrarea arborelui se face după o rotaţie de 370°.

La formarea jocurilor de freze de pe cele două axe, în cazul reprezentat în fig. 10.23, trebuie să se aibă în vedere ca încărcarea celor două axe portfreze să fie egală (forţe de aşchiere egale), pentru a evita deformaţia arborelui în timpul prelucrării. Productivitatea muncii la aceste metode de prelucrare este foarte mare. Precizia de prelucrare ce se poate obţine este de 0,1 mm. Timpul de reglare a maşinii-unelte pentru frezarea unui arbore în trepte de complexitate medie este de aproximativ (60...80) min.

Frezarea cu capete de frezat frontale (fig. 10.24) se deosebeşte de primele două variante prin aceea că scula cu care se face prelucrarea este mai simplă. Aşchierea se desfăşoară mai liniştit, datorită contactului permanent ce se asigură între sculă şi suprafaţa ce se prelucrează.

10.6. Tehnologia prelucrării arborilor prin broşare Prelucrarea prin broşare este o metodă foarte productivă care asigură, în acelaşi

timp, obţinerea unei precizii şi unei .calităţi a suprafeţei prelucrate ridicate (Ra = 1 , 6 /*m). în afară de aceasta, prelucrarea prin broşare se poate executa într-un ciclu semiautomat, ceea ce permite folosirea muncitorilor cu un grad de calificare mai scăzut.

În ultimul timp prelucrarea prin broşare s-a extins şi asupra suprafeţelor exterioare de revoluţie. La prelucrarea prin broşare a arborilor, adaosul de prelucrare se îndepărtează succesiv de numărul mare de munchii aşchietoare ale broşei.

Broşarea arborilor netezi şi în trepte se poate executa cu broşe plane (fig. 10.25), cu broşe circulare exterioare (fig. 10.26, ă) şi cu broşe circulare interioare (fig. 10.26, b). în fig. 10.27 se prezintă o broşare cu mişcare planetară a piesei.

După mişcările de lucru, broşarea poate fi liberă, când broşa are o mişcare rectilinie sau circulară (după felul broşei) iar piesa o mişcare de rotaţie (care dă viteza de

aşchiere) sau forjată, când piesa are o mişcare de rotaţie lentă în jurul centrului sectorului circular care se prelucrează (fig, 10.28). La broşarea forţată dinţii broşei nu au supraînăl- ţare. Broşarea libera se execută cu viteze mari de rotaţie a piesei şi cu avansuri mici ale broşei, iar broşarea forţată cu viteze mici de rotaţie a piesei şi avansuri mari ale broşei.

La broşarea suprafeţelor cilindrice cu broşa circulară cu cuţite la exterior,

grosimea aşchiei va varia de-a lungul arcului MN (fig. 10.29), corespunzător variaţiei continue a razei semifabricatului rv , care se poate exprima ca o funcţie:

)/(/ dtdsfdtdr c=υ Deci, variaţia razei ry va da tocmai variaţia grosimii aşchiei, care depinde direct de viteza

de deplasare a sculei. Deci, avansul radial sr este în funcţie de avansul circular sc. Pentru a se asigura condiţii normale de desfăşurare a procesului de aşchiere la care se obţine forma corespunzătoare a piesei care se prelucrează este necesar ca turaţia piesei np să fie mai mare ca turaţia broşei np > nb , Astfel, din cele două mişcări relative luate în acest caz, la periferia piesei se va genera o hipocicioidă in triunghiul OMOl (fîg. 10.29) rezultă valoarea razei rv :

βυ cos222 ARRAr −+= , sau

)cos1(2)( 2 βυ

−+−= ARRAr ;

)cos1(22 βυ −+ ARrr f , în care: A este distanţa dintre centrul broşei şi centrul piesei, mm; R - raza de la

centrul broşei până la muchia aşchietoare a dintelui, mm; fi - unghiul format între A şi-/?, în

momentul primului contact între dinte şi piesă; rv - raza variabilă a piesei, mm; /y - raza finală a piesei prelucrate, mm.

Aşa după cum se observă, relaţia (10.10) reprezintă legea de mişcare a fiecărui punct de pe muchia aschietoare şi este tocmai ecuaţia hipocicloidei.

Derivând relaţia (10.10) în raport cu timpul, se obţine drdARrARdtdr f /)cos1(/)(sin/ 2 βββυ −+=

Ţinând seama de relaţia (10.10), se obţine dtdrARdtdr /))(sin/(/ ββυυ =

adică ββ υυ sin)/(/ rARaddr z ==

Din relaţia (10.12) se trage concluzia că grosimea aşchiei pe dinte este variabilă,

după o sinusoidă, iar mărimea ei depinde direct de valoare variabilă a unghiului β, adică de rotirea sculei.

La începutul prelucrării, se poate observa (v. fig. 10.29) că unghiul β are valoarea maximă în M, apoi ajunge egal cu zero în punctul N, când procesul de aşhiere pentru un dintre se termină, iar grosimea aşchiei ajunge să fie zero. Aceasta are o influenţă deosebit de mare asupra îmbunătăţirii preciziei de preciziei de prelucrare a pieselor. În urma broşării exterioare a arborilor apar abateri de formă, cauzate de însuşi cauzate de însuşi procesul de prelucrare. Astfel, în cazul broşării libere abaterea ∆ de la forma circulară a secţiunii piesei (fig. 10.30) se poate determina cu relaţia

[ ] )2()2/( 2 rSrrS cc +=∆ ππ [mm] în care:Sc este avansul circular al broşei la o rotaţie a piesei, în mm/rot; - raza suprafeţei broşate, în mm.

Valoarea avansului sc în comparaţie cu 2 ir r (de la numitor) este foarte mică, de aceea se poate neglija, în acest caz

)4/()8/( 22 dSrS cc ==∆ [mm]. Se observă că micşorarea erorii de formă la prelucrarea prin broşare liberă se poate obţine prin mărirea diametrului piesei de prelucrat sau prin folosirea unei broşe cu dinţi de calibrară şi prin micşorarea avansului broşei.

În cazul broşării forţate, mărirea erorii de formă A (fig. 10.31) se poate determina cu relaţia:

][))]/(1(4[/ 02 mmdSdPb π+=∆

în care Pb este pasul dinţilor broşei şi S0 – avansul circular al piesei, conform fig. 10.28.

• 10.7. Tehnologia prelucrării arborilor prin rectificare

Rectificarea este operaţia de finisare a suprafeţelor care se execută cu ajutorul discurilor

abrazive. Procesul de aşchiere la rectificare este condiţionat de natura abrazivului folosit şi de regimul de aşchiere. Alegerea pietrei abrazive se face, hTgeneral, ţinându-se seama de felul operaţiei (de degroşare, de finisare, rectificare exterioară, interioară, plană etc.), calitatea materialului ce se prelucrează (oţel călit sau necălit, fontă etc.), granulaţia pietrei, liantul folosit şi duritatea acesteia.

10.7.1. Alegerea şi utilizarea discurilor abrazive

La alegerea discului abraziv trebuie ca parametrii acestuia şi condiţiile de aşchiere să se intercondiţioneze, astfel încât discul abraziv să se autoascută (adică granulele abrazive uzate să se desprindă sub acţiunea forţelor de aşchiere).

a.Alegerea naturii materialului abraziv. Materialele abrazive pot fi naturale sau artificiale. Principalele materiale abrazive naturale sunt: cuarţul (SiO2), corindonul (Al2O3) şi şmirghelul (amestec de corindon, cuarţ şi diferiţi silicaţi). Aceste materiale se folosesc în mai mică măsură la confecţionarea pietrelor abrazive, deoarece nu se găsesc în stare pură decât în cantităţi mici. Cel mai frecvent se folosesc materialele abrazive artificiale ca: electrocorindonul, carborundul şi carbura de bor.

Electrocorindonul se utilizează la prelucrarea materialelor cu rezistenţă mare la rupere, cum ar fi, de exemplu, oţelurile călite şi necălite.

Carborundul se recomandă la prelucrarea'materialelor dure şi casante, ca fonta, carburile metalice, bronzul etc., la prelucrarea unor materiale foarte moi, ca aluminiul, cuprul etc., şi la prelucrarea materialelor nemetalice, ca marmura, porţelanul, sticla, masele plastice etc.

Carbura de bor are duritate foarte mare şi de aceea se foloseşte la netezirea plăcuţelor din carburi metalice.

b.Alegerea liantului. Lianţii sunt materialele care asigură coeziunea granulelor abrazive. Cel mai utilizat este liantul ceramic (circa 70% din totalul pietrelor abrazive). Acesta se caracterizează prin stabilitate la temperaturi ridicate, rezistenţă mecanică bună şi rezistenţă la umiditate. Utilizarea discurilor cu liant ceramic este limitată însă de fragilitatea acestora. Viteza periferică maximă admisibilă a discurilor cu liant ceramic este de (30 ... 35) m/s.

Liantul pe bază de magneziu are o utilizare limitată (rezistenţă relativ redusă, sensibilitate Ia umiditate), fiind folosit pentru prelucrarea materialelor moi (Al, Zn).

Liantul pe bază de bachelită este rezistent, elastic, dar se distruge sub acţiunea lichidelor de aşchiere alcaline; se utilizează la finisare. Permite executarea discurilor cu grosime mică (până la l mm - pentru debitare) şi creşterea vitezei de aşchiere până la 60 m/s.

Liantul pe bază de cauciuc este compact şi are elasticitate mare; se utilizează Ja lustruire, netezire, tăiere; se pot confecţiona discuri subţiri (0,5 mm) şi de diametru relativ mare (125... 150 mm); este rezistent la umiditate însă se îmbâcseşte repede.

c..Alegerea granulafiei. Materialele abrazive se clasifică în funcţie de mărimea granulelor în trei grupe (STAS 1753/1-90 şi 1753/2-90): granule, (2000...160) /im; pulberi (l60...40) ^m; micropulberi, (40...3) fim.

Grupa granulelor cuprinde douăsprezece sorturi de granulaţii, notate 200, 150, 125, 100, 80, 63, 50, 40, 32, 25, 20, 16, numerele respective reprezentând dimensiunile minime ale granulelor în sutimi de milimetru.

Grupa pulberi cuprinde şase sorturi de granulaţii, notate 12, 10, 8, 7, 5, 4, numerele având aceeaşi semnificaţie ca şi la granule.

Grupa micropulberi cuprinde şapte sorturi de granulaţii, notate cu M40, M28, M20, M14, M10, M7, M5, numărul care urmează după M reprezentând dimensiunea maximă a micropulberii, exprimată în fim (respectiv mărimea deschiderii libere a ochiului sitei, în micrometri, care reţine pulberea).

d..Alegerea durităţii. Duritatea corpului abraziv şi rezistenţa cuplului abraziv- liant la tendinţa de desprindere a granulelor abrazive de pe suprafaţa discului, sub influenţa forţelor ce apar în timpul lucrului, sunt date în STAS 1469-83. Se observă că duritatea apare ca un factor funcţional, care depinde de cantitatea şi calitatea liantului, forma şi microgeometria granulelor, regimul de aşchiere, materialul prelucrat, felul rectificării ş. a.

Corpurile abrazive sunt împărţite în cinci grupe de duritate: foarte moale EFG, moale HIJK, mijlocie LMNO, tare PQRS, foarte tare TU V.

e..Structura corpului abraziv. Raportul cantitativ dintre volumul porilor şi volumul total al pietrei dă structura discului abraziv. Mărimea porilor uşurează evacuarea căldurii. Pietrele abrazive cu porozitate mare detaşează aşchiile mai uşor, în schimb au o rezistenţă mai mică la solicitările mecanice şi viteze periferice mai mici.

10.7.2. Rectificarea suprafeţelor cilindrice exterioare Rectificarea pieselor tip arbore se poate face între vârfuri după una din metodele

prezentate în cele ce urmează. Rectificarea cu avans longitudinal. Această metodă este cea mai răspândită. După cum se vede din fig. 10.32, mişcarea de avans longitudinal poate fi făcută de către arbore, în faţa discului de rectificat, fie de către discul de rectificat în lungul arborelui. Avansul transversal pentru realizarea adâncimii de aşchiere îl face discul de rectificat, la fiecare sfârşit de cusă dublă (0,005…0,05) mm. Metoda este avantajoasă pentru rectificarea arborilor netezi, întrucât timpul necesar pentru reglarea limitatoarelor de cursă fiecare sfârşit de cursă dublă (0,005...0,05) mm. Metoda este avantajoasă pentru (pentru inversarea sensului de avans) este foarte mic în comparaţie cu timpul de maşină. La rectificarea arborilor în trepte, în producţia de serie mare şi masă, timpul necesar pentru reglarea opritoarelor este foarte mare, în special atunci când adâncimea găurilor de centrare este variabilă. • Rectificarea cu avans longitudinal şi adâncime mare. Discul de rectificat se reglează la dimensiune, la diametrul nominal al arborelui şi, dintr-o singură trecere în lungul axei, se îndepărtează întregul adaos de prelucrare. Avansul longitudinal este manual şi intermitent; la fiecare două rotaţii ale arborelui se avansează cu 5... 10 mm. După realizarea avansului longitudinal, masa maşinii de rectificat se readuce în poziţia iniţială, iar pentru rectificarea arborelui următor se dă săniei portdisc o mişcare de avans transversal pentru a compensa uzura radială a discului, rezultată de la prelucrarea anterioară. în cazul prelucrării după această metodă, partea stângă a discului de rectificat se uzează foarte mult, întrucât aproape întregul adaos de prelucrare este îndepărtat de granulele abrazive de pe această parte a discului. Pentru a asigura condiţii mai bune de aşchiere, astfel încât la îndepărtarea adaosului de prelucrare să participe un număr cât mai mare de granule abrazive, discul se teşeşte cu o pantă de 1:20 pe o lungime de 6... 12 mm (fig. 10.33).

Rectificarea cu avans transversal. La rectificarea după această metodă discul de rectificat trebuie să fie cu (3...5) mm mai mare decât lungimea suprafeţei de rectificat (fig. 10.34). Pentru obţinerea diametrului prescris al arborelui, se imprimă un avans transversal discului de rectificat, manual sau automat, până la dimensiunea respectivă. Metoda este indicată la rectificarea pieselor scurte, executate în producţie de serie mare şi masă, deoarece este mai productivă cu 30-40% decât celelalte metode de rectificare între vârfuri.

Rectificarea cu avans transversal pe segmente şi cu avans longitudinal. La rectificarea arborilor netezi după această metodă, timpul de maşină se reduce la jumătate în comparaţie cu rectificarea cu avans longitudinal. Se realizează în următoarea succesiune:

- rectificarea de degroşare cu avans transversal pe segmente ce se suprapun pe o lungime de (3...5) mm (fig. 10.35);

- rectificarea de finisare cu avans longitudinal automat, pentru care a fost prevăzut un adaos de prelucrare de 0,02 mm, adaos care se îndepărtează prin 2 - 3 treceri longitudinale.

10.7.3. Rectificarea suprafeţelor conice Rectificare suprafeţelor conice se poate realiza prin mai multe metode: • rectificarea cu ajutorul discurilor tronconice se aplică în cazul suprafeţelor de

lungime mică şi se poate lucra cu avans transversal st sau longitudinal $/ (fig. 10.36, a);

• rectificarea prin înclinarea mesei superioare se aplică în cazul pieselor lungi având

conicitatea mică, de maxim 10° (fig. 10.36, b); • rectificarea prin rotirea păpuşii portpiesă se aplică în cazul pieselor scurte şi de

conicitate mare (fig. 10.36, c); • rectificarea prin rotirea păpuşii portpiatră se aplică în cazul pieselor de lungime

relativ mare şi conicitate mare, prinse între vârfuri (fig. 10.36, d). •

10.7.4. Rectificarea exterioară fără centre Arborii în trepte scurţi şi cei netezi se rectifică pe maşina de rectificat fără

centre, cu rezultate foarte bune, în special, în cazul producţiei de serie mare şi de masă. Pentru arborii netezi lungi şi foarte lungi, rectificarea fără centre reprezintă singura metodă posibilă de aplicat. Rectificarea fără centre a arborilor se poate executa în două moduri: • Cu un singur disc abraziv 2 (fig. 10.37), arborele l care se rectifică, sprijinit pe doi

suporţi metalici 3, având mişcarea de rotaţie şi de avans. Procedeul este folosit rar, fiind neeconomic.

• Cu două discuri abrazive (fig. 10.38), dintre care discul l este de rectificat, iar 2 de antrenare. Ambele discuri se rotesc în acelaşi sens, însă cu turaţii diferite. Discul de rectificat are o viteză periferică egală cu a celor de la maşinile de rectificat între vârfuri, adică 25 ... 30 m/s. Discul de antrenare are o viteză periferică mult mai mică, 0,3 m/s (18 m/min), şi este înclinat faţă de discul de rectificat cu un unghi a (fig. 10.38, c). Pentru a mări frecarea dintre piesă şi discul conducător, acesta se execută cu un liant de vulcanita. Piesa 3, sprijinită pe linealul 4, este antrenată de discul conducător, care are un coeficient de frecare mai mare decât a discului de rectificat, cu o viieza periferică dată de relaţia

[ ]min/cos mKdap αυυ = ,

în care: pυ este viteza periferică a arborelui, m/min; daυ - viteza discului de antrenare, m/min; K - coeficientul care ţine seama de alunecarea care are loc între discul de antrenare şi piesă (valoarea lui este dată în funcţie de unghiul a al axei de rotaţie a discului de antrenare: pentru a = 1,5°, K =0,97; pentru a = 3°, K =0,95; pentru a = 5°, K = 0,93, iar pentru a = 6°, K = 0,92).

Rectificarea fără centre se poate efectua cu avans longitudinal s{ (fîg. 10.38)

sau cu avans transversal st (fig. 10.39). Rectificarea cu avans longitudinal se recomandă, în special, la prelucrarea

arborilor netezi. Rectificarea arborilor în trepte sau a pieselor conice se face cu întreruperea avansului longitudinal de către un opritor fix.

Avansul longitudinal al arborelui între cele două discuri abrazive se asigură datorită înclinării discului de antrenare cu un unghi a, care creează o componentă suplimentară a forţei de frecare îndreptată în lungul axei de rotaţie a arborelui. Viteza de avans longitudinal se determină cu relaţia

[ ]min/sin mKdasl αυυ =

Mărimea unghiului a depinde atât de natura materialului care se prelucrează, cât şi de lungimea arborelui de rectificat. Valoarea unghiului a este cuprinsă între 1,5° şi 6°. La arborii scurţi, din oţel, se recomandă un unghi a de l ,5°... 2,5°, iar la cei lungi până la 3,5°.

La arborii din fontă, unghiul a poate ajunge până la 4,5°, deoarece alunecarea este mai mare.

Rectificarea cu avans transversal este procedeul care permite prelucrarea arborilor în trepte şi profilaţi.

La rectificarea cu avans transversal cele două discuri abrazive au axele de rotaţie paralele sau au o înclinare redusă de 0,5°... 1°. Avansul se realizează prin deplasarea transversală a discului de antrenare până la opritor, piesa aşezându-se pe linealul de susţinere. După rectificare, discul de antrenare se retrage în poziţia iniţială, iar piesa se îndepărtează, de asemenea, manual sau automat.

Valoarea avansului se ia în funcţie de precizia de prelucrare, de calitatea suprafeţei impusă arborelui, fiind cuprinsă între limitele de (0,003...0,02) mm/rot.

La rectificarea fără centre se poate obţine o precizie de prelucrare la diametru de 0,005 mm şi de (0,002...0,003) mm la forma geometrică (după un număr de 6-7 treceri ale piesei printre discurile abrazive).

În cazul rectificării fără centre se va avea în vedere ca centrul arborelui să nu fie pe axa celor două discuri abrazive (fig. 10.38, a şi b) , deoarece favorizează apariţia erorilor de formă (poligonalitatea). Distanţa h, care reprezintă deplasarea liniei centrelor discurilor abrazive în raport cu centrul piesei, nu trebuie să aibă mai mult de 20 mm, obişnuit (10... 15) mm, peste linia centrelor discurilor abrazive, în cazul rectificării arborilor cu diametrul mai mare de 15 mm, sau circa (2...3) mm sub linia centrelor, cazul prelucrării arborilor cu diametrul mai mic de 15 mm.

De asemenea, valoarea optimă a unghiului /} (unghiul de înclinare al linealului de reazem) este de circa 30°.

Rectificarea fără centre oferă o serie de avantaje faţă de rectificarea între vârfuri, dintre care cele mai importante sunt:

- elimină din procesul tehnologic de prelucrare a arborelui operaţia de centruire, realizându-se economie de timp pe bucată;

- elimină erorile de centrare, dând posibilitatea folosirii unui adaos mic de prelucrare, care ajunge, în unele cazuri, până la (0,02...0,03) mm, ceea ce conduce în afară de economia de metal, la ridicarea productivităţii şi a preciziei de prelucrare; - dă posibilitatea automatizării complete a întregului ciclu de lucru al maşinii; posibilitatea rectificării axelor lungi şi subţiri care la prelucrarea pe maşini de rectificat între vârfuri, necesita utilizarea lunetelor şi a regimurilor de aşchiere neproductive.

Rectificarea fără centre prezintă şi unele dezavantaje, şi anume: - necesita un timp de reglare mai mare decât în cazul rectificării între vârfuri;

aceasta împiedică aplicarea procedeului în cazul producţiei individuale şi de serie mică de piese;

- nu asigură concentricitatea suprafeţelor interioare cu cele exterioare care se rectifică; la rectificarea arborilor în trepte nu se poate realiza dispunerea suprafeţelor tuturor treptelor pe aceeaşi axă de simetrie decât dacă se utilizează dispozitive speciale, fapt ce scumpeşte operaţia de rectificat.

10.8. Tehnologia netezirii arborilor Prelucrarea de netezire asigură, îndeosebi, îmbunătăţirea calităţii (rugozitatea)

suprafeţelor, cu respectarea dimensiunilor indicate în desen, precum şi a condiţiilor tehnice.

În unele cazuri se obţine, în afara îmbunătăţirii calităţii suprafeţei prelucrate, şi o mărime a preciziei dimensionale. Cele mai utilizate metode de netezire a suprafeţelor cilindrice exterioare sunt: strunjirea de netezire, şeveruirea, rectificarea de netezire, honu-irea, rodarea, lepuirea, lustruirea, vibronetezirea (superfinisarea), netezirea însoţită de durificarea prin lovire, rulare, alunecare, vibroapăsare ş.a.

10.8.1. Strunjirea de netezire Acest procedeu de netezire a suprafeţelor se caracterizează prin viteze de

aşchiere foarte mari, adâncimi de aşchiere mici şi avansuri reduse, utilizându-se în acest scop cuţite cu plăcuţe din carburi metalice (P10 , P01, pentru prelucrarea oţelului şi K01, pentru fontă sau cu vârf de diamant. Cuţitele cu vârf de diamant se utilizează pentru strunjirea aliajelor de aluminiu, de magneziu, de siliciu etc., care nu pot fi prelucrate prin rectificare, întrucât îmbâcsesc discul abraziv.

Precizia dimensională ce se obţine prin stunjirea de netezire este IT6 ... IT4 , iar rugozitatea suprafeţei Ra = (0,2...l,6) µm.

Strunjirea de netezire se realizează cu următorul regim de aşchiere: viteza de aşchiere v = (l80...300) m/min, pentru cuţite cu plăcuţe din carburi metalice şi v = (2000...3000) m/min, pentru cuţite cu vârf de diamant;

- adâncimea de aşchiere t = (0,05...0,3) mm; - avansul s = 0,03...0,l mm/rot. Adaosul de prelucrare prevăzut pentru această operaţie este de (0,05...0,3) mm. 10.8.2. Şeveruirea suprafeţelor cilindrice şi conice

Netezirea prin şeveruire se aplică în cazul producţiei de serie mare şi de masă a

arborilor netezi şi în trepte (fig. 10.40), după strunjirea de finisare, înlocuind operaţia de rectificare.

Acest procedeu este mult mai productiv decât rectificarea, dar se poate aplica numai în cazul arborilor netrataţi termic, având duritatea HRC < 38 daN/mm . Şeveruirea asigură o precizie de prelucrare de (0,002 ...0,05) mm şi o rugozitate a suprafeţei Ra = (0,2...0,8) µm.

Regimul de aşchiere folosit se aseamănă cu cel de la rectificare, adică scula aşchietoare are o viteză periferică mai mare, iar piesa se roteşte cu o viteză mai mică.

Adaosul de prelucrare prevăzut pentru această operaţie este de circa 0,25 mm şi

se îndepărtează dintr-o singură trecere.

Prelucrarea se realizează cu răcire abundentă. Pentru şeveruire sunt necesare maşini-unelte şi scule speciale, scula aşchietoare având însă durabilitatea mai mare.

10.8.3. Rectificarea de netezire (rectificarea rapidă)

Procedeul se deosebeşte de rectificarea obişnuită prin regimul de aşchiere folosit,

cu scopul de a realiza o rugozitate foarte bună a suprafeţelor prelucrate, Ra = (0,2...0,l) µm, şi o precizie dimensională corespunzătoare IT5, IT4.

Viteza periferică a discului de rectificat este de (50.. .60) m/s, iar viteza periferică a piesei care se prelucrează este de (40...50) m/min, adică de l,5.,.2 ori mai mare decât la rectificarea obişnuită, în cazul pieselor grele, viteza periferică este de (15...25) m/min.

La rectificarea de netezire cu avans longitudinal se recomandă să se lucreze cu un l avans de (l...2) mm/rot şi cu adâncimea de aşchiere de (0,003.. .0,006) mm, la o cursă dublă.

Aplicarea acestei metode necesită însă o serie de măsuri privind construcţia şi rigiditatea maşini i-unei te, şi anume:

- la maşinile existente de rectificat exterior cilindric, pentru rectificarea rapidă, se va mări puterea motorului electric, pentru antrenarea discului de rectificat, în medie cu 50%;

- se va asigura o ungere cât mai bună a lagărului arborelui principal al maşinii de rectificat (arborele portdisc);

- pentru a asigura protecţia muncitorului , în cazul spargerii discului abraziv, va trebui îmbunătăţită construcţia carcasei discului de rectificat; - se va mări debitul lichidului de răcire şi ungere de aproximativ 2 ori, în comparaţie cu cel care se consumă la rectificarea obişnuită.

Rectificarea de netezire se realizează cu consum mare de timp, de aceea aplicarea procedeului poate fi considerată raţională când, din lipsă de utilaje, nu se poate aplica o altă metodă mai productivă.

10.8.4. Honuirea exterioară Honuirea exterioară se execută cu un dispozitiv special (cap de honuit sau

hon), pe care sunt fixate un număr de (4-6-8) bare abrazive cu granulaţie fină (fig. 10.41). Barele abrazive pot fi din electrocorund (pentru prelucrarea pieselor din oţel, alamă, bronz, aluminiu, materiale sintetice etc.), carbură de siliciu (pentru fontă) sau diamant (pentru cazuri speciale) şi sunt montate extensibil în capul de honuit, asigurând o presiune de (10...15) daN/cm2, la prelucrarea prealabila a pieselor din oţel călit şi de (2...8) daN/cm2, pentru piesele din oţel necălit; la finisare presiunea este mai mică.

Granulaţia barelor abrazive pentru honuirea prealabilă a suprafeţelor este între 16 şi 4, iar pentru finisare între M28 şi M7, folosindu-se liant ceramic sau de bachelită cu duritatea K...P (cu cât materialul prelucrat este mai dur, eu atât se alege un grad de duritate mai mic pentru discul abraziv).

Mişcările de lucru la honuire sunt: - mişcarea de rotaţie a piesei cu viteza vr = (10 ... ..35) m/min;

- mişcarea de translaţie alternativă a capului de honuit cu viteza de deplasare axială a dispozitivului este .min/)15...5( maxd =υ

Mişcările de lucru fiind combinate, traiectoriile granulelor abrazive pe suprafaţa care se prelucrează au forma unor linii elicoidale, care se întretaie formând o reţea de haşuri, caracteristică pentru acest procedeu.

Adaosul de prelucrare pentru această operaţie este de (0,02...0,2) mm. În urma honuirii suprafeţelor exterioare, se obţine precizia IT3 , IT4 şi

rugozitatea Ra = (0,05...0,5) µm. Productivitatea procedeului este mare în comparaţie cu strunjirea sau

rectificarea, datorită suprafeţei de contact mare dintre barele abrazive şi suprafaţa de prelucrat.

Prelucrarea se realizează cu ungere abundentă, utilizând 90% petrol şi 10% ulei, în cazul prelucrării oţelului şi numai petrol, în cazul prelucrării fontelor.

Operaţia premergătoare honuirii poate fi strunjirea de finisare sau broşarea. 10.8.5. Lepuirea

Lepuirea este operaţia de netezire executată cu granule sau pulberi abrazive în

suspensie, introduse între suprafaţa de prelucrat şi dispozitivul de lepuit, care execută mişcarea principală, semifabricatul efectuând mişcările de avans.

Caracteristica acestui proces aşchietbr o constituie construcţia sculei folosite pentru prelucrare - dispozitivul de lepuit. Aceste dispozitive se execută din fontă, bronz, plumb, compoziţie de lagăre, lemn etc., având forma semifabricatului de prelucrat.

Granulele sau pulberea abrazivă se imprimă pe suprafaţa dispozitivului, fie în prealabil (cu ajutorul unor plăci sau bare de oţel). In unele cazuri, materialul abraziv se depune pe suprafaţa activă a dispozitivului de lepuit sub formă de pastă, la care liantul este o substanţă activă din punct de vedere chimic, având diferite compoziţii (ceară şi parafină, amestec de seu şi petrol lampant etc.). Procesul de lepuire este intensificat în acest caz de substanţa activă din punct de vedere chimic, care formează o peliculă de metal oxidat, ce se îndepărtează sub acţiunea granulelor abrazive.

În fig. 10.42 s-a reprezentat schematic un dispozitiv de lepuit piese - de tipul

bucşelor. Semifabricatele l sunt introduse între discurile excentrice 2 şi 3, care se rotesc în sens invers, cu turaţii diferite. Semifabricatele sunt introduse între tijele separatorului 4, care se rotesc liber în jurul arborelui 5. Discurile 2 şi 3 imprimă o mişcare de rotaţie şi, m acelaşi timp, o mişcare rectilinie alternativă în direcţia tijelor, cauzată de excentricitatea e. Datorită vitezelor diferite de lucru a celor două discuri, se va produce şi o alunecare relativă între discuri şi semifabricatele de prelucrat.

Lepuirea se poate face mecanic sau manual, viteza de aşchiere în cazul lepuirii mecanice este de circa 100 m/min, iar în cazul lepuirii manuale de (10...30) m/min. Presiunea de lucru este de (0,7...3,5) daN/cm 2.

La lepuirea manuală, dispozitivul de lepuit (fig. 10.43) este constituit din bucşa cilindrică l, prevăzută la interior cu un inel elastic 2, care se poate regla la dimensiune cu ajutorul şuruburilor 3.

Lepuirea se execută în cazul suprafeţelor cilindrice exterioare prin rotirea piesei pe strung, pe maşina de rectificat sau pe o maşină specială şi prin deplasarea axială alternativă a dispozitivului de lepuit.

Prin lepuire se măreşte precizia dimensionala şi se obţin suprafeţe de cea mai bună calitate, Ra = 0,012 /«n. Deoarece prin lepuire nu se poate corecta decât în foarte mică măsură forma geometrică a piesei, aceasta trebuie să fie corect executată de la prelucrările anterioare.

Adaosul de prelucrare este mic, având valori de (5.. .20) fim pe diametru. Prin lepuire se prelucrează suprafeţele active ale instrumentelor de măsurare de

mare precizie, a sculelor aşchietoare, a bielelor, rolelor şi inelelor pentru rulmenţi, fusurile arborilor cotiţi, bolţurile de pistoane etc.

10.8.6. Rodarea

Rodarea este operaţia de netezire a suprafeţelor cilindrice exterioare cu pulberi

sau granule abrazive în suspensie, introduse între piesele care, în serviciu, lucrează în contact (piesele conjugate).

Rodarea poate fi efectuată manual, semimecanizat (cu ajutorul unei maşini-unelte rotative oarecare, strung, maşină de burghiat) sau mecanizat (cu ajutorul unei maşini de rodat).

Materialele abrazive folosite la rodare sunt: corindonul, electrocorindonul, şmirghelul, diamantul, piatra ponce, diatomi-tul etc. Pentru a mări productivitatea de rodare se utilizează pasta abrazivă cu acţiune chimico-mecanică.

Un exemplu clasic de prelucrare prin rodare îl constituie rodarea supapei şi a scaunului de supapă (fig. 10.44). între cele două suprafeţe de etan,şare se introduce pastă abrazivă şi se imprimă supapei o mişcare oscilatorie /, apăsând-o în acelaşi timp spre scaunul supapei, //. Poziţia relativă dintre cele două suparfeţe conjugate se schimbă periodic, după un anumit număr de mişcări, pentru a se obţine un contact bun între suprafeţe, în orice poziţie relativă a lor.

10.8.7. Lustruirea Lustruirea este operaţia de prelucrare fină a suprafeţelor, executată cu pânze

abrazive sau cu abrazivi în suspensie, în scopul obţinerii unei suprafeţe cu aspect lucios, fără a impune însă respectarea unor condiţii dimensionale.

Suprafeţele lustruite sunt mai rezistente la uzare şi la coroziune şi au un coeficient de frecare mâi mic.

Lustruirea mecanică se face cu ajutorul unor discuri din lemn, pâslă, carton presat sau masă plastică, pe suprafeţele cărora se depune o pastă abrazivă, formată din ulei, parafină, stearină şi material abraziv cu granulaţie foarte fină. Discul are o viteză periferică mare, (12... 15) m/s.

Materialul abraziv se poate introduce în zona de aşchiere şi direct sub formă de pulbere (uscat) sau aflat în suspensie în ulei, petrol sau apă. Lustruirea se poate face şi cu pânză abrazivă.

Lustruirea se utilizează în mod deosebit la finisarea decorativă a diferitelor piese din industria de automobile, aparate de măsură şi control, articole de larg consuni etc., precum şi ca operaţie pregătitoare în vederea acoperirilor galvanice (cromare, nichelare etc.).

10.8.8. Vibronetezirea. (superfinisarea) Vibronetezirea este o metodă de prelucrare foarte fină care se aplică atât

arborilor trataţi, cât şi celor netrataţi termic. Superfinisarea se face cu ajutorul a 2-4 sau 6 bare abrazive, cu granulaţia M5,

apăsate elastic pe suprafaţa arborelui, care execută o mişcare de rotaţie (fig. 10.45).

Pentru efectuarea operaţiei de superfinisare sunt necesare următoarele mişcări de lucru: semifabricatul execută mişcarea de rotaţie /, cu viteza periferică (l2...15) m/min pentru prelucrarea de degroşare şi de 30 m/min pentru finisare; barele abrazive 2, fixate prin intermediul suportului elastic 3 în jugul 4, execută mişcări scurte rectilinii – alternative (vibratorii) // - cu o frecvenţă de (500...1500) curse duble/min, în funcţie de materialul prelucrat, lungimea cursei fiind de (l,5...6) mm, precum şi o mişcare lentă de-a lungul axei arborelui de prelucrat, cu un avans longitudinal de 0,1 mm/rot; presiunea barelor abrazive pe suprafaţa de prelucrat este de(l,4...2,8)daN/cm2.

Forma barelor abrazive trebuie să corespundă identic cu suprafaţa de prelucrat (pentru a asigura un contact cât mai intim). Lăţimea totală a barelor abrazive trebuie să reprezinte (30...60)% din diametrul semifabricatului, iar lungimea barelor se ia aproximativ egală cu lungimea semifabricatului.

Dacă lungimea suprafeţei de prelucrat este mai mare de 100 mm, se va da o mişcare de avans axial semifabricatului sau sculei.

Dimensiunile suprafeţelor cilindrice care se prelucrează prin vibronetezire sunt cuprinse în limitele (6...450) mm şi lungimi de (10...200) mm. Prin vibroneîezire se realizează numai îmbunătăţirea calităţii suprafeţei prelucrate, precizia dimensională şi a formei geometrice prescrise trebuie să fie obţinute de la prelucrările anterioare.

Rugozitatea suprafeţei prelucrate prin vibronetezire poate fi Ra = (0,01...0,2) /mi şi este influenţată de granulaţia materialului abraziv folosit, de viteza semifaricatului şi de viteza medie a mişcării vibratorii.

Superfinisarea se face în prezenţa unui lubrifiant ce conţine 80-90 % petrol şi 10-20 % ulei de turbină.

La producţia individuală sau de serie mică, superfinisarea suprafeţelor cilindrice se poate face pe strunguri normale, prin montarea unui dispozitiv de vibronetezire pe căruciorul strungului. în cazul producţiei de serie mare se folosesc maşini de vibronetezire specializate, de diferite construcţii, în funcţie de forma semifabricatului, cum ar fi de exmplu maşinile de vibronetezire a arborilor cotiţi, a tijelor supapelor etc.

10.8.9. Netezirea însoţită de durificarea arborilor prin deformare plastică

O mare parte dintre arborii utilizaţi în industria constructoare de maşini trebuie să aibă suprafeţele rezistente la uzare, coroziune, oboseală, cu rugozitatea redusă şi rigiditate mare, caracteristici pe care aceştia le pot căpăta prin netezire şi durificare prin lovire, rulare, alunecare, vibroapăsare etc.

Netezirea şi ecruisarea suprafeţelor arborilor prin lovire se poate face cu un jet de bile proiectat pe o suprafaţă de prelucrat sau cu bile (sau role) fixate într-un dispozitiv, pe unul sau mai multe rânduri, care execută lovituri uniforme şi bine dirijate pe suprafaţa semifabricatului.

Instalaţia de ecruisare cu jet de bile este voluminoasă şi costisitoare. In plus, prin acest procedeu nu se pot obţine suprafeţe cu calităţi corespunzătoare suprafeţelor de contact (fusuri, cămăşi de cilindri, cuzineţi etc.).

Ecruisarea cu role prezintă, de asemenea, o serie de dezavantaje legate în mod special de presiunea relativ mare a acestora pe suprafaţa semifabricatului care se prelucrează. Datorită presiunii de contact mari, nu se pot prelucra decât arbori cu rigiditatea foarte bună.

O metodă modernă de netezire şi durificare, care prezintă o serie de avantaje faţă de metodele menţionate, este aceea care foloseşte la ecruisare forţa centrifugă a unui număr de bile ce se pot mişca liber în canalele radiale ale unui disc.

Fiecare bilă, întâlnind în drumul ei suprafaţa piesei care se ecruisează, o loveşte cu o forţă

[ ],/2 NRmFb υ= în care: m este masa bilei, în kg; υ - viteza periferică a discului cu bile, m/s; R -

raza discului, egală cu distanţa de la axa discului la centrul bilei, în m. Dacă se exprimă masa m a bilei prin greutatea ei G, atunci

unde g este acceleraţia căderii libere. [ ]NgRGFadicăgGm b )/(,/ 2υ==

Dacă viteza de rotaţie a capului cu bile se exprimă în funcţie de numărul de rotaţii pe minut, atunci

[ ]NgRnRGFb )900/(222π= Efectuând reducerile respective, se obţine relaţia după care se calculează forţa cu care fiecare bilă loveşte suprafaţa piesei:

[ ]NnGRFb200112,0=

În fig. 10.46 este dată schema de principiu a unui dispozitiv de ecruisat, montat pe o maşină de rectificat (sau pe strung). Piesa efectuează mişcarea de avans longitudinal şi o mişcare de rotaţie în sens invers discului cu bile, iar împreună cu sania poate executa şi o mişcare de avans transversal pentru realizarea valorii optime h de respingere forţată a bilei de către piesa care se ecruisează (fig. 10.47).

Prin ecruisarea arborilor după această metodă se obţine o serie de avantaje faţă de prelucrarea obişnuită, şi anume: îmbunătăţirea calităţii suprafeţei prelucrate; mărirea rezistenţei la oboseală, la uzare şi la coroziune a piesei; duritatea stratului ecruisat creşte cu (20...60) % iar adâncimea stratului ecruisat variază între 0,25 şi 0,7 mm; creşterea preciziei dimensionale (treapta 6-a după ISO) şi a productivităţii muncii.

Elementele regimului de prelucrare la netezirea şi durificarea arborilor sunt: • viteza periferică a arborilor de netezire v = (30...90) m/min; • viteza de rotaţie a capului cu bile (12...40) m/s; • avansul longitudinal (0,06...l,6) mm/rot; • mărimea cu care este respinsă bila h = (0,05...0,8) mm. In afară de aceşti factori, asupra netezirii şi durificării suprafeţelor mai

influenţează şi numărul de treceri. Avansul longitudinal este materializat prin numărul de lovituri pe unitatea de

suprafaţă a arborelui şi exercită o influenţă deosebită asupra calităţii suprafeţei prelucrate.

Un factor foarte comod cu ajutorul căruia se poate regla regimul de ecruisare este mărimea h de respingere a bilei de către piesa de prelucrat. Prin variaţia acestei mărimi se poate modifica, în limite foarte largi, forţa de lovire a bilei. Astfel, de exemplu, variind pe h de la 0,1 mm la 0,3 mm, forţa de lovire a bilei creşte de 3,5 ori. Astfel, la prelucrarea cu aceeaşi viteză de rotaţie a bilelor, se pot obţine valori diferite ale durităţii suprafeţei şi a adâncimii stratului durificat.

O atenţie deosebită trebuie să se acorde alegerii regimului de lucru la ecruisarea pieselor din fontă, întrucât se pot uşor supraecruisa. Supraecruisarea se caracterizează prin aceea că suprafaţa piesei se exfoliază (cojeşte).

La ecruisarea pieselor din metale neferoase trebuie ca forţa de lovire a bilei să fie de două ori mai mică decât la ecruisarea pieselor din oţel de construcţie. Perspectivele utilizării acestei metode de netezire şi ecruisare a suprafeţelor fără preluare de aşchii sunt foarte mari. Astfel, după această metodă pot fi netezite următoarele piese: arbori cotiţi, cămăşi de cilindri, inele de rulmenţi, cuzineţi de lagăre, bolţuri de pistoane, tijele supapelor, glisierele batiurilor maşinilor-unelte, căile de rulare ale inelelor de rulmenţi etc.

În ultimul timp metoda a înregistrat îmbunătăţiri în sensul că sistemul se leagă Ia o sursă de curent continuu de joasă tensiune. Rezultatele obţinute sunt superioare datorită însumării efectului de încălzire locală cu cel al şocului bilelor.

Netezirea şi ecruisarea prin rulare sau vibrorulare este mai larg utilizată în cav'il arborilor cu rigiditate mai ridicată şi se poate realiza în condiţii mult mai simple şi mai economice ca în primul caz.

Rularea, în general, se realizează atât pe maşinile pe care se face prelucrarea prinaşchiere (strunguri, maşini de burghiat, de alezat şi frezat etc.), cât şi pe maşini speciale. Astfel, netezirea şi ecruisarea se realizează prin apăsarea unei role sau bile cu o anumită forjă (50...200 daN) pe suprafaţa care trebuie netezită. Rola sau bila este fixată . într-un suport în locul cuţitului (fig. 10.48). Ca urmare, piesa l se roteşte, iar rola sau bila 2, fixată în suportul 5, rulează pe suprafaţa arborelui de prelucrat, efectuând totodată şi o mişcare de avans axial.

Tipurile de role folosite sunt foarte diversificate (fig. 10.49), iar utilizarea lor depinde de scopul urmărit. Astfel, dacă se urmăreşte netezirea şi ecruisarea pe adâncime mică, sau netezirea şi ecruisarea suprafeţei pe adâncime mai mare, în scopul creşterii rezistenţei la oboseală, rolele vor fi diferite. Diametrul rolelor se alege constructiv. Se folosesc obişnuit role de (50... 150) mm diametru.

Procesul de netezire şi ecruisare a suprafeţelor prin rulare este condiţionat de numeroşi factori constructivi şi funcţionali. Tratarea ştiinţifică a problemei impune stabilirea unei ierarhizări a acestor factori şi găsirea unei metodologii adecvate privind influenţa acestora. în fig. 10.50 sunt prezentaţi, sub forma modelului iconic, factorii ce influenţează procesul de rulare.

Optimizarea forţei de rulare prezintă o importanţă deosebită pentru desfăşurarea procesului de prelucrare, fiind elementul principal de care depinde în final gradul de netezire a suprafeţei prelucrate.

Cercetările experimentale efectuate au condus la următoarele concluzii mai importante:

- rugozitatea Ra a suprafeţei prelucrate creşte o dată cu creşterea avansului; pentru acelaşi avans, rugozitatea creşte prin mărirea lungimii de contact lc;

- se înregistrează o creştere apreciabilă a calităţii suprafeţei prelucrate cu creşterea turaţiei n; experienţa probează existenţa unui număr optim de treceri (şi anume i =2); calitatea suprafeţei scăzând până la exfoliere la un număr mai mare de treceri (3...4...);

- rugozitatea finală este direct influenţată de rugozitatea iniţială a suprafeţei de

prelucrat, precum şi de creşterea lungimii de contact lc ; prin prelucrare se obţine o netezime a suprafeţei cuprinsă în limitele Ra =(1,6...0,4) µm, iar urmele rămase de la prelucrarea anterioară dispar;

- este de remarcat faptul că erorile de formă nu se elimină prin această prelucra-re, ceea ce impune ca precizia de formă să fie asigurată de la prelucrările precedente;

- alegerea avansului se face în funcţie de lăţimea b a rolei; în mod obişnuit, se lucrează cu avans de (0,1...0,2) mm/rot; viteza de rulare a sculei şi a arborelui nu sunt limitate practic, dar în literatura de specialitate se recomandă ca viteza arborelui să ajungă până la 100 m/min;

- duritatea suprafeţelor prelucrate prin rulare creşte cu (20.. .40) %, iar economia de manoperă scade cu circa (60...80) % faţă de operaţiile clasice de finisare (honuire, rodare, rectificate etc.);

- prin aplicarea metodelor de netezire şi ecruisare prezentate se pot înlocui, în construcţia de maşini, oţelurile aliate cu oţeluri de construcţie; procedeul se aplică obişnuit, aşa cum s-a subliniat, la prelucrarea oţelurilor de construcţie (nealiate), după aşchierea de finisare, eliminând tratamentul termic şi operaţia de rectificare;

- marele avantaj al acestor metode constă în faptul că prelucrarea se face, în general, pe maşinile-unelte pe care se face obişnuit strunjirea, rectificarea etc., utilizând în acest scop mână de lucru cu calificare

-

Netezirea şi ecruisarea prin vibroapăsare este un procedeu relativ nou, care

permite să se obţină pe suprafaţa arborelui o rugozitate corespunzătoare scopului şi importanţei suprafeţei respective. Procedeul de netezire constă în aceea că o bilă sau un con de diamant, de o anumită dimensiune (2... 10) fim, sunt apăsate pe suprafaţa arborelui de prelucrat cu o anumită forţă (fig. 10.51). Astfel, arborele l execută o mişcare de rotaţie, iar bila 2 o mişcare .

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII SUPRAFEŢELOR CILINDRICE ŞI CONICE

INTERIOARE 11.1. Noţiuni generale

În construcţia de maşini peste 70% din totalul pieselor prelucrate au unul sau

mai multe alezaje, care pot fi înfundate sau pătrunse, cu praguri sau drepte, cilindrice sau conice etc.

În comparaţie cu arborii, alezajele se prelucrează în condiţii mai grele. Suprafeţele interioare sunt mai greu accesibile, nu întotdeauna se poate asigura o rigiditate suficientă şi o ghidare corectă a sculei aşchietoare. De asemenea, nu în toate cazurile se poate realiza o răcire corespunzătoare sculei aşchietoare, iar evacuarea aşchiilor este mai dificilă. Tehnologia de prelucrare a alezajelor se stabileşte ţinând seama de forma constructivă a piesei, materialul folosit, dimensiunile şi condiţiile de precizie, de formă şi de rugozitate, precum şi de costul prelucrării.

Alezajele se clasifică în funcţie de forma constructivă, greutate, diametru şi adâncime în următoarele grupe mai importante: alezaje scurte, atunci când l/d ≤ 0,5; alezaje normale, dacă 0,5 ≤ l/d ≤ 3; alezaje lungi, dacă 3 < l/d ≤ 10; alezaje foarte lungi, dacă l /d>10.

În general, prelucrarea alezajelor prin aşchiere, ţinând seama de precizia de prelucrare şi calitatea suprafeţelor, se poate face prin una sau mai multe procedee de prelucrare, şi anume: burghiere, adâncire, strunjire, broşare, rectificare, strunjire de netezire, honuire, rodare, lepuire, vibronetezire, netezire însoţită de ecruisare prin deformare plastica.

11.2. Prelucrarea alezajelor prin burghiere Găurile se execută, în general, cu burghie elicoidale, având diametrul de la 0,5

mm la 80 mm. Burghiele speciale se folosesc numai în cazurile deosebite, ca de exemplu la prelucrarea găurior cu diametru mai mic de 0,5 mm şi a găurilor adânci. De asemenea, burghie speciale se folosesc şi la executarea găurilor cu diametru mai mare de 80 mm.

Burghiele elicoidale,cu diametrul de (50...80) mm se folosesc foarte rar h exe-cutarea găurilor în plin şi numai în cazul pieselor foarte rigide, prelucrate pe maşini-unelte puternice şi rigide, întrucât, pentru a realiza avansul corespunzător diametrului, este necesară o forţă de aşchiere foarte mare. De exemplu, pentru executarea în plin a unei găuri cu diametrul de 50 mm într-un material cu Rm = (50...60) daN/mm2, cu un avans de 0,85 nun/roteşte necesară o forţă axială de 3000 daN.

Pentru a folosi regimurile optime de aşchiere şi în cazul executării găurilor cu diametrul mai mare de 30 mm, se recomandă executarea găurilor din două treceri. Diametrul primului burghiu terbuie să fie egal cu (0,5.. .0,6) d, unde d este diametrul final al găurii.

Găurile cu diametrul de la 80 mm până la 400 mm şi cu adâncimea de (150….200) mm se execută cu burghie speciale numite burghie tubulare, cu dinţii aşchietori aşezaţi pe coroana frontală inelară a corpului tubular al burghiului (v. fig. 11.3).

11.2.1. Alegerea maşinii-unelte şi a sculei

In mod obişnuit, burghierea se execută pe maşini de găurit, dar aceasta nu înseamnă că nu se poate apela, după necesităţi, şi în mod justificat şi la alte tipuri de maşini-unelte, ca de exemplu: strunguri, maşini speciale pentru găuri adânci, strunguri revolver semiautomate sau automate, maşini de alezat şi frezat şi altele.

Pentru prelucrarea găurilor cu lungimea ,10 Dl ≤ unde D este diametrul burghiului, se folosesc următoarele tipuri de burghie: din oţel rapid, pentru prelucrarea oţelului; cu plăcuţe din carburi metalice, pentru prelucrarea fontei şi a pieselor din oţel călit.

Parametrii principali ai geometriei părţii aşchietoare a burghiului elicoidal sunt: • unghiul la vârf 2 x se stabileşte în funcţie de materialul de prelucrat;

pentru prelucrarea oţelului cu rezistenţa de rupere Rm ≥ 70 daN/mm2 şi a fontelor se recomandă să se folosească burghie cu ascuţire dublă, întrucât solicitarea termică a acestora este mai favorabilă;

• unghiul de aşezare a se stabileşte în funcţie de diametrul burghiului; • unghiul de degajare γ are valori ce depind de unghiul de înclinare al

canalului elicoidal ϖ; • uzarea burghiului este definită prin uzarea feţei de aşezare la prelucrarea

oţelului şi uzarea muchiilor aşchietoare la prelucrarea fontei; • durabilitatea economică a burghielor T, în min, se stabileşte în funcţie de

natura materialului de prelucrat, precum şi de diametrul, materialul şi costul burghiului.

Găurile adânci se execută, de obicei, cu burghie de construcţie specială, nestan-dardizate, pe maşini speciale de găurit orizontale sau pe strunguri special echipate pentru această operaţie. Burghiele elicoidale de construcţie normală nu dau rezultate bune la burghierea găurilor adânci datorită dificultăţii evacuării aşchiilor şi alimentării insuficiente cu lichid de răcire, precum şi din cauza devierii sculei de la direcţia corectă de găurire.

În practică se folosesc următoarele tipuri de burghie pentru găuri adânci: - Burghiu cu un singur tăiş principat (fig. 11.1). Vârful burghiului este deplasat faţă de axa sculei cu 1/4 din diametru, pentru a realiza în timpul găuririi un con în axa găurii, care nu permite devierea burghiului de la direcţia corectă de găurire. înainte de burghierea cu acest burghiu, semifabricatul trebuie să aibă o gaură prealabilă de adâncime mică de circa (0,75... 1,0) d, realizată cu un burghiu de centruire şi un burghiu elicoidal scurt, aceasta fiind necesar pentru evitarea devierii burghiului special de găurire adâncă Aşchiile sunt îndepărtate de lichidul de aşchiere introdus sub presiune prin canalul executat

În lungul burghiului, în fig. 11.1 se arată prin săgeţi circulaţia lichidului de răcire. Pentru a se mări productivitatea burghierii cu burghiul cu un singur tăiş, acesta poate fi prevăzut cu plăcuţe din carburi metalice, la această construcţie fiind posibile viteze de aşchiere mai mari.

- Burghiu-lamă, cu două tăişuri principale (fig. 11.2). Tăişurile principale sunt prevăzute cu canale pentru fragmentarea aşchiilor. Burghiul lamă este încastrat într-o mandrină, prevăzută la capăt cu filet pentru montare în ţeava (tija) de găurire. Găurirea se face cu mişcarea de rotaţie a piesei şi mişcarea de avans a sculei. Aşchiile sunt evacuate sub acţiunea lichidului de răcire sub presiune, prin interiorul ţevii de găurire. Burghiu inelar (fig. 11.3) utilizat pentru găuri cu diametre de la 80 până la 200 mm şi lungimea până la 500 mm. Acest tip de burghiu realizează aşchierea parţială a secţiunii găurii, lăsând un miez neaşchiat. Se poate folosi numai pentru găuri de trecere, deoarece în găuri înfundate miezul nu poate fi îndepărtat. Dinţii aplicaţi sunt din oţel rapid sau din carburi metalice. Ghidarea sculei este asigurată prin plăci de ghidare din bronz sau textolit, fixate pe corp. Lichidul de răcire este trimis sub presiune prin coada tubulară şise întoarce cu aşchiile evacuate, prin golurile dintre dinţi şi dintre plăcile de ghidare.

Toate burghiele de construcţie specială, prezentate mai înainte, realizează

aşchierea continuă a găurilor adânci, în afară de găurirea cu burghie speciale, se mai foloseşte şi metoda de găurire întreruptă, cu ajutorul burghielor elicoidale cu bară prelungitoare, corespunzătoare cu lungimea găurii, în acest caz, după un anumit timp de prelucrare stabilit în prealabil, burghiul se retrage din gaură pentru evacuarea aşchiilor; acest fapt conduce însă la mărirea timpilor auxiliari. Metoda găuririi întrerupte se întrebuinţează, de obicei, la găuri cu diametre mici, în piese cu forme asimetrice: arbori cotiţi, carcase etc. în producţia de masă, găurirea întreruptă a găurilor adânci se realizează pe maşini-agregat, iar în producţia de serie mijlocie şi serie mică - pe strunguri normale şi strunguri-revolver.

11.2.2. Regimul de aşchiere la burghiere

Adâncimea de aşchiere la burghiere se determină cu relaţia

t = D/2 [mm], Avansul s, în mm/rot, de înaintare a burghiului în lungul axei găurii, se alege

ţinându-se seama de prescripţiile impuse pentru precizia şi rugozitatea suprafeţei găurii, de rigiditatea sistemului tehnologic pies'a-maşină-dispozitiv, de rezistenţa burghiului, precum şi de rezistenţa mecanismului de avans al maşinii-unelte. Avansul se poate calcula cu relaţia

[ ],/6,0 rotmmDCS s=

în care: C, este un coeficient funcţie de materialul de prelucrat şi de precizia găurii; D -diametrul burghiului.

Viteza de aşchiere pυ se calculează, la burghiere, cu relaţia [ ].min/)/( rotDDC Y

p πυ υυ=

în care: υC este un coeficient funcţie de materialul burghiat; D - diametrul

burghiului, în mm; T - durabilitatea burghiului, în min; s - avansul, în mm/rot; mv şi - υy exponenţi

determinaţi experimental. Turaţia necesară la burghiere

[ ].min/)/(1000 rotDn p πυ= .

În cazul burghierii unor găuri cu diametre mari apar forţe axiale mari şi momente de torsiune mari, care ar putea depăşi forţa maxim admisă de rezistenţa mecanismului de avans al maşinii, respectiv momentul de torsiune admisibil maxim. De aceea este necesar să se calculeze:

• forţa axială la burghiere [ ]daNkSDCP p

yxp

pp= ,

unde: pC este un coeficient funcţie de materialul burghiat; kp - coeficient de corecţie pentru forţă;

• momentul de torsiune la burghiere [ ]daNKSDCM p

ZxM

Mm= unde: CM este un coeficient funcţie de materialul piesei; kM - coeficient de corecţie pentru moment.

Este necesar să fie satisfăcute condiţiile: admadm MMşiPP ≤≤

unde: Padm este forţa axială maxim admisă de mecanismul de avans al maşinii de găurit; Madm - mometul de torsiune admis la arborele principal, pentru turaţia la care se face burghierea.

Valorile Padm şi Madm sunt indicate de firma constructoare a maşinii de găurit, în grafice sau in tabele de utilizare a maşinilor, pentru a se evita supraîncărcarea lor. Puterea efectivă necesară la burghiere este

ηmuNN ≤ unde: Nmu este puterea motorului electric al maşinii de găurit; η - randamentul maşinii de găurit.

11.2.3. Probleme legate de precizia prelucrării la burghiere În timpul burghierii cu burghiul elicoidal se pot produce abateri caracteristice,

care influenţează negativ precizia de prelucrare. Precizia diametrului găurii burghiate depinde de toleranţa la diametrul

burghiului şi de erorile care apar datorită supralărgirii găurii. Supralărgirea se manifestă prin aceea că diametrul găurii rezultă mai mare decât diametrul burghiului şi se datoreşte ascuţirii defectuoase, nesimetrice, a tăişurilor principale. Nesimetria

tăişurilor face ca componentele rad i ale P să fie diferite şi să nu se mai echilibreze reciproc, putând apărea devierea burghiului, mărirea considerabilă a frecării faţetelor de ghidare pe pereţii găurii şi supralărgirea găurii. Altă cauză a supralărgirii găurii constă în necoaxialitatea părţii aşchietoare a burghiului cu coada sa. La găuri cu diametrul până la 50 mm, supralărgirea poate ajunge la valori de (0,2...l,2) mm.

Pe de altă parte, din cauza uzării faţetelor de ghidare şi a influenţei conicităţii inverse la reascuţiri, la burghiere pot rezulta şi diametre-mai mici decât diametrul nominal al burghiului. De aceea, toleranţa la dimensiunea găurii burghiate se recomandă a fi dată cu abateri în plus şi în minus, de exemplu:

24,007,018+

− Alte erori care apar la burghiere sunt înclinarea axei găurii faţă de poziţia

nominală corectă şi eroarea de la rectilinitate a axei găurii, aceste erori fiind produse de ascuţirea nesimetrică a tăişurilor principale, uzarea neuniformă a acestora, deformaţiile elastice ale sistemului tehnologic (fig. 11.4). Pentru evitarea unor erori mari în ce priveşte înclinarea şi nerectilinitatea axei găurii, se recomandă ascuţirea corectă, simetrică a burghiului şi folosirea bucşelor de ghidare. De altfel şi supralărgirea găurii se micşorează prin ghidarea sculei în bucşă.

11.3. Lărgirea găurilor

11.3.1. Caracteristici tehnologice

Lărgirea constă în mărirea diametrului unei găuri burghiate sau a unei găuri brute obţinute la turnare, forjare, matriţare. Se realizează cu iărgitoare elicoidale cu trei sau patru dinţi, sau cu burghie. Se recomandă lărgirea cu lărgitor, deoarece asigură o productivitate şi o precizie mai bună decât lărgirea cu burghiu.

Lărgirea cu lărgiîor permite micşorarea devierii axei găurii de la poziţia corectă, însă numai dacă scula este ghidată în bucşă de ghidare. Lărgirea poate fi de degroşare sau de finisare.

Lărgirea de degroşare se aplică la găurile brute, asigură precizia 12 ISO şi rugozitatea Ra = 12,5 µm. Lărgirea de finisare asigură precizia 11 ISO şi rugozitatea Ra = (12,5...6,3) pm şi se aplică după lărgirea de degroşare sau după burghiere. La fel ca la burghiere, se recomandă ca dimensiunile găurilor lărgite să fie prevăzute cu abateri în plus şi în minus. 11.3.2. Alegerea maşinii-unelte şi a sculei

Lărgirea se execută pe aceleaşi maşini-unelte ca şi burghierea. Se recomandă evitarea lărgirii pe strung normal, din cauza dificultăţi de aşezare a lărgitorului riguros pe axa găurii.

Lărgitoarele sau adâncitoarele au trei sau patru dinţi şi au aceeaşi geometrie ca şi burghiele elicoidale, cu excepţia faptului că nu au tăiş transversal şi că au miezul mai gros. Diametrele nominale şi toleranţele de fabricaţie sunt date în STAS 7094-72.

Pentru diametre ale găurilor până la 40 mm se folosesc lărgitoare elicoidale cu coadă conică, iar pentru diametre de (40...80) mm -lărgitoare cu alezaj, cele cu coadă nefiind economice. Pentru diametre peste 80 mm se folosesc lărgitoare cu dinţi demontabili, execuţia lărgitorului dintr-o bucată nemaifiind raţională.

La prelucrarea mai multor găuri coaxiale cu diametrul de peste 30 mm se pot folosi lărgitoare cu alezaj, montate pe o bară portscule, cu ghidare bilaterală (fig. 11.5). Astfel se obţine o bună coaxialitate a găurilor.

11.3.3. Regimul de aşchiere Adâncimea de aşchiere la lărgire se determină cu relaţia

[ ]mmDDt 2/)( 0−= Adâncimea de aşchiere cu lărgitor poate avea valori de la 0,5 până la maxim 4

mm. Când lărgirea se face cu burghiul, adâncimea de aşchiere trebuie să fie minimum 5 mm pentru a se evita ruperea colţurilor burghiului. Avansul maxim admis din punct de vedere tehnologic se calculează cu relaţia

[ ],/6,0 rotmmDCs s= în care: D este diametrul lărgitorului, în mm; Cs - coeficient funcţie de materialul prelucrat şi de precizia impusă găurii. Viteza de aşchiere la lărgire se calculează cu formula

[ ]min/)/( mStTDC yxmzp

υυυυυ =

La lărgire nu se verifică regimul comparativ cu rezistenţa mecanismului de avans sau cu puterea maşinii-unelte, deoarece regimul este mai uşor ca la burghiere.

11.4. Adâncirea găurilor

Adâncirea este operaţia de prelucrare prin care se obţine un locaş cilindric la extremitatea unei găuri faţă de care este coaxial (fig. 11.6, a). Scopul principal al adâncirii este obţinerea fundului plan al locaşului, însă inevitabil are loc şi o lărgire a diametrului. Se aplică la executarea locaşurilor pentru capul şuruburilor cu cap cilindric sau a degajărilor pentru şaibe, inele elastice, garnituri. Scula folosită este un adâncilor cilindric cu 2, 4 sau 6 dinţi, prevăzut cu cep de ghidare (fig. 11.6, b). Cepul ghidează în gaura iniţială de diametru mai mic, obţinându-se astfel o concentricitate suficientă a adâncirii cu gaura care rămâne la dimensiunile iniţiale.

Cepul de ghidare poate să fie fix sau demontabil. Avantajul cepului demontabil constă în faptul că poate fi schimbat pentru a fi adaptat la diametrul găurii iniţiale în care ghidează, iar demontarea uşurează, pe de altă parte, ascuţirea sculei. Cepurile demontabile se execută din oţeluri de cementare călite la (56...60) HRC sau oţeluri nitrurate, pentru a se preveni uzarea produsă la rotirea cepului în gaură. Operaţia se execută mai ales pe maşini de găurit. 11.5. Adâncirea conică

Adâncirea conică (sau teşirea) este operaţia prin care se execută o gaură conică la extremitatea unei găuri faţă de care este coaxială (fig. 11.7, b). Această prelucrare este necesară, de exemplu, la realizarea locaşurilor pentru capetele şuruburilor sau niturilor cu cap înecat, la executarea scaunelor de supape de la motoare cu ardere internă şi, în general, la teşirea de debavurare a muchiilor interioare ale găurilor. Sculele folosite sunt adâncitoare conice la 60°, 90° şi 120° cu coadă cilindrica sau conică (fig. 11.7, b). Acestea se pot executa şi cu cep de ghidare demontabil.

Pentru diametre de peste 50 mm, se pot folosi adâncitoare conice cu alezaj, demontabile, economisindu-se astfel oţelul rapid pentru construcţia sculei. în găurile mici, cu diametrele până la (8... 10) mm, se recomandă ca teşirea muchiilor să se facă cu burghie elicoidale normale, scurtate în urma uzării şi reascuţite la unghiul de teşire necesar.

11.6 Lamarea Operaţia de lamare constă în prelucrarea plană a unei suprafeţe frontale

circulare a bosajului găurii, pentru obţinerea condiţiei de perpendicularitate pe axa găurii executate în prealabil sau în vederea angajării corecte a burghiului (fig. 11.8, ă). Astfel de suprafeţe lamate se execută în jurul găurii, pentru aşezarea corecta a unei piuliţe, a unui cap de şurub, a unui capac etc. Scula aşchietoare, în forma sa cea mai simplă, este un cuţit-lamă (de unde şi denumirea de lamare dată acestei prelucrări), această lamă fiind fixată într-o bară portsculă, care serveşte ca element de antrenare şi ghidare. Frecvent se foloseşte însă adâncitorul pentru lamare (sau lamator), care nu are decât tăişuri principale pe partea frontală (nu are tăişuri pe partea cilindrică) şi uneori numai canale pentru evacuarea aşchiilor de la dinţii frontali (fig. 11.8, b). Pentru obţinerea perpendicularităţii suprafeţei plane pe axa găurii, scula este prevăzută cu cep de ghidare demontabil, care poate fi schimbat în funcţie de diametrul găurii.

Scula aşchietoare are o mişcare de rotaţie şi o mişcare de avans axial, iar avansul trebuie să fie oprit înainte de a înceta mişcarea de rotaţie a sculei, care trebuie să-şi continue rotirea câteva ture pentru a se obţine o suprafaţă plană şi nu elicoidală.

Operaţiile de lamare se pot face pe aceleaşi maşini ca şi burghierea: maşini de găurit, maşini de alezat şi frezat orizontale, strunguri-revolver.

Dacă este necesară lamarea unui bosaj interior (fig. 11.9), aşchierea se face prin tragerea (avansul axial) în sus a barei portsculă, însă este necesară inversarea sensului de rotaţie al arborelui principal.

Pentru lamarea a două bosaje interiore, ca în fig. 11.10, se utilizează un adâncilor pentru lamare bilateral, tras pe bara portsculă (pentru bosajul de sus) şi, respectiv, deplasat axial în jos (pentru bosajul de jos).

Adâncimea la care se face lamarea este reglată cu ajutorul unui limitator de sfârşit de cursă al arborelui principal care, la maşinile de găurit cu comandă mecanică a avasu-lui, realizează la momentul dorit decuplarea avansului.

Prin lamare se asigură perpendicularitatea suprafeţei frontale faţă de axa găurii în limite de până la 0,1 mm pe rază de 100 mm.

11.7. Alezarea găurilor cilindrice 11.7.1. Caracteristici tehnologice

Alezarea este o operaţie de prelucrare finală a găurilor prin care se obţine o formă geometrică corectă a găurii, rectilinitatea axei găurii, diametrul găurii cu precizie mare şi o calitate superioară a suprafeţei.

Alezarea cu alezor asigură o precizie a diametrului în treptele de precizie 7...8 ISO şi o rugozitate Ra = (3,2...0,8) µm. în anumite cazuri, la alezarea cu două, trei alezoare succesive şi dacă ultimul alezor folosit are tăişuri lepuite, iar bătaia dinţilor sculei fixate între vârfuri nu depăşeşte 0,01 mm, se poate obţine şi precizia 6 ISO şi rugozitatea Ra = 0,4 fim. Pentru a obţine însă precizia 6 este necesar ca prelucrarea găurii înainte de alezare şi alezarea să fie efectuate cu o singură aşezare a piesei pe maşina-uneaîtă.

Schema aîezării este dată în fig. 11.11. Alezarea cu alezor se poate efectua manual sau mecanic.

Alezarea manuală se foloseşte pentru calibrarea găurilor cu diametre mici, în general până la circa 30 mm, la fabricaţia individuală.

Alezarea mecanică este folosită atât la fabricaţia de serie, cât şi la fabricaţia individuală, pentru găuri ale căror diametre şi toleranţe corespund cu diametrele şi toleranţele alezoarelor standardizate.

Prin alezare nu se corectează înclinarea şi deplasarea axei găurii faţă de poziţia nominală corectă, deoarece, în timpul aşchierii, alezorul este centrat şi condus de gaura care se alezează, executată anterior. Rezultă că operaţiile efectuate înaintea aîezării sunt cele care trebuie să asigure poziţia corectă şi rectilinitatea axei găurii.

Pentru a permite conducerea liberă a alezorului exclusiv de gaura care se alezează, alezoru! nu se fixează rigid cu arborele maşinii-unelte, ci este antrenat prin intermediul unei mandrine oscilante care asigură o legătură elastică între sculă şi arborele principal.

În fig. l L12 se prezintă o mandrină oscilantă, în locaşul conic al bucşei 2 se fixează coada conică a alezorului. Coada conică 3 a mandrinei se introduce rigid în arborele principal al maşinii-unelte. Mişcarea de rotaţie se transmite de la arborele

principal la bucşa 2, respectiv la alezor, prin ştiftul 7. Datorită jocului dintre ştift şi gaură, bucşa 2 cu scula au posibilitatea să se deplaseze radial faţă de arborele principal al maşinii, compensându-se în acest mod necoincidenţa axei găurii cu axa alezorului. Cepul 4, are rolul de a prelua efortul axial.

Este de observat că, dacă alezorul este fixat rigid în arborele principal al maşinii-unelte, acesta poate modifica atât direcţia, cât şi poziţia relativă a axei găurii executate anterior, însă diametrul găurii va fi diferit de cel al alezorului şi poate apărea chiar o abatere de formă a găurii din cauza abaterilor de la coaxialitate descrise mai înainte. Prinderea rigidă a alezorului cu arborele principal se poate folosi numai dacă alezarea se face în continuare cu ultima lărgire, din aceeaşi aşezare a piesei şi cu aceeaşi poziţie neschimbată a arborelui principal, pentru a nu apărea abateri de la coaxialitate.

Pe maşinile de alezat şi pe maşinile de găurit pe care se folosesc dispozitive fixe, aîezoareîe se pot folosi ghidate în bucşe de ghidare, asigurându-se poziţia axei găurii faţă de suprafeţele de referinţă şi direcţia corectă a axei găurii, în acest caz, aîezoareîe trebuie să fie montate pe bare portsculă rigide (alezoare cu alezaj), sprijinite fără joc în bucşe de ghidare perfect cilindrice, pentru ca tăişurile sculei să fie riguros concentrice cu axa de rotaţie.

Prin montarea mai multor alezoare cu alezaj pe aceeaşi bară portsculă se pot aleza simultan mai multe alezaje coaxiale (de exemplu, pe maşini de alezat şi frezat orizontale).

Pentru obţinerea unei calităţi bune a alezării (precize şi rugozitate) o importanţă mare prezintă mărimea adaosului lăsat pentru alezare: la adaosuri prea mari, alezorul se uzează rapid şi gaura rezultă de calitate scăzută, cu r izuri, iar pentru adaosuri prea mici se obţine, de asemenea, o calitate necorespunzătoare, cu urme de la prelucrarea premergătoare. Valorile optime ale adaosului sunt de (0,25...0,5) mm pe diametru la alezarea de degroşare şi (0,05.. .0,15) mm pe diametru la alezarea de finisare, aceste recomandări fiind pentru diametre de (S....80) min.

11.7.2. Alegerea maşinii-unel te şi a se ulei

Maşinile pe care se face alezarea sunt, mai ales, strungurile-revolver semiauto-

mate, strungurile automate, maşinile de găurit, maşinile de alezat şi frezat orizontale, maşinile-agregat.

Pe maşinile de găurit, piesele sunt fixate în dispozitive şi alezoarele sunt ghidate în bucşe de ghidare, cu excepţia alezorului de finisare, care, în majoritatea cazurilor, este neghidat şi antrenat cu un portalezor oscilant.

Alezoarele se clasifică în alezoare de mână şi alezoare de maşină. Ambele tipuri pot fi executate ca alezoare fixe (nereglabile) sau alezoare reglabile.

Alezoarele de maşină dintr-o bucată se folosesc pentru găuri cu diametre până la 30 mm şi pot avea coadă cilindrică sau conică. Pentru diametre de (25...80) mm se folosesc alezoare de maşină cu alezaj, în scopul economisirii de oţel rapid pentru execuţia alezorului. în general, la alezarea diametrelor mari, cuprinse între 40 şi 100 mm, este preferabil să se folosească alezoare reglabile cu dinţi uemontabili din oţel rapid sau carburi metalice care permit realizarea a două scopuri: readucerea diametrului alezorului la cota dorită, în urma uzării şi reascuţirii; reglarea diametrului găurii obţinute prin variaţia diametrului alezorului. Domeniul de reglare al alezoarelor reglabile este de (0,5...3) mm. Se folosesc de

asemenea şi alezoare extensibile de mână spintecate, care au un domeniu limitat de reglare, de (0,16...0,5) mm (STAS 1266-92).

Alezoarele se execută cu dinţi drepţi sau elicoidali. Pentru alezarea găurilor întrerupte de canale de pană sau crestături se folosesc alezoarele cu dinţi elicoidali, deoarece alezoarele cu dinţi drepţi trepidează în aceste condiţii.

11.7.3. Regimul de aşchiere Adâncimea de aşchiere t se calculează cu aceeaşi relaţie ca şi la lărgire.

Avansul se determină cu relaţia

[ ],/7,0 rotmmDCS s= în care coeficientul Cs este funcţie de materialul prelucrat şi de precizie.

Viteza de aşchiere trebuie să aibă valori mici, deoarece uzura sculei şi deci durabilitatea acesteia sunt puternic influenţate de viteza. Pentru alezarea de degroşare se aplică relaţia

[ ]min/)(/* mStTDC vv yxmzp υυ =

La alezarea de finisare, viteza de aşchiere nu trebuie să depăşească anumite

valori tehnologice admise, altfel se înrăutăţeşte calitatea suprafeţei. Astfel, pentru oţel cu Rm ≤ 90 daN/mm2, viteza maximă admisă este de 12 m/min pentru obţinerea rugozităţii Ra = 1,6 /µm şi 6 m/min pentru obţinerea Ra = 0,8 µm.

11.7.4. Probleme legate de precizia prelucrării la alezare

Diametrul găurii obţinute după alezarea de finisare depinde de precizia

diametrului alezorului, respectiv de toleranţele de fabricaţie şi de natura metalului alezat (starea fizică, structura, omogenitatea etc.). O anumită influenţă asupra preciziei are şi forma piesei alezate: unele piese au tendinţa de a se deforma elastic sub acţiunea forţelor de aşchiere, în cazul alezajelor cu pereţi subţiri etc.

Şi la alezare apare fenomenul de "supralărgire" a găurii, care se datoreşte fie necoaxialităţii axei găurii de alezat cu cea a arborelui principal al maşinii-unelte în care alezorul este fixat rigid, fie bătăii radiale a arborelui principal şi sculer însăşi. La alezarea cu alezor bine ascuţit, valoarea minimă a supralărgirii este de (5... 10) /*m, pe când la un alezor mai uzat, poate ajunge la (50...80) /tm.

Micşorarea supralărgirii găurii se poate obţine prin: • folosirea mandrinei oscilante pentru prinderea alezorului; • folosirea de lichide de răcire-ungere, ceea ce micşorează supralărgirea de 2...4 ori. Ca lichide de răcire se folosesc: pentru oţel - emulsii cu concentraţia de (5...8) %, iar pentru aluminiu - terebentină şi petrol lampant în proporţie de 4:5.

11.8. Prelucrarea găurilor conice

Pe maşini de găurit, găurile conice cu rugozitatea suprafeţei Ra = (3,2...6,3) µm se prelucrează în mai multe operaţii care se stabilesc în funcţie de valoarea conicităţii. Astfel, găurile cu conicitatea de la l :50 până la l:30, după burghierea cu burghiu cilindric la diametrul db = d - (0,2...0,3) mm se alezează cu un alezor conic cu diametrul d, acesta fiind diametrul mic al găurii conice. Alezoarele conice sunt

standardizate în STAS 2646-80 pentru con 1:30 şi STAS 2647-78 pentru con 1:50; sunt de asemenea standardizate alezoare pentru conuri Morse (STAS 588-80) şi conuri metrice (STAS 589-80).

În unele cazuri se pot folosi burghie elicoidale conice care au o parte cilindrică pentru burghiere, urmată de o parte conică de alezare. Aceste scule permit executarea găurii conice dintr-o singură trecere.

Găurile cu conicitatea K = l: 20 se burghiază cu diametrul db = d - (0,3...0,5) mm, apoi se alezează cu două alezoare conice succesive, până la dimensiunea finală d.

Găurile cu conicitatea K de la l: 15 până la l: 8 se burghiază la diametrul db = d - (l...l,2) mm, se lărgesc cu lărgitorul conic la diametrul d1 = d - (0,3...0,5) mm şi apoi se alezează cu alezor conic la diametrul d.

Semifabricatele obţinute cu gaura cilindrică ia turnare sau matriţare, cu diametrul dQ , se prelucrează cu largilor cilindric, apoi se face lărgirea conică şi alezarea cu alezor conic, îaintea lărgirii cu lărgitorul conic, este convenabil să se lărgească gaura în trept e, în una sau două treceri: pentru lărgirea în trepte, într-o singură trecere, se întrebuinţează un lărgitor în trepte cu diametrele db şi dbl . Diametrul celei de-a doua trepte se ia

[ ]mmlKdd bb )2,1...1(5,0

1−+=

unde: l este lungimea găurii, în mm; K - conicitatea.

Pe maşinile de alezat şi frezat orizontale găurile conice se prelucrează, în mai multe treceri: cu o bară de alezat cu mai multe cuţite reglate la diametre succesiv crescătoare (fig. 11.13, a), apoi cu un lărgitor conic (fig. 11.13, b) şi un alezor conic (fîg. 11.13, c). Această schemă de lucru se aplică, în general, la găuri cu diametrul sub 300 mm şi lungimea mai mică de 400 mm. Pentru găurile cu conicitatea mică (până la 1:30) se foloseşte un singur alezor conic, iar pentru găurile cu conicitate mai mare (până la 1:20) se utilizează două alezoare conice.

Pentru găuri conice cu diametre mari, până la 800 mm, şi lungimi până la 1000 mm se folosesc dispozitive speciale montate în consolă pe platoul maşinii-unelte. Cuţitul fixat în dispozitiv efectuează o mişcare de avans longitudinal, paralelă cu generatoarea conului şi, simultan, o mişcare de rotaţie.

11.9. Strunjirea suprafeţelor cilindrice interioare

Strunjirea suprafeţelor cilindrice interioare se aplică pentru prelucrarea de degroşare şi finisare a găurilor brute, obţinute prin turnare sau forjare, sau a găurilor date prin burghiere.

Strunjirea interioară se realizează j pe maşini din grupa strungurilor (strung normal, strung-revolver, strung carusel), pe maşini de alezat şi frezat orizontale, pre-cum şi pe maşini de găurit în coordonate. Strunjirea găurilor se poate realiza după două scheme de lucru: • cu rotirea piesei, avansul fiind realizat de cuţit (fig. 11.14, fl); aceasta este

schema realizată pe maşini din grupa strungurilor; • cu rotirea cultului şi avansul longitudinal executat de piesă sau de cuţit (fig. 11.14,

b), schemă realizată pe maşina de alezat şi frezat orizontală şi pe maşini de găurit în coordonate. Prin strunjirea interioară de finisare se obţine în mod economic precizia 11... l O

ISO. Se pot obţine şi precizii mai mari, corespunzător treptelor de precizie 9...7 ISO, însă aceasta necesită o calificare înaltă a muncitorului, o precizie ridicată asigurată de

maşina-unealtă şi, de obicei, este neeconomică. De aceea, pentru obţinerea alezajelor cu precizii 7...9 ISO se preferă alezarea cu alezor sau broşarea.

11.9.1. Strunjirea interioară pe strung normal Aceasta se aplică atât la piese care sunt corpuri de revoluţie, cât şi la piese

asimetrice care nu sunt corpuri de revoluţie. Piesele - corpuri de revoluţie se fixează în universal. Alezajele din piesele care nu sunt corpuri de revoluţie se prelucrează prin fixarea piesei pe platou cu colţar şi strângere cu bride.

Pentru strunjirea interioară, cuţitul se fixează de obicei direct în sania portcuţit pentru găuri cu d < 70 mm, l < 150 mm şi l / d < 5, pe când în cazul unor găuri cu lungimea mare şi diametru mare, l > 150 mm, d > 70 mm şi l/d < 5, cuţitele se fixează în bară portcuţit, care la rândul său este fixată în sania portcuţit a strungului (fig. 11.14, a).

Cuţitele pentru strunjirea interioară pot fi: • cuţite pentru interior (fig. 11.15, a); • cuţite pentru colţ interior (fig. 11.15, b); • cuţite pentru degajat interior (fig. 11.15, c).

Prin strunjirea interioară se asigură o bună coaxialitate a găurii cu suprafaţa exterioară a piesei de aşezare în universal, ceea ce constituie un avantaj faţă de alezarea cu alezor. Axa găurii se obţine rectilinie şi coincide cu axa de rotaţie a arborelui principal.

11.9.2. Strunjirea interioară pe strung revolver

Aceasta se aplică la producţia de serie pentru acele piese care necesită

prelucrări cu mai multe scule, atât pe suprafeţe exterioare, cât şi pe cele interioare. Pentru găuri cu diametre mai mari cuţitele se fixează în bare portcuţit, care la rândul lor sunt montate în capul revolver. Semifabricatul de prelucrat este fixat în universal sau, eventual, în man-drină cu bucşă elastică. Se pot folosi bare portcuţit scurte, care lucrează în consolă, sau bare portcuţit lungi, care pentru rigidizate ghidează într-o bucşă, fixată în partea din faţă a arborelui principal (fig. 11.16).

Stmnjirea interioară se poate realiza pe strungul revolver cu cuţitul aşezat în poziţie dreaptă, 7, sau oblică, 2, pentru strunjirea unui prag sau a unei găuri înfundate (fig. 11.17).

La producţia de serie se prelucrează simultan cu mai multe scule, atât suprafeţele interioare, cât şi exterioare (fig. 11.18).

11.9.3. Strunjirea interioară pe strung carusel Aceasta se aplică la piese cu dimensiuni mari de gabarit, cum sunt diferite

tipuri de carcase şi, în general, piese grele - corpuri de revoluţie sau piese cu forme asimetrice. Piesele corpurilor de revoluţie se orientează pe platou în următoarele moduri; • după o suprafaţă exterioară şi o suprafaţă frontală; • după suprafaţa interioară a unui alezaj şi o suprafaţă frontală; • după suprafaţa interioară a obezii şi o suprafaţă frontală (la semifabricate de roţi

dinţate mari, turnate). Prinderea se face cu bacurile cu strângere simultană.

Piesele care nu sunt corpuri de revoluţie se fixează cu bride şi şuruburi pe platou.

Cuţitele sunt fixate în portcuţite montate pe cărucioare verticale sau sunt fixate în bare portcuţit. Barele portcuţit se folosesc atunci când diametrul găurii strunjite nu permite portcuţitului de pe căruciorul vertical să pătrundă în interioarul piesei sau când părţile proeminente ale piesei împiedică portcuţitul să coboare la adâncimea necesară.

Pentru mărirea productivităţii se recomandă ca strunjirea suprafeţelor cilindrice interioare mari cu diametre peste (1000... 1200) mm să se facă simultan cu două cărucioare. Suprafeţele cilindrice interioare coaxiale în trepte se pot prelucra simultan cu câte un cărucior pentru fiecare suprafaţă.

Precizia obţinută pe strungul carusel la strunjirea interioară corespunde treptelor 11...9 ISO. Suprafeţele interioare mai precise decât în treapta 9 ISO se pot obţine pe aceste maşini numai prin aplicarea unor metode de lucru speciale.

11.10. Strunjirea suprafeţelor conice interioare Pe strungul normal, găurile conice se strunjesc prin copiere cu ajutorul riglei de

copiat, cu cuţite late, sau prin rotirea săniei portcuţit. Pe strungul revolver găurile conice se prelucrează în mai multe faze succesive,

cu mai multe scule fixate în capul revolver. De exemplu, pentru găuri conice precise se poate prevedea următoarea succesiune a fazelor de prelucrare: • strunjirea de degroşare a găurii cilindrice: • strunjirea de finisare cu un cuţit fixat în al doilea locaş al capului revolver; • lărgire cu largilor conic; • alezare, cu alezor conic, la dimensiunea finală.

11.11. Strunjirea interioară pe maşini de alezat şi frezat orizontale

Pe maşini de alezat şi frezat orizontale se prelucrează diferite alezaje în piese turnate cu forme complicate şi dimensiuni mari, care nu pot fi fixate şi rotite pe maşinile din grupa strungurilor: carcase, batiuri, blocuri motoare etc. Mişcarea principală de rotaţie este realizată de cuţit, iar mişcarea de avans longitudinal este efectuată de arborele principal (fig. 11.19, a) sau de masa pe care este fixată piesa (fig. 11.19, b).

Cuţitul pentru strunjire interioară se fixează: a) într-un portcuţit pe platoul maşinii; b) într-un dorn portcuţit în consolă; c) în bară portcuţit rigidizată suplimentar prin rezemare la un capăt sau la ambele capete.

Prelucrarea cu cuţit fixat în platou sau pe dorn în consolă este aplicabilă la alezaje scurte şi se face cu avansul longitudinal al mesei (fig. 11.19, b).

La alezajele mai lungi, bara în care este fixat cuţitul este ghidată în bucşe de ghidare în ambele capete, de o parte şi de alta a piesei (/ şi 2 fig. 11.20), sau numai la un capăt, în pinola montantului secundar (fig. 11.19, a).

Dacă bara portcuţit este ghidată la ambele capete, primeşte mişcarea de rotaţie de la arborele principal printr-un cuplaj articulat (elastic), pentru a exclude influenţa neco-axialităţii arborelui principal şi barei portcuţit asupra preciziei de prelucrare. Rectilinitatea axei alezajelor se asigură, în acest caz, datorită coaxialităţii celor două bucşe de ghidare şi prin rectilinitatea barei portcuţit însăşi. Prelucrarea cu avansul longitudinal al barei portcuţit, ghidată în bucşă de ghidare, poate asigura precizia 7 ISO.

Pentru prelucrarea găurilor cu diametre între 35 şi 250 mm se folosesc blocuri cu două sau patru cuţite, care permit mărirea productivităţii prin aşchierea unui adaos mare de prelucrare de către cuţite succesive. Pentru prelucrarea de finisare a găurilor cu diametre (25...300) mm se utilizează blocuri cu două cuţite, precum şi capete de alezat cu avansui nJcrometric al cuţitului cu precizia de reglare de 0,02 mm. Prelucrarea alezajelor pe maşini de alezat şi frezat orizontale se poate face: a) după trasaj; b) prin metoda coordonatelor; c) cu aşezarea piesei în dispozitiv.

Prelucrarea după trasaj se foloseşte la producţia individuală şi de serie mică, însă nu poate asigura precizia distanţelor dintre axele găurilor de ordinul sutimilor de milimetru. La centrarea după trasaj a arborelui principal al maşinii pe axa găurii de strunjit, erorile de poziţie ale axei sunt de ordinul zecimilor de milimetru.

La metoda coordonatelor, poziţia axelor găurilor se stabileşte prin deplasarea mesei maşinii împreună cu piesa şi deplasarea arborelui principal pe direcţii perpendiculare între ele, distanţele de deplasare fiind măsurate cu calibre de lungime şi limitatoare cu comparator, sau cu ajutorul riglelor cu vernier existente pe maşină.

Pentru a se putea aplica această metodă, în desenul de execuţie al piesei, distanţele care determină poziţia axelor tuturor găurilor ce urmează a fi prelucrate trebuie să fie date faţă de două axe de coordonate rectangulare, care coincid cu bazele tehnologice ale piesei sau sunt legate prin dimensiuni faţă de aceste baze. Dacă nu este îndeplinită această condiţie, dimensiunile trebuie recalculate. Metoda de prelucrare a alezajelor cu avans executat de masa maşinii sau cu avans executat de arborele principal influenţează asupra preciziei alezajului executat. Se consideră următoarele scheme de principiu pentru prelucrarea alezajelor:

La strunjirea cu dorn port cuţit în consolă, cu avansul realizat prin deplasarea mesei împreună cu piesa (fig. 11.21), săgeata de încovoiere a dornului datorită forţelor deaşchiere rămâne constantă şi diametrul alezajului se obţine constant pe toată lungimea. Axagăurii va fi rectilinie.

La strunjirea cu dorn în consolă, cu avansul executat de arborele principal şi piesa fixă (fig. 11.22), la sfârşitul cursei, încovoierea elastică a dornului poate fi mai

mare, diametrul alezajului rezultând variabil pe lungime, iar axa acestuia curbă. • La strunjirea cu bara portcufit, cu avansul efectuat de masa maşinii-unelte (fig. 11.23), săgeata de încovoiere a barei rămâne constantă şi, ca urmare, diametrul găurii rezultă constant pe întreaga lungime. Axa găurii este rectilinie, în cazul când celelalte

condiţii sunt egale (diametrul şi lungimea găurii), săgeata de încovoiere a barei portcuţit este mai mică decât săgeata dornului în consolă, astfel că precizia necesară se obţine mai uşor.

• La alezarea cu bară portcufit, cu avansul executat de arborele principal şi piesa fixă. (fig. 11.24), săgeata de încovoiere a barei este variabilă, din cauza modificării distanţei de la cuţit până la reazem. Gaura prelucrată va avea diametrul mai mic la mijloc.

La schemele de strunjire interioară cu avans executat de masă împreună cu piesa, rectili-nitatea axei găurii este influenţată de abaterile de la rectilinitate ale ghidajelor pe care se deplasează masa.

Abaterile de la paralelismul axei arborelui principal cu ghidajele batiului duc la necoincidenţa direcţiei de avans a piesei cu direcţia axei de rotaţie a cuţitului, în acest caz, gaura strunjită se obţine ovală (fig. 11.25).

Raportul semiaxelor elipsei este a/b = cos α. (11.15)

Ovalitatea obţinută este însă relativ mică, deoarece a este mic. În general, la prelucrarea alezajelor, în afară de sculă şi de maşina-unealtă, rigi-

ditatea sistemului tehnologic şi deci precizia de prelucrare sunt influenţate şi de însăşi piesa de prelucrat, precum şi de modul de fixare a acesteia pe maşină. Chiar şi atunci când scula este relativ rigidă iar strunjirea interioară se face pe o maşină rigidă, pot apărea totuşi vibraţii din cauza rigidită(ii mici a piesei cu pereţi subţiri şi cu o fixare nestabilă pe maşina-unealtă.

11.12 Rectificarea alezajelor

Rectificarea suprafeţelor cilindrice interioare asigură precizia diametrului în treptele 7...6 ISO şi rugozitatea Ra = (l,6...0,8) µm. Se deosebesc următoarele procedee de rectificare interioară:

• rectificarea cu rotirea piesei fixate în m and r in a maşinii; • rectificarea cu piesa fixă pe maşini de rectificat interior planetare; • rectificarea pe maşini de rectificat fără vârfuri.

Rectificarea cu rotirea piesei fixate în mandrina maşinii este cel mai răspândit procedeu (fig. 11.26). Piesa de prelucrat l se fixează în mandrina maşinii 2 şi efectuează mişcarea de rotaţie, iar piatra de rectificat 3 execută o mişcare de rotaţie în jurul axei sale, mişcări rectilinii alternative 5/ şi avansul transversal st, periodic după fiecare cursă simplă sau la o cursă dublă. Sensurile de rotaţie ale piesei şi pietrei abrazive sunt opuse. Diametrul pietrei de rectificat se ia, de obicei, 0,7...0,9 din diametrul găurii.

Pentru a se obţine viteza optimă de aşchiere la rectificare de (30.. ..35) m/s trebuie ca arborele portpia-tră abrazivă să aibă o turaţie foarte mare; la diametre mici ale găurii aceste turaţii devin extrem de mari şi nu pot fi totdeauna realizate. De aceea, rectificarea găurilor cu diametru mic se face uneori la viteze mai mici decât cele optime.

Rigiditatea mică a arborelui portpiatră abrazivă în consolă, în special pentru găuri mai lungi şi cu diametru mic, obligă la folosirea unui avans transversal mai mic şi unui avans longitudinal mai mic decât pentru rectificarea exterioară.

Toate particularităţile menţionate fac ca rectificarea interioară să fie puţin productivă, mai ales pentru diametre mici şi să se caracterizeze printr-un cost ridicat. Rectificarea pe maşini de rectificat interior planetar se foloseşte pentru găuri de diametre mari în piese mari care nu sunt corpuri de revoluţie şi nu pot fi antrenate în mişcare de rotaţie. Schema procedeului este dată în fig. 11.27. Piesa este fixată pe masa maşinii. Arborele portpiatră abrazivă execută următoarele mişcări: / - rotirea în jurul axei sale; // - mişcarea planetară pe circumferinţa suprafeţei interioare a piesei; /// - mişcări rectilinii-alternative în lungul axei găurii; IV - mişcarea de avans transversal.

Procedeul se caracterizează prin productivitate mică. De aceea, în ultimul timp, rectificarea pe aceste maşini este înlocuită cu alezarea fină cu cuţit sau cu honuirea.

Rectificarea pe maşini de rectificat interior fără vârfuri se realizează după schema din fig. 11.28. Piesa 7, care trebuie să fie în prealabil rectificată pe diametrul exterior, este ghidată şi sprijinită pe trei role. Rola 2, cu diametrul mai mare, antrenează piesa în

rotaţie şi se numeşte rolă conducătoare. Rola de apăsare 3 apasă piesa pe rola 2 şi pe rola 4, aceasta din urmă având rolul de a susţine piesa. Piatra de rectificat execută mişcarea principală de rotaţie, mişcarea de avans longitudinal alternativ şi mişcarea de avans de pătrundere. La schimbarea piesei după terminarea rectificării, rola 3 se retrage spre stânga şi, eliberând piesa, permite să se introducă automat sau manual piesa următoare.

Acest procedeu de rectificare se poate folosi numai pentru piesele care au suprafaţa cilindrică exterioară riguros concentrică cu alezajul de rectificat. Procedeul se foloseşte numai la rectificarea interioară a pieselor cu pereţi subţiri, fabricate în serie mare sau în masă.

Pentru rectificarea interioară după primul procedeu, cu piesa în rotaţie şi fixată în mandrină, se folosesc de obicei maşini de rectificat cu un arbore principal. Dacă la rectificarea piesei se cere respectarea condiţiei de perpendicularitate a suprafeţei plane frontale pe axa găurii, se pot folosi maşini de rectificat cu doi arbori principali

(flg. 11.29). Cele mai productive maşini pentru rectificarea interioară cu rotirea piesei fixate

în mandrină sunt maşinile de rectificat semiautomate. Principiul de funcţionare al acestor maşini este următorul (fig. 11.30): după fixarea piesei în mandrină şi pornirea maşinii, piatra de rectificat se apropie de piesă cu avans rapid, care se modifică automat, trecând la avansul pentru rectificarea de degroşare. Urmează rectificarea de degroşare până ce rămâne numai adaosul pentru rectificarea de finisare. Apoi piatra se retrage rapid din piesă şi este îndreptată automat cu diamant, înainte de rectificarea de finisare. Finisarea se efectuează cu un avans transversal mai mic şi cu o viteză de rotaţie mai mare a piesei. După obţinerea dimensiunii necesare, piatra se retrage rapid din alezajul rectificat şi maşina se opreşte. Controlul alezajului rectificat se face în timpul prelucrării cu calibre speciale, respectiv un calibru pentru degroşare şi unul pentru finisare, care, sub acţiunea unui arc, tind să intre în alezaj la celălalt capăt (vezi poz. 7, fig. 11.30). Rectificarea de degroşare se efectuează până când calibrul de degroşare intră în alezaj. în acest moment este comandată retragerea pietrei pentru corectarea înaintea finisării. La fel, oprirea maşinii are loc când calibrul de finisare a intrat în alezaj.

Regimul de aşchiere la rectificarea interioară se caracterizează prin următoarele: • viteza periferică a piesei are valori de (50...150) m/min, pentru alezaje cu

diametrul de 20...300 mm; • avansul longitudinal al discului abraziv se ia în fracţiuni din lăţimea sa, şi anume:

- pentru rectificarea de degroşare sl = (0,6...0,8) B [mm/rot]; - pentru rectificarea de finisare sl = (0,2...0,3) B [mm/rot],

unde B este lăţimea discului abraziv; • avansul transversal st are valorile:

- pentru rectificarea de degroşare st = (0,0025...0,005) [mm/rot]; - pentru rectificarea de finisare st = (0,0015...0,0025) [mm/rot]. Găurile conice se pot rectifica pe maşini de rectificat universale sau pe maşini

de rectificat interior. Pe maşinile de rectificat universale, rectificarea conică interioară se realizează cu ajutorul unei păpuşi auxiliare portpiatră, montate pe maşină special în acest scop. Pentru obţinerea conicităţii, păpuşa portpiesă se roteşte cu unghiul corespunzător. Avansul longitudinal este efectuat de masă, iar cel de adâncime - de păpuşa portpiatră.

La maşinile de rectificat interior, găurile conice se rectifică prin rotirea păpuşii portpiesă. Masa execută mişcarea rectilinie-alternativă, iar avansul de adâncime se realizează prin deplasarea păpuşii portpiatră.

11.13. Broşarea alezajelor 11.13.1. Caracteristici tehnologice

Broşarea se aplică pentru prelucrarea diferitelor găuri cilindrice sau profilate.

Prelucrarea se realizează dintr-o singură trecere a broşei, care este deplasată în lungul

suprafeţei de prelucrat. Se pot broşa găuri cu diametre de (3...300) mm, însă folosirea broşării este, în general, economică până la diametrul de 80 mm. Broşele cu diametrul mai mic de 3 mm nu sunt suficient de rezistente iar broşele cu diametre peste 300 mm sunt atât de masive şi grele încât folosirea lor este nerentabilă.

Prin broşarea găurilor se obţine precizia 7 ISO şi rugozitatea suprafeţei Ra = (1,6. ..0,4) /im.

Principalul avantaj al broşării în comparaţie cu alte procedee de prelucrare a găurilor este productivitatea mare. Productivitatea mare se datoreşte faptului că se poate obţine o precizie ridicată într-o singură trecere, timpul auxiliar este redus, nu sunt necesare măsurări sau reglări deosebite. Deşi broşa este scumpă, totuşi, datorită faptului că are o durabilitate mare (permite prelucrarea unui număr de până la 2000 găuri fără reascuţire), se asigură şi o economicitate bună a procedeului, în condiţiile prelucrării unui număr mare de piese, la producţie de serie mare şi de masă.

Dintre dezavantaje se menţionează: complexitatea construcţiei broşelor şi consum mare de oţel rapid şi, de aici, costul lor ridicat; dificultatea broşării pieselor nerigide, deoarece la broşare apar forţe de aşchie re mari care pot deforma piesele.

Din punctul de vedere al poziţiei relative a suprafeţelor prelucrate prin broşare faţă de alte suprafeţe ale piesei, se deosebesc două tipuri de broşare a găurilor: broşarea liberă şi broşarea coordonată.

La broşarea liberă, gaura broşată nu capătă o poziţie determinată faţă de alte suprafeţe ale piesei, în acest caz, nu este necesară fixarea piesei, deoarece aceasta este apăsată pe platoul maşinii de însăşi broşa, în timpul cursei de lucru. Broşarea liberă se foloseşte atunci când gaura broşată este baza tehnologică pentru prelucrările ulterioare ale celorlalte suprafeţe ale piesei.

La broşarea coordonată trebuie să se obţină precizia poziţiei relative a găurii faţă de alte suprafeţe ale piesei, în acest caz, piesa este fixată precis şi rigid în dispozitiv special pe maşină iar broşa este ghidată cu ghidaje corespunzătoare.

11.13.2. Alegerea maşinii-unelte şi a sculei

Pentru broşare se pot folosi maşini de broşat orizontale sau verticale. Maşinile

de broşat verticale ocupă un spaţiu de producţie de circa 2...3 ori mai mic decât cele orizontale. Pe maşinile de broşat verticale se pot broşa, în general, găuri de lungime mai mică, deoarece cursa maşinii este mai mică. Pentru broşarea simultană a două găuri cu axe paralele în aceeaşi piesă (de exemplu într-o bielă de motor) se folosesc maşini de broşat speciale, orizontale sau verticale, cu două b roşe.

Pentru broşarea găurilor pe maşinile de broşat, aşezarea pieselor se poate face pe un suport rigid sau pe un suport sferic autocentrant. Aşezarea pe suport rigid l se foloseşte când suprafaţa frontală de aşezare a piesei 2 este prelucrată în prealabil perpendicular pe axa găurii (fig. 11.31). Prelucrarea prealabilă a suprafeţei frontale trebuie să se facă într-o singură aşezare, cu prelucrarea prealabilă a găurii, pentru a obţine condiţia de perpendicularitate. Dacă suprafaţa frontală nu este prelucrată sau este prelucrată insuficient de precis, piesa l se aşază pentru broşare pe un suport sferic autocentrant 2 (fig. 11,32).

Broşele pentru găuri pot fi: broşe normale, acţionate prin tragere, şi broşe-poanson, acţionate prin împingere. Broşele normale suntcele mai răspândite; acestea sunt solicitate la întindere. Broşele-poanson sunt solicitate la compresiune şi sunt mult mai scurte, (150...300) mm.

Dacă la proiectarea sculei lungimea broşei rezulta prea mare, peste 1000... 1500 mm, se vor prevedea mai multe treceri de broşare, efectuate fiecare cu câte o broşa; se obţin astfel garnituri de broşe.

Broşarea se face cu lichide de ungere-răcire: pentru oţel se foloseşte petrol sulfonat, emulsie sau ulei vegetal, iar pentru fontă sau bronz uleiuri mixte sau broşarea se face fără răcire. Utilizarea lichidelor de ungere-răcire micşorează forţa de aşchiere la broşare cu (20...30) % faţă de broşarea uscată.

11.13.3. Regimul de aşchiere

Determinarea regimului de aşchiere Ia broşare constă în stabilirea avansului pe dinte sd şi a vitezei de aşchiere vp .

Avansul pe dinte sd reprezintă grosimea stratului aşchiat de un dinte al sculei şi este determinat de diferenţa înălţimilor a doi dinţi succesivi ai broşei. Valoarea avansului pe dinte se stabileşte, în prealabil, la proiectarea broşei şi este de (0,02...0,05) mm pentru broşe rotunde.

Viteza de aşchiere la broşare depinde de proprietăţile fizico-mecanice ale materialului de prelucrat, de materialul broşei, de precizia diametrului găurii şi rugozitatea cerută suprafeţei broşate. Principalul factor care limitează viteza de aşchiere nu este durabilitatea economică a sculei, ci rugozitatea şi precizia diemensiunilor. Informativ, valorile vitezelor de aşchiere pentru a obţine precizia 7 ISO şi rugozitatea Ra = (l,6...0,4) fim sunt de (2...4) m/min, la broşarea otelului.

11.14. Tehnologia netezirii suprafeţelor cilindrice interioare

Prelucrarea de netezire a suprafeţelor cilindrice interioare trebuie să asigure o precizie foarte mare a diametrelor şi o rugozitate redusă a suprafeţei. Netezirea suprafeţelor cilindrice interioare se poate realiza prin următoarele procedee: strunjirea interioară de netezire, honuirea, lepuirea etc.

11.14.1. Strunjirea interioară de netezire

Procedeul strunjirii de netezire a găurilor asigură precizii 6...7 ISO şi rugozitatea suprafeţei Ra = (0,8...0,1) µm.

Prelucrarea se realizează pe strunguri rapide sau pe maşini de alezat verticale

sau orizontale, cu ajutorul cuţitelor cu plăcute din carburi metalice sau cu cuţite prevăzute cu diamant.

Procesul de strunjire interioară de netezire se caracterizează prin înlăturarea unor adaosuri de prelucrare foarte mici, la viteze de aşchiere mari, care depăşesc cu mult pe cele de la strunjirea obişnuită. Astfel, se lucrează cu viteze de (300...1500) m/min pentru aliaje neferoase şi cu (200...250) m/min pentru fonte şi oteluri, cu adâncimi de aşchiere mici de (0,05...0,20) mm şi avansuri mici de (0,01...0,1) mm/rot. Condiţia hotărâtoare pentru obţine i ea unei precizii ridicate de prelucrare este starea perfectă a lagărelor arborelui principal al maşinii (bătaia radială maximă 0,005 mm), lipsa vibraţiilor arborelui principal şi a dispozitivului cu piesa de prelucrat.

Pe maşinile de alezat fin, cuţitul se fixează în bară de alezat şi efectuează mişcarea principală de rotaţie, iar piesa de prelucrat este fixată pe masa maşinii şi execută mişcarea de avans. La unele maşini de alezat fin, mişcarea de avans este realizată de arborele principal. Reglarea foarte precisă a cuţitului m bara de alezat se realizează cu şurub micrometric sau cu dispozitiv cu comparator (fîg. 11.33). Strunjirea interioară de netezire se realizează în două faze: prealabilă şi finală. La strunjirea de netezire prealabilă se îndepărtează 75 % din adaosul total iar strunjirea finală se face cu adâncime mică de aşchiere, pentru ca deformaţiile sistemului tehnologic să fie reduse la minim. Strunjirea de netezire a suprafeţelor cilindrice interioare se foloseşte la fabricaţia de serie mare şi de masă pentru netezirea găurilor de bolţ în pistoane din aliaje de aluminiu, pentru alezajele bielei, pentru diferite locaşuri de lagăre etc.

11.14.2. Honuirea găurilor Netezirea găurilor prin honuire se realizează pe maşini de honuit cu o sculă de

construcţie specială, numită hon. Schema de principiu a honuirii este dată în fig. 11.34, a iar construcţia unui cap de honuit - în fig. 11.34, b.

Honul este prevăzut cu bare abrazive în număr de 3... 12, cu granulaţie fină, care sunt apăsate simultan pe pereţii găurii, în cazul honului prezentat în fig. 11.34, b, desfacerea suporţilor barelor abrazive / se face cu ajutorul conurilor de reglare 2 şi a plăcilor intermediare 3, prin rotirea axului filetat 4, înşurubat în conul inferior; astfel se creează o anumită presiune de apăsare a barelor pe suprafaţa de prelucrat. Capul de honuit execută o mişcare continuă de rotaţie într-un singur sens şi o mişcare rectilinie alternativă, în timp ce piesa este fixă. Barele abrazive sunt din electrocorindon pentru piese din oţel şi carbură de siliciu - pentru piese din fontă.

Deoarece honul se autocentrează după alezajul de honuit, prin honuire nu se poate asigura corectarea poziţiei axei găurii; pentru a permite autocentrarea honului, acesta se îmbină printr-un cuplaj articulat cu arborele principal al maşinii de honuit. Prin honuire se obţine numai precizia diametrului şi micşorarea ovalităţii şi conicităţii găurii.^ Prelucrările care preced honuirea trebuie să asigure poziţia corectă a axei găurii, înainte de honuire, alezajul trebuie să fie prelucrat prin alezare, strunjire de finisare sau rectificare.

În procesul de honuire, traiectoriile granulelor abrazive formează pe suprafaţa găurii o reţea fină de linii elicoidale (fig. 11.35). Dacă se desfăşoară suprafaţa cilindrului pe un plan, aceste linii elicoidale devin drepte care se intersectează sub unghiul 2a.

Unghiul 2 a este determinat de raportul dintre viteza mişcării rectilinii-alternative vm şi viteza mişcării de rotaţie vrot:

Unghiul 2 a de încrucişare a traiectoriilor influenţează asupra calităţii

suprafeţei şi productivităţii prelucrării. O dată cu micşorarea valorii tga, se îmbunătăţeşte calitatea suprafeţei, însă se micşorează productivitatea. Dimpotrivă, la mărirea valorii tga are loc o intensificare a autoascuţirii barelor abrazive, productivitatea creşte, însă se înrăutăţeşte calitatea suprafeţei.

Honuirea se execută în două faze: prealabilă şi finală. Pentru honuirea prealabilă se recomandă să se ia tga = (0,35...0,6) iar pentru honuirea finală tga = (0,15...0,25). Granulaţia barelor abrazive este de 16...4 pentru honuirea prealabilă şi M28...M7 pentru honuirea finală.

Deoarece viteza mişcării rectilinii-alternative, viteza mişcării de rotaţie şi unghiul de încrucişare a traiectoriilor sunt interdependente, în practică se stabileşte în primul rând viteza mişcării de rotaţie a honului şi apoi se variază viteza mişcării rectilinii-alternative pentru obţinerea unghiului a dorit.

Viteza de rotaţie are valori de (60...75) m/min pentru fontă şi bronz şi de (20.. ..35) m/min pentru piese din oţel călit.

Viteza mişcării rectilinii-alternative depinde în mare măsură de lungimea cursei de lucru (tabelul 11.1).

Depăşirea limitelor de viteză recomandate nu este indicată, deoarece, o dată cu mărirea valorilor νra, deci a numărului de curse duble pe minut, cresc forţele de inerţie.

Tabelul 11.1 Viteza mişcării rectilinii-alternative

Lungimea cursei Lc se determină astfel (fig. 11.36):

llLL dc −+= 2 Lungimea de depăşire a pieselor /rf se ia aproximativ 1/3; lungimea barelor / se

ia în funcţie de lungimea găurii: Ll )75,0...5,0(=

Depăşirea de la capetele găurii este necesară pentru a se evita apariţia unor micşorări de diametre la capete. Presiunea de apăsare a barelor abrazive pe pereţii găurii este de (l.. .4) daN/cm2 la honuirea prealabilă şi (0,5...2) daN/cm2 la honuirea finală.

Honuirea se execută cu lichide de ungere-răcire: pentru fontă - un amestec de 90% petrol şi 10% ulei de maşini; pentru oţel - un amestec de 50% petrol şi 50% ulei.

La honuire se obţin precizii 6...7 ISO şi rugozitatea Ra = (0,4...0,01) µm - suprafaţă cu luciu de oglindă. Honuirea se foloseşte, de exemplu, pentru prelucrarea finală a cămăşilor de cilindri.

11.14.3. Lepuirea suprafeţelor interioare Lepuirea suprafeţelor interioare se realizează cu ajutorul granulelor abrazive

libere, de granulaţie foarte fină, amestecate într-un lichid de ungere sau conţinute în paste abrazive şi interpuse între suprafaţa de prelucrat şi scula de lepuit, aflate în mişcare relativă, în fig. 11.37 se prezintă un dorn de lepuit elastic din fontă.

Dornul de lepuit este fixat în arborele principal al maşinii de lepuit de la care primeşte o mişcare de rotaţie alternativă şi o mişcare rectilinie-alternativă în lungul axei alezajului. Piesa de lepuit se aşază într-un dispozitiv de prindere sau se ţine manual.

Prin lepuire se obţine o precizie înaltă, precizia 6 ISO, şi o calitate foarte bună a suprafeţei, Ra = (0,1...0,01) fim. Lepuirea nu corectează ovalitatea sau conicitatea alezajului, care trebuie să fie reduse la minim încă la operaţiile anterioare.

11.14.4. Netezirea alezajelor prin deformare plastică În construcţia de maşini se recurge tot mai des la prelucrarea pieselor

fără îndepărtare de aşchii, prin deformare plastică, care este un procedeu foarte productiv pentru finisarea suprafeţelor de revoluţie. Procedeul constă în trecerea prin alezaj a unor scule de anumite forme, şi anume: bile, dornuri, broşe, role etc. în urma presării în alezaj a sculei de diametru mai mare ca al alezajului (fig. 11.38; / - semifabricat; 2 - bilă; 3 -broşa; 4 - poanson), se produc deformaţii elastice şi plastice. Cu cât diferenţa dintre cele două diametre este mai mare, cu atât deformaţiile vor fi mai pronunţate, modificându-se dimensiunile alezajului datorită deformaţiilor remanente. Stratul superficial va rezulta cu o rezistenţă la oboseală şi o duritate mai mare cu (20...30)% decât a materialului de bază.

în fig. 11.38, c Ds este diametrul sculei (bilei) iar DQ - diametrul iniţial al alezajului. Deformaţia elastică este dată de relaţia

rse DD −=δ în care Dr este diametrul alezajului după prelucrare. Deformaţia

remanentă efectivă va fi

0DDrr −=δ Eficienţa tehnico-economică a procedeului este ridicată mai ales la

prelucrarea alezajelor mari la piesele grele. Precizia de prelucrare depinde de precizia anterioară a alezajului, marcând b îmbunătăţire dacă au fost aleşi corespunzător parametrii de lucru.

Rugozitatea suprafeţei după netezire prin deformare plastică este Ra = (0,5.. ..3,2) µm. Prelucrarea se face în prezenţa unui lubrifiant.

La prelucrarea oţelului şi a bronzului se foloseşte uleiul mineral, iar la prelucrarea fontei, petrolul. Pezavanţajul procedeului cpnşţlîn faptu că, dacă tehnologia, aplicată este necorespunzătoare, se produc exfolieri la nivelul superficial.

TEHNOLOGII DE PRELUCRARE A PIESELOR

CU GHIDAJE

12.1. Rolul funcţional, formele constructive şi condiţiile tehnice de execuţie a ghidajelor

In construcţia de maşini, cuplurile de ghidare asigură deplasarea organului

mobil pe traiectorii rectilinii sau circulare, ele fiind cunoscute în mod curent sub denumirea de ghidaje, destinate atât pentru mişcările rectilinii, cât şi pentru mişcările circulare.

Ghidarea maşinilor-unelte au rolul de a conduce în timpul funcţionării organele mobile, cum sunt săniile, mesele, suporţii etc., respectiv de a susţine aceste organe.

Profilul unui ghidaj este dat de conturul secţiunii într-un plan perpendicular pe direcţia de deplasare a organului mobil, în cazul ghidajelor pentru mişcarea rectilinie şi, respectiv, într-un plan radial, în cazul ghidajelor pentru mişcarea circulară. Profilurile ghidajelor folosite la maşinile-unelte sunt de mai multe feluri: triunghiulare, plane şi cilindrice.

Profilul triunghiular este întâlnit în trei variante: profilul în A, profilul în V şi profil în coadă de rândunică.

Ghidajele cu profil în A se construiesc simetrice (fig. 12.1, a) sau asimetrice, (fig. 12.1, b şi c). Acestea au unele avantaje în comparaţie cu alte tipuri de ghidaje. Astfel, aşchiile rezultate din procesul de aşchiere nu se menţin pe suprafeţele lor de ghidare, ci se rostogolesc pe suprafeţe înclinate, astfel că uzarea se produce mai lent. De asemenea, aceste ghidaje au proprietatea de reglare automată a jocului creat datorită uzării. Ghidajele cu profil în V se construiesc, de asemenea, cu profil simetric (fig. 12.2, a) sau asimetric (fig. 12.2, b). Aceste ghidaje prezintă avantajul că ungerea se face în bune condiţii, datorită posibilităţii de menţinere a uleiului în cavitatea creată la suprafeţele de ghidare. Totodată, trebuie remarcat faptul că, spre deosebire de ghidajele cu profil hi A, aici apare ca dezavantaj acumularea aşchiilor sau a particulelor abrazive între suprafeţele de ghidare, contribuind la uzarea lor mai rapidă.

Ghidajele cu profil în A şi în V se folosesc cu precădere în plan orizontal. Ghidajele cu profil în coadă de rândunică (fig. 12.3) se construiesc, în

general, cu un unghi între suprafeţele de ghidare de 55°, ceea ce corespunde unei prelucrări mai uşoare şi funcţionări în condiţii mai bune. Aceste ghidaje nu au proprietatea de autoreglare a jocului rezultat din uzare, însă prezintă avantajul unei reglări uşoare, folosind în acest scop elemente speciale de reglare cunoscute sub denumirea de pene de reglare.

De asemenea, în comparaţie cu ghidajele cu profil în A şi V, care se evită a fi folosite practic pentru deplasarea organelor mobile pe verticală, mai ales arunci când forţa rezultantă acţionează în sensul desprinderii acestora, ghidajele cu profil în coadă de rândunică se folosesc mai frecvent.

Ghidajele cu profiluri plane, cunoscute şi sub denumirea de ghidaje cu profiluri dreptunghiulare, după cum arată şi denumirea, sunt formate din suprafeţele plane ale unui dreptunghi, putând fi folosite atât toate laturile sale (fig. 12.4, a-c), cât şi numai trei laturi (fig. 12.4, d-f), atunci când a patra latură, care închide profilul, este înlocuită de o forţă permanetă P. Aceste ghidaje prezintă avantajul unei prelucrări şi întreţineri mai uşoare în raport cu celelalte profiluri. Aşezarea lor în plan orizontal favorizează ungerea datorită faptului că pelicula de lubrifiant este bine menţinută, însă pericolul uzării rapide este prezent şi aici, întrucât suprafeţele de ghidare pot reţine aşchiile şi particulele abrazive.

Ghidajele cu profiluri plane sunt folosite cu precădere la maşinile-unelte grele, care necesită suprafeţe portante mari.

Ghidajele cu profil cilindric sunt formate din bare cilindrice sau ţevi, care pot constitui suprafaţa de ghidare a organului fix sau mobil, în funcţie de aceasta, caracteristicile lor pot fi asemănate cu cele ale ghidajelor cu profil în A (fig. 12.5, ă), în care ghidajul cilindric l este fixat de organul fix 2, sau cu ale ghidajelor în V (fig. 12.5, b), unde ghidajul cilindric 7 este fixat de organul mobil 3.

Prima soluţie este cea mai frecvent utilizată, întrucât asigură o rigiditate mai mare cuplului de ghidare. Sunt cazuri în care este necesară folosirea în întregime a suprafeţei cilindrice a ghidajului, aşa cum rezultă din fig. 12.5, c-e. Aceste ghidaje cilindrice sunt utilizate la ghidarea pinolei de la păpuşile mobile ale strungurilor, la axele principale ale maşinilor de alezat orizontale şi ale maşinilor de găurit, în ultimul timp s-au construit experimental raboteze având ghidaje cu profil cilindric realizat din două ţevi dispuse paralel, pentru a micşora uzura suprafeţei de alunecare.

Ţinând seama de faptul că ghidajele determină precizia în exploatare a mă sini i-unelte, este absolut necesar ca, pentru o funcţionare optimă, ghidajele să îndeplinească o serie de condiţii tehnice, printre care: • faţă de punctele de aplicaţie a forţelor exterioare, suprafeţele lor să aibă o astfel

de orientare încât reacţiunile şi momentele de răsturnare ce se exercită asupra acestor suprafeţe de ghidare să fie minime;

• presiunile de contact să nu depăşească, în timpul funcţionării, valorile admisibi le şi, totodată, să se exercite pe aceleaşi suprafeţe, astfel încât jocurile dintre suprafeţele de alunecare să nu se amplifice, fapt care ar duce la micşorarea preciziei;

• adoptarea unor soluţii constructive astfel încât să se obţină o repartiţie a presiu nilor de contact cât mai uniformă;

• să asigure menţinerea îndelungată a preciziei de conducere a organului mobil;

• ghidajele cuplului de ghidare să fie construite din materiale foarte rezistente la uzare, în special cele ale batiurilor;

• evitarea situaţiilor de egalitate a durităţilor ambelor ghidaje în contact, deoarece atunci uzura este maximă şi apare tendinţa de gripare;

• ghidajele să fie, pe cât posibil, autoreglabile sau cel puţin uşor reglabile, astfel încât jocurile provenite din uzarea suprafeţelor în frecare să poată fi uşor compensate;

• să prezinte o mare simplitate constructivă şi un montaj uşor; • să li se asigure o ungere suficientă pentru cazul când lucrează în regim de fre

care mixtă, iar pentru regimul de frecare lichidă, ungerea să fie abundentă şi continuă, astfel încât să se menţină pelicula de ulei între suprafeţele în frecare;

• să fie protejate contra depunerilor de aşchii sau abrazivi; • calitatea, precizia prelucrării şi a montării ghidajelor să fie corespunzătoare; • abaterile de la liniaritate a ghidajelor de batiuri trebuie să se încadreze în

limitele (0,01.. .0,05) mm pe o lungime de 1000 mm, iar în cazul maşinilor-unelte de înaltă precizie putând să ajungă la 0,002 mm / 1000 mm lungime;

• abaterile de la paralelism a ghidajelor trebuie să se încadreze în limitele (0,01.. ..0,03) mm pe o lungime de 1000 mm;

• abaterile de la perpendicularitate a ghidajelor diferitelor organe ale maşinii- unelte trebuie să se încadreze în limitele (0,02...0,1) mm pe lungime de 1000 mm;

• rugozitatea suprafeţelor ghidajelor trebuie să fie Ra = (1,6...0,8) pm, iar la maşinile de înaltă precizie Ra = 0,05 µm.

12.2. Materiale şi semifabricate utilizate

la fabricarea ghidajelor Până în prezent, marea majoritate a ghidajelor au fost executate dintr-o

bucată cu organul fix (cum este batiul) sau cu cel mobil (cărucior sau sanie), prin turnare din fontă. Acest procedeu se recomandă a fi folosit la producţia de serie a maşinilor-unelte, deoarece numai în acest caz turnarea devine avantajoasă, în acest sens se folosesc fontele cenuşii, fontele modificate, fontele oţelite, fontele aliate. Cele mai răspândite sunt fontele cenuşii, mai ales perlitice, la care presiunea critică de contact este de 0,16 daN/mm2. în ţara noastră, pentru batiurile strungurilor carusel şi ale maşinilor orizontale de frezat şi alezat se foloseşte fonta Fc 250.

Fonta modificată (cu adaosuri de ferosiliciu, silicocalciu, siliciură de aluminiu) la o structură perlitică fină asigură o rezistenţă la uzare a ghidajelor de 2-3 ori mai mare decât a fontelor cenuşii nemodificate.

Proprietăţile fontelor modificate se apropie de proprietăţile oţelurilor. Astfel, acestea pot fi călite după încălzire superficială cu curenţi de înaltă frecvenţă sau cu flacără oxiacetilenică, după care duritatea superficială ajunge la (45...52) HRC.

Fonta ofelită se obţine în cubilou, prin adăugarea unei încărcături de deşeuri de oţel, care poate varia în limite largi, de la 25% la 90%. Prin adăugarea încărcăturii de deşeuri din oţel, conţinutul în carbon din fontă scade, proprietăţile

mecanice ale acesteia se îmbunătăţesc, dar scade în acelaşi timp fluiditatea. De aceea, folosirea acestui tip de fontă este limitată, mai ales dacă se ţine seama şi de faptul că la aceste materiale se manifestă tendinţa de gripare, explicată în multe situaţii prin apariţia unor structuri dendritice în masa fontei oţelite.

Fonta aliată este justificată numai în anumite cazuri excepţionale datorită costurilor ridicate. Elementele de aliere folosite sunt Ni şi Cr în proporţie de l ,2% până la l ,5%. Duritatea fontei cu Ni la care se mai folosesc şi alte elemente de aliere, cum sunt Si, Mn, P, S, Mg, V, Ti, în diferite proporţii ajunge până la 400 HB.

Fontele aliate sunt întâlnite mai mult la fabricarea maşinilor-unelte de precizie ridicată, datorită rezistenţei deosebite la uzare.

În cazul ghidajelor aplicate, organul fix sau mobil este executat dintr-un material ieftin, iar ghidajele dintr-un material calitativ superior, care să îndeplinească condiţiile tehnice severe impuse.

Prin aceasta costul organului fix sau mobil scade, iar durabilitatea ghidajelor devine mult mai mare.

Materialele folosite în prezent în construcţia ghidajelor aplicate sunt: fontele aliate, otelurile de calitate, materialele plastice etc.

Experienţele au demonstrat că rezistenta la uzare a ghidajelor din otel călit în contact cu fonta este de 5-10 ori mai mare decât a ghidajelor din fontă în contact cu corp tot din fontă. Deci, cuplul de materiale cel mai rezistent la uzare este otelul de calitate călit în contact cu fonta.

Dintre materialele plastice utilizate la ghidajele aplicate se menţionează: textolitul, tezitul, umatextul şi u măcar tul.

În cazul producţiilor de serie mică şi unicate, batiurile unor maşini-unelte speciale sau agregat sunt fabricate în construcţii sudate din otel. Semifabricatele sudate au următoarele avantaje: reduc greutatea cu (40-50)%, în raport cu semifabricatele turnate; reduc costul batiurilor cu (30-40)%. În producţiile de serie mijlocie şi serie mare, costul unei construcţii sudate devine comparabil cu costul unei construcţii turnate. Se preferă în acest caz construcţia turnată, deoarece asigură o rigiditate mai bună maşinii-unelte şi o comportare mai bună în regim dinamic, având proprietatea de a absorbi şi atenua mai bine vibraţiile din sistemul tehnologic.

Batiurile lungi, destinate maşinilor-unelte grele, se fac din câteva piese-segment de (4...5) m lungime, din considerente tehnologice de prelucrare, de montaj sau de transport. Tot pentru maşini-unelte grele se construiesc batiuri din beton armat, placate cu ghidaje din fontă sau otel, tratate termic pentru durificare şi prelucrate corespunzător. Aceste tipuri de ghidaje au avantajul timpului redus de obţinere şi al costului redus de fabricaţie.

12.3. Principiile care stau la baza proiectării tehnologiei

de prelucrare a batiurilor

• În producţiile de unicate şi serie mică, în prima operaţie se face trasarea semifa-bricatului, atât în vederea fixării pe masa maşinii-unelte, cât şi a prelucrării. Trasarea semifabricatului, în multe cazuri, trebuie repetată, deoarece, după prelucrările de degroşare, liniile trasate se pot şterge sau deforma o dată cu deformarea batiului datorită tensiunilor inte/ne de la elaborarea semifabricatului sau de la prelucrările mecanice de degroşare.

• În toate cazurile, atât pentru prelucrarea de degroşare, cât şi pentru prelucrarea de finisare şi foarte fină (rectificare sau răzuire), mai întâi trebuie prelucrată suprafaţa postamentului şi apoi suprafeţele ghidajelor. Dacă nu se respectă acest principiu, scade precizia de prelucrare a ghidajelor.

Presupunând, de exemplu, că prelucrarea de finisare se face mai întâi la ghidaje, semifabricatul degroşat este fixat pe masa maşinii-unelte cu erori mari de aşezare şi fixare, deoarece, după prelucrările de degroşare, datorită redistribuirii tensiunilor interne, semifabricatul capătă abateri de formă relativ mari. în condiţiile în care batiul se aşază pe masa maşinii cu suprafaţa deformată, aceasta se va deforma elastic sub acţiunea forţelor de strângere. După finisarea ghidajelor, batiul îndepărtat de pe masa maşinii revine elastic la forma avută înainte de fixare, fapt ce conduce la apariţia erorilor de formă a ghidajelor

(abateri de la rectilinitate şi planitate) şi de poziţie (abateri de la paralelism). Pe de altă parte, dacă se finisează mai întâi ghidajele şi se aşază batiul pe

ghidaje pentru finisarea postamentului, se va ajunge la deteriorarea aproape sigură a ghidajelor.

• Prelucrările de finisare trebuie executate în operaţii separate de cele de degroşare, în special pentru batiurile maşinilor-unelte de înaltă precizie. Acest principiu se bazează pe următoarele considerente:

- în urma prelucrării de degroşare s-a văzut că apar deformaţii însemnate ale batiului datorită redistribuirii tensiunilor interne remanente; dacă prelucrarea de finisarea batiului se execută în aceeaşi operaţie, atunci, după îndepărtarea batiului de pe masa maşinii, redistribuirea tensiunilor interne, care continuă să aibă loc, provoacă erori mari de formă ale suprafeţelor prelucrate;

- în timpul prelucrării de degroşare iau naştere tensiuni interne în stratul superficial al suprafeţei prelucrate, chiar dacă acestea nu au existat în corpul semifabricatului; pentru înlăturarea acestora trebuie să se prevadă în planul de operaţii o operaţie de detensionare, prelucrarea de finisare urmând să se execute într-o operaţie separată;

- prelucrarea de finisare, despărţită de cea de degroşare într-o operaţie separată, se poate executa pe o maşină mult mai precisă decât maşina pe care a avut loc prelucrarea de degroşare;

- prelucrarea de finisare, în urma căreia se obţin dimensiunile finale, precum şi gradul impus de calitate a suprafeţei trebuie să fie executate de muncitori cu înaltă calificare profesională.

• Dacă batiul este prevăzut şi cu alezaje principale, atunci acestea trebuie să fie prelucrate după prelucrarea ghidajelor. Acest principiu se bazează pe considerentul că este mult mai simplă, mai solidă şi mai precisă aşezarea batiului pe ghidaje pentru prelucrarea acestor alezaje, decât aşezarea şi centrarea pe alezaje pentru prelucrarea ghidajelor. Desigur, că acest principiu poate fi încălcat în unele cazuri speciale, după analiza minuţioasă a tuturor posibilităţilor de orientare şi fixare.

• Executarea alezajelor şi filetelor de fixare trebuie să se efectueze în ultimele operaţii ale procesului tehnologic, înaintea operaţiei de prelucrare foarte fină a ghidajelor (rectificare sau răzuire), deoarece executarea acestora, respectiv găurirea pe suprafeţe brute, mai ales turnate, este legată de foarte multe greutăţi (uzare prematură a burghiului, regim scăzut de aşchiere, devierea burghiului, cantitate mare de metal îndepărtată prin burghiere, productivitate scăzută şi cost ridicat).

12.4. Variante de trasee tehnologice la prelucrarea batiurilor de maşini-unelte

Traseul tehnologic de prelucrări mecanice ale batiurilor se stabileşte în funcţie

de următoarele condiţii: dimensiunile de gabarit, precizia impusă, volumul de producţie (sistemul de fabricaţie), procedeul de obţinere a semifabricatului etc.

De aceea se pot proiecta mai multe variante de trasee tehnologice. Se vor prezenta în continuare două variante de prelucrare a batiurilor de strunguri normale în producţia de serie mică şi serie mare, în ambele cazuri prelucrarea făcându-se pe loturi de piese.

în fîg. 12.6 se prezintă numerotarea suprafeţelor unui batiu de strung normal. Traseul tehnologic de prelucrări mecanice a batiului de strung normal pentru o

producţie de serie mică poate cuprinde următoarele operaţii:

1) trasarea suprafeţelor (S} ... S10); 2) rabotarea de degroşare a suprafeţei tălpilor postamentului (Sj); 3) rabotarea de degroşare a suprafeţelor de ghidare şi a canalelor (S2 … S16); 4) frezarea de degroşare şi de finisare a suprafeţelor de capăt (517); 5) detensionarea (îmbătrânirea) naturală sau artificială; 6) rabotarea de finisare a tăplilor (S1); 7) rabotarea de finisare a suprafeţelor de ghidare şi a canalelor (S2 ... 5I6); 8) prelucrarea găurilor şi a filetelor de prindere; 9) tratamentul termic de călire superficială a ghidajelor; 10) rectificarea suprafeţelor active ale ghidajelor (S9, S10, S13 ... S16); 11) curăţire, debavurare; 12) control final.

în cazul producţiei de serie mare, traseul tehnologic va cuprinde următoarele operaţii: 1) frazarea de degroşare a suprafeţei tălpilor (Sj); 2) frezarea de degroşare a suprafeţelor de ghidare pe o maşină de frezat portal

(longitudinal) cu mai multe axe (S2 ... S16); 3) frezarea de degroşare şi finisare a suprafeţelor de capăt (S17); 4) detensionarea (îmbătrânirea) naturală sau artificială; 5) frezarea de finisare a tălpilor (S1); 6) frezarea de finisare a suprafeţelor de ghidare (52 ... S10 şi S13 …S16); 7) prelucrarea găurilor şi a filetelor de prindere; 8) tratamentul termic de călire superficială a ghidajelor; 9) rectificarea suprafeţelor active ale ghidajelor (S9, S10, S13 ... S16) 10) curăţire, debavurare; 11) control final.

Din studiul comparativ al celor două trasee tehnologice se observă că în cazul producţiei de serie mare se elimină total operaţia de trasare şi se înlocuieşte rabotarea cu frezarea, care este mult mai productivă şi mai eficientă la producţii de serie mare. După cum se va observa în continuare, în funcţie de forma, dimensiunile, precizia şi volumul de fabricaţie, pot exista unele abateri de la traseele tehnologice prezentate.

12.5. Prelucrările de degroşare şi de finisare prin rabotare a ghidajelor

În producţiile de unicate şi de serie mică, prelucrarea suprafeţelor la batiuri se

face după trasaj, deoarece utilizarea dispozitivelor nu este economică. Trasajul profilului acestor suprafeţe se execută pe una din suprafeţele de capăt ale batiului (517 - fig. 12.6).

Succesiunea fazelor operaţiei de prelucrare a suprafeţelor superioare nu prezintă o importanţă deosebită; aceasta se stabileşte având în vedere faptul că cuţitul trebuie să se schimbe cât mai rar, iar deplasările în gol ale suporţiilor să fie cât mai mici. Totdeauna, atunci când este posibil, trebuie să se prevadă prelucrarea simultană cu doi-trei sau patru suporţi, lăsând un adaos de prelucrare de (2,5...3) mm pentru operaţia de finisare, în funcţie de dimensiunile batiurilor, pentru mărirea productivităţii prelucrării în serie şi utilizarea cât mai completă a suprafeţei utile, pe masa maşinii se fixează două sau trei batiuri.

Metodele de degroşare prin rabotare a ghidajelor sunt în funcţie de profilul şi dimensiunile acestora.

In fig. 12.7, a se prezintă modul de prelucrare a ghidajelor plane (orizontale şi verticale), iar în fig. 12.7, b prelucrarea ghidajelor înclinate, în funcţie de dimensiunea ghidajului înclinat, acesta se poate prelucra cu toată muchia sculei (ghidajul din stânga) sau cinematic pentru suprafeţe înclinate mai mari (ghidajul din dreapta).

Regimul de aşchiere la rabotarea de degroşare a ghidajelor din fontă cu mai multe cuţite simultan armate cu carouri K30 este următorul: viteza de aşchiere ν = (20.. .40) m/min; avansul pe o cursă dublă s = (0,8...l,5) mm/c.d.; adâncimea de aşchiere f =(5... 15) mm.

Cu toate că dimensiunile finale şi netezimea suprafeţelor ghidajelor nu se obţin la prelucrarea de finisare prin rabotare, totuşi dimensiunile trebuie să fie realizate destul de precis, deoarece adaosul de prelucrare lăsat pentru operaţia de prelucrare fină (rectificare, răzuire, rulare etc.) este de numai (0,2...0,4) mm. Precizia impusă rabotării de finisare nu poate fi realizată după trasaj; liniile de trasaj rămase de la prelucrarea de degroşare servesc numai pentru orientare la reglarea cuţitelor la dimensiune.

La prelucrările de finisare prin rabotare se folosesc, pe cât posibil, cuţite late care permit prelucrarea cu avansuri mai mari decât la degroşare şi cu adâncimi de aşchiere mai mici, conducând la calităţi ale suprafeţelor prelucrate cu mult superioare celor obţinute la degroşare.

12.6. Prelucrările de degroşare şi de finisare

prin frezare a ghidajelor

Prelucrarea ghidajelor prin frezare se poate efectua după patru metode. • Frezarea cu freze standardizate la o singură aşezare a batiuluipe masa

maşinii (fig. 12.8). Prelucrarea se poate face pe o maşină de frezat cu două coloane şi patru capete de frezat. Această metodă de prelucrare necesită un timp auxiliar foarte mare pentru pregătirea şi reglarea la dimensiune în vederea obţinerii preciziei impuse, în afară de aceasta, numărul fazelor operatei, egal cu cel ăl trecerilor mesei de frezat, este relativ mare (în cazul exemplului este egal cu patru). După ce se prelucrează suprafeţele din fig. 12.8, a, se schimbă şi se reglează alte scule, în alte poziţii, pentru alte suprafeţe, ca în fig. 12.8, b şi aşa mai departe (suprafeţele din fig. 12.8, c şi apoi cele din 12.8, d).

•

După cum se observă, în toate fazele se pot utiliza numai freze standardizate, şi anume freze cilindro-fronţăie, pentru exemplul dat. Aceste freze fiind din oţel rapid, face ca regimul de aşchiere să fie relativ scăzut.

Utilizarea capetelor de frezat cu dinţi demontabili cu carburi metalice permite intensificarea regimului de aşchiere, dar conduce la creşterea numărului de faze ale operaţiei.

Datorită dezavantajelor prezentate, procedeul este utilizat mai mult în producţia de serie mică şi pentru ghidaje cu un grad redus de complexitate, pentru a avea timpi auxiliari mai mici.

• Frezarea cu freze standardizate in câteva operaţii. Spre deosebire de metoda precedentă, frezarea în mai multe operaţii conduce la scăderea timpului auxiliar consumat cu pregătirea şi reglarea la dimensiune a fiecărui cap de frezat, acesta transformând u-se în timp de pregătire-încheiere, care se consumă o singură dată pentru tot lotul de batiuri. Operaţia cu patru faze din fig. 12.8 se va transforma în patru operaţii cu câte o fază.

Metoda are însă dezavantajul creşterii timpului auxiliar consumat cu transportul batiului de la o maşină la alta şi fixarea acestuia în vederea prelucrării la fiecare operaţie.

La alegerea acestei metode de frezare trebuie să se aibă în vedere faptul că, în acest caz, creşte producţia ne termin aţă şi spaţiul neproductiv din ateliere ocupat cu depozitarea şi manevrarea batiurilor. Această metodă conduce la rezultate economice pozitive în cazul unor serii mari de piese şi nu prea grele. • Frezarea cu complet de freze speciale. Prelucrarea se efectuează pe maşini de frezat portal (longitudinal). Pe un ax portfreze se fixează completul de freze, fiind antrenat de cele două capete de frezat laterale, ca în fig. 12.9.

Dintr-o singură trecere se realizează întregul profil al ghidajelor, mai puţin cele două suprafeţe inferioare (de sub ghidaj), care se pot prelucra în altă operaţie compusă dintr-o singură fază, respectiv trecere. Timpul auxiliar şi cel de pregătire-încheiere sunt mult mai mici în comparaţie cu cele din metodele precedente. Totuşi şi această metodă are anumite dezavantaje, şi anume:

1) ascuţirea frezelor dintr-un complet este mult mai dificilă decât a frezelor universale, deoarece, în afară de ascuţirea corectă a muchiilor aşchietoare, trebuie să se asigure şi diametrul impus fiecărei freze din complet, pentru a se putea obţine profilul ghidajelor cu dimensiunile şi toleranţele prevăzute; dacă întâmplător se ştirbeşte vârful unui dinte al uneia dintre frezele completului, trebuie să se îndepărteze prin acsuţirea un strat adânc de metal nu numai la freza cu dintele ştirbit, ci la toate frezele din complet, pentru a respecta diferenţa dintre diametrele frezelor;

2) la asamblarea frezelor pe axul portfreze trebuie să se respecte o anumită distanţă între acestea, deoarece, prin reascuţire, lăţimea frezelor se schimbă şi trebuie ca distanţa dintre freze să se realizeze cu ajutorul unor bucşe cu grosimea corespunzătoare; trebuie să se dispună de un complet de astfel de bucşe, cu diferenţe între lungimi de câteva sutimi de milimetru; controlul distanţelor dintre frezele din complet trebuie să se facă cu un şablon special; toate acestea ridică mult costul ascuţirii şi al reglării;

3) aşa cum se întâmplă frecvent, dacă nu este posibilă constituirea întregului complet numai din freze cu plăcuţe din carburi metalice şi există chiar numai o singură freză din oţel rapid, regimul de aşchiere trebuie să se calculeze pentru această freză şi deci va fi mult mai redus, mai neproductiv;

4) puterea necesară aşchierii este cu mult mai mare decât în cazul metodelor precedente, deoarece lăţimea şi adâncimea de aşchiere sunt foarte mari, şi anume egale cu suma lăţimilor şi adâncimilor de aşchiere parţiale.

Frezarea ghidajelor cu complet de freze speciale poate fi economică numai în producţia de serie mare a unor profiluri foarte simple. • Frezarea combinată cu freze standardizate şi freze speciale. In fig. 12.10 se pre-zintă o frezare combinată cu freze standardizate şi freze speciale, notate pe figură cu S.

Frezarea ghidajelor după această metodă îmbină toate avantajele celorlalte trei metode prezentate şi, în plus, nu prezintă dezavantajele acestora: suprafeţele principale ale ghidajelor se pot prelucra într-o singură operaţie cu o singură aşezare a semifabricatului sau cel mult două operaţii cu câte o aşezare; se utilizează cu ponderea cea mai mare frezele standardizate, care sunt mai ieftine. Această metodă se aplică de multe ori pe maşini speciale de frezat longitudinal cu mai mult de patru capete de frezat prevăzute cu motoare electrice puternice, permiţând prelucrarea cu regimuri intense de aşchiere.

Metoda prezentată este foarte economică în producţia de serie mare şi mijlocie. Comparativ, prelucrarea ghidajelor prin frezare este mai productivă decât

prelucrarea prin rabotare, dar asigură o precizie mai scăzută de prelucrare, în timpul prelucrării prin frezare, batiul se încălzeşte neuniform mult mai mult decât în cazul rabotării, astfel încât deformaţiile termice ale acestuia nu pot fi deloc neglijabile, mai ales în cazul batiurilor lungi. Datorită preciziei mai scăzute care se realizează la prelucrarea prin frezare, în majoritatea cazurilor, prelucrarea de finisare a ghidajelor lungi se face prin rabotare cu cuţite late.

Finisarea ghidajelor prin frezare se face cu capete de frezare cu diametrul D ≥ 250 mm, prevăzute cu dinţi armaţi cu plăcuţe din carouri metalice K10, pentru ghidajele din fontă.

Rugozitatea suprafeţei prelucrate cu astfel de freză, cu viteza de aşchiere ν =300 m/min, avansul s = 0,05 mm/dinte şi adâncimea de aşchiere t = 0,4 mm, este Ra = µm, geometria părţii aşchietoare a dintelui frezei fiind următoarea: γ = 5°; α = 6°; x = 45° şi x1 = 0°.

La noi in ţară, rezultate foarte bune s-au obţinut prin frezarea cu capete de frezat cu mai mulţi dinţi dispuşi cu paşi variabili. S-au obţinut astfel, pe maşini de frezat verticale suficient de rigide, o rugozitate Ra = 0,4 µm.

12.7. Prelucrarea suprafeţelor frontale de capăt

ale ghidajelor

Deoarece suprafeţele frontale de capăt ale batiurilor trebuie să fie

perpendiculare pe suprafeţele ghidajelor, baza de aşezare la prelucrarea acestora o constituie ghidajele.

Procedeele şi metodele de prelucrare a suprafeţelor frontale de capăt ale ghidajelor sunt în funcţie de dimensiunile batiurilor. Astfel, batiurile scurte se pot prelucra pe maşini longitudinale de rabotat sau prin frezare pe maşini longitudinale de frezat. Ambele procedee sunt suficient de productive şi asigură precizia impusă, prelucrarea ambelor suprafeţe frontale făcându-se simultan, din aceeaşi aşezare şi poziţie a batiului pe masa maşinii.

Prelucrarea atât a batiurilor scurte, cât şi a celor lungi, se mai poate face pe maşini orizontale de alezat şi frezat. Prelucrările se execută dintr-o aşezare cu două poziţii succesive, prin rotirea mesei cu 180°. Acest procedeu necesită timpi auxiliari mari şi, de aceea, se aplică numai în cazuri excepţionale, când nu se poate altfel, în producţia de unicate.

Prelucrările frontale de capăt se mai pot efectua pe maşini speciale de frezat frontale. Batiul care se prelucrează se fixează pe o placă situată în faţa maşinii.

12.8. Prelucrarea alezajelor principale şi a celor de fixare la batiuri

Alezajele dispuse pe suprafeţele postamentului, pe suprafeţele superioare şi pe pereţii laterali ai batiului se prelucrează pe maşini de găurit radiale, iar cele dispuse pe suprafeţele frontale de capăt - pe maşini de găurit şi alezat orizontale, în cazul batiurilor grele şi de lungimi mari, acestea din urmă se prelucrează pe maşini speciale de frezat frontal.

Orientarea şi fixarea batiului trebuie să asigure perpendicularitatea axului principal al maşinii de găurit radiale sau a celei de găurit şi alezat orizontale pe suprafaţa pe care sunt dispuse alezajele respective. Problema principală care trebuie rezolvată este aceea a manevrării batiului, care trebuie deplasat în lungul său pentru executarea tuturor alezajelor. Batiul trebuie, de asemenea, să fie rotit de aproximativ patru ori în jurul axei sale longitudinale.

Deplasarea longitudinală se poate realiza prin două mijloace: fixând batiul pe un cărucior care se mişcă pe o "linie ferată" prin faţa axului principal al maşinii, sau folosind, pentru executarea alezajelor, o maşină radială de găurit, aşezată pe un cărucior care se mişcă în lungul batiului pe o "linie ferată". în foarte multe cazuri însă este mult mai raţională aşezarea a două-trei maşini de găurit radiale în serie, în aşa fel încât zonele de lucru ale acestora să se intersecteze

parţial. Maşinile pot lucra simultan la acelaşi batiu sau independent. întoarcerea succesivă a batiului cu ajutorul macaralei pentru executarea alezajelor pe cele patru suprafeţe ale sale necesită un consum mare de timp auxiliar. De aceea, chiar şi în producţia de serie mică este raţională utilizarea unor dispozitive rotative.

Alezajele principale pentru lagăre, acolo unde există, cu axele de simetrie paralele cu ghidajele batiului, precum şi cele din pereţii frontali ai batiului se execută pe maşini de găurit şi alezat orizontale.

Poziţia alezajelor faţă de baze şi distanţele dintre axele de simetrie ale acestora se realizează prin trasaj, în producţia de unicate şi serie mică, iar în cea de serie mijlocie şi mare cu ajutorul plăcilor sau ramelor prevăzute cu bucşe de ghidare.

Majoritatea alezajelor din batiuri sunt alezaje filetate. Mai întâi se execută găurirea ;alezajelor de pe o parte a batiului cu ajutorul ramelor cu bucşe de ghidare. După îndepărtarea ramelor, se execută teşirea alezajelor şi apoi filetarea. Se repetă apoi aceleaşi faze, după rotirea batiului în poziţia corespunzătoare.

Pentru reducerea timpilor auxiliari, la execuţia alezajelor, care în general au diametre şi adâncimi diferite, trebuie să se utilizeze mandrine care permit schimbarea rapidă a burghielor, chiar fără oprirea axului maşinii, iar pentru filetare - dispozitive de siguranţă cu decuplare automată la suprasarcină.

Execuţia alezajelor de fixare pe agregate speciale cu capete multiaxe poate fi economică numai în cazul unei producţii mari de batiuri. în ultimul timp se utilizează şi pentru astfel de prelucrări centrele de prelucrare, în special în cazul seriilor mici de semifabricate.

12.9. Tratamentul termic de detensionare a batiurilor După operaţiile de degroşare şi uneori chiar şi după operaţiile de finisare a

suprafeţelor batiului este necesară introducerea în procesul tehnologic a operaţiei de detensionare pentru a asigura redistribuirea tensiunilor apărute la turnarea sau sudarea batiului, precum şi în timpul procesului de aşchiere.

Detensionarea se poate face pe cale naturală sau artificială. Cea naturală constă în depozitarea batiurilor sub acoperiş în aer liber, cel puţin 6 luni. Pentru aceasta trebuie să existe un număr de semifabricate scoase din circuitul de producţie. Regimul termic de detensionare artificială este în funcţie de dimensiunile, respectiv de greutatea pieselor, de forma geometrică şi de precizia impusă de către proiectantul maşinii respective. Detensionarea artificială se face prin încălzirea piesei la tem-peratura de 500...650°C şi menţinerea la această temperatură timp de aproximativ 12 ore. Răcirea pieselor se face o dată cu răcirea cuptorului în care au fost încălzite, cu o viteză de răcire de « 20°/h. Piesele se scot din cuptor la temperatura de 20°C.

O metodă de detensionare artificială modernă, foarte productivă în comparaţie cu metoda prezentată, este detensionarea prin vibrare sau cu ajutorul ultrasunetelor.

12.10 Prelucrarea fină a ghidajelor prin rectificare Rectificarea ghidajelor este o metodă de prelucrare fină, care asigură atât o

precizie, cât şi o calitate a suprafeţei prelucrate ridicate. De asemenea, rectificarea este de 4-5 ori mai productivă decât răzuirea. Cu toate acestea, în producţiile de serie mică şi unicate, răzuirea ghidajelor la batiuri este mai răspândită decât rectificarea, la

care timpul de pregătire-încheiere consumat cu reglarea maşinii, fixarea corectă a piesei, schimbarea discului abraziv etc. este mai mare.

Dată fiind productivitatea ridicată a rectificării ghidajelor şi suprafeţelor plane mari cu suprafaţa frontală a discului oală, s-au construit maşini de rectificat speciale pe care se pot rectifica piese cu lungimi de 2000, 4000 şi chiar 7000 mm. La aceste maşini viteza de avans poate varia în limitele (l,5... 15) m/min.

Regimul de aşchiere recomandat la rectificarea de degroşare a ghidajelor necăliteeste următorul: ν = (10...30) m/s, viteza de avans longitudinală vs = 10 m/min şi adâncimea de aşchiere t = (0,04...0,05) mm/cd.

Regimul de aşchiere recomandat la rectificarea de degroşare a ghidajelor călite este următorul: νs = (9...10) m/min şi t = (0,02...0,03) mm/cd, iar la rectificarea de finisare: v, = (2...3) m/min şi t = 0,01 mm/cd. Viteza periferică a discului de rectificat recomandată este, ca şi în cazul precedent, ν = (10...30) m/s.

În general, la rectificarea ghidajelor mari apare pericolul deformaţiei batiului din cauza deformaţiilor termice datorită căldurii mari din zona de aşchiere, mai ales la rectificarea uscată, în prezent, în multe întreprinderi constructoare de maşini-unelte, rectificarea ghidajelor cu partea frontală a discului de rectificat se face cu o răcire abundentă, cu lichid de răcire care conţine 0,25% azotit de natriu şi 0,5% trietanolamin. Datorită răcirii forţate, deformaţiile termice scad foarte mult, de 2-2,5 ori în comparaţie cu rectificarea fără răcire.

Pentru mărirea productivităţii la rectificarea ghidajelor, s-au construit maşini de rectificat cu mai multe capete de rectificat. Pe astfel de maşini rectificarea se poate face simultan, atât cu periferia, cât şi cu partea frontală a pietrelor (bineînţeles nu cu unul şi acelaşi disc).

În fîg. 12.11 se prezintă schema de rectificare a suprafeţelor active ale ghidajelor în două faze. în prima fază se prelucrează cu cele şase discuri aşezate pe acelaşi ax, iar în faza a II-a se rectifică suprafeţele inferioare ale ghidajelor cu partea frontală a discurilor.

Calitatea suprafeţei rectificate atât cu periferia discului de rectificat, cât şi cu partea frontală, este aproximativ aceeaşi, în plus, rectificarea cu periferia discului asigură o precizie geometrică mai ridicată de prelucrare.

12.11. Prelucrarea fină a suprafeţelor plane prin răzuire

Răzuirea este o metodă de finisare a ghidajelor şi suprafeţelor plane în general,

care asigură o planitate şi rectilinitate până la 0,002 mm pe o lungime de 1000 mm lungime, atunci când numărul de puncte (pete) într-un pătrat cu latura de 25 mm este de 30. Procesul de răzuire este manual şi necesită, pe lângă un efort fizic mare, şi un grad de calificare ridicat.

În ultimii ani răzuirea, cu toate că au apărut dispozitive de răzuit (şăbăruit) cu acţionare mecanică, pneumatică sau electrică, se înlocuieşte tot mai mult cu metode de prelucrare fină mult mai productive, ca: rectificarea fină, frezarea şi rabotarea fină, broşarea etc. Totuşi, răzuirea nu poate fi înlocuită prin metodele enumerate în următoarele cazuri: la finisarea suprafeţelor destinate pieselor cu mişcări relative în maşini şi aparate deosebit de precise; la finisarea ghidajelor şi meselor pentru maşinile-unelte grele, pentru care nu există maşini de rectificat; la finisarea suprafeţelor de alunecare cu forme netehnologice, care nu pot fi prelucrate mecanic prin metodele existente.

Prin răzuire se poate corecta forma geometrică, poziţia reciprocă şi calitatea suprafeţelor, dar nu este indicată corectarea preciziei dimensionale.

Calitatea răzuirii depinde de calificarea muncitorului şi de calitatea sculei de răzuit. Se folosesc două procedee de răzuire: răzuirea cu deplasare către muncitor şi răzuire cu deplasare de la muncitor. Primul procedeu se foloseşte la netezirea pieselor de înaltă precizie, lucrul este mai comod şi permite mai uşor reglarea presiunii de apăsare. Datorită modului de lucru se evită pătrunderea (înfigerea) sculei în material.

Se pot utiliza răzuitoare demontabile din oţel rapid sau din carburi metalice, cu mai multe muchii aşchietoare (fig. 12.12).

Plăcile de tuşat sunt piese etalon. Cu cât mărimea lor este mai mare, cu atât precizia de prelucrare va fi mai mare. Mărimea este însă determinată de posibilitatea de manevrare, deci de greutate.

Durata operaţiei de răzuire depinde de mărimea adaosului de prelucrare. Adaosurile de prelucrare admise: 0,1 mm pentru suprafeţe de 100x500 mm şi 0,15 mm pentru suprafeţe de 500 x 1000 mm.

Răzuirea de degroşare se face cu scopul de a îndepărta urmele prelucrării anterioare şi a asigura planitatea. Se execută prin aplicarea pe placă a unui strat de vopsea iar cu placa de tuşat se determină suprafaţa portantă. Pentru operaţia de degroşare se admite 12-18 pete, pe o suprafaţă de 25x25 mm. La finisare, numărul de pete trebuie să fie cuprins în domeniul 25-30 pe aceeaşi mărime de suprafaţă.

12.12. Procedee de durificare a suprafeţelor plane Durificarea ghidajelor este o metodă de ridicare a durităţii stratului superficial

pentru mărirea rezistenţei la uzare. Durificarea se poate face pe trei căi, şi anume: ecruisare mecanică a stratului superficial, călire superficială sau cromare. Durificarea mecanică (ecruisarea) a suprafeţelor plane se poate face prin lovire cu bile, role sau prin rulare directă.

Pentru ecruisarea ghidajelor prin lovire cu bile se utilizează dispozitive speciale care

lucrează după schema prezentată în fig. 12.14. Discul cu bile poate avea 1-2 sau mai multe rânduri de bile şi are o mişcare de rotaţie. Mişcarea de translaţie poate fi realizată de semifabricat sau de dispozitivul respectiv. Rotaţia discului trebuie să asigure o viteză periferică de 20...30 m/s. Datorită forţei centrifuge, bilele sunt împinse spre periferia discului şi lovesc suprafaţa piesei supuse ecruisării. Forţa de lovire depinde de viteza periferică a discului, de masa bilei şi de raza discului.

Reglarea procesului de ecruisare se poate face prin: variaţia turaţiei discului, variaţia distanţei dintre disc şi piesă, variaţia avansului pe cursă dublă, variaţia numărului de treceri etc. Duritatea stratului superficial poate creşte cu (30...40)%.

Ecruisarea superficială se poate efectua direct după prelucrarea de finisare prin rabotare sau frezare, sau rectificarea de degroşare.

Calitatea suprafeţei prelucrate se îmbunătăţeşte, de regulă, cu două clase faţă de cea obţinută în operaţia precedentă ecruisării. Dacă în operaţia precedentă s-a obţinut însă o rugozitate Ra = (0,8...0,4) µm, nu se mai realizează o îmbunătăţire a

calităţii suprafeţei, decât o creştere a durităţii acesteia. Adâncimea stratului ecruisat ajunge până la (1...1.2) mm.

La ecruisarea ghidajelor prin rulare directă se produce o microdeformaţie plastică a stratului superficial al suprafeţei piesei. Operaţia se poate face pe o maşină de rabotat la care, în locul cuţitului, în suportul portcuţit, se fixează un dispozitiv simplu cu o rolă din oţel, călită la o duritate HRC = 62...64. Viteza de avans a mesei maşinii este de 40.. ..50 m/min, iar avansul transversal de (l,5...2) mm/cd. Presiunea de contact dintre rolă şi suprafaţa piesei trebuie să fie cuprinsă în domeniul (5...25) 108 N/m2, în funcţie de rigiditatea ghidajului şi diametrul rolei. Ecruisarea se face de regulă în prezenţa unui lichid de răcire-ungere. Cele mai bune rezultate s-au obţinut cu petrol, care ridică mult eficacitatea procesului de ecruisare.

O soluţie combinată de răzuire şi durificare este prezentată în fig. 12.15. Scula lucrează prin tragere. Mai întâi răzuie cu ajutorul cuţitului, după care urmează ecruisarea realizată de o placă călită cu duritatea ridicată. Operaţia se realizează pe maşini de rabotat robuste, cu rigiditate ridicată.

Durificarea ghidajelor prin călire superficială se poate face prin două procedee: încălzire cu flacără oxiacetilenică sau cu CIF. Primul procedeu se realizează după schema din fig. 12.16.

Operaţia se poate face în două variante: instalaţie de încălzire şi răcire mobilă şi piesă fixă, pentru batiuri de lungimi mari, şi instalaţie fixă şi piesă mobilă, pentru batiuri scurte şi mai uşoare.

Indiferent de procedeele şi variantele posibile, piesa trebuie încălzită la temperaturi superioare punctului Ac3 în vederea austenitizării perlitei, temperaturi care sunt în funcţie de compoziţia fontei. De regulă, se încălzeşte la temperatura

T = Ac3 + (50... 100°). Rezultatele călirii depind de următoarele: • compoziţia chimică a fontei (fonte feritice, ferito-perlitice, fonte

perlitice) şi procentul de carbon legat în cementită, care se recomandă să fie de cel puţin 60% din tot carbonul, rezultate foarte bune obîinându-se în cazul fontelor cu grafit nodular, care capătă calităţi de rezistenţă apropiate de cele ale oţelului;

• gazele folosite pentru încălzire; acetilena (C2H2) oferă puterea termică cea mai ridicată, dar este şi scumpă; puterea termică poate fi modificată prin modificarea raportului O2 / C2H2 , presiunii gazelor, distanţei h dintre suflaţi şi suprafaţa piesei (fig. 12.16);

• răcirea suprafeţei încălzite, care trebuie să fie foarte rapidă pentru a se obţine o structură martensitică fără austenită reziduală; pentru aceasta apa de răcire se introduce sub o anumită presiune;

• regimul de lucru: ν = 100...600 mm/min; h = (4...5) mm. Există instalaţii moderne pentru călirea cu flacără la care viteza deplasării sufla

iu Iu i, puterea termică a flăcării, intensitatea răcirii şi distanţa h se reglează automat; călirea se poate realiza simultan la două sau trei ghidaje.

Prin călire, duritatea materialului creşte de la HB =210…240 la HRC = 52.. .51, pe o adâncime a stratului superficial de (l,5...2,5) mm. Abaterile de la rectilinitate care apar după călire sunt de 0,l.. .0,2 mm/1000 mm. în vederea obţinerii unor rezultate bune, prin călire superficială, se cere ca batiurile din fontă cenuşie să prezinte o structură perlitică lamelară fină, cu separări de grafit de mărime mijlocie. Totodată trebuie avut grijă să nu apară în structură o serie de constituienţi nedoriţi. Astfel, prezenţa cementitei libere măreşte riscul fisurării, în timp ce ferita liberă în exces duce la apariţia petelor moi. Lamelele grosolane de grafit pot constitui amorse de fisurare, iar eutecticul fosforos în cantitate prea mare fragilizează fonta şi poate provoca fisuri.

Pentru realizarea călirii superficiale a ghidajelor este necesar să se lucreze cu viteze mari de încălzire, respectiv cu puteri specifice mari, în acest fel structura straturilor din adâncime nu este influenţată. Întrucât suprafeţele ghidajelor sunt mari, în general, se foloseşte metoda de călire succesivă. Arzătoarele se deplasează în lungul ghidajelor cu ajutorul unor cărucioare de transport, iar în urma lor, la o distanţă mică, de 20...25 mm, se deplasează cu aceeaşi viteză răcitoarele, care dirijează jetul de apă pe suprafeţele încălzite în prealabil (fig. 12.16);

Dispunerea arzătoarelor pe suprafeţele ghidajelor se face în mai multe moduri în funcţie de forma suprafeţelor, mărimea acestora şi puterea termică a instalaţiei de călire.

Cheltuielile în cazul încălzirii cu flacără sunt mai reduse decât în cazul încălzirii cu CIF cu cea 30%. Adâncimea călirii, în schimb, cu CIF este mai mare (2,5...3,5) mm.

Călirea cu încălzire CIF se bazează pe introducerea piesei în câmpul electromagnetic produs de un inductor parcurs de un curent alternativ de înaltă frecvenţă. Câmpul electromagnetic rezultat va produce în suprafaţa piesei curenţi de inducţie Foucault. Interacţiunea dintre aceşti curenţi şi curenţii CIF va conduce la încălzirea piesei. Forma şi dimensiunile inductorului depind de suprafaţa supusă călirii. Viteza de călire vc = (80...200) mm/min, iar viteza de întoarcere νf =2,5 m/min

13 TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII PIESELOR

13.1. Prelucrarea suprafeţelor profilate prin strunjire

Strunjirea este un procedeu cu răspândire largă la prelucrarea suprafeţelor profilate exterioare şi interioare, în acest sens, se folosesc mai multe metode de strunjire: cinematică, prin strunjirea manuală, pe strung universal, prin combinarea mişcărilor de avans longitudinal şi transversal; prin materializarea muchiei aşchietoare; prin copiere după şablon; prin rulare, cu cuţite înfaşurătoare; cu dispozitive speciale.

Strunjirea manuală, cu generare cinematică a suprafeţelor, se aplică numai la

producţiile individuale şi de serii mici, când nu sunt justificate economic decât cuţitele normale standardizate. Productivitatea în aceste situaţii este redusă şi muncitorul trebuie să aibă o calificare superioară. Profilul prelucrat prin această metodă are, în general, precizie scăzută, îndemânarea şi experienţa muncitorului au o influenţă hotărâtoare asupra preciziei şi calităţii suprafeţelor profilate prelucrate.

Strunjirea prin materializarea muchiei sculei aşchietoare (fig. 13.1) se foloseşte pentru suprafeţele relativ scurte cu lungimi de până la (40...60) mm. Prin mărirea lăţimii cuţitului cresc considerabil forţele de aşchiere. Pentru micşorarea adaosului de prelucrare îndepărtat şi creşterea durabilităţii cuţitului profilat se recomandă strunjirea prealabilă cu cuţite obişnuite, în vederea apropierii formei suprafeţei de forma cuţitului profilat.

Cuţitele profilate pot fi cuţite prismatice (fig. 13.1) sau cuţite disc şi se execută din oţel rapid, mai rar din carburi metalice.

Ascuţirea cuţitelor profilate se face numai pe suprafaţa de degajare păstrându-se astfel profilul cuţitului. Prelucrarea se face numai cu avans transversal (v. fig. 13.1).

Deoarece cuţitele profilate au tendinţa de a vibra în timpul aşchierii, se va avea în vedere să fie fixate foarte rigid în dispozitivul portsculă sau să fie prinse într-o portsculă amortizoare de vibraţii. Tot în scopul evitării vibraţiilor, trebuie ca avansul transversal să fie foarte mic, între 0,01 şi 0,08 mm/rot. Cu cât diametrul piesei este mai mic şi lăţimea cuţitului mai mare, cu atât avansul transversal trebuie să fie mai mic. Viteza de aşchiere este de asemenea mică, între 15 şi 25 m/min.

Precizia profilului strunjit depinde de precizia de execuţie a profilului cuţitului. Orice eroare de execuţie a profilului cuţitului sau uzură neuniformă a acestuia se copiază direct pe suprafaţa prelucrată.

Prelucrarea suprafeţelor profilate cu ajutorul cuţitelor profilate măreşte productivitatea de 3-4 ori în comparaţie cu prelucrarea cu cuţite obişnuite, deşi viteza de aşchiere este mai mică.

Strunjirea prin copiere după şablon se realizează pentru suprafeţe profilate de revoluţie, cu lungimi mai mari, pe strunguri universale şi uneori pe strunguri revolver.

Copierea profilului şablonului se face prin intermediul unor dispozitive de

copiat mecanice, hidraulice sau electronice, în fîg. 13.2 se prezintă Strunjirea prin copiere mecanică după şablon, pe strungul universal. Mişcarea de avans longitudinal automat este executată de căruciorul strungului, iar avansul transversal este comandat de rola R care se deplasează în canalul şablonului fixat pe ghidajele din spate ale batiului. în aceste condiţii, şurubul conducător al săniei transversale este decuplat.

Procedeul este aplicat la serii mijlocii şi mari, fără pretenţii deosebite de precizie. Strunjirea prin metoda rulării cu cuţit rotativ (înfăşurător) este prezentată în fig. 13.3. Lungimea muchiei aşchietoare a cuţitului trebuie să fie egală cu lungimea profilului desfăşurat care se prelucrează. Cuţitul profilat se montează în aşa fel încât muchia lui aşchietoare să fie într-un plan orizontal care conţine şi axa de rotaţie a piesei ce se prelucrează. La mişcarea longitudinală a căruciorului de la strung, cuţitul capătă şi o mişcare de rotaţie, rulând pe profilul piesei. Această metodă de prelucrare este mai productivă decât prelucrarea prin copiere după şablon, însă scula aşchietoare este mai dificil de executat.

Pentru Strunjirea suprafeţelor sferice se folosesc dispozitive speciale rotative sau dispozitive cu tije articulate. Un exemplu de dispozitiv rotativ pentru Strunjirea

sferică este dat în fig. 13.4. Dispozitivul este prevăzut cu o sanie rotativă care se montează în locul săniei transversale a strungului sau direct pe batiu. Strunjirea suprafeţei sferice l se realizează cu cuţitul 2 fixat în portcuţitul 3, care este montat pe sania superioară rotativă 4. Această sanie se poate roti în jurul axei verticale cu ajutorul angrenajului melcat 5-6.

Prin rotirea săniei, vârful cuţitului descrie un arc de cerc. Mărimea razei acestui cerc se realizează prin deplasarea portcuţitului în sens transversal (radial).

Avansul circular al cuţitului se poate realiza manual sau mecanic. Pentru realizarea avansului circular mecanic, şurubul-melc se cuplează cu şurubul conducător al strungului.

Condiţia necesară pentru obţinerea unei suprafeţe sferice corecte este ca centrul de rotaţie al săniei rotative să se găsească pe axa de rotaţie a arborelui principal al strungului (fig. 13.5, a şi b).

În practică, reglarea centrului de rotaţie O} al săniei rotative pe axa de rotaţie a piesei poate fi afectată de o anumită abatere ± e (fig. 13.5, c şi d), numită excentricitate de reglaj, în prezenţa excentricităţii de reglaj, deşi scula a fost poziţionată corect faţă de centrul de rotaţie O} al dispozitivului, la raza R, suprafaţa prelucrată va fi diferită de o suprafaţă sferică. Când execentricitatea este pozitivă, +e, suprafaţa obţinută este un tor (fig. 13.5, c), iar când excentricitatea este negativă, - e, suprafaţa obţinută va fi un fus toroidal (fig. 13.5, d).

În fig. 13.6 se prezintă schema strunjirii programate după şablon. Sania 1se deplasează cu viteză constantă pe direcţia x, iar sania 2 este obligată de şablonul 3 să execute mişcarea pe direcţia y, cu viteză variabilă. La unghiuri α > 45° (fig. 13.6, b), viteza de deplasare a săniei 2 devine mai mare decât cea a săniei l, tinzând către infinit atunci când unghiul a tinde către 90°. Datorită fenomenului prezentat, domeniul practic de utilizare a dispozitivelor de copiere mecanică este de maxim ± 45°, în raport cu o normală la suprafaţa sferică. în cazul dispozitivelor de copiat hidraulice, domeniul poate fi mărit până la ± 60°, dacă variaţia avansului nu deranjează desfăşurarea normală a procesului de aşchiere. în funcţie de configuraţia piesei sferice, axa dispozitivului de copiat poate fi normală la axa piesei sau înclinată la un unghi oarecare faţă de aceasta. Prin aşezarea înclinată a dispozitivului de copiat nu se măreşte domeniul de lucru, ci se realizează o decalare a zonei care se prelucrează (fig. 13.7).

Când prelucrarea se execută cu cuţit de strunjit normal (fig. 13.8, 0), unghiurile de atac funcţionale ale sculei pot căpăta valori care fac imposibilă prelucrarea. Pentru a evita acest fenomen, sunt necesaie scule cu tăjşul în arc de cerc (fig. 13.8, b}. Astfel de scule au căpătat utilizări importante la prelucrările pe strunguri cu comandă numerică, datorită posibilităţilor de compensare a abaterilor razei tăişului.

La stabilirea regimului de aşchiere, în cazul strunjirilor sferice, se recurge la transformarea suprafeţei sferice într-o suprafaţă cilindrică fictivă, cu diametrul echivalent de , pentru care se calculează o anumită turaţie echivalentă ne. Relaţia de calcul a diametrului echivalent (fig. 13.9) este

Zy

e dl

ddd ∫ +=2

1

100 )(sin

2

ϕ

ϕ

ϕϕ

În care: d0 este diametrul sferei care se prelucrează, în mm; l - lungimea curbei

generatoare a suprafeţei sferice (arcul AB, fig. 13.9), în mm; ϕ1 - unghiul de început al prelucrării; ϕ2 - unghiul de sfârşit al prelucrării z = 1/m exponentul durabilităţii. Cunoscând diametrul echivalent de , se calculează în continuare turaţia echivalentă cu relaţia

Valorile vitezei de aşchiere v sunt aceleaşi ca la prelucrarea suprafeţelor cilindrice, pentru acelaşi cuplu semifabricat-sculă. în procesul de aşchiere însă, la prelucrarea suprafeţelor sferice, viteza de aşchiere reală variază. De asemenea, viteza de avans variază (în cazul strunjirii programate). Toate acestea conduc la o rugozitate variabilă. Cu cât zona este mai apropiată de axa de rotaţie a piesei, cu atât viteza de aşchiere este mai mică, viteza de avans mai mare

(în cazul strunjirii programate) şi deci rugozitatea mai mare. De aceea, pentru piesele care trebuie să asigure suprafeţe portante mari, după strunjire sunt necesare prelucrări de rectificare şi netezire.

Experienţa practică demonstrează că precizia şi rugozitatea suprafeţelor sferice prelucrate prin programare sunt inferioare celor obţinute în cazul strunjirii prin generare cinematică (v. fig. 13.5, a şi b). Totuşi, procesul a căpătat răspândire mai ales în cazul celulelor flexibile de fabricaţie dotate cu maşini-unelte cu comandă numerică.

13.2. Prelucrarea suprafeţelor profilate prin frezare Prelucrarea suprafeţelor profilate prin frezare se poate realiza prin următoarele

procedee: frezare după trasaj; frezare cu freze profilate; frezare prin copiere mecanică după şablon; frezare prin copiere pe maşini speciale cu sisteme automate de urmărire etc.

Frezarea după trasaj a suprafeţelor profilate se aplică la producţia individuală. Pe suprafaţa semifabricatului se trasează profilul suprafeţei de prelucrat. Prelucrarea se execută pe maşini de frezat verticale, cu freză-deget, prin acţionarea manuală simultană â avansului longitudinal şi transversal de-a lungul profilului trasat. Metoda frezării după trasaj nu poate asigura o precizie înaltă a profilului, este puţin productivă şi necesită o calificare superioară a muncitorului.

Frezarea cu freză profilată se foloseşte la producţiile de serie mare şi de masă pentru prelucrarea suprafeţelor profilate cu dimensiuni mici şi de formă relativ simplă. Se folosesc în acest scop freze deget-profilate sau freze-disc profilate.

Dinţii frezelor-disc sunt detalonaţi, pentru ca după ascuţirea lor pe faţa de degajare, profilul frezei să rămână neschimbat.

Prelucrarea cu freze profilate este relativ costisitoare, datorită costului ridicat al sculelor şi puţin productivă, deoarece se lucrează cu regimuri de aşchiere reduse din cauza variaţiei adâncimii de aşchiere şi a diametrelor relativ mici ale frezelor.

Frezele profilate $unt speciale, executate în secţiile de sculărie ale uzinelor. Sunt standardizate numai frezele cu forme foarte simple: freze semirotunde convexe

şi concave, freze unghiulare, precum şi unele freze pentru lucrări speciale, ca de exemplu, freze pieptăne pentru filetat, freze-disc modul, freze-deget modul etc. Frezarea prin copiere mecanică după şablon se caracterizează prin faptul că variaţiile formei şablonului sunt transmise de la palpator (sau rola de contact) la scula aşchietoare prin intermediul unor elemente mecanice: pârghii, came etc.

În fig. 13.10 se prezintă schema frezării prin copiere după şabion a unui profil de formă deschisă. Pe masa unei maşini de frezat longitudinal sunt aşezate în dispozitive şablonul 5 şi piesa de prelucrat 3. Rola 6 este apăsată pe şablon, iar freza-deget 4 pe piesa de prelucrat, cu ajutorul unei greutăţi G (ca în figură) sau cu ajutorul unui arc. Suporturile l şi 2 ale rolei, respectiv frezei, sunt legate rigid între ele, astfel că la deplasarea lor transversală pe traversa maşinii-unelte, distanţa a dintre axele rolei şi frezei rămâne constantă, în timpul avansului longitudinal s al mesei, rola capătă deplasări transversale corespunzătoare profilului şablonului şi astfel freza va reproduce profilul pe piesă. Schema de frezare din fig. 13.10 se aplică numai la profilurile unilaterale deschise. Precizia frezării după şablon depinde de precizia diametrelor frezei şi rolei.

Pentru suprafeţele cu profil de formă închisă, cum sunt camele disc, excentricele etc. la care profilul variază în funcţie de variaţia razei vectoare, frezarea prin copiere se face cu mişcarea de rotaţie a piesei, în acest scop se folosesc maşini de frezat verticale cu masă rotativă sau maşini speciale de frezat prin copiere.

Schema cea mai simplă de frezare prin copiere a profilurilor închise este prezentată în fig. 13.11, a. Şablonul l şi piesa de prelucrat 2 sunt aşezate coaxial pe masa rotativă a maşinii; pentru aceasta, piesa de prelucrat trebuie să fie prevăzută cu gaură centrală în vederea centrării. Şablonul şi piesa se rotesc sincronizat, iar profilul piesei se obţine ca rezultat al combinării acestei mişcări de rotaţie cu deplasările radiale ale frezei 3, comandate de rola 4t fixată pe acelaşi ax. Pentru ca în procesul de copiere să nu apară erori de profil, diametrul rolei trebuie să fie egal cu cel al frezei. Prin ascuţirea frezei, diametrul acesteia se micşorează şi, în această situaţie, pentru evitarea erorilor amintite, rola de copiere trebuie rectificată la diametrul obţinut după reascuţirea frezei

.

Varianta frezării prin copiere din fig. 13.11, b se realizează pe un principiu asemănător, cu deosebire că rola de contact 4 şi freza 3 sunt montate pe axe diferite, distanţa dintre axe a fiind menţinută constantă. Greutatea G asigură contactul permanent al şablonului / cu rola 4. în timpul mişcării de rotaţie lente a mesei maşinii, se realizează deplasările radiale comandate de şablon.

Frezarea prin copiere pe maşini cu sisteme automate de urmărire se caracterizează prin faptul că deplasarea palpatorului pe profilul şablonului se transmite la un dispozitiv special de amplificare al maşinii, care acţionează asupra dispozitivului de execuţie. Pe aceste maşini, palpatorul se găseşte în contact cu şablonul sub acţiunea unui efort neînsemnat ca valoare.

Sistemul de urmărire poate fi hidraulic, electric, pneumatic sau combinat (electro-hidraulic, pneumohidraulic etc.).

In fig. 13.12 se prezintă schema de principiu a frezării prin copiere pe maşină specială cu sistem automat de urmărire. Rola de urmărire 7, deplasându-se prin avans longitudinal pe şablonul 6, primeşte deplasări suplimentare în sensul săgeţii K şi acestea sunt transmise prin dispozitivul de etalonare 5 la dispozitivul de amplificare 4, care cu ajutorul unor relee electronice sau servomotoare amplifică cele mai mici apăsări de contact dintre rolă şi şablon, până la valori suficiente pentru a acţiona asupra dispozitivului de execuţie 3, care antrenează freza 2. în acest mod, freza-deget 2 este deplasată faţă de piesa l cu aceeaşi mărime cu care rola 7 s-a deplasat faţă de şablonul 6. Pe astfel de maşini, echipate cu sisteme automate de urmărire se pot prelucra inclusiv suprafeţe spaţiale, într-un sitem de axe tridimensional XYZ (matriţe de diferite tipuri). Frezor ea suprafeţelor sferice se realizează cinematic şi are la bază faptul că sfera se intersectează cu un cilindru (scula de frezat) după un cerc (fig. 13.13).

Dacă cercul ABCD este materializat prin cuţitele unui cap special de frezat, care se roteşte în jurul axei ZZ, iar .piesa de prelucrat este rotită în jurul axei XX, se obţine suprafaţa sferică de rază R exterioară (fig. 13.13, a} sau interioară (fig. 13.13, fc). pc baza acestui principiu de generare, în fig. 13.14 şi 13.15 sunt prezentate schemele caracteristice de prelucrare a suprafeţelor sferice exterioare şi interioare.

În procesul de prelucrare, un punct M al tăişului sculei descrie o cicloidă sferică, ca rezultat al celor două mişcări de rotaţie: a piesei cu co0 şi, respectiv, a sculei, cu Oj.

Poziţia reciprocă a axelor în jurul cărora se execută cele două mişcări de rotaţie este definită de unghiul de poziţie (de montaj), care reprezintă un parametru de cea mai mare importanţă la proiectarea sculei şi la reglarea sistemului tehnologic. Valoarea unghiului a se poate determina cu relaţia

( )[ ]Rds 2/arcsin=α

în care: ds este diametrul sculei, în mm; R - raza suprafeţei sferice generate, în

mm. Mişcarea de rotaţie a sculei aşchietoare cu o)j asigură viteza de aşchiere, iar mişcarea de rotaţie a piesei co0 este mai lentă, asigurând, de fapt, avansul circular în vederea generării suprafeţei sferice.

Dacă partea activă a sculei este din carburi metalice, se poate lucra cu viteze de aşchiere în domeniul (l40...200) m/min, obţinându-se la prelucrarea oţelurilor cu durităţi (180...220) HB, rugozitatea Ra = (l,6...0,4) µm.

În ţara noastră sunt utilizate capete de frezat suprafeţe sferice conform brevetului de invenţie nr. 69955, realizate la catedra TCM (prof. dr. ing. Corneliu Neagu) din Universitatea POLITEHNICA Bucureşti.

13.3. Prelucrarea suprafeţelor profilate prin rectificare Rectificarea suprafeţelor profilate se poate realiza cu scule abrazive profilate

sau prin copiere după şablon, iar uneori chiar cu discuri abrazive standardizate, în cazul suprafeţelor sferice.

Rectificarea cu scule abrazive profilate se realizează pe maşini de rectificat

rotund exterior între vârfuri, pe maşini de rectificat rotund interior sau chiar pe maşini de rectificat fără vârfuri, în toate aceste cazuri, sculele abrazive profilate lucrează numai cu avans transversal.

În fig. 13.16 este prezentată rectificarea unei porţiuni de suprafaţă sferică cu un disc abraziv profilat, prelucrarea făcându-se cu avans transversal, pe maşina de rectificat rotund între vârfuri.

Profilul corespunzător al discurilor abrazive se obţine cu ajutorul unui vârf de diamant, care se roteşte într-un dispozitiv special, după un arc de cerc cu raza

necesară. Viteza de aşchiere în punctele de contact este diferită, astfel încât uzarea în timp a sculei abrazive este neuniformă, cu implicaţii asupra preciziei de prelucrare. Acest lucru impune corectarea periodică a profilului sculei abrazive.

În fig. 13.17 sunt prezentate scheme de rectificare ale unor suprafeţe profilate interioare.

Calea de rulare a inelului exterior al unui rulment cu bile (fig. 13.18) se rectifică pe maşini cu destinaţie specială, la care piesa de prelucrat execută o mişcare oscilantă suprapusă peste mişcarea lentă de rotaţie. Scula are mişcarea principală de rotaţie care asigură viteza de aşchiere.

Suprafeţele profilate de revoluţie se pot rectifica, de asemenea, pe maşini de rectificat fără vârfuri (fig. 13.19). în acest caz, un capăt al piesei este sprijinit în bucşa conică 7, rezemată la rândul ei pe prisma 2.

Rectificarea prin copiere după şablon este prezentată schematic în fig. 13.20. Şablonul 7, aflat în contact permanent cu rola 2, deetermină deplasarea piesei de prelucrat 3 împreună cu masa maşinii pe direcţie transversală, în timpul mişcării de avans longitudinal a mesei maşinii. Rectificarea prin copiere se execută, de asemenea, cu ajutorul unor şabloane care se rotesc sincronizat cu piesa de rectificat, principiu care se aplică la rectificarea camelor, axelor cu came etc. Rectificarea suprafeţelor sferice prin generare cinematică are la bază acelaşi principiu ca la frezarea suprafeţelor sferice.

• prelucrări de netezire care asigură, pe lângă o bună rugozitate a suprafeţei prelucrate, şi modificări structurale ale stratului superficial.

Prelucrările din prima grupă se realizează prin detaşarea unor adaosuri de prelucrare foarte mici, cu ajutorul unor materiale abrazive. Procedeul de prelucrare cel mai reprezentativ pentru această grupă este lepuirea.

Prelucrările de netezire din grupa a doua se realizează prin deformare plastică la rece, fără îndepărtare de material din semifabricatul supus prelucrării. Datorită deformării plastice la rece, stratul superficial se ecruisează, capătă tensiuni remanente de compresiune şi înregistrează creşteri ale durităţii şi ale rezistenţei la oboseală.

Lepuirea suprafeţelor sferice se realizează cu ajutorul unor scule profilate, confecţionate din fontă sau aliaje neferoase, îndepărtarea adaosului de prelucrare se produce datorită mişcării sculei pe suprafaţa sferică pe anumite direcţii, în prezenţa unor paste sau suspensii abrazive. Rezultatele cele mai bune se obţin în cazul utilizării pastelor abrazive pe bază de electrocorindon sau diamant.

Lepuirea suprafeţelor sferice poate fi executată manual sau mecanizat. Prelucrarea manuală se execută cu ajutorul sculelor în formă de contrapiesă şi

prezintă unele dezavantaje, dintre care pot fi menţionate: necesită un volum mare de muncă şi muncitori cu calificare foarte înaltă; nu poate asigura performanţele de precizie dimensională şi de formă geometrică la nivelul cerinţelor actuale ale unor domenii de utilizare a pieselor cu suprafeţe sferice.

Lepuirea mecanizată se execută pe maşini specializate, care pot lucra în două moduri: pe principiul netezirii libere, scula având posibilitatea să se autoataşeze pe suprafaţa prelucrată; pe principiul netezirii rigide, scula fiind fixată rigid în arborele principal al maşinii-unelte.

In cazul lepuirii libere, datorită faptului că scula se autoconduce pe suprafaţa sferică, nu se pot corecta abaterile de formă provenite de la prelucrările anterioare. La lepuirea rigidă, scula fiind condusă de arborele principal al maşinii-unelte, se pot corecta, într-b oarecare măsură, abaterile de formă, în schimb, rugozitatea suprafeţei rezultă inferioară în comparaţie cu cea realizată la lepuirea liberă, datorită unor mişcări relative mai simle între sculă şi piesă.

Sculele utilizate pentru lepuirea mecanizată pot fi realizate în diferite concepţii constructive. Au căpătat utilizări deosebite cele de forma unor contrapiese cu canale meridiane (fig. 13.22) sau cu canale paralele (fig. 13.23). Existenţa canalelor este cerută de necesitatea înmagazinării pastei abrazive şi a depunerii uniforme a acesteia pe întreaga zonă de lucru.

Din cauza execuţiei dificile a sculelor sub formă de contrapiesă, având precizii foarte ridicate, în practică se utilizează mai multe scule sub formă de disc, pentru lepuirea suprafeţelor interioare (fig. 13.24, ă) şi scule sub formă de inel, pentru lepuirea suprafeţelor exterioare (fig. 13.24, b).

Datorită lăţimii mici a zonei de lucru, aceste scule au posibilitatea să se autoataşeze mai corect pe suprafaţa sferică şi eventualele abateri de execuţie ale lor au influenţă mai mică asupra preciziei de prelucrare.

Materialul sculei influenţează direct productivitatea prelucrării şi netezirea suprafeţei, dar nu are influenţă asupra preciziei de prelucrare. Imprecizia formei piesei prelucrate este cauzată, în principal, de doi factori: imprecizia maşinii-unelte şi imprecizia generată de cinematica procesului. Primul dintre factori se manifestă pregnant în cazul lepuirii rigide. Imprecizia generată de proces este datorată, în principal, unei distribuţii neuniforme a vitezelor şi presiunilor în zona de lucru.

Prin aplicarea lepuirii la suprafeţe sferice, rectificate în prealabil la Ra = (0,2.. ..0,4) µm, se pot obţine rugozităţi în limitele Ra = (0,1.. .0,05) /im. Obţinerea unor netezimi avansate necesită mai multe faze de prelucrare, cu scule diferite şi abrazivi cu granulaţie din ce în ce mai mică.

Adaosul de prelucrare prevăzut pentru lepuirea suprafeţelor sferice nu trebuie să depăşească (3...5) /im.

Netezirea prin deformare plastică la rece este de dată recentă şi nu a căpătat o răspândire prea mare, deşi prezintă importante avantaje tehnico-economice. A apărut ca urmare a unor cercetări desfăşurate în scopul reducerii ciclului de prelucrare a articulaţiilor sferice pentru automobile.

Prin realizarea simultană a două condiţii tehnice de bază - netezirea suprafeţei şi durificarea stratului superficial - acest procedeu conduce la eliminarea tratamentelor termice finale şi a prelucrărilor clasice de netezire. Netezirea şi deformarea se realizează prin deformare plastică la rece, cu ajutorul unor role din oţel călit.

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII FILETELOR 14.1. Domenii de utilizare, caracteristici constructive

şi condiţii tehnice de execuţie

În construcţia de maşini, flletele se utilizează pentru îmbinări cu strângere, îmbinări cu etanşare, îmbinări mobile, pentru mecanică de precizie, pentru reglarea diferitelor mecanisme etc. Clasificarea filetelor se face după mai multe criterii, şi anume: după scop - filete de fixare, filete de mişcare sau de transport, filete de presiune şi filete cu destinaţie specială; după forma geometrică a piesei filetate - filete cilindrice şi filete conice; după sensul înfăşurării - filete pe dreapta şi filete pe stânga; după numărul de începuturi - filete cu un singur început sau cu mai multe începuturi; după mărimea pasului - filete normale, filete fine şi filete speciale; după profilul filetului - filete triunghiulare, filete trapezoidale, filete pătrate, filete ferăstrău şi filete rotunde; după sistemul de măsură adoptat - filete metrice şi filete în ţoli 4\=\=-pol098uhj[(Whitworth); după precizie - filete în clasa de precizie fină, mijlocie, semimijlocie şi grosolană, încadrate în treptele de precizie 3...9.

Caracteristicile constructive ale filetelor cilindrice sunt prezentate în STAS 3872-83, iar ale filetelor conice - în STAS 6423-81 (filet metric conic) şi STAS 6422-61 (filet conic în ţoii - Briggs).

Parametrii principali care determină calitatea unui filet de strângere şi de etanşare sunt: precizia pasului filetului, precizia diametrului mediu, precizia de formă a profilului, rugozitatea suprafeţei flancurilor. Pentru filetele de conducere, pe lângă elementele indicate anterior, se impun şi coaxialitatea filetului cu fusurile din lagăre, precizia formei cilindrice a fusurilor şi a lagărelor, perpendicularitatea feţelor frontale de sprijin în lagăre pe axa filetului.

14.2. Tehnologii de prelucrare a filetelor prin presare volumică

14.2.1. Elementele de bază caracteristice procesului de presare volumică a filetelor

Metoda de obţinere a filetelor prin presare volumică la rece se bazează pe

imprimarea filetului, prin rostogolirea (rularea) semifabricatului între două sau mai multe scule cu profil corespunzător.

Principalele avantaje ale acestei metode, în comparaţie cu metodele de

prelucrare prin aşchiere, sunt: productivitatea foarte ridicată (fig. 14.1), rezistenţa mecanică şi la oboseală mai mare a filetului, datorită ecruisării şi fibrajului continuu (fig. 14.2, a -fibrajul la filetul obţinut prin aşchiere şi fig. 14.2, b - fibrajul Ia filetul obţinut prin rulare) ; preciza satisfăcătoare şi calitatea bună a suprafeţelor active ale filetului.

Prelucrarea prin rulare a filetelor nu are numai avantaje. De aceea, decizia în a opta pentru a alege acest procedeu se va lua ţinând seama şi de următoarele dezavantaje: costul ridicat al sculelor, forţa mare necesară pentru rulare, necesitând proiectarea şi execuţia unor echipamente noi, speciale, domeniul de aplicare restrâns, pentru piese simple, din materiale cu alungire la rupere cuprinsă în domeniul (8...24)%.

În procesul de rulare, profilul ia naştere, pe de o parte, prin deplasarea cristalelor individuale, iar pe de altă parte printr-o modificare a formei cristalelor materialului care trebuie prelucrat. Proprietăţile fizico-mecanice ale materialului, ca de exemplu: alungirea, elasticitatea, rezistenta la rupere, rezistenta la curgere etc. reprezintă un factor important. De asemenea, felul profilului care trebuie realizat joacă un rol deosebit.

Apăsările necesare pentru deformare variază în limite largi şi pentru determinarea lor încă se recurge la încercări experimentale, deoarece cercetarea cu privire la modelul geometric de deformare şi calculele analitice nu au dat rezultate de precizie corespunzătoare. în fig. 14.3 se prezintă câteva exemple de profiluri de filete care se pot realiza prin deformare la filete.

Pentru a putea determina eficienta economică în comparaţie cu alte procedee de filetare, trebuie să se analizeze costul prelucrării, calitatea şi productivitatea. în mod cu totul general, se constată că fabricarea unor serii mari de piese identice devine foarte rentabilă, pe când la cantităţi mai mici trebuie să se ia în considerare costurile sculelor de rulare şi a utilajului special utilizat, având în vedere că nu este indicat să se

Principalele avantaje ale acestei metode, în comparaţie cu metodele de prelucrare prin aşchiere, sunt: productivitatea foarte ridicată (fig. 14.1), rezistenţa mecanică şi la oboseală mai mare a filetului, datorită ecruisării şi fibrajului continuu (fig. 14.2, a -fibrajul la filetul obţinut prin aşchiere şi fig. 14.2, b - fibrajul la filetul obţinut prin rulare) ; preciza satisfăcătoare şi calitatea bună a suprafeţelor active ale filetului.

Prelucrarea prin rulare a filetelor nu are numai avantaje. De aceea, decizia în a opta pentru a alege acest procedeu se va lua ţinând seama şi de următoarele dezavantaje: costul ridicat al sculelor, forţa mare necesară pentru rulare, necesitând proiectarea şi execuţia unor echipamente noi, speciale, domeniul de aplicare restrâns, pentru piese simple, din materiale cu alungire la rupere cuprinsă în domeniul (8...24) %.

In procesul de rulare, profilul ia naştere, pe de o parte, prin deplasarea cristalelor individuale, iar pe de altă parte printr-o modificare a formei cristalelor materialului care trebuie prelucrat. Proprietăţile fizico-mecanice ale materialului, ca de exemplu: alungirea, elasticitatea, rezistenţa la rupere, rezistenţa la curgere etc. reprezintă un factor important. De asemenea, felul profilului care trebuie realizat joacă un rol deosebit.

Apăsările necesare pentru deformare variază în limite largi şi pentru determinarea lor încă se recurge la încercări experimentale, deoarece cercetarea cu privire la modelul geometric de deformare şi calculele analitice nu au dat rezultate de precizie corespunzătoare.

În fig. 14.3 se prezintă câteva exemple de profiluri de filete care se pot realiza prin deformare la filete.

Pentru a putea determina eficienţa economică în comparaţie cu alte procedee de filetare, trebuie să se analizeze costul prelucrării, calitatea şi productivitatea. în mod cu totul general, se constată că fabricarea unor serii mari de piese identice devine foarte rentabilă, pe când la cantităţi mai mici trebuie să se ia în considerare costurile sculelor de rulare şi a utilajului special utilizat, având în vedere că nu este indicat să se

lucreze pe maşini-unelte proiectate pentru aşchiere datorita forţelor mult mai mari de la rulare.

Deoarece rularea este o deformare la rece, nu rezultă deşeuri în timpul fabricaţiei şi, în acest fel, nici costuri suplimentare, fapt care se repercutează în mod pozitiv în special Ia materialele scumpe sau deficitare.

Calitatea pieselor rulate este bună şi foarte bună datorită creşterii rezistenţei mecanice şi a netezimii suprafeţelor exterioare, care se realizează în procesul de rulare (ara scumpirea prelucrării.

Tendinţa spre automatizarea maşinilor de filetare prin rulare se va extinde cu siguranţă în viitor folosind atât comenzi electronice ca control automat al pieselor, cât şi comenzi automate' realizate prin computere. Acestei evoluţii îi vor urma, de asemenea, integrarea maşinilor de ruîat filet în linii automate de transfer, în combinaţii cu alte grupe de maşini pentru prelucrarea preliminară. Viitorul fiietărîi prin rulare nu se situează numai în direcţia verticală menţionată. Acum şi în viitor va

urma o evoluţie şi pe orizontală tot atât de importantă, deoarece această metodă de fabricaţie, relativ târziu descoperită, nu este încă peste tot utilizată.

14.2.2. Metode de presare volumică a filetelor Metodele de prelucrare se diferenţiază după cum curbele pe care are loc rularea

sunt deschise (fig, 14.4... 14.6) sau închise (fig. 14.7... 14.9). în fig. 14.4 se prezintă rularea între o roia rotitoare şi un segment circular, în fig. 14.5 - rularea între doi segmenţi circulari şi o rolă rotitoare iar în fig- 14.6 - rularea cu plăci sau bacuri plane.

Primele două metode se folosesc la prelucrarea filetelor de diametre mici cu toleranţe în treapta a 4-a de precizie. Metoda rulării cu bacuri plane se foloseşte la executarea filetelor în treptele a 3-a şi a 4-a de precizie. Se prelucrează mai ales filete cu diametre între 3 şi 5 mm, pe metale neferoase, oţeluri de construcţie şi oţeluri aliate normalizate.

În fig. 14.7 se prezintă rularea filetului cu două role circulare cu avans transversal. La această metodă piesa este susţinută de o riglă, iar avansul transversal sau radial este realizat de o singură rolă. în fig. 14.8 se prezintă rularea filetului cu două role cilindrice cu avans tangenţial realizat de semifabricat. La această metodă axele rolelor sunt fixe. în fig. 14.9 se prezintă rularea filetului cu trei role cilindrice.

• Metoda rulării filetului cu două role cilindrice. Sculele utilizate sunt două role având acelaşi diametru, pe periferia cărora este prelucrat un filet p} (fig. 14.10), ce este un multiplu al pasului filetului prelucrat p, iar sensul de înfăşurare este

invers sensului acestuia. Ambele role se rotesc cu turaţia ns şi imprimă profilul filetului lor pe suprafaţa cilindrică a semifabricatului, care, datorită frecării cu rolele, se roteşte cu turaţia np şi rulează astfel pe circumferinţa lor.

Pătrunderea rolelor, în vederea realizării înălţimii necesare a filetului, are loc prin deplasarea uneia dintre ele după un ciclu ce cuprinde: avans rapid, avans tehnologic, staţionarea pentru prelucrarea şi calibrărea filetului pe întreaga suprafaţă şi retragerea rapidă.

Condiţia de bază impusă sculei este kpP =1 ,

în care: p este pasul filetului la piesă, în mm; pl - pasul filetului la sculă, în mm;

k – număr întreg oarecare (k > 1).

Diametrul şi lăţimea sculei pot fi stabilite impunând condiţii suplimentare con-venabil alese. Astfel, dacă se impune ca, în timpul rulării, semifabricatul să nu primească nici o mişcare axială (fig. 14.11), atunci este necesar ca viteza de deplasare aparentă a filetului sculei v, să fie egală cu cea a filetului piesei, adică

,PnPn pEss ==υ în care: ns este turaţia sculei, rot/min; pE - pasul elicei sculei ( ikpipPE == 1 ) în mm; n - turaţia piesei, în rot/min; p - pasul filetului de realizat pe piesă, în mm; k - multiplu întreg; i - numărul de începuturi ale filetului de la sculă.

Scula şi piesa rulează reciproc şi de aceea vitezele lor periferice sunt egale, iar turafiile sunt legate prin relaţia

22 // Ddnn ps = în care: D2 reprezintă diametrul mediu al filetului la role, în mm; d2 - diametrul mediu al filetului la piesă, în mm. Din relaţiile (14.1)...(14.3) rezultă

ikdD =22 / O primă consecinţă, ce decurge din condiţia impusă, este aceea că lăţimea Bs a

sculei trebuie să fie egală cu lungimea / a suprafeţei prelucrate. Ca urmare, se impune ca lp< (100... 120) mm, deoarece la valori mai mari forţa de presare devine excesiv de mare.

În acelaşi timp însă unghiul de pantă al filetului sculei o)5 este egal cu cel al filetului piesei co şi de aceea solicitarea spirelor rolelor este mult mai favorabilă, într-adevăr, ţinând seama de relaţia (14.4), rezultă

( ) ( ) ( ) pEs tgdpDpkiDPtg ϖπππϖ ==== 222 ///

în concluzie, procedeul de rulare, la care se respectă condiţia (14.4), realizează

prelucrarea filetului simultan pe toată lăţimea sa, fără ca semifabricatul să execute avans axial, schema de lucru fiind cea din fig. 14.11. Acest procedeu de rulare este cel mai răspândit.

O condiţie importantă pentru a nu fi scoasă piesa în sus în timpul rulării este aceea ca diametrul rolei din stânga Dst să fie cu puţin mai mare decât diametrul rolei din dreapta Ddr, adică

stdrst DDD ∆+= în care: Dst reprezintă diametrul rolei din stânga, în mm, care prin forţa de frecare antrenează piesa în jos; Ddr - diametrul rolei din dreapta, în mm. De asemenea, tot pentru a nu fi scos semifabricatul în timpul rulării, rigla de susţinere se reglează astfel încât axa semifabricatului să fie sub linia centrelor rolelor cu cantitatea h = (0,2...0,3) mm la filetele triunghiulare şi cu h = (0,3...0,8) mm la filete trapezoidale cu pasul până la 4 mm.

în cazul filetării pieselor lungi, cu avans axial (fig. 14.12), semifabricatul este antrenat de cele două role atât în mişcare circulară, cât şi axială cu vitezele:

νp = νs cos α ; νp = νs sin α,

unde: νs este viteza periferică a rolei cilindrice (sculei), în mm/min; v - viteza perife-rică a piesei, în mm/min; νp - viteza axială a piesei, în mm/min; α = ϖp , dacă rolele au profilul inelar (sub formă de renuri circulare) sau α = ϖp - ϖs, dacă rolele au profilul elicoidal; ϖP - unghiul de pantă al spirei filetului de pe piesă; ϖS- unghiul de pantă al spirei filetului de pe sculă.

În cazul filetării cu role cilindrice cu profil elicoidal trebuie respectate relaţiile

212 diKDşiiKP pE == în care: pE, i, p, D2 şi d2 sunt parametri definiţi la relaţiile (14.1)...(14.3).

Relaţiile (14.9) sunt aplicate cu condiţia K1 > K, astfel încât să rezulte ϖs < ϖp, Din cele prezentate se poate concluziona că există mai multe procedee distincte de rulare:

a. Procedeul prin pătrundere (cu avans radiat}, la care ϖp = ϖs cu sensuri de înfăşurare a spiralelor opuse (fig. 14.13), astfel încât piesa rămâne axial imobilă, deoarece νsa = νpa. La acest procedeu piesa rulată este o copie fidelă a sculelor de rulare. Pentru acest motiv filetele obţinute sunt de mare precizie. La diferiţi paşi şi diferite diametre ale piesei, trebuie să se utilizeze role corespunzătoare. Dacă volumul de producţie este suficient de mare se amortizează numărul relativ mare de scule.

b.Procedeul de trecere cu role inelare, la care ϖs = 0, adică rolele au canale circulare profilate fără înclinare faţă de axa transversală (fig. 14.14). Forma secţiunii canalelor corespunde, cu mici abateri, profilului piesei în secţiune normală pe spira filetului. Rolele cu canale circulare se înclină cu α = ωp, astfel încât piesa, la o rotire completă în timpul deformării, se deplasează axial cu un pas. Cu o singură pereche de role este posibil, la acest procedeu, să se ruleze diferite diametre de filete, într-un domeniu mai mare, dar cu acelaşi pas.

Prin poziţionarea unghiulară corespunzătoare a axelor rolelor, se pot rula filete pe dreapta sau pe stânga, cu unul sau mai multe începuturi şi pe lungimi diferite. Acest procedeu este foarte economic, deoarece diametrul rolelor de filetat este independent de diametrul pieselor. Rolele pot să fie rectificate de mai multe ori.

c. Procedeul de trecere combinat, la care ϖp ≠ 0, astfel încât rolele se înclină cu un unghi α = ϖp - ϖs (v. fig. 14.12). Prin acest procedeu se pot obţine deformări mai mari la paşi cu unghiuri foarte mari, care nu sunt posibile la procedeele prin pătrundere şi prin trecere.

d. Procedeul rulării cu avans tangenţial, care se aplică la filetele scurte fără suport, avansul tangenţial fiind provocat de diferenţa vitezelor periferice ale celor două role (v. fig. 14.8). Diferenţa vitezelor periferice se creează pe două căi: se imprimă o turaţie egală unor role cu diametre diferite sau turaţii diferite unor role cu diametre egale.

Particularităţile caracteristice ale acestui procedeu sunt: imobilitatea axelor rolelor în procesul de rulare; distanţa constantă fixă dintre centrele axelor rolelor în cursul rulării la o mărime determinată de filetul de pe piesă; paralelismul axelor rolelor în plan orizontal; lipsa unei rigle-suport de ghidare şi susţinere; diametrele rolelor pot fi diferite sau egale; unghi egal de pantă al elicelor la garnitură şi diferit între garnituri (ϖs >ϖp); aceeaşi turaţie a rolelor la rularea unor filete mai lungi cu role de diametre diferite; ,acelaşi sens de rotaţie a rolelor (rola de antrenare Dl se roteşte întotdeauna, astfel încât sa antreneze piesa în mişcare pe verticală şi în acelaşi timp de rotaţie); caracterul continuu în flux al lucrului, cu posibilitatea de automatizare uşoară a alimentării.

Primele patru caracteristici sunt asigurate la reglarea maşinii de rulat. Următoarele două sunt asigurate la calculul şi execuţia rolelor cilindrice. Ultimile două caracteristici sunt condiţionate de construcţia maşinii care realizează schema cinematică corespunzătoare.

• Metoda rulării filetului cu trei role cilindrice, în afară de procedeele prezentate mai înainte, în practică se utilizează şi procedee de filetare cu trei role cilindrice, atât cu avans radial, cât şi cu avans longitudinal (v. fig. 14.9). Avansul radial este asigurat de cele trei role simultan, iar după alte scheme numai de rola superioară.

Rularea filetului cu trei role cilindrice prezintă, în comparaţie cu toate celelalte procedee posibile de rulare, o serie de avantaje, printre care: presiuni de lucru mici, dând posibilitatea rulării unor piese cave, precum şi a oţelurilor tratate termic cu duritatea HRC până la 38 şi rezistenţa la rupere Rm până la 120 daN/mm2; precizia mare a filetului, apropiindu-se de preciza filetelor şlefuite; conicitatea şi ovalitatea până la 0,01 mm; simplitatea reglării şi deservirii.

Indiferent de schema de prelucrare utilizată, obţinerea unui filet de precizie ridicată este condiţionată de poziţionarea reciprocă corectă a rolelor. Această poziţionare are drept scop suprapunerea vârfurilor unei role (scule) peste golurile celeilalte role, operaţie numită şi reglare la pas. Reglarea rolelor la pas se realizează prin deplasarea lor în lungul sau în jurul axei geometrice. Pentru a simplifica această operaţie, în cazul prelucrării cu două role, una dintre ele are un joc axial de aproximativ 0,25 p, fapt ce asigură autoaşezarea rolelor la pasul filetului chiar în timpul prelucrării, în cazul rulării cu trei role, două dintre ele au posibilitatea de reglare axială.

• Metoda rulării filetului cu bacuri plane. Presarea volumică a filetului la acest procedeu se face cu ajutorul a două plăci prismatice (bacuri plane), flecare dintre aceestea având pe feţele active un profil conjugat profilului care se rulează (fig. 14.15). Unul dintre bacuri este fix iar celălalt mobil, deplasând-se cu viteza vs. Fiecare dintre bacuri prezintă trei zone distincte: zona de lungime 1ι ,

corespunzătoare angajării şi profilării semifabricatului; zona de lungime ι

corespunzătoare calibrării filetului; zona de lungime, 2ι necesară eliberării treptate a

piesei prelucrate, în majoritatea cazurilor, lungimile 1ι şi 2ι se iau egale. Lungimile celor două bacuri se calculează cu relaţiile:

22 bdLşiadL mf == d2 fiind diametrul mediu al filetului la piesă, în mm, iar a şi b, coeficienţi adimensionali.

Lungimea bacului fix Lf, este mai mică decât lungimea bacului mobil

Lm (a < b), pentru a se asigura eliberarea piesei la capătul cursei active. Precizia profilului filetului este foarte mult influenţată de toleranta

semifabricatului, în ipoteza că diametrul semifabricatului este apropiat de valoarea maximă, punctul în care are loc prinderea sa se deplasează spre dreapta zonei 1ι (fig. 14.15). Ca urmare, spirele bacului superior vor devia de la poziţia corectă în raport cu spirele bacului inferior, provocând apariţia unei abateri a profilului rulat. Micşorarea diametrului semifabricatului către limita inferioară deplasează punctul de prindere spre stânga zonei 1ι , ceea ce dă naştere, de asemena, unei abateri a profilului rulat. Dacă semifabricatul iniţial are abateri dimensionale mari, poate conduce la rebutarea piesei.

Pentru realizarea completă a profilului filetului este necesară o cursă foarte lungă a bacului mobil. Acest lucru limitează productivitatea maşinilor de rulat.

Maşinile de rulat cu mişcarea principală de translaţie alternativă a capului de rulat, care poartă bacul mobil, rulează semifabricatul într-o singură cursă dublă. Numărul de curse duble pe minut depinde de construcţia maşinii şi de existenta unor dispozitive de încărcare pentru debitarea automată a semifabricatelor, dar în mare măsură de apariţia unor forje de inerţie mari ale părţilor în mişcare.

Rularea filetului cu bacuri plane se poate face atât la cursa activă a bacului, cât şi la cea de întoarcere.

La rularea unor piese având un filet cu un număr impar de începuturi (de exemplu filetul cu un singur început), în momentul apucării semifabricatului, vârfurile filetului unei scule (bac) trebuie să se afle strict în dreptul golului filetului celeilalte scule. Suprapunerea vârfurilor unei scule pe golurile celeilalte, sau aşa-numita aşezare la pas, se realizează în faza de reglare a sistemului tehnologic. Imprecizia aşezării la pas ∆p generează o eroare la diametrul mediu ∆2 al filetului de l ,732 ori mai mare decât ∆p, adică ∆d2 = 1,732 ∆p. Neconcordanîa unghiurilor de pantă ωs de la sculă (bac) cu ωp de la piesa de prelucrat conduce la o deplasare axială Xax a semifabricatului care se stabileşte cu formula

)( psmax tgtgLX ϖϖ −±= Direcţia deplasării semifabricatului în timpul rulării este de mare importantă

deoarece încălcarea anumitor reguli duce la desprinderea capetelor la semifabricat, ceea ce se întâlneşte destul de des în producţie. Pentru a evita desprinderea capetelor semifabricatelor în cursul rulării filetului, abaterea la unghiul de pantă a filetului pe dreapta trebuie stabilită numai pozitiv, în cazul acesta, semifabricatul se "deşurubează" din bacuri şi nu apare o rupere a capului, în acest scop trebuie să fie satisfăcută condiţia ωs ≥ ωp.

14.2.3. Determinarea dimensiunilor semifabricatelor

Un calcul aproximativ se face plecând de la o conservare de volum de material. Astfel, dacă în fig. 14.16 se consideră un cilindru pe lungimea egală cu un pas p, iar ds

se consideră diametrul semifabricatului înainte de deformare, se poate face ipoteza că volumul de material deformat între cilindrii de diametre ds şi d este egal cu volumul golului rămas între cilindrii de diametre ds şi dl după deformare

( )( ) ( )( )pddpdd ss 4/4/4/14/4/4/1 21

222 ππππ −=− Din relaţia (14.12) se scoate uşor diametrul semifabricatului

)(5,0 21

2 ddds += în care d este diametrul exterior al filetului, în mm şi dl - diametrul interior al filetului,în mm.

Pentru un calcul mai precis se poate utiliza următoarea relaţie, conform lucrărilor lui /./. Semenenco:

22 6,03,1 pdpdds +−= în care p este pasul filetului iar ceilalţi parametri au aceeaşi semnificaţie ca în relaţia

La rularea filetelor metrice se recomandă, conform lucrărilor lui A.P. Gubin, relaţia

( )222

2 /09623,0/1202,0006766,0 pdQdpdpds −++= în care d2, este diametrul mediu al filetului, în mm, iar

222 )866,0)(2866,0( ddpddpQ −+++=

Tot la rularea filetelor A G. Deineko recomandă relaţia în care: A1 = 0,22 pentru filete M1...M2; Al = 0,278 pentru filete M2...M6; A{ = 0,28...0,284 pentru filete M6...M10.

O relaţie de calcul foarte simplă şi, în acelaşi timp, suficient de precisă, după H. Moixner, este

pdds 0333,02 −= În gama de filete M4...M16 se poate utiliza cu precizie ridicată (după A. Vlase)

relaţia pddds 12,0)(5,0 2

12 −+=

O serie de date obţinute prin cercetări experimentale şi calcule analitice sunt prezentate în tabelul 14.1.

Tabelul 14. l Dimensiuni de semifabricate la rularea filetelor

Dintre factorii determinanţi care exercită cea mai mare influenţă asupra preciziei diametrului mediu d2 al filetului fac parte diametrul semifabricatului ds, calitatea suprafeţei sale şi precizia sa de execuţie. In funcţie de eroarea ∆ds a diametrului semifabricatului se poate calcula eroarea ∆d2 a diametrului mediu al filetului, cu relaţia

+∆=∆ )

2()

2(1/49,12

actgtgdd ps ϖπ

Dacă se ţine seama de valoarea medie a unghiului de pantă ωp şi α/2 = 30°, pentru filetele M l... M6 se obţine relaţia simplificată

sdd ∆=∆ 27,12 14.2.4. Regimuri de lucru şi forţele dezvoltate la presarea

volumică a filetelor

Avansul radial al rolei la rularea transversală şi reducerea corespunzătoare a secţiunii prin presare volumică a semifabricatului la o rotaţie determină productivitatea prelucrării şi calitatea filetului.

Mărimea avansului rad i al depinde, în primul rând, de raportul dintre diametrul exterior al rolei şi de diametrul semifabricatului, de proprietăţile mecanice ale materialului, precum şi de coeficientul de frecare:

[ ] )/1()/(2 EqdDDds ssr ++= µ [mm/rot],

unde: µ este coeficientul de frecare; D - diametrul exterior al rolei, în mm; ds- diametrul semifabricatului, în mm; q - încărcarea specifică, în daN/mm2; E - modulul de elasticitate al materialului de deformat, în daN/mm2.

Cu relaţia (14.21) se pot calcula avansurile radiale maxime, admisibile ale rolei la începutul şi în timpul rulării.

La rularea filetelor metrice se recomandă pentru încărcarea specifică valorile q = (3 ... 3,5) Rp 02 , iar la filetele trapezoidale, q = (3,5... 4)Rp 02, unde Rp0 ,2 - este limita de curgere a metalului în momentul presării volumice, în daN/mm2.

S-a arătat în §14.2.2. că, indiferent de construcţia maşinii de rulat filet, diametrul rolelor trebuie să fie un multiplu întreg al diametrului semifabricatului.

În funcţie de adâncimea profilului şi numărul de începuturi, diametrul rolelor la maşinile de rulat filete cu trei role se poate determina cu relaţia

itdD s )1,1( −= [mm] în care: t este adâncimea profilului filetului, în mm; i - numărul de începuturi ale filetului rolei.

La rularea pe maşini de rulat cu două role, diametrul rolelor se determină cu relaţia

tidD += 2 [mm] în care d2 este diametrul mediu al filetului de executat, în mm.

în tabelul 14.2 se prezintă avansul radial la rularea filetelor cu role cilindrice, în funcţie de pasul filetului şi calitatea materialului deformat.

Tabelul 14.2

Avansul radial la rularea filetelor cu role cilindrice, în mm/rot piesă

Viteza de rulare corespunde vitezei periferice a rolelor şi are valori în funcţie de materialul supus presării volumice, după cum urmează:

• alamă, νs= (80... 100) m/min; • oţel cu rezistenţa la rupere Rm < 50 daN/mm2, νs = (60...80) m/min; • oţel cu rezistenţa la rupere Rm = (50...80) daN/mm2, νs = (30...40) m/min; • oţel cu rezistenţa la rupere Rm > 80 daN/mm2, νs = (12... 15) m/min.

Se remarcă faptul că viteza de rulare scade pe măsură ce duritatea materialului piesei creşte. Acelaşi lucru se poate constata şi în legătură cu avansul radial prezentat în tabelul 14.2.

Turaţia rolei (sculei) se calculează cu relaţia )/(1000 Dn ss πυ=

în care: νs este viteza periferică a sculei, în m/min; D - diametrul rolei (sculei), în mm.

în cazul filetării pieselor lungi, la rularea cu avans axial (v. fig. 14.12), semifa-bricatul capătă atât o viteza periferică de rotaţie, cât şi o viteza axială, calculate cu relaţiile:

αυυ cossp = αυυ sinsp =

în care: α = ωp, dacă rolele au profilul inelar (sub formă de renuri circulare), sau α = ωp - ωs dacă rolele au profilul elicoidal; ωp - înclinaţia de pantă a filetului piesei; ωs - înclinaţia de pantă a filetului sculei.

Turaţia piesei la începutul presării volumice este

( )spp dn πυ /1000=

iar în timpul rulării ( )1/1000 dn pp πυ= unde: ds este diametrul iniţial al semifabricatului, în mm; d1 - diametrul interior la piesa rulată, în mm.

În cazul procedeului de filetare prin rulare cu avans tangenţial, turaţia piesei se poate alege, cu suficientă precizie, din diagrama prezentată în fig. 14.17.

Viteza de rulare la prelucrarea cu bacuri plane are valori mult mai mici decât în cazul rulării cu role, fiind limitată, la acest procedeu, de forţele de inerţie ale organelor în mişcare ale maşinii-unelte, aceste forţe crescând proporţional cu viteza.

Vitezele de rulare recomandate la rularea filetelor cu bacuri plane sunt: • alamă, ν, = (25...30) m/min; • oţel cu Rm < 60 daN/mm2, ν, = (l5...20) m/min; • oţel cu Rm ≥ 60 daN/mm2, ν, = (5... 7) m/min.

La rularea filetelor cu două role, forţa de apăsare radială Fr provoacă o

deplasare radială de bază a metalului, iar forţa tangenţială Ft dă un moment de rotire a semifabricatului în jurul axei sale şi provoacă o deplasare a metalului în direcţia tangenţială.

La rularea filetelor exterioare cu avans radial, forţa radială de apăsare se poate calcula cu relaţia

( ) ( ) ( )1113

1 //2/2 dDDEqdFr += ι [daN],

în care: ι este lungimea suprafeţei de contact al semifabricatului cu profilul rolelor, în mm; d1 - diametrul interior al filetului, în mm; q - încărcarea specifică a metalului, în daN/mm2; Dl - diametrul exterior al rolei de antrenare, în mm; E - modulul de elastictate al materialului rulat, în daN/mm2.

Lungimea suprafeţei de contact / se calculează astfel:

,)2/cos(

1 Kdds

−+=

ααι [mm]

unde: α este lăţimea vârfului sau a fundului filetului, în mm; ds - diametrul semifabricatului, în mm; α/2 - jumătatea unghiului la vârf al filetului, în grd; Ks - numărul de spire de filet rulate.

Conform lucrării [19], forţa radială de apăsare se mai poate calcula cu relaţia

11

12

2,011 )2/cos(

5,3dD

DE

RKdddF p

ss

r +

−+=

αα [daN],

în care: Rp 02 este limita de curgere a metalului de rulat, în daN/mm2, iar ceilalţi para-metri au aceeaşi semnificaţie ca în relaţiile (14.29) şi (14.30).

Cunoscându-se forţa radială de apăsare, se poate calcula forţa tangenţială rt FF 08,0= [daN],

în tabelul 14.3 sunt prezentate valorile orientative ale forţelor radiale de apăsare la rularea cu role cilindrice.

Tabelul 14.3 Valori orientative ale forţelor radiale de apăsare, în daN, Ia rularea filetelor cu role, pentru ι = 20 mm

La rularea filetelor cu ajutorul bacurilor plane apar, de asemenea, forţe radiale Fr şi tangenţiale Fr Aceste forţe se pot calcula cu relaţiile:

[daN],)28(32 += HBFr [daN],16,0 rt FF =

în tabelul 14.4 sunt prezentate valorile orientative ale forţelor radiale de apăsare la rularea cu bacuri plane.

Tabelul 14.4 Valori orientative ale forţelor radiale de apăsare, în daN, ia rularea fiîetelor

cu bacuri plane» pentru ι =20 mm

14.3. Tehnologii de prelecrare a fiîetelor prin strunjire Acest procedeu se aplică, cb deosebire, în următoarele cazuri, în producţiile de

sene mică şi unicate, pentru executarea tuturor îîpualor de filete (cu profil triunghiular, pătrat, trapezeicîal, rotund etc.) care nu pot fi prelucrate cu scule de filetat având directoarea materializată (de tip tarod sau filieră); în producţia de serie mare, pentru finisarea filetelor degroşate prin frezare (in special filete ale şuruburilor conuucatcare pentru maşini-unelte); prelucrarea fiîetelor pe suprafeţe cu diameîre foarte mari, indiferent de seria de fabricaţie.

Prelucrarea filetuiui prin strunjire se realizează cu scule numite cuţite de filetat, care au formă prismatică sau disc. Acestea materializează generatoarea profilului fîietu-lui şi o transpun cinematic în lungul directoarei elicoîdale a acestuia.

La prelucrarea fiîetelor triunghiulare cu cuţite prismatice, se adoptă diferise scheme de îndepărtare a adaosului de prelucrare, în funcţie de dimensiunile fileîuluî (fig.14.18).

Prelucrarea tileteîor al căror pas este mai mic de 2 mm (p < 2) se execută cu avans radiai, în mai multe treceri succesive (fig. 14.18, a). Cuţitul aşchiază simultan cu ambele muchii, ceea ce face ca aşchiile degajate de fiecare dintre el; să se întâlnească în spaţiul de lucru, contribuind la creşterea solicitărilor mecanice şi termice ale sculei.

Filetele cu pasul mai mare de 2 mm (p>2) se degroşează deplasând scula, la fiecare trecere, pe o direcţie paralelă cu unul dintre flancuri (fig. 14.18, b), în schimb finisarea se execută, şi în acest caz, numai cu avans radiai.

Numărul de treceri în care se execută prelucrarea depinde de dimensiunile filetului, materialul piesei, rigiditatea sistemului tehnologic şi precizia de prelucrare impusă.

Aşezarea corectă a cuţitelor prismatice pentru finisarea filetelor se realizează cu ajutorul unor şabloane speciale, iar în cazul filetelor foarte precise cu dispozitive optice adecvate.

La prelucrarea filetelor de conducere, faţa de degajare a cuţitului poate fi

aşezată în două moduri, în raport cu planul axial al şurubului. Dacă unghiul de pantă al filetului este mai mic de şase grade (ω < 6°), se practică aşezarea cuţitului cu faţa de degajare în planul axial al şurubului (fig. 14.19, a). Cuţitele care lucrează pe baza acestei scheme prezintă avantajul că se pot executa cu muchiile rectilinii şi, în cazul că au unghiul de degajare nul (γ = 0°), realizează filete cu profil foarte precis, în schimb, unghiurile funcţionale ale sculei, pe cele două muchii laterale, au valori diferite. Ca urmare, condiţiile de aşchiere diferă de la o muchie la cealaltă. De aceea, pentru filetele care au unghiul de pantă al elicei mai mare de şase grade (ω > 6°), din cauza înrăutăţirii condiţiilor de aşchiere, se preferă aşezarea cuţitului cu faţa de degajare normală pe elicea de referinţă a golului filetului (fig. 14.19, b}. Aşezarea cuţitului în acest fel evită dezavantajele menţionate mai înainte, deoarece unghiurile funcţionale ale sculei devin egale pe ambele muchii, în schimb, dacă cuţitul îşi păstează muchiile rectilinii, precizia de prelucrare a filetului scade. Realizarea unor filete precise necesită utilizarea unor cuţite cu muchii curbilinii

. Cuţitele disc, dificil de realizat în practică (fig. 14.20), sunt utilizate, în

general, numai la prelucrarea filetelor cu profil triunghiular. Avantajul utilizării acestora constă în durabilitatea lor absolută foarte mare, datorită posibilităţii unui mare număr de reascuţiri. Aceste cuţite se execută cu un singur tăiş sau cu tăişuri multiple, dispuse inelar sau pe elice.

Cuţitele cu filet inelar se folosesc la prelucrarea fîletelor cu unghiuri mici de pantă ale elicei (ω ≤ 2°), iar cele cu filet elicoidal la prelucrarea filetelor cu unghiuri de pantă mai mari (ω > 2°). Pot fi executate atât filete exterioare (v. fîg. 14.20, a), cât şi filete interioare (v. fig. 14.20, b}. La prelucrarea filetelor exterioare sensul de înclinare a elicei tăişurilor de pe cu{it trebuie să fie opus celui de pe piesă, iar la filetarea interioară acelaşi ca la piesă.

La prelucrarea filetelor cu mai multe începuturi se pune problema divizării pentru realizarea elicelor. Notând cu K numărul de începuturi, cu p pasul filetului şi cu PE pasul elicelor, se poate scrie relaţia

PE = Kp Pentru a realiza divizarea este necesar ca, după prelucrarea unei elice, piesa să

fie rotită cu un unghi egal cu 360°/K. Această rotire poate fi realizată, foarte simplu, prin utilizarea unei flanşe antrenoare-divizoare (fig. 14.21), fixată pe capul arborelui principal al strungului. O altă modalitate de a realiza divizarea constă în desfacerea legăturii cinematice dintre piesă şi sculă, la lira roţilor de schimb, şi rotirea piesei cu unghiul necesar. Divizarea mai poate fi făcută deplasând sania portcuţit cu valoarea PE/K, fapt ce conduce la poziţionarea cuţitului în locul corespunzător prelucrării unei noi elice, în general, vitezele de aşchiere la filetarea pe strung au valori mai mici decât la strunjirea obişnuită. O primă cauză o constituie solicitarea mult mai puternică a sculei de filetat. O altă cauză este determinată de viteza de reacţie limitată a operatorului uman, în cazul filetării fără dispozitive automate de retragere a sculei. Prelucrarea de finisare prin strunjire a filetelor de precizie ridicată se realizează pe strunguri dotate cu lineale de corecţie a pasului. Precizia de prelucrare la pasul filetului, obţinută pe astfel de strunguri, este de 0,003 mm pe 50 mm lungime, 0,004 mm pe 150 mm şi 0,005 mm pe 300 mm. Pe strungurile de precizie care nu posedă lineal de corecţie, precizia de prelucrare la pasul filetului, pe lungimile menţionate, este de 0,01 mm, 0,015 mm şi, respectiv, 0,02 mm, adică de 3...4 ori mai mică.

Finisarea filetelor pe strunguri prevăzute cu lineale de corecţie se aplică, cu precădere, şuruburilor conducătoare pentru maşini-unelte. Linealul de corecţie are menirea de a compensa abaterile de pas ale şurubului conducător al maşinii-unelte pe care se realizează prelucrarea de finisare. Principiul pe baza căruia se realizează corecţia (fig. 14.22) este următorul: piuliţa / a şurubului conducător are posibilitatea

de a se roti înjurai axei sale sub acţiunea braţului 2, care urmăreşte linealul de corecţie 5; prin rotirea în jurul axei sale, imprimă căruciorului strungului o mişcare suplimentară de avans longitudinal, care se însumează cu mişcarea de avans dată de şurubul conducător.

Linealul trebuie înclinat cu un unghi α (fig. 14.22), care depinde de abaterea pasului şurubului conducător al maşinii-unelte, ∆P. Valoarea unghiului a se determină pornind de la următorul raţionament: pentru a face piuliţa 1 să înainteze cu valoarea unui pas, P, pârghia 2, de lungime R, trebuie să parcurgă drumul 2 ir R; pentru ca deplasarea piuliţei să fie numai ∆P, pârghia 2 trebuie să parcurgă drumul λ (fig. 14.23, a), dat de relaţia

PPR /)2( ∆= πλ

Deoarece corecţia ∆P se referă la un pas P al şurubului conducător, se observă, din fîg. 14.23, b, că mărimea λ se poate calcula şi cu relaţia

αλ Ptg=

Din relaţiile (14.36) şi (14.37) rezultă că unghiul de înclinare a linealului de corecţie se poate determina cu relaţia

2/)2( PPRtg ∆= πα Deoarece ∆P are valori foarte mici, dificil de pus în evidenţă în practică, se

consideră eroarea cumulată de pas pe întreaga lungime L a filetului, ∆L. Astfel, relaţia practică, pentru determinarea unghiului a, capătă forma

)/()2( PLPRtg ∆= πα

Valorile mărimii AL se pot determina experimental, prin măsurări. Trebuie remarcat faptul că valoarea unghiului de înclinare a linealului nu

depinde de parametrii filetului care se prelucrează, relaţia (14.39). Linealul se înclină cu unghiul a şi rămâne neschimbat la finisarea oricărui filet. Această situaţie este perfect explicabilă, dacă se are în vedere faptul că, în cazul analizat, linealul de corecţie are unicul scop de a compensa abaterile pasului şurubului conducător al strungului pe care se execută prelucrarea.

Linealul de corecţie poate fi utilizat şi în scopul executării unor filete cu pasul intenţionat mărit sau micşorat. Astfel, în cazul şuruburilor foarte precise, care după strunjire se tratează termic, dar nu se rectifică, o componentă importantă a abaterii

filetului este cea datorată alungirii piesei, ca urmare a tratamentului termic. Constituienţii structurali ce apar la tratamentul- termic de durificare (sorbită, troostita de călire, martensita) au volumul specific mai mare decât al constituienţilor structurali de echilibru şi, de aceea, pasul filetului strunjit se măreşte. Pentru compensarea acestei abateri, strunjirea filetului se execută nu cu pasul p, ci cu pasul p - ∆p, ∆p fiind abaterea datorată tratamentului termic, dedusă experimental, întrucât ∆p are valori relativ mici (0,002...0,01) mm, reglarea maşinii-unelte pentru filetarea cu pasul p - ∆p este dificilă sau chiar imposibilă. De aceea, lanţul cinematic de filetare se reglează corespunzător valorii p, iar

în cazul frezării filetelor cu freze inelare (fig. 14.24), mişcările care concură la generarea filetului sunt următoarele:

- mişcarea de rotaţie a piesei, care asigură avansul circular; această mişcare este caracterizată, din punct de vedere tehnologic, prin valorile avansului circular pe dinte scd cuprinse în limitele (0,02...0,08) mm/dinte; mişcarea de avans longitudinal st, executată cu valoarea unui pas la o rotaţie a piesei; mişcarea de avans radial sr, executată pe o fracţiune dintr-o rotaţie a piesei, pentru pătrunderea la adâncimea filetului; din punct de vedere tehnologic, această mişcare este caracterizată prin avansul radial pe dinte srd, ale cărui valori se iau în limitele 15-20% din avansul circular.

Parametrii necesari reglării sistemului tehnologic, în vederea prelucrării, se determină în funcţie de parametrii regimului de aşchiere (ν, scd, srd). Turaţia frezei se determină cu relaţia

)/(1000 fs dn πυ= în care df este diametrul frezei.

Pentru a determina turaţia piesei, în funcţie ţie avansul circular pe dinte, se ia în considerare dubla egalitate care exprimă viteza de avans circular:

ppscdca ndzns πυ υ == din care rezultă

)( pscd dznsn π=

unde z reprezintă numărul de piepteni ai frezei. Deoarece pătrunderea frezei la adân-cimea de aşchiere (fig. 14.25) se face într-un timp τ, este necesar ca piesa să execute mai mult decât o rotaţie completă şi o deplasare longitudinala mai mare decât valoarea unui pas.

Timpul τ poate fi calculat cu una dintre relaţiile următoare:

p

p

s nn

sauznsh

rd

=τ [min]

în care pn este numărul de rotaţii executat de piesă în timpul τ . Din cele două relaţii rezultă

)/('srdpp nzshnn = [rot]

sau, ţinând seama de relaţia (14.45),

)/('srdcdp dshn π= [rot]

Pentru prelucrarea completă a fîletului piesa trebuie să execute cel puţin )/(11 prdcdp dshsn π+= [rot]

şi să se deplaseze pe cel puţin

)/(11 prdcdp dshsn π+= [mm] Datorită faptului că profilul sculei este inelar şi că axa sa de rotaţie rămâne

paralelă cu axa piesei, filetele obţinute prin frezare cu freze pieptăne nu au o precizie bună. Abaterile profilului prelucrat cresc pe măsură ce creşte unghiul de pantă al fîletului. Din acest motiv, procedeul este limitat la prelucrarea filetelor cu pas mic.

14.4.2. Frezarea filetelor lungi

Filetele lungi se execută pe maşini speciale de frezat filete, scula fiind o freză disc profilată (fig. 14.26). Procedeul se aplică cu precădere la degroşarea şuruburilor conducătoare cu profil trape-zoidal, în producţia de serie.

În scopul obţinerii unor aşchii mai groase, frezele se execută cu dinţi alternativi. Aceştia se angajează succesiv - un dinte pe flancul din stânga, următorul pe flancul din dreapta etc. Jn felul aceesta productivitatea prelucrării creşte, deoarece se poate lucra cu adâncime de aşchiere mai mare. Numărul de dinţi ai frezei se determină astfel încât în timpul aşchierii să se găsească în contact cu semifabricatul minim doi dinţi. Această condiţie este necesară pentru a asigura o mai bună stabilitate dinamică a procesului de aşchiere.

Dacă se urmăreşte o precizie mai mare a filetului, se renunţă la soluţia cu dinţi alternativi, utilizând freze cu tăişurile conţinute în acelaşi plan. De asemenea, la frezarea de finisare scula trebuie să aibă diametrul mai mic decât la degroşare, cunoscând că prin creşterea diametrului său abaterile profilului prelucrat se măresc.

Axa sculei trebuie să fie înclinată cu unghiul de pantă al filetului ω (fig. 14.26). Vitezele de aşchiere la prelucrare sunt cuprinse, în general, între (40.. .60)

m/min, în cazul sculelor din oţel rapid şi (180...200) m/min, în cazul sculelor cu dinţi din carburi metalice.

Numărul de rotaţii pe care îl execută piesa trebuie să conducă la valori ale avansului circular pe dinte scd în limitele (0,03...0,08) mm/dinte. Relaţia de calcul a turaţiei np este

p

scdp d

znsnπ

ϖcos= [rot/min].

14.5. Tehnologii de prelucrare a filetelor în vârtej Prelucrarea filetelor în vârtej este un procedeu special de prelucrare, realizat pe strunguri sau maşini-unelte speciale, cu ajutorul unor scule de construcţie specială, numite capete de filetat în vârtej. Sunt cunoscute două scheme de fîletare în vârtej, în funcţie de dispunerea dinţilor în capul de filetat: fîletare cu tangenţă exterioară (fig. 14.27, a) şi filetare cu tangenţă interioară (fig. 14.27, b).

Ambele scheme de prelucrare sunt caracterizate prin aceea că sculele au contact intermitent cu semifabricatul. Aceasta permite prelucrarea cu viteze de aşchiere mult mai mari decât în cazul altor procedee de prelucrare, scula având posibilitatea să se răcească în spaţiul în care nu aşchiaza.

În cazul capetelor de filetat cu cuţite din oţel rapid, vitezele de aşchiere se iau în limitele (80... 100) m/min. Dacă cuţitele sunt cu plăcuţe din carburi metalice, vitezele de aşchiere pot ajunge până la (250...300) m/min.

Întrucât aşchia detaşată are grosime zero la intrarea sculei în semifabricat, creşte progresiv până la valoarea maximă şi apoi scade, ajungând la zero când scula iese din aşchiere, este posibil ca filetarea să se execute într-o singură trecere. înainte de începerea prelucrării trebuie să se asigure reglarea corespunzătoare a sistemului tehnologic, în funcţie de caracteristicile filetului supus prelucrării.

Reglarea maşinii la pasul filetului se asigură prin cutia de avansuri şi filete sau cu roţi de schimb. Excentricitatea de reglare e (fig. 14.27) se determină, respectiv, cu relaţiile:

( ) 2/2/)( 11 ddesaudde ss −=+= [mm] după cum prelucrarea se execută cu tangenţă exterioară sau cu tangenţă interioară.

Axa capului portcuţit trebuie înclinată în raport cu axa piesei cu unghiul de pantă al filetului

][)]/([ 2 gradedparctg πϖ = în care p şi d2 sunt, respectiv, pasul şi diametrul mediu al filetului care se prelucrează.

Pentru filete de precizie ridicată, acest unghi de înclinare nu este satisfăcător, deoarece flancurile filetului rezultă cu o oarecare subtăiere. Subtăierea provine din faptul că cinematica generării filetului determină valori ale unghiurilor funcţionale ale sculei care diferă de omoloagele lor constructive.

Turaţia piesei se determină, în funcţie de valorile avansului circular pe dinte scd, cu relaţia (14.51). Valorile recomandate pentru avansul circular pe dinte sunt încadrate în domeniul (0,4...l,2) mm/dinte. Valorile mai mari ale avansului circular sunt utilizate la prelucrarea materialelor cu duritate mai mică.

O problemă deosebit de importantă, la fîletarea în vârtej, o constituie divizarea adaosului de prelucrare, în general, cuţitele sunt dispuse pe capul de filetat în grupe care asigură degroşarea, semifinisarea şi finisarea. Pentru asigurarea preciziei şi a calităţii suprafeţelor prelucrate, echilibrarea forţelor de aşchiere joacă un rol important. Această cerinţă se realizează printr-o suprapunere corectă a tăişurilor cuţitelor, repartizate pe grupele de prelucrare menţionate (fîg. 14.28). în general, se iau 1-2 cuţite pentru degroşare (d), 1-2 cuţite pentru semifinisare (b) şi 2-3 cuţite pentru finisare (c). Cuţitele pentru semifinisare trebuie să asigure prelucrarea filetului până la adâncimea totală, lăsând adaosurile de prelucrare numai pe flancuri, în felul acesta, cuţitele pentru finisare, lucrând numai pe flancuri, asigură precizii şi calităţi ale suprafeţelor superioare.

Dintre cele două scheme de aşchiere prezentate, cea cu tangenţă interioară a căpătat aplicabilitate mai mare, datorită avantajelor pe care le oferă. La aceeaşi productivitate a prelucrării, evaluată prin volumul de aşchii detaşate în unitatea de timp, secţiunea aşchiei la fîletarea cu tangenţă interioară este mai mică. în acelaşi timp, viteza de variaţie a grosimii şi secţiunii aşchiei este mai mică. Acestea conduc la obţinerea unor precizii şi rugozităţi superioare celor obţinute la fîletarea cu tangenţă exterioară.

Filetarea în vârtej prezintă performanţe deosebite faţă de alte procedee de prelucrare prin aşchiere. Productivitatea este de aproximativ 15 ori mai mare decât în cazul filetării pe strung cu cuţit profilat şi de circa 3 ori mai mare decât în cazul filetării cu freze disc profilate. Filetele obţinute prin filetare în vârtej au rugozitatea superioară, Ra = (0,8...l,6) /zm, şi prezintă o bună precizie, dacă cuţitele sunt corect proiectate şi reglate în capul de filetat.

14.6. Tehnologii de prelucrare a filetelor cu scule

având directoarea materializată

Pentru prelucrarea filetelor cu pasul relativ mic, în special a celor cu profil triunghiular, se recurge frecvent la scule care materializează ambele curbe ale profilului filetului (directoarea şi generatoar ea). Aceste scule (tarod pentru filete ulterioare şi filieră pentru filete exterioare) au imprimată forma conjugată a filetului care se prelucrează. Materializarea completă a formei filetului simplifică în mod deosebit procesul de prelucrare.

Practic, prin simpla rotire a sculei, aceasta avansează în lungul axei, autofiletându-se în piesă şi generând astfel filetul.

Pentru dimensiuni mici ale piesei filetate, sculele menţionate în construcţie monobloc au largă aplicabilitate, atât în producţia de unicate şi serie mică, cât şi în producţia de serie mare. Acestea pot fi utilizate pentru executarea flletelor pe maşini de găurit, strunguri normale, strunguri revolver semiautomate şi automate, precum şi pe maşini speciale de filetat.

Pentru piese de dimensiuni mari, sculele cu directoarea materializată se construiesc cu partea activă detaşabilă şi cu posibilităţi de reglare. Aceste scule sunt cunoscute sub denumirea generică de capete de filetat.

Spre deosebire de tarozii şi filierele clasice, capetele de filetat prezintă avantajul că, la finele cursei de lucru, au posibilitatea retragerii elementelor active din contactul cu piesa, în felul acesta, eliminând frecarea cu piesa, în cursa de retragere, uzura tăişurilor va fi mult mai mică. Un alt avantaj îl constituie posibilitatea schimbării elementelor active (cuţite sau piepteni), în funcţie de tipul fîletului prelucrat. Aceasta le conferă un mare grad de universalitate.

Ca şi tarozii şi filierele clasice, capetele de filetat pot fi utilizate pe o gamă largă de maşini-unelte: maşini de găurit, strunguri normale, strunguri revolver semiautomate şi automate, maşini agragat etc.

În funcţie de tipul cuţitelor utilizate, capetele de filetat pot fi cu cuţite prismatice radiale, cu cuţite prismatice tangenţiale sau cu cuţite disc. După modul de lucru, pot fi fixe sau rotative. Prelucrarea cu capete de filetat fixe necesită o mişcare de rotaţie a piesei, care dă viteza de aşchiere, de obicei, de (15...20) m/min şi o mişcare de avans longitudinal a sculei, cu valoarea unui pas la o rotaţie a piesei, în cazul utilizării capetelor de filetat rotative, ambele mişcări sunt executate de sculă

Schema de aşchiere a capetelor de filetat exterior, cu cuţite radiale este dată în

fig. 14.29. Vârful cuţitelor este plasat la înălţimea h faţă de axa piesei. Datorită acestui fapt unghiurile funcţionale ale sculei diferă de cele constructive. Valorile lor pot fi calculate cu relaţiile:

)/(arcsin 1rhc =−=+= θθααθγγ

Schemele de aşchiere caracteristice capetelor de filetat exterior cu cuţite tangenţiale şi cu cuţite disc sunt date în fig. 14.30 şi, respectiv, 14.31.

Pentru prelucrarea filetelor interioare se utilizează numai capete de filetat cu cuţite radiale sau disc. Capetele cu cuţite radiale surit utilizate pentru prelucrarea filetelor cu dia-metre mai mari de 26 mm, iar cele cu cuţite disc pentru filete cu diametre mai mari de 60 mm.

14.7. Tehnologii de prelucrare a filetelor prin rectificare

Prelucrarea prin rectificare se aplică în scopul creşterii preciziei şi rugozităţii filetului la o clasă largă de piese, cum sunt: sculele pentru filetare, calibrele pentru controlul filetelor, şuruburile conducătoafe de mare precizie, şuniBuriJe micrometrice etc. în cazul pieselor amintite, rectificarea se aplică după tratamentul termic, în urma căruia, de obicei, filetul suferă deformaţii. Aceasta impune ca, pentru operaţia de rectificare, să se lase un adaos de prelucrare corespunzător, de la prelucrările anterioare.

Dacă pasul filetului este mai mic de 0,5 mm, degroşarea anterioară tratamentului termic devine inutilă, deoarece, prin încălzire, spirele filetului, fiind subţiri, se ard. Aceste filete se obţin direct prin rectificare, după tratamentul termic de durificare.

În funcţie de caracteristicile filetului supus prelucrării, rectificarea se execută cu disc simplu (monoprofil) sau cu disc multiplu (multi-profil).

Rectificarea cu disc monoprofil (fig. 14.32) se aplică la filetele cu pas mare sau a celor cu pas mic, dar foarte precise. In timpul prelucrării, păpuşa portpiatră, împreună cu scula, se înclină cu unghiul de pantă al filelului o> (fig. 14.32). Mişcarea de rotaţie a discului abraziv asigură viteza de aşchiere, aceasta având valori de (30...45) m/s. Mişcarea de rotaţie a piesei este o mişcare de avans circular; viteza acestei mişcări are valori mai mici decât la rectificarea cilindrică obişnuită. La degroşare se ia în limitele (l,5...6) m/min, iar la rectificarea de finisare (0,4...2) m/min.

Filetul se execută în mai multe treceri succesive. După fiecare cursă dublă executată de piesă, scula se repoziţionează la o nouă adâncime de aşchiere, având un avans de pătrundere ale cărui valori sunt de (0,05.. .0,2) mm/cd la degroşare şi (0,02.. .0,05) mm/cd la rectificarea de finisare.

Discurile de rectificat sunt, în general, cu liant pe bază de cauciuc, care au o bună elasticitate, evitându-se astfel deteriorarea vârfului, care este puternic solicitat în timpul prelucrării.

Deoarece discul de rectificat se uzează în timpul prelucrării, este necesară reascuţirea lui periodică. Prin reascuţire se asigură şi reprofilarea sculei la parametrii de precizie impuşi de prelucrare, în acest scop, maşinile de rectificat filete sunt prevăzute cu dispozitive speciale de profilare cu vârfuri de diamant.

Precizia de prelucrare obţinută este deosebit de mare: ± 2 µm la diametrul mediu, (1...2) /mi la pasul filetului pe 25 mm lungime şi ± 5' la unghiul profilului. Rectificarea cu discuri multiprofil se poate executa în două variante: cu avans transversal până la opritor (fig. 14.33) şi cu avans longitudinal (fig. 14.34).

În primul caz discul abraziv are o lăţime mai mare cu 3-4 paşi decât lungimea filetului. Mişcarea de avans transveral se execută continuu până la opritor (fig. 14.33), îndepărtând întregul adaos de prelucrare, în timpul avansării discului, piesa execută o mişcare de rotaţie lentă (cea de avans circular), corelată cu deplasarea axială pe o distanţă de 2...3 paşi. Datorită faptului că discul abraziv prelucrează toate spirele filetului deodată, productivitatea reali-zată este foarte mare. în schimb, acest procedeu de prelucrare prezintă dezavantajul că nu poate prelucra filete mai lungi de 70 mm din cauza creşterii excesive a forţei de aşchiere. Totodată, precizia de prelucrare este mai mică decât la rectificarea cu disc monoprofil.

În cazul prelucrării cu avans longitudinal (fig. 14.34) se utilizează discuri abrazive a căror lăţime depinde de pasul filetului. în general, lăţimea acestor discuri nu depăşeşte 70 mm. Mişcările necesare generării filetului sunt aceleaşi ca ia prelucrarea cu disc monoprofil, cu deosebirea că parametrii acestora au alte valori (exceptând mişcarea de avans longitudinal, dată de pasul filetului). Deoarece flancurile unei spire a filetului sunt prelucrate de mai multe discuri elementare, viteza periferică a piesei poate fi majorată până la (25...30) m/min, ceea ce contribuie la creşterea productivităţii.

Precizia obţinută este, în schimb, mai mică decât la rectificare cu disc monoprofîl. Pierderea de precizie se manifestă, în special, la diametrul mediu şi unghiul profilului. Procedeul prezintă şi dezavantajul că nu poate fi utilizat la rectificarea filetelor cu adâncimea mare a profilului, din cauza presiunilor mari pe care discul le exercită asupra piesei.

Profilarea discurilor abrazive multiple se face cu ajutorul unor scule speciale, numite molete. Acestea sunt sub formă de role cu profil inelar, executate din oţeluri călite foarte dure (60...64 HRC). în timpul maletării, discul abraziv are o viteză mult mai mică decât viteza sa de lucru, ceea ce permite smulgerea granulelor din masa

liantului. Discurile cu profil multiplu nu pot fi utilizate decât pentru rectificarea filetelor al căror pas coincide cu pasul discului. Din acest motiv, utilizarea lor este raţională numai în producţia de serie mare.

14.8 Tehnologii de prelucrare a filetelor

prin procedee de netezire

La suprafinisarea filetelor de precizie se folosesc două procedee de netezire fundamentale: rodarea şi lustruirea.

Rodarea este o operaţie de netezire a filetelor în timpul căreia, în afară de obţinerea unei suprafeţe netede, se corectează şi forma şi dimensiunile filetului, eliminând deformaţiile preluate de la operaţia anterioară. Această operaţie se realizează cu ajutorul unor dispozitive cu bacuri din fontă sau alamă (pentru piesele din oţel), pe a căror suprafaţă se depune un strat de pastă abrazivă. Particulele abrazive sunt din grupa micropulberilor M40...M20 şi se înglobează, în timpul procesului de lucru, în suprafeţele active ale dispozitivului de rodare, îndepărtând mici aşchii de metal de pe suprafaţa filetului. în acelaşi timp are loc şi o uzare a suprafeţelor active ce aparţine dispozitivului de rodat care, în timp, îşi pierd forma geometrică corectă şi calitatea suprafeţei. Cu cât vor fi mai mici aşchiile, cu atât suprafaţa piesei va fi mai netedă şi mai uniformă. Totuşi, chiar în cazul unei astfel de prelucrări îngrijite a suprafeţei flancurilor şi vârfurilor filetului, pe suprafaţa filetului mai rămân rizuri mici, ca rezultat al urmelor lăsate de grăunţii abrazivi; îndepărtarea zgârieturilor rămase se face prin lustruire.

Lustruirea este o operaţie de netezire a filetelor, în timpul căreia se urmăreşte realizarea unor suprafeţe de calitate superioară, dimensiunea şi forma corectă a filetului fiind asigurate la operaţiile anterioare de rectificare şi rodare. Scopul principal, de altfel, al lustruirii este îndepărtarea urmelor rămase de la rodare. Operaţia de lustruire se face cu ajutorul unor paste speciale, cu granulaţii foarte fine, din grupa micropulberilor M28…M7, care se aplică pe materiale moi, cum sunt plumbul, postavul, lemnul, cartonul presat, pielea de căprioară etc. Şi în acest caz, are loc o deplasare relativă a piesei faţă de dispozitivul de lustruit. Piesa se prinde, de obicei, într-un strung universal, iar dispozitivul se deplasează manual de-a lungul piesei filetate.

Calitatea redării şi lustruirii pieselor filetate depinde nu numai de calificarea muncitorului care realizează operaţia, ci şi de alegerea corectă a materialului dispozitivului de rodare sau lustruire, a regimului de lucru şi a pastelor utilizate.

15 TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII ROŢILOR DINŢATE


Roţile dinţate sunt piese de revoluţie cu dantură, destinate transmiterii mişcării de rotaţie şi a

momentelor între doi arbori.

Caracteristicile constructive principale ale unui angrenaj sunt reprezentate de forma dinţilor şi poziţia relativă

a axelor (tabelul 15.1).

Tabelul 15.1

Clasificarea angrenajelor după forma dinţilor şi poziţia axelor

Calitatea unui angrenaj este apreciată din mai multe puncte de vedere: zgomotul şi trepidaţiile ce pot

apărea în funcţionare, precizia de transmitere a mişcării, puterea ce poate fi transmisă şi durabilitatea

angrenajului, în ceea ce priveşte calitatea roţilor dinţate cilindrice cu dinţi drepţi, înclinaţi sau în V,

standardele prevăd trei criterii de apreciere: precizia cinematică, funcţionarea lină şi pata de contact dintre

flancurile dinţilor. In cadrul fiecărui criteriu sunt cuprinse 12 clase de precizie, în ordine descrescătoare a

preciziei.

Precizia cinematică a unei roţi este determinată de eroarea totală a unghiului de rotire, la o rotaţie

completă a acesteia.

Criteriul preciziei cinematice este foarte important când se cere un raport de trasmitere riguros

constant, cum se întâlneşte la diferite aparate, mecanisme şi lanţuri cinematice de la maşinile-unelte.

Funcţionarea lină a angrenajului este determinată de acele componente ale erorii totale a unghiului de rotire

care se repetă de mai multe ori în timpul unei rotaţii. Acest criteriu devine mai important la roţile care

lucrează cu viteze periferice mari.

Criteriul petei de contact are primă importanţă la roţile care transmit eforturi mari la viteze periferice

scăzuu.

Deci precizia danturii unei roţi dinţate are niveluri diferite după cele trei criterii, ceea ce implică

măsuri tehnologice adecvate la fabricarea ei.

15.2. Materiale folosite la fabricarea roţilor dinţate

Alegerea materialului potrivit pentru fabricarea unei roţi dinţate este în strânsă legătură cu

cunoaşterea condiţiilor de funcţionare ale angrenajului din care face parte aceasta. Astfel, proiectantul trebuie

să cunoască forţele care solicită roata dinţată în timpul funcţionării, viteza periferică de regim, solicitarea

prin şocuri a danturii şi mediul de lucru (în special temperatura şi prezenţa agenţilor corozivi).

Toate aceste condiţii formează un complex de criterii pe baza cărora proiectantul decide asupra

materialelor din care trebuie realizat angrenajul. Ţinând seama de aceste condiţii, în continuare se prezintă

recomandări în legătură cu alegerea materialelor pentru fabricarea roţilor dinţate:

• Pentru viteze periferice mici (0,3---2) m/s şi încărcări reduse pe dinte se aleg

aliaje neferoase pe bază de zinc şi cupru şi materiale termoplastice. Alegerea acestor

materiale trebuie făcută ţinând seama de precizia cinematică impusă transmisiei, de

necesitatea funcţionării până la o anumită limită de zgomot, precum şi de posibilităţile tehnologice de

obţinere. Acolo unde se cere o precizie cinematică mare, cum este cazul aparatelor înregistratoare de diferite

tipuri, a maşinilor de calcul etc., se preferă aliaje neferoase (bronz, alamă, aliaje de aluminiu), iar ca

tehnologie de semifabricare – turnarea sub presiune, în cochilă, în forme obţinute cu modele fuzibile etc.

Când se cere o funcţionare fără zgomot, se recomandă materialele term oplastice (bachelite, textolit, mase

plastice etc.).

• Pentru roţi dinţate cu solicitări medii, încărcate cu forţe mari, la viteze mici şi mijlocii se

recomandă oţelurile semidure nealiate şi slab aliate, în stare îmbunătăţită.

Domeniul de utilizare a acestor roţi cuprinde unele reductoare de dimensiuni mari, cum sunt cele

întâlnite la acţionarea morilor şi cuptoarelor de ciment, unele maşini de ridicat şi transportat, maşinile

agricole, combine miniere etc.

• În cazul roţilor dinţate greu solicitate, cu viteze periferice mari, cu încărcări

mari pe dinte şi şocuri în funcţionare se folosesc oţeluri cu tenacitate mare, la care se

aplică durificarea superficială a danturii prin cementare şi călire.

Din această grupă fac parte oţelurile nealiate sau aliate şi unele oţeluri de cementare (tabelul 15.2).

Când solicitările sunt deosebit de mari, se indică utilizarea oţelurilor complex aliate de cementare

(Cr-Ni, Cr-Ni-Mn, CrNi-W etc.).

Din grupa roţilor greu solicitate fac parte angrenajele cutiilor de viteze pentru maşini-unelte,

autovehicule, avioane, turbine etc., care au caracteristică lăţimea redusă a danturii, fapt ce conduce la

dezvoltarea unor presiuni de contact ridicate pe flancuri. Acestea sunt supuse, de regulă, distrugerii prin

fenomenul pitting, ceea ce impune realizarea unor flancuri cu duritatea mare.

• La angrenajele melcaîe se execută, de regula, melcul din oţel iar roata melcată din fontă sau

bronz.

Oţelurile cele mai utilizate pentru fabricaţia melcilor sunt oţelurile de îmbunătăţire nealiate sau

aliate. Când melcii lucrează la viteze periferice mai mari de 10 m/s, se folosesc oţelurile de cementare

nealiate sau aliate, precum şi oţelurile de îmbunătăţire.

Fabricarea roţilor melcate din fontă este indicată numai în cazul angrenajelor care transmit puteri

mici. în celelalte cazuri, roţile melcate se execută din bronz.

Roata melcată se face integral din bronz pentru diametre mri mici de 200 mm, iar pentru diametre

mai mari se execută numai coroana din bronz, iar butucul din oţel sau fontă cenuşie, în scopul economisirii

bronzului care este un material deficitar şi scump.

Tabelul 15.2

Oţeluri standardizate recomandate la fabricarea roţilor dinţate

15.3. Metode de obţinere a semifabricatelor

pentru roţi dinţate

Semifabricatele pentru roţi dinţate se obţin, în majoritatea cazurilor, prin turnare, prin debitare din

bară laminată la rece sau la cald, prin deformare plastică la cald. Metoda de obţinere a semifabricatului se

alege în funcţie de domeniul de utilizare a roţii dinţate, în unele cazuri, la proiectarea procesului tehnologic

de obţinere a semifabricatului se iau în considerare şi dimensiunile roţii dinţate.

Turnarea se aplică în cazul roţilor dinţate fabricate din oţeluri nealiate sau slab aliate, cu solicitări

reduse, şi a celor fabricate din fontă (FC250, FC300) sau aliaje neferoase. Din turnare pot rezulta piese cu

structură dendritică, a căror rezistenţă la solicitările prin şoc este mult redusă. Tratamentele termice ulterioare

de omogenizare a structurii sunt de lungă durată şi uneori nesigure. Sunt totuşi cazuri când turnarea este

singura metodă raţională de obţinere a semifabricatelor pentru roţi dinţate. Astfel, coroanele de dimensiuni

mari, cum sunt cele folosite la acţionarea cuptoarelor de ciment şi a morilor rotative de măcinat, unele roţi

dinţate ale maşinilor agricole şi ale celor de ridicat şi transportat se obţin, în general, numai prin turnare.

În cazul roţilor dinţate de module mari obţinerea danturii se poate asigura din turnare, cu un adaos necesar

pentru prelucrările mecanice ulterioare.

Semifabricatele roţilor dinţate de importanţă mai mare se obţin din oţeluri, prin debitare din bară.

Dacă solicitările danturii sunt deosebit de mari, se recurge la forjarea semifabricatelor debitate din

bară laminată, cu obţinerea unui coroiaj cât mai ridicat pentru îmbunătăţirea unor caracteristici fizico-

mecanice ale piesei.

în cazul producţiilor de unicate şi serie mică se aplică forjarea liberă, iar pentru producţia de serie mare -

forjarea în matriţă, care în ultimii ani a căpătat o răspândire mare, datorită indicatorilor tehnico-economici

ridicaţi. Forjarea în matriţă poate fi executată pe diferite tipuri de utilaje. Alegerea procedeului de matriţare

comportă cunoaşterea configuraţiei piesei, a programului anual de fabricaţie şi a posibilităţilor uzinei

producătoare.

În cazul roţilor dinţate cu configuraţie complicată sunt necesare mai multe operaţii de matriţare, fapt

care duce la scumpirea prelucrării. Acestea cer şi o cantitate apreciabilă de material pentru bavură, care

reprezintă o pierdere însemnata în raport cu greutatea piesei.

Pentru piese complexe, obţinute prin matriţare, consumul cel mai mare de timp şi energie este cerut

de fazele de transformare succesivă a semifabricatului până la aducerea lui în faza finală de matriţare. De

aceea, în ultimul timp, s-a pus la punct procedeul de matriţare a pieseloe turnate. Astfel, se toarnă mai întâi

un semifabricat la o formă apropiată de cea a piesei şi apoi se face calibrarea în matriţă la forma finală.

Aplicând acest procedeu, preţul piesei va fi mult micşorat.

15.4. Tehnologia fabricării roţilor dinţate

prin deformare plastică

15.4.1. Rularea danturii la la cald

Această metodă de prelucrare constă în

obţinerea danturii printr-un procedeu de rulare, care are

loc între piesa încălzită superficial, pe o anumită

adâncime, până la temperatura de forjare, şi o sculă de

forma unei roţi dinţate conjugate.

Piesele obţinute sunt, în general, semifabricate,

deoarece ulterior mai suferă prelucrări de finisare a

danturii prin aşchiere. Metoda are avantajul că duce la

eliminarea fazelor intermediare de degroşare prin

aşchiere, reali-zându-se o economie însemnată de metal

şi o îmbunătăţire a proprietăţilor fizico-mecanice,

datorită faptului că fibrajul semifabricatului rămâne

continuu şi nu este întrerupt prin aşchiere.

La obţinerea roţilor dinţate cilindrice se

utilizează două procedee de lucru. Primul dintre acestea

(flg. 15.1) constă în aceea că semifabricatul 2 este aşezat pe un dom central l şi are un avans continuu prin

inductorul 3 şi roţile dinţate 4. Roata dinţată 5 este o roată etalon care asigură, la început, rularea

semifabricatelor. Pe măsură ce are loc avansarea axială, roata etalon este înlocuită, treptat, de primul

semifabricat, apoi de următorul etc.

În cazul celui de-al doilea procedeu, semifabricatul este încălzit, mai întâi, în inductor, pe adâncimea

necesară la temperatura de forjare, după care începe rularea danturii, prin acţionarea mecanismelor de rotire

şi avans.

Prelucrarea roţilor dinţate conice se face printr-o deformare succesivă a stratului superficial, încălzit

la temperatura de forjare, cu o sculă de forma unei roţi dinţate conjugate (fig. 15.2). Partea superioară a

maşinii cuprinde arborele principal 7, pe care sunt montate roata superioară de sincronizare 2, scula 4 şi

pragurile exterior şi interior 3 şi 5. La partea inferioară a maşinii, pe arborele #, se fixează semifabricatul 6 şi

roata de sincronizare inferioară 7.

Înainte de începerea ciclului de prelucrare, ansamblul superior al maşinii se găseşte retras în poziţia

limită de sus. în această poziţie se introduce semifabricatul şi apoi se pune în mişcare arborele vertical 8, cu

roata de sincronizare inferioară.

Prelucrarea prin rulare la cald a danturii duce la scurtarea ciclului de fabricaţie cu 60%. în acelaşi

timp, rezistenţa statică şi la oboseală a danturii creşte cu 15-20 %, comparativ cu dantura prelucrată prin

aşchiere. La acestea se adaugă un alt avantaj esenţial şi anume preţul mai scăzut cu 40-60 % şi creşterea

calităţii produselor.

15.4.2. Rularea danturii la rece

Realizarea danturii la rece se poate executa prin copiere sau prin rulare, în primul caz, se folosesc

scule profilate, construite după golul danturii roţii. Din punctul de vedere al procedeelor de lucru, rularea

prin copiere a danturii se poate executa în două moduri.

Primul procedeu este caracterizat de producerea unei deformări plastice profunde care afectează

întreaga secţiune a piesei. Maşina de rulat este echipată cu un cap cu role profilate/, al căror număr este egal

cu numărul de dinţi al roţilor 2, care se prelucrează (fig. 15.3). Deoarece deformările se produc şi în direcţie

axială, diametrul exterior iniţial trebuie să fie egal cu diametrul exterior al roţii finite.

Maşinile care lucrează după al doilea procedeu au capul de lucru echipat cu două role dispuse faţă în

faţă. Aceste role lucrează prin lovire, producând deformaţii parţiale la doi dinţi ai semifabricatului. Deoarece

se pot executa numai două goluri la o cursă de lucru, este necesară o divizare intermitentă.

Fig.15.2

Prelucrea prin rulare a semifabricatelor se execută cu scule de forma melcilor. Maşina este echipată

cu două role melcate (fig. 15.4) opuse, printre care semifabricatul este obligat să treacă, executând o mişcare

de rulare şi una de avans axial.

15.5. Metode de generare prin aşchiere a danturii

roţilor dinţate cilindrice

Prelucrarea danturii cilindrice cu profil evolventic se poate realiza prin două procedee de generare:

• Generarea danturii prin copiere se bazează pe materializarea curbei genera toare a dintelui

prin muchia aşchietoare a sculei. în acest scop profilul tăişului se execută identic cu golul dinţilor roţii.

Sculele având astfel de tăişuri sunt complicate şi greu de executat, în schimb maşinile pe care se execută

prelucrarea sunt relativ simple. Generarea danturii prin copiere nu asigură, în general, o precizie ridicată nici

a profilului dintelui şi nici a pasului danturii. Din acest motiv, prelucrarea prin copiere se aplică, de obicei, la

producţiile de serie mică şi unicate.

• Generarea danturii prin rulare se bazează pe obţinerea profilului dinţilor pe cale cinematică,

ca rezultat al mişcării relative dintre sculă şi piesă, într-un proces care reproduce angrenarea roţii-piesă

semifabricat cu cremaliera de referinţă.

în acest scop se folosesc scule care au aceeaşi cremaiieră de referinţă cu roata care se prelucrează, profilurile

sculei şi piesei fiind, în acest caz, curbe reciproc înfăşurătoare.

Din punct de vedere cinematic, la baza generării profilului evolventic pe maşinile de danturat stau

următoarele procedee:

- generarea cu dreaptă mobilă şi cerc rotitor (fig. 15.5, a);

- generarea cu dreaptă fixă şi cerc deplasabil (fig. 15.5, b).

După primul procedeu lucrează majoritatea maşinilor de danturat şi, în special, cele care utilizează

freze melc şi cuţite pieptăne.

După procedeul al doilea lucrează unele maşini cu cuţit pieptăne (MAAG) şi majoritatea maşinilor

pentru rectificat dantura.

Din punct de vedere tehnologic, generarea danturii se poate realiza cu cremaiieră generatoare sau cu

roată dinţată generatoare.

Fig.15.3 Fig.15.4

Acest lucru conduce la utilizarea unor scule pe care să găsim profilul cremalierei generatoare, cum

este cazul cuţitelor pieptăne şi al frezelor melc, sau al roţii generatoare, cum este cazul cuţitelor roată pentru

mortezat şi rabotat dantura.

Fig. 15.5

Cremaliera generatoare se defineşte a fi inversa cremalierei de referinţă, adică piciorul dintelui uneia

corespunde capului dintelui celeilalte.

La danturile deplasate, adică conizate, linia de referinţă a cremalierei generatoare este exterioară sau

secantă faţă de cercul de divizare al piesei (fîg. 15.6, a şi b), după cum dantura este deplasată pozitiv sau

negativ (faţă de cercul de divizare).

Cercurile de divizare şi de rulare devin, în acest caz, distincte, diametrele lor fiind în raportul

0cos/(cos)/ aDD rd =

unde α0 este unghiul de angrenare, iar a0 — unghiul profilului cremalierei de referinţă. Deplasarea danturii

se exprimă în funcţie de modul:

mx 0ε=

unde 0ε este coeficientul deplasării (deplasarea specifică) şi are semnul lui x.

Forma dintelui rezultat din prelucrare depinde de mărimea şi semnul deplasării profilului

.

Acest lucru arată că, pentru a caracteriza o dantură, în afară

de numărul de dinţi z şi modulul m, trebuie cunoscut şi coeficientul

de deplasare . O dantură definită cu ajutorul acestor trei mărimi

poartă numele de dantură generată în evolventă.

În procesul de prelucrare prin rulare, scula şi piesa

reproduc angrenarea cu aceeaşi cremalieră de referinţă, al cărei

profil imaginar se deplasează după direcţia tangentei în punctul

comun de contact al cercurilor de rulare (fig. 15.7) cu viteza

rsrpR υυυ ==

unde rpυ şi rsυ sunt vitezele periferice ale piesei şi sculei pe

cercurile de rulare.

Roata generatoare şi roata de prelucrat se comportă, astfel, ca un angrenaj fără joc între flancuri.

În cazul mortezării danturii cu cuţit roată, pentru a realiza aceeaşi grosime a dintelui, obţinută cu

cremalieră, scula se apropie de centrul piesei mai mult decât cu

mărimea mε , atât la dantura exterioară, cât şi la dantura interioară.

Din această cauză, pentru a se obţine acelaşi joc la fundul dintelui ca în cazul prelucrării cu

cremaliera, diametrul cercurilor de fund şi de vârf ale roţii dinţate se calculează în funcţie de cuţitul roată.

Operaţiile de danturare se pot realiza prin: frezare, mortezare, rectificare, şevăfuire, honuire, lepuire,

rodare etc. O parte dintre aceste procedee de danturare, cum ar fi frezarea şi mortezarea, se aplică pentru

degroşarea danturii, dar şi pentru finisarea ei. Alte procedee, cum sunt broşarea, şevăruirea, rectificarea etc.,

sunt destinate operaţiilor de finisare a danturii, iar honuirea, lepuirea etc. se aplică în scopul netezirii

danturii.

Alegerea unui procedeu corect de prelucrare a danturii se face ţinând seama de o serie de factori,

care să vizeze, în primul rând, domeniul de utilizare a roţii dinţate şi posibilităţile de lucru ale maşinilor de

danturat.

15.6. Tehnologia danturării prin frezare a roţilor

dinţate cilindrice

15.6.1. Frezarea danturii prin copiere

Frezarea danturii prin copiere este un procedeu de prelucrare specific producţiilor de serie mică şi

unicate. Se execută cu freze profilate, disc modul (fig. 15.8, α) şi deget modul (fig. 15.8, b), în majoritatea

cazurilor, prelucrările se execută cu freze-disc modul. Acestea se construiesc până la un modul de 24 mm.

Peste această valoare, din cauza dimensiunilor exagerat de mari, frezele-disc modul devin neraţionale şi sunt

înlocuite cu freze-deget modul, care pot fi utilizate începând de la module de 10 mm.

• Prelucrarea cu freze-disc modul. Se execută pe maşini de frezat orizontale sau universale,

echipate cu cap divizor.

Pentru realizarea prelucrării sunt necesare următoarele mişcări:

- mişcarea principală de aşchiere, efectuată de către sculă, care este o mişcare

Fig.15.7

de rotaţie ns [rot/min];

- mişcarea de avans, efectuată de către piesă, o dată cu deplasarea mesei maşinii;

- mişcarea de diviziune intermitentă, executată de către muncitor, în mod perio

dic, pentru a aduce în faţa tăişului sculei un gol neprelucrat; pentru roţile cu dantură

înclinată piesa are şi o mişcare de rotaţie cu un anumit unghi.

Viteza de aşchiere se alege în aşa fel încât să asigure o durabilitate economică a sculei. în general, în

cazul danturării roţilor din oţel, cu freze din oţel rapid, se lucrează la degroşare cu viteze de (15...20) m/min,

iar la finisare cu (25...30) m/min.

Expresia diametrului cercului de bază se calculează cu relaţia

][cos mmzmDb α=

Se observă că pentru fiecare număr de dinţi corespunde o evolventă unică (fig. 15.9). Acest lucru

înseamnă că, pentru a genera un profil corect, pentni fiecare număr de dinţi, la acelaşi modul, trebuie

construită o freză specială.

Din motive economice, se admite utilizarea unei singure freze pentru prelucrarea unei game de roţi,

de acelaşi modul, dar cu număr diferit de dinţi. S-au construit astfel seturi de 8, 15 şi 26 de freze.

Setul de 8 freze se utilizează pentru module mici (0,8.. .8) mm. Pentru module mai mari de 8 mm se

utilizează setul de 15 freze. Setul de 26 freze se utilizează foarte rar, în cazul roţilor de precizie mai ridicată

şi cu modul mare.

Limitarea numărului de freze duce la deformarea profilului evolventei rezultate din prelucrare.

Divizarea intermitentă introduce erori de divizare, mai ales erori de pas. La toate acestea se adaugă erorile de

fabricaţie ale sculei, care apar datorită dificultăţilor de realizare tehnologică a profilului curbiliniu. Ca

urmare, precizia de prelucrare este redusă.

În cazul prelucrării roţilor cu dinţi elicoidali (înclinaţi), masa maşinii cu capul

divizor se roteşte, faţă de poziţia zero (fig. 15.10), cu unghiul fi de înclinare al danturii, în acest caz, alegerea

frezei se face în funcţie de numărul de dinţi echivalent cu relaţia

)/(cos3 βzze = (15.4)

Fig.15.8 Fig.15.9

Deoarece, din calcul, ze rezultă, de obicei, un număr

zecimal, este important de reţinut că alegerea frezei se face în

funcţie de partea întreagă a numărului, în nici un caz numărul nu se

rotunjeşte la întregul următor.

Prelucrarea danturii elicoidale. la exterior sau interior cu

freze-disc modul duce la o modificare suplimentară a profilului

dinţilor. Astfel profilul evolventic se obţine într-o secţiune normală

pe dinte şi nu în secţiune frontală, aşa cum ar fi corect.

La pinioanele de atac ale reductoarelor, dantura face corp

comun cu arborele şi, În acest caz, fixarea piesei în vederea

danturării se face între vârfuri sau în mandrina capului divizor şi vârful păpuşii mobile (fig. 15.11).

Roţile dinţate I cu alezaj se introduc în vederea danturării pe un dorn, 2, cu umăr (fig. 15.12).

Coroanele de dimensiuni mari I se danturează pe mese rotative divizoare 2 (fig. 15.13), avansul de

generare a flancurilor de către freza 3 făcându-se după o direcţie verticală. Aşezarea coroanelor se face pe

trei cale prismatice 4, sau cilindrice, centrarea pe masa rotativă realizându-se cu ajutorul unui comparator.

După centrare se efectuează strângerea, prin interiorul coroanei, cu ajutorul şuruburilor şi bridelor.

Înainte de începerea danturii primului semifabricat, este recomandabil să se facă

o verificare a divizării prin ciupirea piesei cu freza la

începutul fiecărui gol de dinte. După parcurgerea

întregii circumferinţe a piesei, se verifică dacă, la ultima

divizare, freza ajunge în primul semn de control al

divizării. După aceasta, începe prelucrarea dinţilor, care

se realizează din una sau mai multe treceri, în funcţie de

mărimea modulului.

Parametrul care interesează în cazul divizării este numărul ng de găuri peste care trebuie mutată

maneta capului divizor, când se face divizarea de la un dinte la altul:

pg zkGn /= (15.5)

unde k este raportul de trasmitere al capului (40, 60 sau 90), iar G este numărul de găuri ale discului.

Fig.15.1

Fig.15.11

Fig.15.12 Fig.15.13

Fig.15.10

Exemplu de calcul. Se dă zp = 92. Să se aleagă discul cu găuri şi să se calculeze numărul găurilor

peste care trebuie trecută maneta capului divizor, când se face divizarea de la un dinte la altul, ştiind că

raportul de transmitere al capului divizor este k = 40.

Se aplică formula (15.5) şi rezultă

23/1092/40 GGng ==

Se alege un disc care are G = 23 găuri şi rezultă 10=gn .

Sunt cazuri când divizarea nu poate fi realizată în condiţiile arătate, din cauza numărului limitat al

valorilor G pe care le posedă discurile capului divizor. De exemplu,

În cazul unei roţi dinţate cu zp = 97, aplicând formula (15.5), se obţine

în acest caz ar fi necesar să utilizăm un disc cu 97 de găuri şi s-ar obţine ng = 40.

Dacă acest disc lipseşte, divizarea nu poate fi făcută.

în astfel de cazuri se recurge la divizarea diferenţială. Aceasta constă în alegerea

unui număr de dinţi ideal zx care să permită utilizarea unui disc existent şi compensarea erorii introduse de

diferenţa ( px zz − ) cu ajutorul roţilor de schimb. Numărul de găuri

xg zkGn /= (15.6)

iar raportul de transmitere a roţilor de schimb

))(/(/ pxx zzzkBAi −== (15.7)

Exemplu de calcul. Să se facă calculul de divizare pentru danturarea unei roii dinţate cu 73=pz

Se alege 70=xz

7/470/40/ GGzkGn xg ===

Se pot folosi discurile cu 21 sau 49 de găuri.

Alegând discul cu 21 de găuri, rezultă:

;127/421 găăurng =⋅=

7/12)7370)(70/40())(/(/ −=−=−== pxx zzzkBAi

Se pot alege roţile de schimb ale capului divizor:

56/9628/48/ =′′= BAsauBA

În cele mai multe cazuri cele două roţi de schimb alese prin calcul nu se pot cupla, deoarece distanţa

dintre axele lor este fixă. De aceea este necesar ca între ele să se introducă una sau două roţi intermediare.

De subliniat că dantura prin copiere are o productivitate scăzută atât din cauza curselor de mers în

gol, la întoarcerea iniţială pentru prelucrarea altui dinte, cât şi a timpului necesar divizării manuale, care este

în general mare. De asemenea şi vitezele de aşchiere sunt mici, de circa (10...20) m/min. De aceea, procedeul

este folosit numai în cazul unei producţii de unicat sau serie mică şi unde se obţine o precizie în clasa 9 şi o

rugozitate a flancurilor ≈aR (6,3... 12,5) µm.

Prelucrarea cu freză-deget modul. Se aplică roţilor dinţate de modul mare, cu dinţi drepţi, înclinaţi,

în V sau W.

Prelucrarea se poate executa pe maşini de frezat orizontale, verticale sau universale, pe maşini de găurit şi

alezat orizontal (bohrwerguri) sau pe maşini speciale.

Mişcările necesare prelucrării sunt

aceleaşi ca şi în cazul prelucrării cu freză-disc

modul.

Vitezele de aşchiere medii sunt de (8...

15) m/min şi chiar mai mici.

Frezele-deget modul nu se construiesc

în seturi şi se deosebesc în funcţie de tipul

danturii de prelucrat. Astfel, frezele pentru

prelucrarea roţilor dinţate evolventice cu dinţi

drepţi nu se pot utiliza pentru prelucrarea roţilor

dinţate cu dinţi elicoidali sau în V. La acestea

din urmă, profilul frezei nu este identic cu profilul golului dinţilor şi, ca urmare, este necesară o freză

deget-modul specială.

Aşa, de exemplu, roţile cilindrice cu modul mare se prelucrează pe maşini de găurit şi alezat

orizontale (fig. 15.14), făcându-se întâi operaţia de degroşare a dinţilor l prin găurire sau mortezare şi apoi

prelucrarea de profilare cu freză deget-modul 2.

De menţionat că, pentru roţile mari, nu se pot utiliza capete divizoare. Prelucrarea şi în special

divizarea sunt realizate prin trasaj după şablon.

15.6.2. Frezarea danturii prin rulare

Prelucrarea prin rulare cu freză-melc modul se bazează pe proprietatea melcului de a avea ca înfaşurătoare a

danturii, atunci când rulează pe un plan, o cremalieră cu

flancuri rectilinii (fig. 15.15). în timpul prelucrării,

această cremalieră fictivă, fiind în angrenare cu roata

de prelucrat, generează dantura.

Prelucrarea cu freză-melc modul este

superioară prelucrării prin copiere atât datorită

productivităţii, cât şi datorită preciziei de pas şi de

profil a danturii. Productivitatea sporită este

determinată de continuitatea procesului de aşchiere,

iar precizia datorită faptului că generarea danturii are

loc într-un proces de rulare.

Profilul cremalierei generatoare, obţinut pe sculă într-o secţiune frontală a danturii prelucrate, se

deplasează în lungul liniei de referinţă (fig. 15.16) cu viteza dată de relaţia

Fig.15.14

Fig.15.15

Fig.15.14

min]/[mmnkp ssss =υ (15.8)

în care: ps este pasul cremalierei generatoare, în mm; ks - numărul de începuturi al frezei melc; ns - turaţia

frezei-melc, în rot/min.

Prelucrarea danturii cu freză-melc se poate realiza în sensul avansului (fig. 15.17, a) sau în sens

contrar avansului (fig. 15.17, b). La prelucrarea în sens contrar avansului, precizia şi calitatea suprafeţei sunt

mai bune. Acest lucru este o consecinţă a modului cum se detaşează aşchia: la intrarea în aşchie dintele este

foarte încărcat, în timp ce la ieşire încărcarea ajunge la zero.

Generarea unei danturi corecte în evolventă este asigurată numai de către o cremalieră generatoare

cu flancuri rectilinii. Melcul care are ca înfăşurare a danturii o cremalieră cu flancuri rectilinii este melcul

evolventic (melc tip E, STAS 6845-82). De aceea freza cu care se execută prelucrarea trebuie să provină

dintr-un melc evolventic.

În practică, freza-melc de tip evolventic este înlocuită, datorită dificultăţii tehnologice de realizare a

ei, care provine din faptul că detalonarea corectă a flancurilor dinţilor trebuie făcută prin metoda axială, care

necesită scule complicate şi utilaj special. In acest sens se folosesc frezele-melc construite pe baza melcilor

de tip A sau NG, STAS 6845-82, ale căror flancuri pot fi detalonate prin metoda radială.

În funcţie de destinaţia lor, frezele-melc pot fi freze-melc pentru degroşare şi freze-melc pentru

finisare. La frezele-melc pentru degroşare se ţine seama, în special, de obţinerea unei durabilităţi mărite şi a

unei geometrii favorabile prelucrării cu productivitate mare.

Frezele-melc pentru finisare trebuie proiectate şi executate în funcţie de precizia impusă danturii, iar

pentru mărirea productivităţii, în practică se utilizează freze-melc cu mai multe începuturi. Dar trebuie avut

în vedere că creşterea productivităţii nu este proporţională cu numărul de începuturi, iar precizia danturii

prelucrate este inferioară celei obţinute când prelucrarea se face cu freze-melc cu un singur început.

O dată cu creşterea numărului de începuturi, se măreşte grosimea aşchiei şi încărcarea devine

neuniformă, ceea ce implică reducerea avansului. De asemenea, frezele melc cu mai multe începuturi au erori

de divizare între paşii începuturilor. Acest lucru impune folosirea lor la prelucrarea roţilor care au un număr

de dinţi diferit de un multiplu întreg al numărului de începuturi, pentru a facilita parcurgerea fiecărui gol al

semifabricatului de către fiecare elice a frezei.

Fig.15.16 Fig.15.17

Avantajul folosirii frezelor-melc cu mai multe începuturi este

evident numai în cadrul operaţiilor de degroşare a danturii. Pentru

operaţiile de finisare, se folosesc, în mod obligatoriu, frezele-melc cu un

singur început sau se fac operaţii de finisare prin mortezare cu cuţit-roată

sau pieptăne.

În afară de frezele-melc normale, în practică se întâlnesc diferite

construcţii de freze-melc speciale. Un exemplu de freză-melc specială

este freza-melc conică (fig. 15.18). Aceasta, având înălţimea dinţilor

diferită, lucrează ca o broşa, ceea ce permite realizarea dinţilor cu un

profil optim pentru detaşarea aşchiei, deoarece numai ultimul dinte are rolul de a profila corect dantura. Când

se lucrează cu astfel de freze, trebuie acordată o atenţie deosebită centrării ei în raport cu semifabricatul,

deoarece nu sunt permise deplasări axiale în raport cu poziţia corectă de montaj.

În scopul economisirii oţelurilor de scule,

frezele-melc de modul mare se construiesc cu dinţi

demontabili. Corpul acestora se face din OL60 sau

OLC45, iar dinţii din oţel rapid se fixează mecanic pe

corp. în ultimul timp s-au construit şi freze având

dinţi demontabili armaţi cu plăcuţe din carburi

metalice. Aceste construcţii nu s-au extins decât în

cazul frezelor-melc de module mari, (10... 12) mm. La prelucrarea pieselor unicat, când executarea unei

freze-melc modul devine neeconomică, se utilizează freze cu un singur dinte. Acest dinte se execută separat,

sub forma unui cuţit profilat, cu geometria corespunzătoare danturii care se prelucrează. Cuţitul l se fixează

apoi pe un dorn sau o bucşă, 2, astfel încât să

ocupe poziţia unui dinte al frezei-melc modul

(fig. 15.19). în acest caz, productivitatea este

mică, dar şi costul sculei este foarte mic. Roţile

prelucrate cu o asemenea sculă sunt de calitate

corespunzătoare.

Reglarea poziţiei piesei pe lungimea

domului portsculă se face cu ajutorul bucşelor

distanţiere. în acest caz, pentru a evita

deformarea dornului sub acţiunea forţelor de

strângere, suprafeţele laterale ale bucşelor

trebuie să fie perpendiculare pe axa

longitudinală a frezei.

În fig. 15.20, c, b şi c se arată câteva

erori ale profilului cauzate de montarea

defectuasă a frezei-melc. în primul caz, axa de

rotaţie a frezei AA este concurentă cu axa

Fig.15.18

Fig.15.19

Fig.15.20

Fig.15.18

normală de rotaţie BB, situaţi-e în care freza oscilează, în cazul din fig. 15.20, b freza are bătaie radială, iar

în cazul din fig. 15.20 c, freza are bătaie frontală.

Înclinarea frezei-melc modul trebuie să aducă direcţia dintelui frezei în coincidenţă cu direcţia roţii

dinţate.

Unghiul de montaj al frezelor-melc este funcţie de unghiul de pantă al spirei

melcului γ de unghiul β de înclinare al danturii roţii care se prelucrează, în tabelul 15.3 sunt prezentate

situaţiile de poziţionare ale frezei-melc în raport cu piesa.

Tabelul 15.3

Poziţionarea frezei-melc în raport cu dantura piesei

Referitor la sensul de înclinare al elicei frezei se recomandă:

- la prelucrarea roţilor dinţate cu dinţi drepţi, nu are importanţă sensul de

înclinare al elicei melcului;

- pentru roţile cu dinţi elicoidali (înclinaţi), deşi în principiu se poate lucra atât

cu freze care au unghiul de înclinare pe dreapta, cât şi cu freze care au unghiul de

Roata Freză-melc Poziţia de lucru a frezei

Cu dinţi drepţi Cu elice pe dreapta

Cu dinţi drepţi Cu elice pe stânga

Cu dinţi

elicoidali, sensul

elicei dinţilor pe

dreapta

Cu elice pe dreapta

Cu elice pe stânga

Cu dinţi

elicoidali, sensul

elicei dinţilor pe

dreapta

Cu elice pe stânga

Cu elice pe dreapta

înclinare pe stânga, este bine să fie utilizate numai freze care au sensul de înclinare al

elicei la fel cu cel al roţii care se prelucrează.

Această condiţie este foarte importantă, mai ales în cazul prelucrării roţilor dinţate precise, în cazul

când înclinarea elicei la frezele-melc este opusă înclinării dintelui piesei, forţa de aşchiere face să apară

oscilaţii în angrenajul melcat al maşinii, ceea ce conduce la o prelucrare cu trepidaţii şi la înrăutăţirea

preciziei de prelucrare şi rugozităţii flancurilor.

După fixarea frezei-melc pe dornul portsculă, la valoarea unghiului de montaj, este necesară o

poziţionare în raport cu axa de rotaţie a piesei. Această poziţionare urmăreşte aducerea unui gol al frezei în

dreptul axei semifabricatului, cu scopul de a obţine o reţea de înfăşurare simetrică faţă de axa de simetrie a

dintelui, în acest scop, maşinile de danturat sunt echipate cu un dispozitiv de centrare (fig. 15.21).

Deplasarea Shifting constă în deplasarea axială a frezei-melc, cu o mărime prestabilită, la un ciclu de

prelucrare completă a piesei sau după prelucrarea completă a mai multor piese. Această deplasare are drept

scop utilizarea raţională a întregii lungimi active a sculei.

De aceea este necesară utilizarea frezei în mai multe poziţii succesive, în acest scop, la reglajul iniţial, freza

se aşază într-o poziţie asimetrică în raport cu semifabricatul (fig. 15.22).

Lungimea utilă a frezei se determină cu formula

][9 mmmLLuf −= (15.9)

în care: L este lungimea frezei, în mm; m - modulul în mm.

Ritmul deplasării axiale depinde de uzura admisibilă.

Pentru a păstra centrarea axială a frezei în raport cu piesa, mărimea deplasării axiale trebuie să fie

egală cu pasul axial al melcului

γcos/na pps == (15.10)

sau cu o fracţiune din această mărime, de valoare

Fig.15.21 Fig.15.22

],[/ mmzps sa= (15.11)

unde zs este numărul de piepteni (cremaliere) ale frezei-melc. Deplasarea precisă a frezei trebuie respectată

în cazul când se impune obţinerea unei simetrii a flancurilor. Asemenea cazuri se pot ivi la roţile cu număr

mic de dinţi sau la profiluri deplasate (conjugate).

Când prelucrarea se face cu freze-melc cu dinţi armaţi cu plăcuţe din carburi

metalice, vitezele de aşchiere se iau de 100...160 m/min.

a viteze mici de aşchiere s-a observat că dinţii frezei se distrug prin ştirbirea

tăişurilor. Durabilitatea sculei creşte dacă pe faţa de degajare se realizează o faţetă

sub un unghi negativ de circa - 5° (fig. 15.23). La prelucrarea unui oţel cu Rm=15

daN/mm2, utilizând o freză cu geometria dinţilor dată în fig. 15.23, pentru

determinarea vitezei de aşchiere se pot utiliza următoarele formule deduse

experimental:

- pentru s ≤ 2 mm/rot piesă,

)/(9500 38,074,0 sT=υ [m/min]; (15.12)

- pentru s > 2 mm/rot piesă,

)/(100000 75,374,0 sT=υ [m/min] (15.13)

Stabilirea celor două relaţii (15.12) şi (15.13) s-a realizat luând drept criteriu de durabilitate o uzură

pe faţa de aşezare ha = 0,5 mm.

- Danturarea cu avans axial al frezei-melc modul. La frezare roţilor dinţate cu

avansul axial, scula sau piesa execută o mişcare de avans după o direcţie paralelă cu axa piesei.

Factorii care determină, în principal, alegerea valorii avansului axial sunt: proprietăţile fizico-

mecanice ale materialului de prelucrat şi calitatea impusă flancurilor danturii.

Avansul axial se poate calcula cu relaţia

25,014,0 / mzCs psa = [mm/rot pisă] (15.14)

în care: z p este numărul de dinţi ai roţii care se danturează; m - modulul, în mm; Cs -

o constantă, ale cărei valori se dau funcţie de material.

Pentru calculul numărului de dinţi al roţilor de schimb se ţine seama de ecuaţia de reglare a lanţului

cinematic de avans, dată de relaţia

psazsaaa zzsCBA =/ (15.15)

în care: saz, este avansul axial, în mm/dinte; zz - numărul de piepteni (cremaliere sau

canale longitudinale) ai frezei melc; zp - numărul de dinţi al roţii dinţate; Csa - constanta lanţului cinematic

de avans axial.

Între avansul saz, în mm/dinte şi avansul sa, în mm/rot există relaţia

psaza zzss = [mm/rot piesă] (15.16)

Legătura cinematică dintre relaţia sculei şi rotaţia piesei este asigurată de către lanţul cinematic de

rulare al maşinii de danturat.

Fig.15.23

În cazul prelucrării roţilor dinţate cu dinţi elicoidali, avansul se poate realiza în două moduri:

a.După o direcţie paralelă cu axa de rotaţie a piesei (fig. 15.24), caz în care piesa primeşte o mişcare

de rotaţie suplimentară prin lanţul cinematic al diferenţialului, avândviteza pe cercul de divizare dată de

relaţia

βυυ tga±=sup [mm/min], (15.17)

în care: aυ va este viteza axială a sculei, iar β este unghiul de înclinare a danturii.

b.După direcţia elicei de divizare a piesei (fig. 15.25, a şi b). Când mişcarea de

avans are loc după o direcţie paralelă cu elicea de divizare a dinţilor piesei, scula (fig.

15.25, ă) sau piesa (fîg. 15.25, b) se înclină astfel încât tangenta la elicea de divizare a

dinţilor să coincidă cu tangenta la elicea de divizare a melcului.

• Frezarea cu avans diagonal. Prelucrarea roţilor dinţate cu avans diagonal este o metodă

modernă de prelucrare, aplicată în producţia de serie mare şi masă

La frezarea cu avans diagonal, scula primeşte o mişcare

suplimentară, de deplasare în lungul axei sale, realizând, pe

lângă avansul axial, şi un avans tangenţial (fig. 15.26). Prin

compunerea celor două mişcări de avans axial şi avans

tangenţial rezultă mişcarea care asigură avansul diagonal.

Frezarea în diagonală se aplică atât la prelucrarea roţilor

dinţate cu dinţi drepţi, cât şi la a celor cu dinţi elicoidali.

Avantajul acestei metode constă în faptul că freza participă cu

toată lungimea activă la aşchiere, ceea ce asigură o uzură

uniformă pe toţi dinţii, în felul acesta durabilitatea tăişurilor şi precizia de prelucrare se îmbunătăţeşte.

Raportul celor două avansuri, tangenţial st şi axial sa, se stabileşte în funcţie de lungimea utilă a

frezei Luf şi lăţimea de frezare B (fîg. 15.26) date de relaţia

BLss ufaas // = (15.18)

În producţia de serie, roţile dinţate de lăţime mică se introduc mai multe pe acelaşi dorn, prelucrarea

lor făcându-se la cursa activă a corpului portsculă al maşinii de frezat, în felul acesta, productivitatea creşte

foarte mult, pe baza reducerii timpului auxiliar.

Fig.15.26

Fig.15.24 Fig.15.25

Roţile dinţate cu modul mai mic de 3 mm se danturează într-o singură trecere.

Danturarea roţilor cu modul cuprins între 3 şi 10 mm se face în două sau trei treceri. Pentru ultima trecere de

finisare trebuie lăsat, pe flancuri, un adaos de prelucrare de (0,4.. ..0,6) mm pe flanc.

În cazul roţilor cu modul mai mare de 10 mm, degroşarea este recomandabil să se execute cu freze

trapezoidale, special construite pentru operaţii de degroşare. Cu ajutorul acestor freze se îndepărtează circa

90% din adaosul de prelucrare, cu o productivitate mult mai ridicată decât în cazul utilizării frezelor-melc

modul.

Când se cere o productivitate mai ridicată la roţile dinţate cilindrice, se poate ca operaţia de

degroşare să se efectueze cu o freză-melc modul cu 2 - 3 începuturi, care asigură o productivitate mai mare

cu circa 200% în raport cu frezele-melc cu un singur început, iar operaţia de finisare se efectuează prin

mortezare, cu cuţit roată de mortezat.

La fel se poate proceda şi în cazul când se utilizează chiar o

freză-melc cu un singur început. Aşa, de exemplu, la roţile cu

dantură în V de la reductoarele de foraj, care se execută la S.C.

Vulcan S.A. din Bucureşti, se aplică o asemenea tehnologie.

Roţile dinţate de diametru mare, 600... 1000 mm, cu dantură

elicoidală (înclinată) sunt, la început, degroşate cu freze-melc

modul cu 2 -3 începuturi. Roata l, care este fără butuc (fig. 15.27),

este încălzită şi apoi frezată pe butucul 2 al celeilalte roţi. Astfel se

obţine o roată dinţată cu dantura în V sau chiar W.

15.7. Tehnologia danturării prin mortezare a

roţilor dinţate cilindrice

15.7.1. Mortezarea danturii prin copiere

Mortezarea danturii prin copiere se poate executa dinte cu dinte sau simultan întreaga dantură.

Mortezarea dinte cu dinte se aplică foarte rar, în unele ateliere de reparaţii şi nu

asigură precizie şi nici productivitate. Prelucrarea se execută pe maşini de mortezat sau pe maşini de frezat

echipate cu cap de mortezat (freza Dekel). Dinţii sunt în prealabil trasaţi cu ajutorul unui şablon şi apoi piesa

se fixează pe masa rotativă a maşinii. Degroşarea se face cu un cuţit care are tăişul mai mic decât golul

dintelui, în final se execută finisarea cu un cuţit profilat 2 ale cărui tăişuri corespund goluiai roţii 7 care se

prelucrează (fig. 15.28). Prelucrarea simultană a tuturor dinţilor este un procedeu modern de prelucrare, care

se aplică în prezent în producţia de serie mare şi masă.

Fig.15.27

Fig.15.28 Fig.15.29

Maşinile pe care se execută prelucrarea sunt echipate cu un cap portcuţite l, sub formă de disc, în

care sculele 2 sunt dispuse radial (fig. 15.29), care prelucrează simultan dinţii roţii 3, prin câteva treceri

succesive pentru care cuţitele se reglează cu o anumită adâncime la fiecare trecere.

Piesa se aşază pe un dispozitiv cu axa verticală, fiind coaxială cu capul portcuţit.

În cursele de întoarcere neproductive, cuţitele se retrag pe direcţie radială (0,3.. ..0,5) mm pentru a

evita frecările cu semifabricatul datorită deformaţiilor elastice. Mişcarea de aşchiere se face cu o viteză de

(7... 8) m/m in. Această metodă asigură o productivitate de 4 ori mai mare decât în, cazul danturării cu freza-

melc modul şi o

rugozitate mai bună (Ra = 1,6 µm),

15.7.2. Mortezarea danturii prin rulare

Principiul prelucrării danturii cu cuţitul-roată sau pieptăne se bazează pe generarea profilului cu

roata dinţată sau cremaliera generatoare. Cuţitul-roată este de forma unei roţi dinţate conjugate celei aflate în

prelucrare, având o anumită geometrie a danturii care să permită prelucrarea prin aşchiere.

Mişcările necesare prelucrării sunt următoarele:

- mişcarea principală de aşchiere a sculei, care este o mişcare rectilinie alternativă (fig. 15.30),

caracterizată prin numărul de curse duble pe minut;

- mişcarea de rulare, care asigură angrenarea piesei cu scula, având totodată rolul unei mişcări de

avans circular;

- mişcarea de avans radial, realizată de către sculă sau piesă, pentru a se ajunge

la adâncimea de aşchiere totală;

mişcarea radială mică a piesei sau sculei pentru a proteja scula la întoarcere.

La începutul prelucrării, scula vine în contact cu semifabricatul, în urma unei deplasări radiale şi, în

timp ce se produce angrenarea celor două elemente, scula avansează treptat până la adâncimea totală de

aşchiere.

Ciclul de prelucrare este funcţie de dimensiunile roţii dinţate, în general, acesta durează 1,1 până la 4

rotaţii ale semifabricatului, dintre care 0,1 la l rotaţii sunt afectate avansării radiale a cuţitului.

Aceste cuţite se pot folosi la prelucrarea sectoarelor dinţate cu dantură în V, fără canal de degajare.

De obicei, în cazurile enumerate, prelucrarea cu cuţitul-roată este singurul procedeu aplicabil.

Din punctul de vedere al direcţiei mişcării principale de aşchiere, prelucrarea cu cuţitul-roată se poate

face pe maşini de mortezat sau pe maşini de rabotat.

Cuţitul-roată, prin construcţia sa, poate fi considerat ca o grupare infinită de roţi dinţate elementare,

cu profil deplasat (conizat) şi grosime infinit mică. Această formă constructivă se obţine la prelucrarea prin

folosirea a două avansuri (flg. 15.31): unul axial sa şi unul radial sr , între care există raportul

υtgass ar =/ (15.19)

unde υa este unghiul de aşezare la vârful dinţilor sculei. Flancurile dinţilor devin, în urma acestei

prelucrări, elicoizi evolventici.

Deoarece elicoidul evolventic este o suprafaţă desfăşurat) i la, flancurile pot fi rectificate cu scule

abrazive cu suprafeţele active plane. Din acest motiv, cuţitele-roată pot fi prelucrate cu precizie ridicată.

Pentru a evita fenomenul de interferenţă a două roţi în angrenare se iau anumite măsuri încă de la

danturarea lor: evitarea interferenţei în cazul angrenajului exterior; evitarea interferenţei între vârful dintelui

roţii şi racordarea de la piciorul dintelui pinonului.

Fenomenul de interferenţă se manifestă prin subtăierea profilului la baza dintelui sau ştirbirea

vârfului dintelui.

Mărimea distanţei dintre axe la prelucrarea prin mortezare se calculează cu relaţia

)cos2/(]cos)([ pspsp pzzmA αα±=

(15.20)

în care: zp este numărul de dinţi al piesei; zs — numărul de dinţi al sculei; ap -unghiul de presiune (de

angrenare la prelucrare); 0α - unghiul profilului de referinţă; m - modulul, în mm.

Semnul (+) se ia la prelucrarea danturilor exterioare, iar semnul (-) la prelucrarea danturilor

interioare.

La prelucrarea roţilor dinţate cu dinţi înclinaţi, cuţitele-roată au dantura înclinată.

Fig.15.30 Fig.15.31

Astfel, pentru dantura exterioară, se folosesc cuţite cu înclinarea danturii pe stânga pentru danturarea

roţilor cu înclinarea danturi pe dreapta şi invers. Pentru danturile interioare, sensul de înclinare a danturii

cuţitului-roată este acelaşi cu cel al roţii care se prelucrează.

Cuţitele-roată cu dantură înclinată sunt de două tipuri, diferind între ele prin executarea diferită a

feţelor frontale. La cuţitele de tip I (cuţite tip Sykes), elementele dintelui se dau în secţiune frontală, iar la

cuţitul de tip II (cuţit de tip Fellows), aceste elemente se dau în secţiunea normală a dintelui.

Pentru a putea prelucra dantura înclinată, maşinile sunt prevăzute cu ghidaje elicoidale. Pasul elicei

ghidajului este egal cu pasul elicei cuţitului, iar înclinarea elicei cuţitului trebuie să fie egală cu înclinarea

elicei danturii piesei, rezultând:

βππ tgPzmD Esfs −= (15.21)

)/()( fEs mtgPz πβ= (15.22)

în care: Ds este diametrul de divizare al sculei, în mm; zs - numărul de dinţi al sculei;

mf - modul frontal al danturii, în mm; PE - pasul elicei danturii cuţitului, în mm; β -

unghiul de înclinare al danturii pe cilindru de divizare a piesei.

Ultima relaţie arată că două roti dinţate cu dinţi înclinaţi care angrenează nu pot fi prelucrate cu cuţite

având număr diferit de dinţi. Cele două cuţite vor diferi numai prin sensul de înclinare al danturii.

Numărul de curse duble pe minut pe care trebuie să-1 realizeze culisoral maşinii de mortezat pentru o

anumită viteză de aşchiere v, se determină cu relaţia

ιυ /500=cdn [cd/min] (15.23)

în care ι reprezintă lungimea cursei culisorului, în mm.

Viteza de aşchiere serveşte şi ca mărime iniţială pentru reglarea lanţului cinematic principal al

mişcării de aşchiere.

Avansul circular al cuţitului-roată reprezintă mărimea arcului de cerc de rulare al sculei,

corespunzător rotirii acesteia la o cursă dublă. Dacă se notează cu sc avansul circular pe o cursă dublă, pentru

ncd curse duble pe minut, va rezulta relaţia

srscdc nDns π= [mm/cd], (15.24)

încarc: Drs este diametrul cercului de rulare al sculei, în mm; ns - turaţia sculei, în rot/min.

Avansul circular realizează viteza de rulare dintre sculă şi piesă. Ca urmare, avansul circular trebuie

să fie unul dintre elementele iniţiale de calcul şi reglare a regimului de prelucrare şi se calculează cu expresia

5,0/ mCs sc = [mm/cd], (15.25)

în care m este modulul, în mm, iar Cs un coeficient determinat experimental.

Dacă dantura se executa fără operaţia de degroşare prealabilă, avansul circular se recomandă să se ia

cu (10...25)% mai mic decât avansul normal.

Avansul radial este continuu şi asigură realizarea adâncimii de aşchiere prin pătrunderea seu le i-roată

în piesa de prelucrat în timpul rulării.

La prelucrarea roţilor cu modul mic (până la 3 mm), pătrunderea se face continuu, în cel mult o

rotaţie, până la adâncimea finală h. Pentru roţi dinţate de modul mai mare, adâcimea totală de prelucrat h a

dinţilor este suma a două sau trei adâncimi de trecere (fig. 15.32), rezultată din numărul de rotaţii diferite ale

piesei.

Avansul radial de prelucrare a roţilor dinţate cilindrice se realizează cu ajutorul unor came care au

prevăzute una sau mai multe proeminenţe, corespunzătoare adâncimii de aşchiere pe trecere. Curba camei

este construită, în general, după o spirală arhimedică ca să asigure un avans constant pe direcţia radială.

Avansul radial este determinat de pasul camei, iar viteza de pătrundere de turaţia camei şi unghiul

proemineţei, pentru una, două şi trei treceri (fig. 15.33, a, b, c).

Avansul de pătrundere radial se recomandă, în general, să fie de (0,1...0,2) mm din avanasul circular.

Fig.15.32

Fig.15.33

La danturarea cu cuţit-roată de mortezat se prelucrează roţi dinţate cu precizie ridicată. Procedeul

permite obţinerea claselor de precizie 5, 6, 7 şi 8. Rugozitatea flancurilor dinţilor depinde, în special, de

mărimea vitezei de aşchiere şi de calitatea sculei. Faptul că numărul de curse duble efectuate de sculă se

poate alege funcţie de lăţime, modul şi precizie permite obţinerea rugozităţii flancurilor Ra = (3,2...l,6) µm.

De remarcat că, în scopul obţinerii unei precizii şi calităţi

ridicate, danturarea prin mortezare se face cu o ungere şi o răcire

abundentă cu ulei.

La roţile dinţate de la reductoarele prevăzute cu roţi dinţate în

V "de modul mare, prelucrarea danturii se face prin rulare cu freză-

melc modul cu 2-3 începuturi pentru fiecare parte componentă a roţii

dinţate în V. Apoi se asamblează prin frezare, se lasă să se răcească şi,

pe o maşină de mortezat orizontală (Sykes) cu scule duble (fig. 15.34) se face operaţia de prefinisare şi

finisare a danturii în V. în acest mod se obţine o productivitate şi o bună precizie şi calitate a roţilor

prelucrate.

Danturarea roţilor dinţate cu cuţitul-pieptăne este un procedeu de prelucrare prin rulare. Gremaliera

generatoare este materializată de către cuţitul-pieptăne, care este o sculă de forma unei cremaliere cu

flancurile detalonate. Danturarea cu cuţitul-pieptăne se caracterizează prin obţinerea unor roţi dinţate de

precizie ridicată.

Domeniul de utilizare al cuţitelor pieptăne cuprinde toate tipurile de roţi dinţate cilindrice cu dantură

exterioară: cu dinţi drepţi, elicoidali şi în V. Cu toate acestea, maşinile de danturat cu cuţit-pieptăne nu au

căpătat o răspândire prea mare, din cauză că au o cinematică complicată, productivitate mică, reglare greoaie

şi costuri ridicate.

După modul de generare al evolventei, maşinile de danturat cu cuţit-pieptăne se împart în două grupe:

- maşini care lucrează pe principiul generării evolventei cu dreaptă mobilă (tip

Parkinson - mişcare orizontală);

- maşini care lucrează pe principiul generării evolventei cu dreaptă fixă (tip

MAAG - mişcare verticală).

Cele două mişcări de avans, tangenţială st şi avans radial sr , se execută cu intermitenţă, după fiecare

cursă dublă a culisorului portsculă.

Cuţitul-pieptăne este o sculă de forma unei cremaliere, prevăzută cu un număr oarecare de dinţi, care

se alege în funcţie de modulul roţii dinţate (tabelul 15.4).

Fig.15.34

Fig.15.34

Tabelul 15.4 Numarul de dinţi z al cuţitului pieptâne în funcţie de modulul m

La cuţitele de tip MAAG (fig. 15.35), cu mişcare verticală, unghiul de degajare y şi de aşezare <xv se

obţin la montaj.

La cuţitul tip Parkinson, (fig. 15.36) cu mişcare orizontală, unghiurile de degajare γ şi de aşezare av

funcţionale sunt egale cu cele constructive.

Pentru prelucrarea roţilor dinţate cu dinţi drepţi se folosesc cuţite-pieptăne cu dinţi drepţi, iar pentru

prelucrarea roţilor dinţate cu dinţi elicoidali (înclinaţi) sau în V- cuţiter pieptăne cu dantură fie dreaptă, fie

înclinată, în cazul danturilor elicoidale, culisorul portsculă se înclină cu unghiul β de înclinare al danturii,

dacă scula are dinţi drepţi (fig. 15.37, a). La prelucrarea roţilor dinţate cu dinţi elicoidali cu cuţit-pieptăne cu

dantură dreaptă este necesară o cursă mai mare de lucru a sculei. De aceea, în cazul danturării coroanelor

dinţate învecinate, nu se pot folosi cuţite cu dinţi drepţi, ci cu dinţi înclinaţi cu acelaşi unghi fi (fig. 15.37, b).

Pentru prelucrarea danturilor înclinate cu cuţit-

pieptăne cu dinţi înclinaţi sensul înclinării dintelui

sculei este opus celui al roţii dinţate. Astfel, pentru

prelucrarea unei perechi de roţi dinţate cu dinţi

elicoidali este nevoie de o pereche de cuţite pieptăne cu

înclinare pe dreapta şi pe stânga.

Şi în cazul danturii cu cuţitul-pieptăne trebuie

luate măsuri pentru evitarea interferenţei în funcţionare

sau a subtăierii la prelucrare.

Prelucrarea danturii la maşinile tip MAAG comportă următoarele faze tehnologice:

Fig 15.37

Fig.15.37

• în prima fază (fig. 15.38, a) piesa se deplasează din poziţia iniţială I, în poziţia 2, executând

simultan o mişcare de translaţie cu viteza ν şi una de rotaţie cu viteza unghiulară ωp . Deplasarea se face pe o

distanţă kp, p fiind pasul danturii, timp în care se execută numărul k de dinţi stabilit (2, 3 dinţi sau mai mulţi).

• În faza următoare (fig. 15.38, b) piesa se deplasează înapoi cu viteza vr, fără

rotire, pentru a nu fi în contact cu scula, în timp ce culisorul portsculă este oprit în poziţia de sus. Mişcarea

din această fază asigură rotirea de divizare a semifabricatului pentru o nouă prelucrare şi aduce piesa în

poziţia iniţială 1\ apoi se dă o rotire inversă pentru preluarea jocurilor din lanţul cinematic şi se începe ciclul

de lucru.

Prelucrarea danturii la maşinile tip Parldnson (fig. 15.39) comportă următoarele faze:

• În faza întâi, scula l realizează, pe lângă mişcarea de aşchiere, şi mişcarea de avans

tangenţial, pe distanţa kp, timp în care piesa 2 se roteşte pentru a asigura rularea cu cuţitul-pietăne 7;

• după prelucrarea celor k dinţi, piesa îşi încetează avansul, iar scula se retrage din piesă;

•

•

•

•

•

•

•

•

•

Fig.15.38

• în faza a treia are loc deplasarea sculei în sens invers avansului

tangenţial dincolo de poziţia iniţială, cu mărimea necesară preluării jocurilor

din sistem, şi apoi scula revine în poziţia iniţială şi reîncepe ciclul de

prelucrare.

În unele cazuri, productivitatea este mai mică cu 30-40% în raport cu

danturarea cu sculă-roată, fapt pentru care metoda este utilizată numai în

cazuri stricte, unde se impune o precizie ridicată şi o bună calitate a

suprafeţelor.

De remarcat că şi în cazul acesta se poate ca operaţia de degroşare să se

realizeze printr-un procedeu productiv (frezare cu freză-melc modul) şi

numai operaţia de prefinisare şi finisare să se facă prin mortezare cu sculă-

pieptăne.

Danturarea prin broşare este un procedeu de prelucrare prin copiere sau

rulare, de mare productivitate. Prin broşare se pot prelucra roţi dinţate cu

dantura exterioară dreaptă şi elicoidală şi dantura interioară dreaptă sau

elicoidală.

La prelucrarea roţilor dinţate cu dinţi drepţi, mişcarea relativă dintre sculă şi piesă este rectilinie în

lungul flancului dintelui, din care rezultă viteza de aşchiere. In cazul danturării roţilor cu dinţi elicoidali,

broşa are dinţii dispuşi după o elice, a cărei înclinare corespunde înclinării dinţilor semifabricatului. Broşarea

danturilor este cunoscută sub trei forme:

- broşarea simultană a tuturor dinţilor, cu o singură broşe sau cu un set de broşe;

- broşarea dinte cu dinte, caz în care trebuie făcută o diviziune intermitentă;

- broşarea prin rulare.

Scula folosită la broşarea danturilor se construieşte, ca şi celelalte tipuri de broşe, cu o supraînălţare a

dinţilor, pe maşini speciale de broşat. Profilul corect al danturii se obţine numai după trecerea ultimului dinte

al broşei, care este profilat după golul danturii care se prelucrează.

15.8. Tehnologia danturării cremalierelor

Cremalierele sunt cu dinţi drepţi sau înclinaţi şi se pot executa pe maşini de frezat orizontale,

verticale şi universale, prin metoda copierii sau pe maşini de mortezat cu cuţit-roată, prin metoda rulării.

La danturarea prin copiere se utilizează frezele-disc modul şi deget modul.

Fixarea semifabricatului supus danturării depinde de forma şi de programul de fabricaţie, în cazul

unor producţii de serie mică sau individuală, fixarea semifabricatului se face, de obicei, direct pe masa

maşinii de frezat, cu bride. în cazul unei producţii de serie mare, orientarea şi fixarea semifabricatelor supuse

danturării este realizată cu ajutorul unor dispozitive speciale. Fixarea semifabricatelor pe masă se poate face

Fig.15.39

fie cu direcţia flancurilor paralelă cu direcţia avansului longitudinal, fie paralelă cu direcţia avansului

transversal.

Când danturarea se face cu freză-deget modul, pe maşini de frezat verticale sau universale, aşezarea

semifabricatului cremalierei se poate face după oricare din direcţiile amintite, în schimb, când danturarea se

face pe maşini de frezat orizontale sau universale, cu freză-disc modul, aşezarea semifabricatului nu poate fi

făcută decât cu flancurile dintelui paralele cu direcţia avansului longitudinal.

Modul de realizare a divizării, de la un dinte la altul, depinde de precizia de execuţie a cremalierei.

Pentru cremaliere de precizie mică se poate considera suficient de bună divizarea realizată cu ajutorul

diviziunilor înscrise pe tamburul manetei de la avansul longitudinal sau transversal al maşinii de frezat.

În cazul cremalierelor de precizie mare, divizarea se face mai precis cu ajutorul capului divizor al

maşinii de frezat, efectuându-se o divizare rectilinie.

Capul divizor l se aşază la una din extremităţile mesei maşinii de frezat 2 (fig. 15.40), realizând cuplarea lui

cu şurubul conducător 3 al mesei prin intermediul unor roţi de schimb A şi B

Pentru a realiza divizarea rectilinie a semifabricatului 4 este necesar ca, după fiecare ciclu de

prelucrare, masa maşinii pe care se găseşte cremaliera, să fie deplasată cu o mărime egală cu pasul p al

danturii cremalierei.

La danturarea cremalierelor cu dinţi înclinaţi (fig. 15.41) este necesară rotirea

mesei maşinii cu unghiul /3 al înclinării danturii. Divizarea rectilinie se face ca în cazul danturarii

cremalierelor cu dinţi drepţi. O divizare precisă se poate obţine cu ajutorul ceasurilor comparator sau cu

blocuri de cale plan-paralele.

Danturarea cremalierelor prin rulare se execută pe maşini de danturat cu cuţit-roată. în acest scop,

maşinile au în dotare, ca dispozitiv auxiliar, o masă specială cu deplasare rectilinie, care se montează în locul

mesei rotative, folosite în mod obişnuit la danturarea roţilor dinţate.

Fig.15.40 Fig.15.41

Dacă danturarea se face în două sau mai multe treceri, revenirea în poziţia iniţială de începere a

prelucrării se face păstrând legătura cinematică dintre rotaţia cuţitului-roată şi deplasarea cremalierei. în caz

contrar, la reînceperea ciclului de prelucrare este necesară o nouă reglare a cuţitului-roată, în raport cu

cremaliera.

15.9. Tehnologia de prelucrare a roţilor melcate

Roţile melcate se diferenţiază în funcţie de melcul de referinţă care defineşte angrenajul melcat.

Teoretic, flecare tip de roată melcată se danturează cu o sculă ai cărei parametri geometrici (pas, modul etc.)

sunt identici cu ai melcului de referinţă.

În practică se folosesc scule care au anumite abateri în raport cu melcul de referinţă. Astfel, pentru

asigurarea jocului la fundul dintelui, freza-melc folosită la danturare se construieşte cu diametrul mărit, cu de

două ori valoarea jocului radial normal, c = (0,17...0,2) m .

Deoarece scula cu care se face danturarea este o copie a melcului cu care va angrena roata, generarea

danturii melcate se face prin rulare, pe maşini de danturat.

Roţile melcate pot fi danturate prin următoarele metode: frezare radială cu freză-melc; frezare

tangenţială cu freză-melc sau cu cuţit rotitor; frezare radial-tangenţială; frezare prin copiere; frezare cu pată

de contact localizat.

• Danturarea roţilor melcate prin frezare radială. Deoarece freza-melc materializează melcul cu

care angrenează roata melcată, rezultă că poziţia de semifabricat

trebuie să fie identică cu poziţia melcului faţă de roata melcată. Ca urmare, axa frezei 2 trebuie să fie

perpendiculară pe axa semifabricatului l şi conţinută în planul median al acestuia (fig. 15.42).

• Trebuie avut în vedere că, la prelucrarea cu astfel

de freze, dintele roţii înfăşoară scula circa 30...45°, spre

deosebire de roţile cilindrice normale, care au un contact

mic cu freza.

La începerea prelucrării, freza melc l este adusă

în contact cu suprafaţa exterioară a roţii melcate 2 (fig.

15.43). Datorită pătrunderii radi-ale a frezei în

semifabricat, flancurile dinţilor nu se formează corect.

Muchiile aşchietoare ale sculei îndepărtează o parte din

profilul corect al dintelui. Deformaţia profilului este cu

atât mai pronunţată, cu cât unghiul de înclinare al dinţilor roţii melcate este mai mare.

Fig.15.42 Fig.15.43

Fig.15.42 Fig.15.43

• Danturarea roţilor melcate prin frezare tangenţială. Prelucrarea rotitor

melcate cu înclinarea danturii mai mare de 8°, adică a roţilor care angrenează cu un melc A cu 2-3 începuturi,

se face prin metoda frezării tangenţiale (fig. 15.44). In acest caz, distanţa dintre axe A se obţine la valoarea

nominală când freza a pătruns la întreaga adâncime de tăiere cu avans tangenţial' st , iar semifabricatul trebuie

să execute cel puţin l,15...l,30 rotaţii după anularea avansului radial. Valoarea distanţei A rămâne constantă.

Oprirea frezei la distanţa prescrisă dintre axe este însoţită, de obicei, de erori, influenţând negativ

obţinerea jocurilor la fundul dintelui şi pe flancuri.

Scula utilizată este o freză-melc cu con de atac, al cărui unghi este de circa 20°. Se pot folosi şi freze-

melc cilindrice obişnuite, dar numai la prelucrările de finisare. Folosirea frezelor cu con de atac asigură atât

prelucrarea de degroşare, cât şi prelucrarea de finisare a dinţilor.

Precizia de prelucrare obţinută în acest caz este mult mai bună

decât la frezarea radială, din cauză că începutul şi sfârşitul prelucrării

se realizează cu dinţi diferiţi ai frezei. Rugozitatea flancurilor poate

ajunge până la Ra = (l,6...0,8) µm.

În timpul prelucrării, semifabricatul execută o mişcare de

rotaţie compusă, deoarece, în afară de mişcarea de rulare, trebuie să

existe şi o mişcare suplimentară care să compenseze deplasarea sculei

după direcţia avansului tangenţial.

Pentru ultima parte a frezei melc cu avans tangenţial se recomandă ca avansul să fie cât mai mic

posibil, deoarece este zona frezei care efectuează finisarea danturii.

• Danturarea cu cuţit rotitor (zburător). Acest procedeu îşi justifică utilitatea numai în cazul

prelucrării unui lot mic de piese, când construcţia unei freze melc devine neeeconomică. Se poate aplica însă

şi la loturi mai mari în cazul roţilor melcate de modul mare, când construcţia unei freze-melc devine

neeconomică, din cauza dimensiunilor sale mari.

În asemenea cazuri, scula este un cuţit profilat, care materializează unul dintre dinţii frezei-melc

generatoare. Cuţitul poate fi încastrat într-un dorn (fig. 15.45, a), sau poate fi de forma unei freze monodinte

(fig. 15.45, b}.

Fig.15.44

Fig.15.45 Fig.15.46

Fig.15.44

În cazul când unghiul de înclinare al dinţilor roţii melcate este mare, cele două tăişuri laterale ale

cuţitului aşchiază nesatisfacător, motiv pentru care se preferă înclinarea cuţitului faţă de planul orizontal cu

valoarea unghiului de înclinare a danturii (fig. 15.46).

Danturarea roţilor melcate cu cuţit rotitor se face după metoda tangenţială. De aceea, reglarea maşinii

se face absolut la fel ca în cazul danturării cu freze-melc după metoda tangenţială.

Metoda prelucrării cu cuţit rotitor se aplică şi la danturarea roţilor melcate care angrenează cu melci

cu mai multe începuturi. Dacă numărul de dinţi ai roţii melcate nu are divizori comuni cu numărul de

începuturi ale melcului, prelucrarea decurge fără să apară probleme deosebite, în cazul în care, numărul de

dinţi al roţii melcate are divizori comuni cu numărul de începuturi ale melcului, cuţitul nu va prelucra decât o

parte dintre dinţii roţii şi, după una sau mai multe rotaţii ale semifabricatului, cuţitul ajunge în golurile

prelucrate anterior, în astfel de situaţii, pentru a asigura sculă cu un pas

• Danturarea prin copiere a roţilor melcate. Prelucrarea danturii roţilor melcate

prin copiere se realizează, în general, la producţia de unicat şi numai pentru degroşare. Prelucrarea se face pe

freze universale cu cap divizor, ca şi în cazul prelucrării roţilor dinţate cilindrice. Se poate realiza cu o freză

profilata

sau cu cuţit rotitor prin divizare dinte cu dinte.

Pentru realizarea unghiului de înclinare al dinţilor roţii melcate este necesar ca masa frezei să fie

înclinată cu unghiul pe care trebuie să-1 aibă dinţii (fig. 15.47).

Degroşarea dinte cu dinte se face prin divizare, cu avans radial manual, prin ridicarea mesei pentru

fiecare dinte. Apoi se măreşte viteza de aşchiere şi se finisează cu un cuţit

rotitor fiecare dinte sau cu freză-melc modul.

Fig.15.47

Pentru roţile care angrenează cu melci cu două sau trei începuturi, unghiul de înclinare al danturii roţii este

mare şi, ca urmare, prelucrarea prin copiere va da erori de execuţie şi mai mari.

• Danturarea roţilor melcate speciale. Roţile melcate duplex se prelucrează cu freze-melc având

aceeaşi formă cu melcul duplex cu care angrenează. Prelucrarea se execută cu avans tangenţial, iar reglarea

maşinii se face ca în cazul prelucrării roţilor melcate obişnuite, având în vedere să se ia în considerare

modulul mediu axial al melcului ma .

Intrarea frezei în aşchie trebuie să aibă loc de la capătul unde grosimea spirei este mai mică. Avansul

tangenţial se întrerupe când profilul de referinţă al frezei (unde spira are grosimea 2/amS π= ajunge în

poziţia în care axa sa de simetrie este conţinută în planul axial al roţii, perpendicular pe axa de rotaţie a frezei.

• Danturarea roţilor melcate cu pată de contact localizată. Metodele de

danturare descrise mai înainte se bazează pe executarea prelucrării cu scula ai căror parametri geometrici

coincid cu cei ai melcului cu care roata melcată formează angrenajul.

Aceste scule au acelaşi diametru de referinţă cu melcul şi realizează prelucrarea având

distanţa dintre axe egală cu distanţa dintre axe a anjrenajului şi un contact de tip suprafaţă.

Roata melcată prelucrată după metoda petei de contact localizate are, în angrenare cu melcul, un

contact liniar. Câmpul măturat de liniile de contact determină pata de contact (fig. 15.48). Din punct de

vedere funcţional este avantajos ca acesta pată să fie localizată pe mijlocul dintelui.

• Danturarea roţilor melcate globoidale. Se execută cu freze-melc globoidale, care au aceiaşi

parametri geometrici cu melcul din angrenaj. Prelucrarea se execută pe maşini de frezat roţi dinţate după

metoda cu avans radial. Poziţia relativă dintre sculă şi semifabricat este realizată cu ajutorul unor dispozitive

auxiliare. Se urmăreşte ca axa frezei să fie situată în planul median al roţii, iar planul normal pe axa melcului,

corespunzător diametrului minim.

Deoarece prelucrarea se execută cu avans radial, formarea profilului dinţilor roţii este influenţată de

numărul de piepteni ai sculei. Freza-melc globoidală va aproxima cu atât mai bine melcul teoretic imaginar,

cu cât numărul pieptenilor aşchietori este mai mare.

Fig.15.48

Datorită prelucrării cu avans radial, dinţii roţii melcate rezultă în final cu o anumită subţiere. Această

subţiere este cu totul neînsemnată pentru roţile melcate cu unghiuri mici de înclinare a danturii. Se poate

considera, deci, că pentru roţile care angrenează cu melci cu unul sau două începuturi, fenomenul subtierii nu

va afecta funcţionarea ulterioară a angrenajului.

În producţiile de serie mică şi unicate, danturarea se execută cu cuţite rotitoare.

În prima fază se face degroşarea danturii cu un singur cuţit rotitor (fig. 15.49) sau cu o freză-melc

modul, care trebuie să aibă diametrul exact cât diametrul de la gâtul melcului cu care /trebuie să angreneze

roata - ca la roţile melcate obişnuite - iar în etapa a doua se finisează dantura cu două cuţite (fig. 15.50).

Cele două cuţite de finisare materializează doi dinţi ai frezei-melc globoidale şi sunt reglate la

diametrulde la capul melcului ca poziţie şi dimensiuni.

O altă metodă de danturare pusă la punct în laboratorul TCM de la Universitatea POLITEHNICA

Bucureşti, este danturarea cu freze-melc obişnuite. Freza-melc se construieşte cu diametrul corespunzător

diametrului minim al melcului globoidal.

în prima etapă se face prelucrarea danturii ca în cazul roţilor melcate obişnuite

(fig. 15.51, fl), până la adâncimea totală a dintelui. Apoi se înclină freza cu unghiul A. (fig. 15.51, £), dat de

raportul

Fig.15.49 Fig.15.50

min/cos max DD=λ

în care Dmax reprezintă diametrul maxim al melcului globoidal, iar Dmin - diametrul minim al acestuia.

Se poate observa, că prin înclinarea frezei-melc va rezulta, în planul axial al roţii, o elipsă care va

avea diametrul mare exact cât diametrul maxim al melcului.

De remarcat că înclinarea axei frezei trebuie făcută numai în sensul de înclinare al dinţilor.

Dantura astfel obţinută trebuie supusă unui proces de rodare cu un melc globoidal corect. După 30..

.40 ore de funcţionare cu melcul conjugat, pata de contact a angrenajului devine normală şi se poate conta pe

o funcţionare corespunzătoare.

c. Prelucrarea cu şever-melc. Şeverul-melc este un şurub-melc pe ale cărui flancuri au fost executate

canale radiale sau înclinate necesare aşchierii pe elicea de divizare. Şeverul-melc lucrează similar cu freza-

melc modul. Astfel, există o mişcare de rulare între sever şi roata dinţată şi un avans de generare în lungul

flancului.

Procesul de aşchie re are caracterul unei răzuiri şi se realizează datorită presiunii de lucru exercitate în timpul

prelucrării. Melcul este elementul conducător, antrenând roata dinţată. După fiecare trecere, pentru asigurarea

îndepărtării unui nou adaos de prelucrare, se creează din nou presiunea de lucru, prin frânarea sau avansarea

radială a severului.

Şeverul-melc este o sculă complicată, a cărei execuţie ridică probleme deosebite.

Din acest motiv, şeveruirea cu şeverul-melc nu a căpătat o răspândire prea mare şi este cel mai larg

utilizat la şeveruirea roţilor melcate.

15.13. Rectificarea roţilor cilindrice

15.13.1. Rectificarea prin copiere

Rectificarea roţilor dinţate cilindrice se efectuează în cazurile când roţile sunt tratate termic (călite)

sau executate dintr-un material dur şi cere o precizie ridicată (cutie de viteze, reductoare etc.).

Operaţia de rectificare este, în general, costisitoare datorită faptului că se realizează printr-un număr

ridicat de treceri. Ga urmare, se impune ca, indiferent de modul de rectificare, adaosul de prelucrare pe

flancurile dinţilor să fie pe cât posibil mai mic.

În cazul când flancurile sunt carburate şi apoi călite, trebuie avut în vedere faptul că este necesară o

creştere a adaosului de prelucrare.

De remarcat că rectificarea prin copiere nu este un procedeu foarte răspândit din cauza unor

dezavantaje pe care le prezintă (păstrarea profilului discului abraziv). Nu se efectuează rectificări la roţile

dinţate cu modul mai mare de (10...20) mm.

Rectificarea danturii prin copiere se execută cu scule profilate după forma flancului dintelui. Acest

lucru impune ca pentru fiecare număr de dinţi să existe un disc abraziv special.

Se cunosc trei metode de rectificare prin copiere:

- rectificarea ambelor flancuri cu unul şi acelaşi disc abraziv, al cărui profil coincide cu profilul

golului dinţilor (fig. 15.58, a);

- rectificarea flanc cu flanc, cu acelaşi disc abraziv (sculă), al cărui profil este

construit după forma flancului dintelui (fig. 15.58, d);

- rectificarea a două flancuri opuse, aparţinând la doi dinţi diferiţi, cu două scule profilate după forma

flancurilor (fig. 15.58, c).

În toate aceste trei cazuri, datorită arcului mare de contact dintre sculă şi piesă, îri timpul prelucrării

au loc încălziri puternice ale piesei, fapt care impune o răcire abundentă şi o adâncime mică 3...6 fim, pe

trecere, adaosul de rectificare trebuind să fie cât mai mic.

Pentru corectarea deformărilor de profil ale pietrei abrazive, maşinile sunt înzestrate cu mecanismul

pantografic de corectare a profilului pietrei, care are raportul de multiplicare 4...6, prevăzute cu vârfuri de

diamant şi şabloane de profil (fig. 15.59)

.

La rectificarea roţilor dinţate cu dinţi drepţi trebuie să existe: o mişcare principală de rotaţie a sculei

care asigură viteza de aşchiere de circa (15...20) m/s; o mişcare de avans în lungul flancului dintelui; o

mişcare de avans vertical atât pentru reglarea la adâncimea de aşchiere, cât şi pentru compensarea adaosului

de corectare a pietrei abrazive.

În cazul rectificării roţilor dinţate cu dinţi elicoidali, în afară de mişcarea de avans pe lungimea

flancului, piesa trebuie să execute şi o mişcare de rotaţie, în aşa fel încât viteza de aşchiere să rămână tot

timpul tangentă la elicea dintelui.

Pentru rectificarea de finisare se lasă adaos de circa (l5...30) fim adaos de prelucrare pe fiecare flanc,

în funcţie de modulul roţii, iar pentru degroşare adaosul de prelucrare poate fi de (30...50) fim pe flanc.

15.13.2. Rectificarea roţilor dinţate cilindrice prin rulare

Rectificarea prin niîare este procedeul cel mai larg utilizat pentru rectificarea roţilor dinţate cilindrice.

Scula abrazivă este de forma unui disc, taler sau melc-modul, care materializează cremaliera generatoare.

Prelucrarea se poate executa cu divizarea periodică, în cazul utilizării pietrelor-disc sau taler sau cu divizarea

continuă, în cazul prelucrării cu melci abrazivi.

Rectificarea roţilor dinţate cilindrice cu divizare periodică are aspecte multiple determinate, în special, de

caracteristicile maşinilor pe care se fac prelucrările. Se cunosc, astfel, diverse procedee de prelucrare, care

poartă numele firmei care a pus la punct procedeul (MAAG, Nilles, Kolb etc.).

• Procedeul de rectificare MAAG. Rectificarea se execută cu două pietre

abrazive taler care materializează flancurile cremalierei generatoare. Procedeului MAAG îi sunt caracteristice

două metode de rectificare, funcţie de poziţia discurilor abrazive:

- metode de rectificare la 15° (fîg. 15.60, a), la care discurile abrazive sunt înclinate la unghiul

indicat;

- metoda de rectificare la 0° (fîg. 15.60, b), la care discurile abrazive sunt

aşezate în poziţie verticală.

Prima metodă se caracterizează prin aceea că cele două discuri abrazive prelucrează simultan

flancurile opuse ale aceluiaşi dinte sau ale unor dinţi diferiţi, iar roata basculează în ambele sensuri. Unghiul

de montaj al pietrelor este de 15°, în raport cu planul orizontal, şi este corespunzător cu înclinarea flancului

cremalierei de generare.

Metoda de rectificare la 0° are caracteristic faptul că cele două corpuri abrazive prelucrează două

flancuri opuse aparţinând la doi dinţi diferiţi, iar construcţia discurilor abrazive diferă.

Unghiul profilului cremalierei generatoare, materializată de corpurile abrazive, atât în primul caz, cât

şi în al doilea caz, diferă de unghiul de 20° standardizat. Deci, cremaliera fictivă cu care angrenează în

prelucrare roata dinţată nu corespunde cremalierei standardizate. Acest lucru trebuie cunoscut şi avut în

vedere când se face reglarea maşinii.

În timpul prelucrării, discurile abrazive se uzează pronunţat, mai cu seamă când roţile sunt şi late,

acesta fiind unul din marile dezavantaje, datorită faptului că se pierde repede precizia de prelucrare. Astfel,

după fiecare trecere de degroşare sau de finisare trebuie ca suprafaţa activă a discului abraziv să fie reascuţită

şi corectată.

Maşinile de rectificat roţi dinţate sunt prevăzute cu mecanism cu vârfuri diamantate pentru

reascuţirea şi corectarea discurilor abrazive. Funcţionarea acestor mecanisme este comandată automat, făcând

parte din ciclul de lucru al maşinii.

• Procedeul Nilles. Rectificarea după procedeul Nilles utilizează drept sculă un disc biconic care, în

secţiune radială, pune în evidenţă profilul cremalierei de generare (fîg. 15.61) cu unghiul flancului de 20°.

Grosimea dintelui acestei cremaliere este mai mică decât a dintelui cremalierei de referinţă, ceea ce

face ca discul să intre cu joc în golul dinţilor piesei. Pentru realizarea prelucrării sunt necesare următoarele

mişcări:

• mişcarea principală de aşchiere, rezultată din mişcarea de rotaţie a discului

abraziv, care asigură o viteză de aşchiere de circa (15...20) m/s;

• mişcarea de rulare prin bascularea semifabricatului, în timpul căreia se gene

rează profilul evolventic la dintelui;

• mişcarea de avans longitudinal a discului abraziv în lungul dintelui.

În timpul prelucrării se realizează următoarele faze de lucru:

- prelucrarea unuia dintre flancurile unui dinte începând de la baza acestuia (punctul 7);

- ieşirea din angrenaj a sculei (punctul 2) şi inversarea sensului de rulare;

- prelucrarea celuilalt flanc al dintelui, începând tot de la bază (punctul 3);

- ieşirea sculei din angrenare (punctul 4), divizarea pentru prelucrarea dintelui următor şi inversarea

sensului de rulare.

Maşinile care lucrează după procedeul Nilles sunt echipate cu mecanisme de corectare a sculei.

Corectarea discului abraziv se realizează în timpul divizării, cu adâncimi foarte mici de (2...3) fim.

De remarcat că ambele procedee de rectificat roţi dinţate sunt cu productivitate mică, fapt pentru care

operaţia de rectificare este foarte scumpă.

15.13.3. Rectificarea cu melc abraziv (procedeul Reishauer)

Prelucrarea se execută cu divizarea continuă, utilizând drept sculă un melc abraziv (fig. 15.62).

Pentru a se asigura o execuţie uşoară a melcului abraziv, acesta se construieşte după tipul melcului

arhimedic. Deoarece profilul cremalierei generatoare se obţine numai în cazul unui melc evolventic în

secţiune normală, scula astfel construită are anumite abateri. Profilul activ al melcului, datorită uzării, se

modifică şi ca urmare, scade precizia de prelucrare.

Profilarea se realizează cu vârf de diamant, cu consum mare de timp şi este o operaţie dificilă. De

aceea, procedeul se recomandă să se utilizeze la operaţiile de degroşare a roţilor dinţate. Când se prevăd şi

operaţii de finisare a dinţilor, pe aceste maşini, trebuie avut în vedere ca profilarea sculei să se facă cât mai

precis şi la intervale optime. După fiecare corectare a profilului sculei este necesară o nouă reglare a distanţei

dintre axe. în scopul obţinerii unor precizii ridicate, melcii abrazivi

se construiesc u unghiuri de înclinare a elicei foarte mici, în aşa fel încât abaterile faţă de melcul teoretic să

fie neînsemnate, fapt pentru care nu se utilizează melc abraziv cu mai multe începuturi.

Deoarece unghiul elicei melcilor abrazivi este mic, aceştia se construiesc cu diametre mari în

comparaţie cu diametrul frezelor melc.

15.14. Tehnologia netezirii roţilor dinţate cilindrice

15.14.1. Honuirea danturii roţilor dinţate cilindrice

Honuirea danturii este un procedeu de netezire care se aplică roţilor dinţate tratate termic şi

prelucrate, înainte de tratamentul termic, prin şeveruire.

Honuirea nu asigură, în general, corectarea erorilor de prelucrare a danturii, scopul ei principal fiind acela de

a asigura o netezime bună a flancurilor cu rugozitate

)2,0...4,0(=aR

În comparaţie cu rectificarea, honuirea are o serie de avantaje, care o fac să fie preferată de multe ori.

Honuirea nu produce arsuri flancului şi microfisuri superficiale, iar timpul în care se face prelucrarea prin

honuire este sensibil mai mic decât în cazul rectificării.

Scula folosită la honuire este de forma unei roţi dinţate conjugate cu roata care se prelucrează,

executată din material plastic impregnat cu granule abrazive (sau din metal) având flancurile acoperite cu

material abraziv.

În timpul prelucrării, scula de honuit şi piesa formează un angrenaj cu jocul la fundul dintelui de 0,2

mm. Prelucrarea necesită o mişcare de rulare între sculă şi piesă şi o deplasare alternativă a roţii în lungul

axei sale.

Pentru eficacitatea prelucrării, în angrenajul sculă-piesă se creează o presiune de lucru

corespunzătoare unei forţe de (20...50) daN. Eficacitatea prelucrării prin honuire este mult îmbunătăţită dacă,

pe dantura roţii de prelucrat, se aplică o pastă abrazivă.

Roţile dinţate honuite au o bună comportare la zgomot şi la solicitările prin presiune de contact, fiind

rezistente la fenomenul de pitting.

15.14.2. Lepuirea danturii roţilor dinţate cilindrice

Lepuirea danturii este un procedeu de netezire aplicat roţilor tratate termic. Lepuirea se poate efectua

pe flancurile dinţilor sau numai la baza lor.

În prezent se cunosc mai multe metode de lepuire a danturii roţilor dinţate.

În cazul lepuirii cu roţi etalon, roata dinţată supusă netezirii prin lepuire este angrenată cu trei roţi de

fontă cenuşie moale (HB<180). între dinţii aflaţi în angrenare se introduce un mediu de lepuire, constituit

dintr-o micropulbere abrazivă din electro-corindon sau oxid de crom, cu granulaţie fină (M28...M10), într-un

amestec de petrol lampant şi ulei cu viscozitate de 3,5°E la 50°C. Proporţia amestecului de petrol şi ulei este

de 90% petrol şi 10% ulei mineral.

În timpul lepuirii, roata dinţată este antrenată cu o viteză de (25...35) m/min. în funcţie de metoda

adoptată, roţile etalon pot fi identice sau diferite. Se poate lucra, astfel, cu trei roţi, dintre care una este

normală iar celelalte două au înălţimea dintelui modificată - una cu dintele mărit, iar cealaltă cu dintele

micşorat. Sensul de rotaţie se schimbă periodic şi, în timpul lucrului, roata prelucrată este deplasată alternativ

în lungul axei sale.

Când se face lepuirea roţilor dinţate cu dinţi elicoidali, una dintre roţile etalon terbuie să aibă

neapărat dinţi înclinaţi, cu înclinarea danturii egală cu cea a roţii de prelucrat, dar cu sens de înclinare opus.

în acest fel, între roata de prelucrat şi această roată etalon se formează un angrenaj cilindric, cu axele paralele,

iar flancurile conjugate vin în contact succesiv pe toată suprafaţa activă.

Celelalte două roţi etalon se construiesc tot cu dinţi înclinaţi, dar cu unghi de înclinare al danturii

diferit, în aşa fel încât să formeze cu piesa un angrenaj elicoidal cu axele încrucişate. Valoarea unghiului de

încrucişare se ia, în general, de 10°.

Pentru desfăşurarea în condiţii bune a procesului de lepuire, în toate cazurile, angrenarea trebuie

frânată pentru a se obţine în zona de lucru o încărcare corespunzătoare pe flancul dintelui. De regulă, prin

lepuire se îndepărtează de pe suprafaţa flancului un strat de metal cu grosime de (5...8) /tm.

Deoarece lepuirea se execută cu roţi etalon, a căror precizie de pas şi profil este ridicată, este posibilă

corectarea unor erori rezultate din prelucrările anterioare.

Lepuirea bazei dintelui se aplică numai roţilor dinţate de mare importanţă. Scopul urmărit prin

această prelucrare este diminuarea efectului concentratorilor de tensiuni de la baza dintelui şi reducerea

zgomotului în funcţionare.

De subliniat că lepuirea nu impune maşini speciale, iar timpul de lepuire a roţilor dinţate este în

general mare, de 6...24 ore, fapt ce face ca operaţiile de lepuire să fie costisitoare. De aceea nu se aplică decât

în cazuri stricte, ţinând seama că trebuie realizate şi roţile conjugate şi standul de realizat lepuirea.

15.14.3. Rodarea roţilor dinţate cilindrice

Rodarea roţilor dinţate se poate aplica atât roţilor tratate, cât şi celor netratate termic. Se face numai

cu scopul de netezire a flancurilor danturii roţilor conjugate, care, după operaţia de rulare, trebuie să fie

montate perechi într-un ansamblu.

Procedeul constă în aceea că roţile conjugate sunt montate pe un stand, unde funcţionează sub sarcină

tip de 20...30 ore, cu ungere continuă. Ca urmare, se produce o netezire a flancurilor în contact, adică se

produce uzarea iniţială pe flancurile solicitate.

15.14.4. Netezirea electrochimică a roţilor dinţate cilindrice

În ultimii ani, netezirea şi lustruirea electrochimică a roţilor dinţate din oţel este tot mai frecvent

utilizată, datorită indicilor tehnico-economici ridicaţi şi a faptului că nu necesită utilaje specializate.

La baza prelucrărilor electrochimice stă fenomenul de dizolvare anodică. De exemplu, la lustruirea

electrochimică a unei roţi dinţate, piesa este legată la polul pozitiv (anod), iar un electrod de cupru, care

acoperă total sau parţial roata (fîg. 15.63), se conectează la polul negativ (catod) al unei surse de curent cu

tensiunea de (6...36) V.

Electrolitul cel mai frecvent utilizat este clorura de sodiu (NaCl -f- H2O), cu o concentraţie de 10%.

în funcţie de natura oţelului din care este executată roata, electrolitul poate fi un amestec mai complex de

diferiţi acizi şi săruri.

Pentru roţile dinţate mici, electrodul-sculă poate îmbrăca complet roata dinţată şi apoi este scufundat

în electrolit. Pentru roţile dinţate mari, electrodul-sculă acoperă numai 2-3 dinţi. Roata este scufundată în

lichid parţial.

De asemenea, o importanţă deosebită are şi distanţa dintre electrozi, care trebuie să fie, pe cât posibil, mică,

fără a da naştere la scurtcircuitări.

Datorită caracteristicilor bune ale roţilor dinţate prelucrate prin lustruire electrolitică în special

îmbunătăţirea simţitoare a geometriei dinţilor şi a rugozităţii şi simplitatea utilajului, metoda se extinde din ce

în ce mai mult şi la netezirea roţilor dinţate destinate să lucreze la viteze şi sarcini mari.

Ţinând seama de adaosul de prelucrare lăsat pentru netezirea electrochimica, se pot utiliza regimuri

electrice de lucru diferite pentru operaţia de degroşare, prefinisare şi finisare.

Aşa de exemlpu, pentru operaţia de degroşare, funcţie de mărimea roţii, se recomandă următorul

regim: densitate de curent (50...300) A/dm2; temperatura electrolitului (18...26)°C; timpul de lucru (4...6)

min.

După această operaţie, roţile dinţate sunt supuse tuturor operaţiilor ce urmează procesului de lustruire

electrolitică, şi anume: demontarea, spălarea, neutralizare, uscare şi conservare.

Suprafeţele lustruite electrolitic sunt caracterizate printr-o rezistenţă la uzură foarte mică şi printr-un

coeficient de frecare redus în exploatare. Experienţele au arătat că lustruirea electrolitică a roţilor dinţate

prelucrate prin frezare a redus uzura dinţilor la 1/7, iar în cazul roţilor dinţate rectificate, uzura dinţilor s-a

redus la jumătate în exploatare.

La roţile dinţate care transmit sarcini mari, fenomenul de ciupire (pitting) apare la sarcini de două ori

mai mari la roţile lustruite electrolitic decât la roţile dinţate rectificate mecanic.

Lustruirea electrolitică a roţilor dinţate are, de asemenea, o influenţă favorabilă şi în ce priveşte

funcţionarea liniştită a transmisiei

15.14.4. Netezirea însoţită de ecruisarea flancurilor dinţilor

Netezirea şi ecruisarea flancurilor roţilor dinţate cilindrice cu dinţi drepţi şi elico-idali (înclinaţi) are

la bază un fenomen de deformaţie plastică superficială pe toată suprafaţa dintelui. Ca urmare a acestei

deformaţii plastice, are loc atât o tasare şi o netezire a microneregularităţilor, cât şi o ecruisare a stratului

superficial, care duc la o creştere a durităţii cu (30...80)% mai mult decât starea iniţială.

în multe cazuri, netezirea şi ecruisarea flancurilor conduc la înlocuirea tratamentelor termice şi a rectificării.

Procedeul cel mai frecvent utilizat pentru netezire şi ecruisare este rularea roţii dinţate cu alte roţi, realizată în

trei variante: cu o singură roată etalon; cu două roţi etalon; cu trei roţi etalon.

în timpul rulării, în general, roţile etalon sunt frânate, iar roata dinţată este motoare, astfel că flancurile în

angrenare vor fi netezite şi ecruisate pe o adâncime de

circa (0,2...l,2) mm. Schimbarea sensului de rotaţie permite ca operaţia de netezire şi ecruisare să se facă pe

ambele flancuri ale dinţilor în circa (6...7) min.

De asemenea, în literatura de specialitate se recomandă utilizarea unor dispozitive de calibrare a flancurilor

dinţilor.

De subliniat că durificarea superficială a roţilor dinţate se poate realiza nu numai prin rulare (fig. 15.64, a), ci

şi prin tratament termic superficial de durificare (fig. 15.64, b).

15.15. Tehnologia de danturare prin aşchiere

a roţilor dinţate conice

Elementul de referinţă al roţilor conice este roata plană. Aceasta joacă rolul pe care îl are cremaliera

de referinţă la angrenajele cilindrice. O particularitate a roţii plane este aceea că ea nu poate angrena decât cu

roţile angrenajului pe care îl defineşte, spre deosebire de cremaliera de referinţă care poate angrena cu orice

roată dinţată având acelaşi modul.

Profilul dintelui roţii plane, proiectat pe un plan tangent la cilindrul exterior, este trape-zoidal. Roata

plană pune în evidenţă şi forma curbei directoare a dintelui, în funcţie de aceasta, roţile dinţate conice pot fi

împărţite în următoarele grupe: roţi donice cu dinţi drepţi; roţi conice cu dinţi înclinaţi; roţi conice cu dinţi

curbi.

Roţile cu dinţi drepţi au curba directoare a dintelui orientată după raza roţii plane.

La roţile conice cu dinţi înclinaţi, dreapta care defineşte curba directoare a danturii este tangentă la un cerc de

rază r (fig. 15.65). în cazul roţilor dinţate cu dinţi curbi, curba directoare a dintelui poate fi un arc de cerc (fig.

15.66, a), un arc de evolventă

(dantura paloidă - fig. 15.66, b), epicicloidă alungită (dantura eloidă - fig. 15.66, c), un arc de spirală

arhimedică (dantura spiroidă - fig. 15.66, d).

Deoarece roţile dinţate conice se întâlnesc într-o mare varietate de forme geometrice şi constructive,

în practică există o mulţime de procedee de prelucrare. Cele mai importante sunt: prelucrarea prin copiere;

prelucrarea prin rulare.

Din marea diversitate de maşini care prelucrează dantura roţilor conice se pot desprinde două mari

clase: maşini pe care se poate prelucra o gamă mai mare de roţi (în caz particular, pinionul şi coroana

aceluiaşi angrenaj); maşini speciale pentru prelucrarea danturii roţilor conice, pe care se poate executa un

singur tip de roată dinţată (pinionul şi coroana aceluiaşi angrenaj se execută pe maşini diferite).

15.15.1. Danturarea roţilor dinţate conice prin copiere

Danturarea prin frezare. Frezarea cu freze-disc modul sau deget modul se aplică la roţile dinţate cu

dinţi drepţi şi înclinaţi. Danturarea prin frezare de copiere este un procedeu neproductiv şi puţin precis.

Aplicarea se recomandă numai la danturarea roţilor dinţate de module mici, m = (2...2,5) mm, în producţia de

unicat, datorită productivităţii şi preciziei reduse.

Deoarece roata conică are pe lungimea dintelui un modul variabil, reiese clar că prelucrarea cu freze-

disc modul şi deget modul dau naştere la deformări importante ale formei dintelui. Ca urmare, se execută mai

întâi o degroşare cu o freză-disc de modul corespunzător modulului minim din partea inferioară a dintelui

roţii dinţate, sau chiar mai mic. Piesa se poziţionează prin înclinarea capului divizor, astfel încât freza să aibă

o traiectorie paralelă cu generatoarea conului interior (fig. 15.67).

Ca şi în cazul roţilor dinţate cilindrice, se face calculul divizării, după care roata dinţată conică se

prelucrează ca o roată dinţată cilindrică, făcându-se operaţia de degroşare din una sau două treceri.

După degroşarea tuturor dinţilor, freza este deplasată din nou în poziţia iniţială.

Apoi masa frezei, pe care este capul divizor, este rotită cu un unghi a corespunzător pentru prelucrarea unuia

dintre flancuri (fig. 15.68). Se prelucrează întâi flancurile de pe o parte, iar flancurile opuse se prelucrează

după o nouă rotire în sens opus mesei frezei, care cuprinde deplasarea frezei de cealaltă parte a axei roţii.

Poziţionarea corectă a sculei în raport cu piesa se face prin verificări repetate ale grosimii dintelui.

Prelucrarea cu freze-disc modul se execută în prezent pe o serie de maşini de mare productivitate,

cum sunt cele tip EZ, prevăzute cu mai multe posturi de lucru (fig. 15.69). Pe aceste maşini se fac numai

operaţiile de degroşare ale roţilor dinţate care urmează a fi finisate printr-un procedeu de rulare, în general

prin rabotare.

Frezele-deget se utilizează pentru prelucrarea roţilor conice de modul mare, aplicându-se acelaşi

procedeu, degroşare la modulul cel mai mic şi apoi

frazarea fiecărui flanc în parte. Prelucrarea se execută, în general, pe maşini de prelucrat danturi cilindrice.

• Danturarea prin broşare. Prin acest procedeu se prelucrează numai dantura roţilor conice cu dinţi

drepţi, în special pinioanele de dimensiuni mai mici.

Maşinile folosite la prelucrare sunt maşini specializate destinate, în primul rând, producţiei de masă a

sateliţilor diferenţialelor de automobil.

Scula utilizată este o broşa, formată din 15.. ..17 segmente, cu câte 4-5 dinţi fiecare (fîg. 15.70).

Dinţii broşei sunt împărţiţi pe grupe astfel: prima grupă de cinci segmente este destinată degroşării, a doua

grupă de cinci segmente este destinată semifinisă-rii, iar ultima grupă realizează finisarea, în porţiunea fără

dinţi a broşei are loc divizarea semifabricatului cu un dinte, deoarece prelucrarea se face dinte cu dinte.

Mişcarea principală de aşchiere este asigurată de către sculă, care se roteşte în jurul axei sale.

Concomitent cu această rotaţie, suportul pe care se montează broşa are o mişcare rectilinie de avans sa, după

o direcţie paralelă cu generatoarea conului interior al roţii dinţate.

Mişcările de rotaţie şi de avans ale broşei

sunt coordonate într-un raport prestabilit aşa încât în timpul degroşării, broşa parcurge, cu mişcarea de avans,

distanţa AB, care corespunde unui arc de rotaţie egal cu cel pe care sunt dispuse segmentele de degroşare.

Distanţa BC este afectată semifmisării şi este parcursă în timp ce broşa s-a rotit corespunzător arcului pe care

sunt dispuse segmentele de semifinisare.

După ce ultimul dinte de semifinisare a ieşit din aşchie, broşa continuă să se rotească în acelaşi sens

şi, înainte de intrarea primului dinte de finisare în aşchie, are loc inversarea sensului mişcării de avans. Broşa

se deplasează, parcurgând distanţa C4, timp în care se şi roteşte corespunzător arcului pe care sunt dispuse

segmentele de finisare. La ieşirea ultimului dinte de finisare din aşchie, se produce rotirea piesei cu un pas,

după care ciclul de prelucrare este reluat.

Important de reţinut este faptul că, în punctul B, mişcarea de avans este întreruptă un timp scurt.

Dinţii care au aşchiat până în acest moment au o supraînălţăre oarecare, orientată după o spirală arhimedică.

Cât timp avansul este întrerupt, sunt în aşchiere numai dinţii care au aceeaşi înălţime.

într-un ciclu de lucru se prelucrează complet un gol al danturii, obţinându-se o bună calitate a flancurilor.

Pentru a fi posibilă prelucrarea completă a golului, broşa are o construcţie specială, atât în ceea ce

priveşte supraînălţarea dinţilor, cât şi profilul acestora. Astfel, profilul fiecărui dinte al broşei trebuie să

coincidă cu profilul golului din zona pe care o prelucrează. Construcţia unei astfel de broşe ridică, în practică,

dificultăţi serioase.

Pentru a uşura execuţia broşei, se schimbă profilul în evolventă al dinţilor cu un profil circular în

scopul uşurării execuţiei broşei. în acest caz, razele profilurilor circulare se iau egale la toţi dinţii, însă poziţia

centrelor arcelor este diferită, în funcţie de variaţia profilului flancurilor pe lungimea dintelui roţii dinţate.

Datorită acestor simplificări aduse, în construcţia dinţilor, broşa poate fi prelucrată în întregime cu aceeaşi

piatră de rectificat, ceea ce constituie un mare avantaj.

Viteza de aşchiere la danturare se alege în funcţie de experienţă. După datele din literatura de

specialitate, vitezele de aşchiere recomandate sunt de (30...40) m/min.

Procedeul de broşare a roţilor dinţate conice este de mare productivitate, obţinându-se o rugozitate şi

o precizie bună la finisare. Pentru roţi conice mai mari, cu dinţi mai mulţi, prpcedeul nu se aplică, deoarece

precizia de prelucrare scade foarte mult. Aceasta, ca urmare a modificărilor constructive ale dinţilor broşei.

• Danturarea cu cap portcuţit rotativ (procedeul Formate-Gleasori). Acest procedeu se aplică la

danturarea coroanelor de diferenţial, care au curba directoare a danturii în arc de cerc. Deoarece prin forma

lor aceste coroane se apropie de forma roţii plane, profilul dintelui este trapezoidal.

Pinionul conjugat coroanei se prelucrează separat, pe altă maşină, printr-un procedeu de rulare.

Angrenajul format astfel este cunoscut sub denumirea de angrenaj Formate, sau angrenaj de semirulare.

Capul portcuţit (fig. 15.71) este un disc pe care sunt fixate mai multe cuţite profilate, având o

porţiune liberă, în care se face divizarea după un ciclu de prelucrare. Cuţitele asigură prelucrarea ambelor

flancuri aparţinând unui gol. Adâncimea de aşchiere se realizează prin supraînălţarea dinţilor.

Piesa rămâne fixă, iar capul portcuţit, având o supraînălţare de la un dinte la altul, asigură prelucrarea

completă a unui gol la o singură rotaţie.

Ultimele două cuţite, 13 şi 24, au o astfel de geometrie încât să profileze cât mai corect flancurile prelucrate.

Ele sunt aşezate la o oarecare distanţă unul de altul, pentru a nu se găsi simultan în aşchiere.

Maşinile care lucrează după acest principiu au o construcţie simplă şi sunt mult mai rigide decât cele

prevăzute cu lanţ cinematic de rulare.

Roţile conice cu dinţi drepţi de module mari pot fi prelucrate şi prin rabotare după şablon. Sunt

utilizate două rânduri de cuţite pentru degroşare şi finisare. Cuţitele au atât o mişcare rectilinie alternativă, cât

şi de rotire după şablon.

15.15.2. Danturarea roţilor dinţate conice prin rulare

Danturarea prin rulare a roţilor dinţate conice are loc într-un proces care reproduce angrenarea

semifabricatului cu roată plană imaginară care defineşte angrenajul conic respectiv.

Roata plană imaginară este materializată, în procesul de aşchiere, de către sculele utilizate la

prelucrare.

Reproducerea angrenării piesei cu roata plană imaginară se poate realiza pe maşinile de danturat după

următoarele principii:

• roata care se prelucrează rulează pe roata plană care este fixă;

• roata plană rulează pe roata care se prelucrează, aceasta din urmă fiind fixă;

• atât roata plană, cât şi roata care se prelucrează se rotesc în angrenare, axele lor fiind fixe.

Dintre aceste scheme teoretice de prelucrare, în practică se folosesc numai prima şi ultima.

• Danturarea roţilor conice cu dinţi drepţi şi înclinaţi. Procedeele utilizate în

prezent pentru danturarea roţilor dinţate conice cu dinţi drepţi sau înclinaţi se împart în două mari grupe:

danturarea prin rabotare; danturarea prin frezare.

Danturarea prin rabotare se poate realiza cu un singur cuţit (procedeul Bilgram) sau cu două cuţite

(procedeul Gleason). Metoda de danturare cu două cuţite asigură o productivitate mult mai ridicată, fapt

pentru care s-a impus ca metodă de bază la rabotarea danturii roţilor dinţate conice cu dinţi drepţi şi înclinaţi.

În marea lor majoritate, maşinile care lucrează după procedeul Gîeason asigură generarea danturii

având atât roata plană 2, cât şi rota-piesă l în mişcare de rotaţie. Pentru a simplifica construcţia acestor

maşini, roata plană este modificată, ea având semiunghiul conului de rulare γδ −= 901 (fig. 15.72).

Cele două cuţite cu care se execută prelucrarea au tăişurile rectilinii şi materializează un gol al roţii

plane imaginare. Prelucrarea se poate realiza cu ciclu normal de danturare sau cu cicluri modificate.

Ciclul normal constă în următoarele:

• se face prelucrarea unui dinte prin rularea într-un sens al roţii piesă 2 cu roata plană imaginară 3,

materializată de către cele două cuţite l (fig. 15.73);

• se inversează sensul de rulare până la ieşirea cuţitelor din zona de aşchiere;

• divizarea piesei cu un dinte;

• inversarea sensului şi rularea unui nou ciclu de prelucrare.

Ciclurile de lucru modificate au drept scop asigurarea unei productivităţi ridicate la prelucrare. Un

astfel de ciclu poate fi următorul:

- prelucrarea de degroşare a două goluri,prin pătrunderea radială a cuţitelor până aproape de fundul

dintelui, în absenţa mişcării de rulare;

- retragerea rapidă a cuţitelor pe direcţia radială de pătrundere;

- divizarea cu doi dinţi;

- reluarea ciclului de degroşare a următoarelor două goluri.

După degroşarea tuturor dinţilor urmează operaţia de finisare, dinte cu dinte, în ciclu normal de lucru,

dar cu schimbarea cuţitelor, care sunt speciale pentru operaţia de finisare.

În cazul producţiei de serie mare, degroşarea danturii se execută prin frezare cu freză-disc modul şi

numai finisarea se realizează prin rabotare.

În cazul prelucrării danturilor înclinate, suportul cuţitelor trebuie rotit, în aşa fel încât cuţitele să fie

aduse din poziţia radială într-o poziţie corespunzătoare unghiului de înclinare a danturii.

Roţile dinţate conice prelucrate prin rabotare pot fi încadrate în clasele de precizie 5...8, iar

rugozitatea flancurilor ajunge la Ra - (3,2...l,6) µm

După acelaşi principiu se realizează prelucrarea roţilor dinţate conice / cu dinţi drepţi prin frezare cu

două freze disc 2 (procedeul Convoid), care de fapt înlocuiesc cele două cuţite de rabotat (fig. 15.74).

Deosebirea esenţială între cele două procedee de prelucrare este aceea că, în cazul prelucrării prin

frezare, viteza de aşchiere se obţine ca rezultat al unei mişcări de rotaţie şi este mult mai mare ca în cazul

rabotării, ν = (30...40) m/min.

Deoarece aşchierea este continuă, maşinile de danturat cu două freze disc au productivitatea de 3.. .5

ori mai mare decât cele de rabotat. Au însă dezavantajul că nu pot prelucra şi danturi înclinate.

În timpul prelucrării, dinţii celor două freze 2 se întrepătrund, ei materializând un dinte al roţii plane

imaginare.

Dinţii unei freze prelucrează flancul drept al unui gol, iar dinţii celeilalte freze-flancul stâng. După

prelucrarea unui gol, are loc divizarea cu un dinte, ceea ce dă procedeului un caracter de discontinuitate şi ca

urmare, o scădere a preciziei de prelucrare.

Cele două freze nu au avans în lungul flancului, ceea ce face ca, în urma prelucrării, fundul dintelui

să rezulte concav (fig. 15.75, a).

Datorită faptului că frezele se construiesc cu diametre mari, concavitatea are valori mici şi nu

influenţează funcţionarea roţii dinţate. Tot datorită lipsei avansului în lungul dintelui, flancurile vor rezulta

bombate longitudinal. Acest lucru are un avantaj important datorită faptului că asigură angrenajului condiţii

bune ce funcţionare.

Se poate lucra, ca şi în cazul rabotării, cu ciclu normal sau cu cicluri modificate. Ciclul normal se

realizează în felul următor:

• degroşarea unui gol de dinte, prin pătrunderea radială a frezelor, în timp ce piesa este fixă;

• finisarea celor două flancuri, timp în care conul de divizare al piesei rulează pe un plan de rulare,

axa lui deplasându-se din poziţia / în poziţia II (fig. 15.75, b); ambele poziţii se găsesc în acelaşi plan cu axa

piesei;

• retragerea piesei sau a sculei;

• divizarea cu un dinte;

• reluarea ciclului de prelucrare.

Prelucrarea pinioanelor de dimensiuni mici se realizează numai prin rulare, eliminându-se faza de

pătrundere radială a sculei.

Roţile dinţate conice prelucrate prin procedeul Convoid se încadrează în clasele

de precizie 5...8, iar rugozitatea în limitele Ra = (l,6...0,8) µm.

Pentru module mai mari, operaţia se poate face în două etape, şi anume: la început se face degroşarea

pentru toţi dinţii şi apoi operaţia de finisare la care se măreşte viteza de aşchiere.

• Danturarea roţilor dinţate conice cu dinţii în arc de cerc. Angrenajele conice cu dantura în arc

de cerc (arcoide) sunt cele mai răspândite dintre angrenajele conice cu dantura curbă. Acest lucru a

determinat şi apariţia unui mare număr de procedee de prelucrare a acestei danturi şi, o dată cu aceasta,

realizarea unei game variate de maşini pentru danturare.

Angrenajele conice cu dinţii în arc de cerc se execută în două variante:

• angrenaje la care curba directoare a danturii este un arc de cerc al cărui unghi

de înclinare, pe cercul mediu Rm al roţii plane, este βm ≠ 0 (fig. 15.76);

• angrenaje zero, la care unghiul de înclinare βm = 0.

Danturile în arc de cerc se prelucrează cu ajutorul unor capete portcuţit asemănătoare cu cele utilizate

la procedeul

Formate. Aici apare în plus mişcarea de rulare în timpul prelucrării, ceea ce face ca profilul danturii să rezulte

ca înfăşurătoarea poziţiilor succesive ale muchiilor aşchietoare ale sculei.

Roata plană care stă la baza construcţiei maşinilor de danturat este modificată în aşa fel încât ea

devine o roată cu vârf plan.

Cuţitele se execută cu profil rectili-niu şi nu evolventic. Folosirea unor astfel de cuţite conduce,

evident, la obţinerea unor danturi cu abateri. Dar aceste abateri sunt foarte mici.

În practică s-au pus la punct mai multe metode de prelucrare, dintre care se menţionează:

a. Metoda unilaterală constă în aceea că fiecare flanc al dintelui (extrados şi intrados) se

prelucrează separat cu câte un cap portcuţit. în acest scop, maşina este dotată cu capete portcuţit de două

tipuri, unul la care cuţitele au tăişuri exterioare şi execută flancul concav şi altele la care cuţitele au tăişurile

interioare şi execută flancul convex.

b.

Prelucrarea pinionului şi coroanei unui angrenaj se face, după această metodă, cu capete portcuţit,

ceea ce face ca productivitatea să fie redusă. De aceea, prelucrarea după metoda unilaterală este specifică

producţiei de serie mică şi tot mai puţin întâlnită.

b. Metoda bilaterală simplă se aplică la danturarea angrenajelor de semirulare. Coroana conică se

danturează după procedeul Formate, fără rulare, iar pinionul se prelucrează prin rulare după metoda

unilaterală. Deoarece dinţii coroanei au profil rectiliniu, dantura pinionului trebuie supusă unor corecţii după

danturare. Astfel, dantura pinionului nu mai este definită de o dantură de referinţă (a roţii plane), ci de o

dantură individuală (a roţii conjugate).

c. Metoda bilaterală dublă se carcaterizează prin aceea că ambele flancuri, atât ale pinionului, cât şi

ale coroanei, se execută deodată, cu ajutorul unor capete portcuţit care aşchiază şi pe un flanc şi pe celălalt.

Această metodă este singura care se poate aplica la danturarea roţilor de modul mic, unde aşchierea pe câte

un flanc se face cu dificultate.

d. Metoda Octoid-Unitool se aplică la prelucrarea danturii octoide, profilul dinţilor fiind după o

curbă evolventică. Scula folosită la prelucrare este un cap portcuţit de construcţie specială. Cuţitele acestuia

au tăişurile, atât cele exterioare, cât şi cele interioare, în formă de arc de cerc (fîg. 15.77, 0), având centrele de

curbură decalate. Raza de curbură a tăişului exterior este ceva mai mare decât raza de curbură a sferei care

defineşte dantura octoidă, iar raza tăişului interior este ceva mai mică. Acest lucru determină la prelucrare o

bombare pe înălţimea dintelui. Poziţia sculei faţă de piesă este prezentată schematic în fîg. 15.77, b.

De obicei, atât degroşarea, cât şi finisarea, se execută cu acelaşi cap portcuţit, numai că se schimbă

vitezele de aşchiere, fiind mai mari la operaţia de finisare. Numai în producţia de serie şi la module mai mari,

degroşarea se execută separat cu un cap portcuţit, după care se face finisarea cu alt cap de danturat şi alt

regim de aşchiere.

e. Metoda Curvex. Roţile conice cu dinţi în arc de cerc prelucrate prin una dintre metodele prezentate

au o înălţime variabilă a dintelui şi anume: dintele descreşte, ca înălţime, de la diametrul mare către cel mic al

roţii conice. O astfel de dantură prezintă dezavantajul că unghiul de angrenare se modifică de-a lungul liniei

flancului dintelui, ceea ce are ca urmare imposibilitatea unui reglaj corespunzător şi precis care să asigure o

anumită pată de contact, pe flancurile dinţilor în timpul angrenării.

Dacă dinţii au în schimb înălţime constantă, pata de contact se poate determina mult mai sigur şi

reglajul maşinii se face mult mai operativ.

Dacă dinţii au înălţimea constantă, raza capului portcuţit trebuie să aibă o valoare bine determinată,

în unele cazuri, raza capului portcuţit poate fi atât de mică încât să apară o aşchiere suplimentară a flancurilor

deja prelucrate. Acest dezavantaj este înlăturat de metoda de prelucrare Curvex, care utilizează două capete

portcuţit, unul excentric, I, faţă de celălalt, II (fig. 15.78, a) fiecare prelucrând câte un flanc al golului (fig.

15.78, b).

• Danturarea roţilor dinţate conice cu dantura paloidă. Prelucrarea danturii paloide se realizează

cu freze-melc conice pe maşini specializate (procedeul Klingelnberg). Generarea danturii are loc într-un

proces de rulare în care freza-melc conică materializează dinţii roţii plane cu care angrenează semifabricatul.

Din punct de vedere teoretic, dantura roţii plane imaginare este generată de către o cremalieră care

rulează pe un cerc de bază de rază rb (fig. 15.79). Dantura astfel obţinută are curba directoare a dintelui un arc

de evolventă.

Deoarece mulţimea evolventelor eν1, eν2 ... care definesc dantura au acelaşi grosime de dinte şi

aceeaşi distanţă între doi dinţi alăturaţi.

În timpul prelucrării, cremaliera generatoare este materializată de către freza-melc conică (fig. 15.80,

a). Aceasta are o mişcare de rotaţie în jurul axei sale cu turaţia ns şi o mişcare de rotutie în jurul axei roţii

plane cu nr (fig. 15.80, b).

Această mişcare combinată corespunde rulării frezei-melc conice pe roata plană imaginară. In acelaşi

timp, semifabricatul se roteşte în jurul axei sale cu turaţia np în concordanţă cu mişcările efectuate de către

sculă.

Ca rezultat al interacţiunii dintre mişcările sculei şi piesei are loc o înşurubare a frezei în semifabricat

şi astfel dinţii acesteia vor aşchia golurile dinţilor piesei.

Dacă pasul frezei-melc este constant în lungul generatoarei, dantura generată pe roata plană va da

naştere, pe semifabricat, unor dinţi care în angrenare vor avea pata de contact pe întreaga lungime.

Pentru a localiza contactul în angrenare către mijlocul dintelui, ceea ce este foarte avantajos în

funcţionare, dantura prelucrată trebuie să fie bombată în lungul curbei directoare.

Pentru aceasta, pasul frezei-melc se modifică în aşa fel încât, de la mijloc către capete, grosimea

dinţilor ei să crească, în felul acesta, generatoarea conului de divizare al frezei-melc capătă o formă conic-

hiperbolică. Datorită aşezării crema lierei generatoare pe această generatoare curbată, dantura prelucrată nu

va mai fi definită de o curbă evolventică, ci de una mai generală, numită paloidă

Pentru prelucrarea celor două roţi dinţate ale angrenajului paloidal sunt necesare două freze-melc

conice, care au acelaşi pas, doar sensul de înfăşurare al elicei este opus.

Procesul de aşchiere începe totdeauna de la diametrul mai mare al frezei-melc şi se termină către

diametrul cel mic. In felul acesta, dinţii plasaţi la intrare vor detaşa cea mai mare parte a adaosului de

prelucrare, urmând ca finisarea să se realizeze de către dinţii aflaţi la capătul de ieşire al frezei, zonă în care,

de regulă, se măreşte viteza de aşchiere.

Prelucrarea, de regulă, se realizează într-o singură operaţie. Numai în cazul roţilor de dimensiuni

mari degroşarea şi finisarea danturii se realizează separat, cu scule de degroşat şi de finisat şi cu regimuri

diferite de aşchiere.

în timpul prelucrării, platoul portsculă are o mişcare de rotaţie care corespunde rotaţiei frezei-melc în jurul

axei roţii plane. Pentru a se menţine, în aceste condiţii, angrenarea corectă dintre sculă şi piesă este necesar să

se imprime sculei (respectiv roţii plane) o mişcare suplimentară de rotaţie.

• Danturarea roţilor conice cu dantura eloidă. Dantura eloidă se prelucrează cu ajutorul unor

capete de frezat printr-un procedeu de rulare şi o divizare continuă pe maşini specializate de tip Spiromatic -

Oerlikon. Obţinerea danturii are loc ca rezultat al interacţiunii mişcărilor sculei şi semifabricatului. Astfel,

pentru generarea danturii sunt necesare trei mişcări: mişcarea de rotaţie a sculei în jurul axei sale,

corespunzător vitezei economice de aşchiere, mişcarea de rotaţie a semifabricatului şi mişcarea de generare a

profilului prin rulare.

Roata plană imaginară care defineşte dantura angrenajului cu dinţi în eloidă are curba directoare a

danturii un arc de epicicloidă alungită. Aceasta este generată de către un punct P} solidar cu un cerc C de rază

rr (fîg. 15.81), care rulează pe un cerc de bază de centru S şi rază rb. Roata plană astfel definită este materiali-

zată în prelucrare de către capul portcuţit de rază rs . Acesta este prevăzut cu trei până la şapte grupe de cuţite

de aşchiere (fîg. 15.82) şi în fiecare grupă există câte două sau trei cuţite. Fiecare grupă de cuţite

materializează punctul generator Pl care mătură flancurile unui dinte al roţii plane. Numărul grupelor de cuţite

zs se află într-un raport bine determinat cu numărul de dinţi zrp al roţii plane:

rbsrp rrzz // =

Grupele de cuţite sunt dispuse pe spirale diferite, astfel încât, la o rotaţie a sculei, fiecare grupă trece

prin alt gol al roţii plane, prelucrând flancurile dinţilor semifabricatului.

Capetele portcuţit, cu câte două cuţite pe grupă, au un cuţit cu tăiş interior pentru prelucrarea

flancului convex şi un cuţit cu tăiş exterior pentru prelucrarea flancului concav al dintelui. Cuţitul cu tăiş

interior ajunge totdeauna primul în aşchie, deci, în cazul degroşării, acesta va realiza spargerea întregului gol

al danturii.

Capetele portcuţit cu trei cuţite pe grupă au un cuţit pentru degroşare şi doua pentru finisare, unul cu

tăiş interior, iar celălalt cu tăiş exterior.

Prelucrarea din două treceri se poate realiza în două moduri:

- se face degroşarea cu un cap portcuţit reglat astfel încât să rămână un adaos de finisare pe flancuri,

dar prelucrând complet fundul golului; apoi se execută finisarea cu un alt cap portcuţit care aşchiază numai pe

flancuri;

- degroşarea şi finisarea se fac cu acelaşi cap portcuţit, în două treceri, după prima trecere -rămânând

adaos de prelucrare atât pe flancuri, cât

şi la fundul dintelui.

Capetele portcuţit prevăzute cu grupe de câte trei cuţite se simbolizează TC. Având trei cuţite,

capetele tip TC au posibilitatea să realizeze şi degroşarea şi finisarea dintr-o singură trecere, chiar pentru roţi

de modul mare. Cuţitul de degroşare atacă primul golul dintelui şi îl prelucreaza până la adâncimea totală,

lăsând numai pe flancuri adaos de finisare pentru celelalte două cuţite

Pentru localizarea contactului pe flancurile dinţilor către mijlocul lor, curba directoare teoretică se modifică.

Acest lucru se realizează practic prin aşezarea adecvată a grupelor de cuţite. Astfel, cuţitele exterioare sunt

scoase mai în afară, către periferia capului portcuţit. în felul acesta flancurile concave vor rezulta cu o rază de

curbură mai mare decât flancurile convexe.

• Danturarea roţilor dinţate conice cu dantura spiroidă. Generarea danturii spiroide se face după

principiul adoptat la dantura eloidă. Deosebirea constă în aceea că cercul care rulează, de rază rr este foarte

mic în raport cu cercul de bază de rază rb , iar scula folosită la prelucrare are o singură grupă de cuţite dispuse

după o spirală arhimedică (fig. 15.83), al cărui pas este egal cu pasul danturii roţii plane.

Prelucrarea se efectuează cu divizarea continuă, la o rotaţie a capului de frezat realizându-se un gol al

dintelui, în acest scop, rotaţia piesei este sincronizată cu rotaţia sculei, în aşa fel încât, după o rotaţie a capului

de frezat, roata piesă se roteşte cu un pas. Această sincronizare este numai teoretică, deoarece, în prelucrare,

viteza periferică a semifabricatului se modifică printr-un mecanism diferenţial, în scopul generării profilului

evolventic al dintelui.

În tot timpul prelucrării, roata-piesă se află în angrenare cu roata plană imaginară, aşa că viteza ei de

rotaţie se alege în concordanţă cu viteza de rotaţie a roţii plane.

Scula are în total 18 cuţite, a căror destinaţie este diferită: degroşare, prefinisare, finisare, bombare.

Primele trei cuţite sunt de degroşare. Acestea au grosimi şi înălţimi diferite, alese în aşa fel încât să se

obţină, pe fiecare dinte, aceeaşi sarcină de aşchiere. Cuţitele

4, 5 şi 6 execută o prefinisare a flancului convex al dintelui. Următoarele două cuţite fac o corecţie a

flancului convex, în urma căreia dintele capătă bombare longitudinală, iar cuţitul 9 execută finisarea.

Flancul concav al dintelui este prelucrat de restul cuţitelor, a căror împărţire pe destinaţii este aceeaşi.

Astfel, cuţitele 10, 11, 12 execută degroşarea; 13, 14, 15 - prefini-sarea, 16 şi 17 - corecţia, iar 18 - finisarea.

Profilul cuţitelor este trapezoidal, cu laturi simetrice, înclinate la unghiul de angrenare.

• Pentru prelucrarea pinionului şi coroanei unui angrenaj sunt necesare două capete portcujit, unul cu

spirala pe dreapta şi unul cu spirala pe stânga.

Vitezele de aşchiere ajung la (30.. .35) m/min, precizia de prelucrare şi rugozitatea flancurilor fiind,

în general, ridicată.

15.16. Rectificarea roţilor dinţate conice

Roţile conice greu solicitate, care lucrează la vizitele periferice mari, (10...15)m/s. şi încărcări

ridicate pe dinte, sunt supuse unui tratament termic de cementare şi călire, în urma căruia dantura poate fi

finisată prin rectificare. Rectificarea are ca scop eliminarea deformaţiilor cauyate de tratamentul termic,

realiyarea unor flancuri bombate şi obţinerea unei rugozităţi cât mai mici pe suprafeţele active ale flancurilor.

Rectificarea danturii roţilor conice se realizează prin rulare pe maşini specializate. Dintre toate

tipurile de dantură întâlnite la roţile conice nu se pot rectifica dcât danturile drepte şi înclinate, iar din

categoria celor curbe numai cele cu forma în arc de cerc. Î ambele cazuri, rectificarea este dificilă şi

costisitare.

Roţile dinţate cu dinţii drepţi şi înclinaţi se rectifică cu ajutorul unor discuri abrazive în formă de

farfurie, iar cele cu dantura în arc de cerc cu discuri oală, care au rază corespunzătoare dintelui pe partea

convexă şi concavă.

Deoarece operaţiile de rectificare a danturii roţilor conice sunt foarte costisitoare, acestea sunt

efectuate numai în cazuri de extremă necesitate.

Metodele utilizate în prezent pentru rectificarea danturii roţilor conice se bazează pe următoarele

procedee:

• procedeul MAAG pentru danturi drepte şi înclinate;

• procedeul Gleason şi Heindenreich-Harbeck pentru danturi drepte;

• procedeul Gleason pentru danturi în arc de cerc.

In timpul divizării, cele două pietre abrazive sunt scoase din zona de aşchiere.

Deoarece discurile abrazive au în timp o anumită uzură, maşina este prevăzută cu dispozitiv de

compensare a uzurii şi corectare a pietrei. De asemenea, maşinile de acest tip au posibilitatea de a realiza

danturi modificate (bombate), atât în lungime, cât şi în înălţime.

Maşinile care execută rectificarea după procedeul Gleason şi Heidenreich-Harbeck au două discuri

farfurie, care lucrează prin pătrundere radială, asemănătoare cu frezele folosite la danturarea după procedeul

Convoid. Cele două discuri abrazive, înclinate la un unghi de 20°, materializează un dinte al roţii plane

imaginare. Roţile destinate rectificării cu două discuri sunt cele provenite de la danturarea cu două freze disc,

după procedeul Convoid.

Procedeul Gleason pentru rectificarea danturii în arc de cerc presupune existenţa unei scule abrazive

asemănătoare ca formă cu capul portcuţit folosit la danturare. Această sculă este o piatră în formă de oală,

care pătrunde în golul danturii care se rectifică după arc de cerc.

Roţile dinţate de modul mare se rectifică separat pe fiecare flanc. La cele de modul mic (sub 4 mm)

se rectifică simultan ambele flancuri. Danturile de modul sub 1,3 mm, pentru anumite roţi, se prelucrează

complet prin rectificare, fără o degroşare anterioară prin alte procedee.

15.17. Netezirea roţilor dinţate conice

• Rodarea roţilor dinţate conice. Deoarece rectificarea danturii roţilor conice este o operaţie

dificilă şi costisitoare este indicat a fi utilizată numai în cazuri cu totul speciale. De aceea, se preferă, în cele

mai multe cazuri, finisarea danturii prin rodare.

De remarcat că, pentru roţile dinţate cu dinţi curbi, rodarea este singurul procedeu de netezire a

flancurilor. Aşa, de exemplu, coroanele dinţate de la diferenţialele automobilelor sunt călite prin CIF în

matriţe, pentru a evita deformaţiile termice şi apoi sunt netezite şi corectate numai prin rodare.

In acest scop, roţile conjugate ale unui angrenaj sunt puse să funcţioneze împreună într-o maşină

specială de rodat, care permite ca, treptat, cele două roţi să fie apropiate una de alta în timpul rodării.

Dar rodarea se preferă să fie realizată şi cu roţi separate, de exemplu, coroana dinţată reală este rodată

cu un pinion din fontă moale, în prezenţa unui ulei cu particule abrazive în suspensie. Aceasta permite fixarea

unor particule abrazive pe flancurile pinionului de fontă, fapt ce permite ca rodarea să decurgă în condiţii mai

bune şi mai repede, decât în cazul roţilor conjugate. Şi în acest caz maşina are posibilitatea să realizeze

mişcări de avans şi rotire în plan pentru efectuarea unui rodaj controlat.

În general, pinionul este elementul conducător, iar coroana este condusă şi supusă unei frânări de o

anumită valoare.

Când sunt supuse rodării danturile bombate, există pericolul îndepărtării, prin aşchiere, a unui adaos

prea mare din zona de contact. De aceea, în timpul procesului de rodare, roţile conice sunt obligate să

efectueze mişcări suplimentare pe maşini specializate, pentru a muta contactul pe întreaga suprafaţă a

flancului.

Netezirea electrochimică a roţilor dinţate conice. Se utilizează, în special, pentru roţile dinţate

conice mai mari, cu dinţi drepţi sau înclinaţi şi pentru roţile conice cu dinţi curbi. Ca şi în cazul roţilor dinţate

cilindrice, la netezirea electrochimică, roata conică se scufundă parţial sau total (fig. 15.63) în baia

electrolitică şi se roteşte încet, cu (4...5) rot/min.

De subliniat că dizolvarea anodică este mai pronunţată la capul dintelui şi mai redusă la piciorul

dintelui. Ca urmare, trebuie să se ţină seama de aceasta la stabilirea adaosului de prelucrare lăsat pentru

netezire şi la modul de aşezare a catodului, în aşa fel ca să asigure o dizolvare anodică cât mai uniformă pe

întreaga lungime a dintelui.

Fenomenul de lustruire electrolitică se datorează faptului că, în dreptul vârfurilor

microneregularităţilor, rezistenţa opusă de pelicula de electrolit la trecerea curentului electric este minimă şi,

în consecinţă, în această zonă densitatea de curent este maximă şi va avea loc o prelevare de material până la

egalizarea acestor microneregularităţi.

În general, pentru realizarea unei rugozităţi a suprafeţei lustruite, Ra = (0,16..

..0,08) µm, este necesar ca suprafaţa iniţială să aibă o rugozitate Ra = (l,25...0,63) µm, impunând u-se deci, o

rectificare prealabilă a zonei supuse lustruirii electrochimice.

Tehnologia de lustruire electrochimică cuprinde întotdeauna trei etape specifice: pregătirea suprafeţei

piesei prin îmbunătăţirea rugozităţii şi curăţirea de eventualele pelicule de oxizi, grăsimi şi alte impurităţi;

lustruirea propriu-zisă; îndepărtarea electrolitului coroziv de pe suprafaţa lustruită, prin spălare în baie

alcalină, apoi cu apă caldă şi ungere cu ulei mineral fierbinte pentru îndepărtarea umidităţii şi protejare

anticorozivă ulterioară.

Poziţionarea roţii dinţate trebuie făcută în aşa fel încât bulele de gaz ce se formează în timpul

procesului să se poată degaja liber, în cazul roţilor mari, axa de rotaţie a roţii va fi înclinată, pentru ca numai

o porţiune din roată să intre în electrolit, evitându-se astfel construcţia de băi mari.

16 TEHNOLOGIA TRANSMISIILOR ARMONICE DINŢATE


Transmisiile armonice reprezintă, din punct de vedere cinematic, transmisii planetare cu una din roţi

deformabilă elastic.

Prima idee privind transmisiile armonice a apărut în anul 1944 şi a aparţinut lui A. Moskvitin, care a folosit un

deformator electromagnetic. Mai târziu, în 1955, C. Musser (S.U.A.) a brevetat soluţia cu deformator mecanic (cu role).

Brevetul a fost acceptat deabea în anul 1959, iar un an mai târziu au fost expuse primele realizări la o expoziţie tehnică

în New-York. Ulterior s-a dezvoltat producţia de serie în S.U.A., Japonia, Germania, Rusia, Ungaria. La noi în ţară

primele prototipuri au fost omologate în 1978.

Transmisiile armonice s-au răspândit în ultima vreme în construcţia reductoarelor armonice, mai ales de la

sistemele robotizate. La noi în ţară, astfel de reductoare şi-au găsit aplicabilitatea, la I.C.P.E. Bucureşti şi la I.C.S.I.T.

Titan Bucureşti, unde s-au proiectat şi realizat game tipizate de motoreductoare armonice.

Preocupări deosebite în transmisiile armonice a avut catedra de "Organe de maşini" din Universitatea

POLITEHNICA Bucureşti, care a realizat prin autodotare o instalaţie de studiu complex al fenomenelor care apar într-o

transmisie armonică dinţată: încărcare, turaţie, uzare, temperatură, fiabilitate, randament, pierdere de putere etc.

Cercetările au fost extinse la această catedră prin diferite teze de doctorat.

Mijlocul cel mai eficient de ridicare a capacităţii portante a transmisiilor dinţate constă în mărirea numărului

contactelor de transmitere a fluxului de forţă. Acest principiu este pe deplin realizabil în cazul transmisiilor armonice

dinţate. Prezenţa mai multor perechi de dinţi simultan în angrenare conferă transmisiei calităţi deosebite, comparativ cu

transmisiile dinţate clasice.

În prezent se fac eforturi deosebite pentru implementarea acestor transmisii armonice în lanţurile cinematice

ale maşinilor-unelte, roboţilor industriali, utilajelor din construcţii, aparaturii optice, electronice şi medicale.

16.2. Principiul de funcţionare al transmisiilor armonice

Transmisia armonică se bazează pe un principiu relativ nou de transmitere şi transformare a mişcării de rotaţie

prin intermediul deformaţiilor ciclice, sub formă de undă, produse unui element elastic închis către elementul

conducător. Pentru prima dată acest principiu a

fost aplicat la un motor electric cu rotor elastic de

turaţie joasă, fără reductor de turaţie, conform

schemei din fîg. 16.1, în care: 1 reprezintă statorul

rigid (roata rigidă), 2 – rotorul elastic (roata

elastică) şi 3 – deformatorul electromagnetic. |

Deformatia roţii elastice 2 se realizează

elect-romagnetic cu ajutorul deformatorului fix 3,

care are o serie de poli electromagnetici

comandaţi să intre ciclic în funcţiune. De

exemplu, se acţionează polii 1 - 2 şi 4 - 5, care

deformează roata elastică 2, aducând-o în contact

dublu cu roata rigidă 1, după care intră în acţiune polii 2 - 3 şi 5 - 6 şi se mută cele două contacte; apoi 3 - 4,

6 - 1 ş.a.m.d. Acţionarea periodică a polilor electromagnetici creează roţii elastice deformaţii ciclice sub

formă de undă, care se propagă (prin frecare) pe circumferinţa roţii rigide prin punctele de contact diametral

opuse dintre cele două roţi.

Acest principiu a fost aplicat mai trâziu pentru sistemele de acţionare mecanică, hidraulică,

pneumatică etc.

Se poate considera că transmisiile armonice dinţate cu deformator mecanic derivă din transmisia

planetară cu roată centrală fixă 1, conform fig. 16.2, în care: 1 reprezintă roata rigidă; 2 - roata planetară cu

rol de roată elastică; 3 - arborele cotit care primeşte turaţia n1 ; 4 - furcă cardanică; 5 - cruce cardanică; 6 - ax

cardanic; 7- cruce cardanică; 8 - furcă cardanică, care transmite turaţia n2 . Se observă că roata 2 realizează

un contact ciclic cu roata rigidă 1.

Analogia transmisiei armonice cu transmisia planetară este foarte utilă pentru analiza structurală şi

cinematică. Astfel, raportul de transmitere se poate deduce în felul următor:

zzz

ddd

nddn

nnnddi

2

21

2

21

1

211

1

21212,1

)1/()/( −=

−=

−=

−=

ππ (16.1)

Pornind de la schema din fig. 16.2, s-au proiectat transmisiile cu deformator mecanic cu două role, ca în fig.

16.3, în care: 1 reprezintă roata rigidă; 2 - roata elastică. Se observă că dinţii roţii elastice sunt în contact cu dinţii roţii

rigide în două zone, ceea ce măreşte suprafaţa portantă de contact şi deci şi fluxul de forţă transmis.

16.3. Cinematica transmisiilor armonice dinţate

În schema din fîg. 16.4, se prezintă cinematica

angrenării dintre roata rigidă 1 şi roata elastică 2.

Deformatorul mecanic este cu două braţe ca în schema

prezentată în fig. 16.3. Se observă că, în zona A, dinţii

angrenează total, în zona В angrenează parţial, în zona С

nu angrenează, în zona D angrenează parţial iar în zona

E angrenează total. Deci, la o propagare a undei de

contact pe 180°, roata dinţată elastică s-a decalat cu un

dinte. Adică, la o rotaţie, se obţine z1 - z2 = 2 .

În acest sens, pentru cazul general, se poate scrie relaţia

z1-z2 = kD , (16.2)

în care: z1este numărul de dinţi al roţii rigide1; z2 -

numărul de dinţi al roţii elastice 2; kD - numărul de braţe

sau proeminenţe ale deformatorului mecanic.

În practică se pot întâlni deformatori mecanici în trei variante: kD = 1; kD = 2; kD = 3, ca în fig. 16.5,

în care 1 este roata rigidă; 2 - roata elastică iar 3 - deformatorul mecanic tip camă, cu kD proeminenţe. Nu se

recomandă deformatori mecanici cu kD >3 proeminenţe datorită condiţiilor grele de solicitare la oboseală a

roţii elastice 2.

Din punctul de vedere al tehnologicităţii construcţiei, se preferă varianta cu kD=2 (fig. 16.5, b),

deoarece forţele radiale se echilibrează în comparaţie, mai ales, cu varianta din fig. 16.5, a şi se construieşte

mai uşor în comparaţie cu varianta din fîg. 16.5, c.

Dacă se studiază relaţia (16.1), se observă că, datorită diferenţei mici de la numărător (z1-z2), va

rezulta un raport de transmitere foarte mic, motiv pentru care transmisiile armonice au căpătat cea mai largă

utilizare la reductoarele armonice.

În fig. 16.6 se prezintă o transmisie armonică acţionată hidraulic, în care: 1 este roata rigidă; 2 - roata

elastică; 3 - corpul deformatorului hidraulic; 4 - pistoane; 5 -

distribuitor cu două căi de acces; 6 -lichidul utilizat în

acţionarea hidraulică. Se observă, că deformatorul

hidraulic a fost construit în varianta kD = 2. Prin

rotirea distribuitorului 5 se deschide accesul lichidului

la unele pistoane şi se închide la altele. Acest lucru va

conduce la deformarea periodică a roţii elastice cu

perioada

kD

T π2=

(16.3)

Deoarece diferenţa de dinţi z1 - z2 = 2, rezultă

că roata elastică se va roti foarte lent faţă de rotaţia

distribuitorului.

16.4. Aspecte tehnologice legate de fabricaţia

roţii elastice şi a rulmentului elastic

Roata elastică din construcţia transmisiilor armonice poate fi formată dintr-un înveliş cilindric,

sferic, conic sau în formă combinată de clopot etc., îmbinat cu coroana dinţată care are formă de inel (fig.

16.7). Se observă că grosimea peretelui s de la corpul roţii elastice este suficient de mică pentru a da

posibilitatea deformaţilor elastice în domeniul respectării legii lui Hooke ( Eεσ = ).

La transmisiile armonice dinţate cu deformatorul de tip camă,

în procesul de trasmitere a fluxului de mişcare şi forţe de la un

element la altul, roata elastică este cea mai solicitată. Starea de

tensiuni şi deformaţii este foarte complexă şi nu poate fi stabilită

decât recurgând la cunoştinţe solide de teoria elasticităţii.

Pentru a obţine suprafeţele portante cât mai mari se

recomandă să se construiască reductoare cu module cât mai mici şi

număr de dinţi z cât mai mare pentru cele două roţi care angrenează.

Netezirea suprafeţelor roţii elastice prin rulare însoţită de

ecruisarea şi durificarea stratului superficial are avantajul eliminării operaţiei de tratament termic de

durificare. În plus, acest tratament termic ar fi introdus concentratori de tensiune, în special în zona de

racordare a coroanei dinţate cu partea netedă a paharului rotii. Rularea exterioară şi interioară a paharului

rotii elastice are drept rezultat creşterea rezistenţei la oboseală şi, în consecinţă, sporirea durabilităţii în

funcţionare.

Mărirea rezistenţei la oboseală permite proiectantului să utilizeze pentru roata elastică oţeluri aliate

obişnuite, cum sunt 4 l MoCr l l, 31Cr Si Mn l 0, 34 MoCr Ni l5, conform STAS 791-88.

Ca tehnologie de obţinere a paharului roţii elastice se recomandă operaţia de ambutisare în mai multe

faze, obţinându-se o ecruisare în lungul generatoarelor, reducând la minimum adaosul de finisare prin

strunjire. După strunjirea de finisare se mai introduce o operaţie de rulare circulară, atât la paharul roţii, cât şi

la dantură pentru a creşte rezistenţa la oboseală în ansamblu.

Рentru a se evita efectul negativ

al înclinării generatoarei învelişu-lui roţii

elastice ,ca urmare a defor-mărilor

elastice produse de cama deformatoare,

se recomandă strunjirea bombată a roţii

coroanei dinţate de la roata elastică (fig.

16.8, a) sau dublu conică (fig. 16.8, b).

În transmisiile armonice dinţa-

te, pentru a înlocui frecările de alune-

care dintre deformatorul de tip camă şi

roata elastică cu frecări de rostogolire, se

utilizează în transmisiile armonice

rulmenţi elastici ca în fig. 16.9, în care: 1 este roata rigidă; 2 - roata elastică; 3 - inelul exterior al rulmenului

elastic; 4 - bile; 5 - inelul interior fix al rulmentului elastic; 6 -corpul camei deformatoare.

Sub sarcină, în timpul funcţionării, ca urmare a jocurilor dm ansamblul camă deformatoare -

rulment elastic - roată elastică, apar mici deplasări ciclice circumferenţiale şi axiale puse în evi-denţă

experimental prin lustruirea muchiilor inelului exterior al rulmentului, zona de mijloc rămâ-nând nelustruită.

De aceea, se recomandă ca inelul exterior să fie prelucrat cu mici înclinaţii ca în fig. 16.10.

Dacă s-ar realiza un ajustaj cu strângere între rulmentul elastic şi roata elastică, s-ar elimina acele

microdeplasări, dar ansamblul roată elastică-inel exterior al rulmentului ar forma un înveliş cu perete gros. În

această situaţie scade gradul de elasticitate, astfel că, în timpul deformaţiilor, apar tensiuni de încovoiere

mult mai mari şi deci o scădere a durabilităţii transmisiei. Pe de altă parte, un ajustaj cu joc nu prea mare

influenţează negativ cinematica transmisiei armonice, conferindu-i şi o rigiditate scăzută. De aceea, la

montaj, trebuie asigurat un joc minim garantat.

Deoarece rulmentul elastic este solicitat foarte mult la oboseală,

ca şi roata elastică, se reco-mandă operaţia de rulare circulară a celor

două inele ale rulmentului elastic.

Pentru mărirea durabilităţii în funcţionare se recomandă ca

inelul exterior să aibă o durabilitate mai redusă decât inelul interior. Astfel, pentru că inelul exterior este mai

mult solicitat la oboseală, se recomandă să aibă durabilitatea de 55...60 HRC, iar inelul interior 61...65 HRC.

Pentru ungerea transmisiilor armonice sunt recomandate uleiurile de transmisii industriale de tip TIN

- ЕР - STAS 10588-76, la care pierderile datorate barbotării sunt minime.

Se evită uleiurile cu viscozitate ridicată, deoarece conduc la reducerea accentuată a randamentului

total al transmisiei.

Rodajul transmisiei trebuie realizat în aşa fel încât să nu producă în ansamblul deformator -roată

elastică - roată rigidă deformaţii peste valorile medii luate în considerare în calculul de proiectare.

Se recomandă ca rodajul să se efectueze într-o perioadă de 20...30 ore, în 3-4 trepte de încărcare,

până se ajunge la încărcarea nominală a transmisiei.

Randamentul transmisiei armonice depinde atât de raportul de transmitere i, cât şi de pierderile

specifice de putere ,sP∆ conform funcţiei

),,( sPif ∆=η (16.4)

pierderile specifice de putere ,sP∆ calculându-se cu relaţia

LHAsP Ψ+Ψ+Ψ=∆ ; (16.5)

în care: AΨ este puterea specifică pierdută prin frecare în angrenaj, care depinde de coeficientul de frecare µ

= 0,06...0,09, turaţia n = 600... 1500 rot/min, forţa de încărcare F = (50...400) N, fiind în aceste condiţii AΨ =

(4... 10)%; HΨ - puterea pierdută datorită deformărilor elastice ale elementelor componente, HΨ = (0,06...

1,1)%; LΨ - putere specifică pierdută prin frecare în rulmentul elastic, LΨ ≈0,005%.

Pentru reducerea volumului de proiectare s-au întocmit programe de proiectare asistată a

transmisiilor armonice. Un astfel de program elaborat de catedra de "Organe de maşini" din Universitatea

POLITEHNICA Bucureşti cuprinde mai multe subprograme prezentate în continuare.

Predimensionarea roţilor elastice. În acest subprogram sunt necesare următoareledate de intrare:

puterea de intrare, raportul de transmitere, turaţia de intrare, randamentul impus, numărul de unde sau

proeminenţe ale camei deformatoare, elementele cremaliereide referinţă, presiunea admisibilă în angrenajul

armoniac, diametrele exterioare ale rulmenţilor elastici.

În urma calculelor se stabilesc: modulul danturii, numerele de dinţi ale celor două roţi şi rulmentul

elastic ales, precum şi raportul de transmitere recalculat.

Calculul elementelor geometrice. Acest subprogram foloseşte ca date de intrare următoarele:

numerele de dinţi ale celor două roţi, modulul danturii, diametrul interior al paharului roţii elastice, diametrul

exterior al rulmentului elastic ales (ultimele două diametre având aceeaşi valoare nominală N). În urma

calculelor se definitivează toate cotele şi toleranţele elementelor componente ale transmisiei armonice

necesare fabricării acestora.

Calculul de verificare a roţii elastice. În acest subprogram se verifică dantura la presiunea de

contact, precum şi peretele subţire al paharului roţii dinţate elastice la oboseală, în condiţiile solicitărilor la

încovoiere şi torsiune din timpul funcţionării.

Verificarea rulmentului elastic ales. În acest subprogram se urmăreşte determinarea durabilităţii

rulmentului ales, stabilindu-se numărul de ore de funcţionare şi turaţia maximă admisă, având în vedere că

bilele rulmentului nu au o rostogolire pură.

Calculul randamentului total al transmisiei armonice. În acest subprogram se ţine seama de

raportul de transmitere recalculat şi de pierderile de putere datorate frecărilor din angrenaj, frecărilor din

lagăre, deformaţiilor elementelor elastice, pierderilor datorate barbotării lubrifiantului etc.

16.5. Avantajele şi dezavantajele utilizării

transmisiilor armonice

Ca şi în cazul oricărui tip de transmisie mecanică, transmisiile armonice prezintă atât avantaje, cât şi

unele dezavantaje în funcţie de care se aleg şi domeniile de utilizare cele mai adecvate.

Avantaje:

• masă şi gabarit mic; masa scade de 2,3...3 ori faţă de un reductor cilindric în trei trepte, cu

caracteristici apropiate şi de 1,8...2 ori faţă de un reductor planetar echivalent;

• precizie cinematică sporită; datorită numărului mare de dinţi în contact au un joc de flanc mic,

precum şi jocuri unghiulare mici;

• sunt mai silenţioase având în vedere că (20...40)% din numărul dinţilor sunt în angrenare;

• realizează rapoarte de transmitere foarte mici într-o treaptă i≈1/60... 1/300;

• randament foarte bun în raport cu celelate tipuri de transmisii mecanice: 0,8.. ..0,9 la reductoare

armonice şi 0,6...0,7 la multiplicatoare armonice.

Dezavantaje:

– limitarea turaţiei de intrare a deformatorului mecanic la (1000...3000) rot/min în vederea limitării

încălzirii şi deformaţiilor;

– roţile dinţate se construiesc numai cu module mici;

– dificultăţi de execuţie şi de montaj;

– costuri ridicate; în producţia de serie ajung la preţul reductoarelor melcate;

– rigiditatea torsională a reductoarelor armonice este mică, mai ales în cazul reductoarelor din

materiale plastice.

17 TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII PIESELOR CU AXE

PARALELE Ş1 INCRUCIŞATE

17.1. Tehnologia prelucrării bielelor

Bielele sunt piese cu corpul în formă de tijă profilată terminată la ambele capete cu alezaje prevăzute

cu cuzineţi. În timpul exploatării sunt supuse unor puternice solicitări dinamice, de aceea trebuie sa aibă

rezistenţă la oboseală, rigiditate inaltă şi о bună precizie dimensională şi de formă geometrică. Axele celor

două alejaze ale bielei trebuie să fie paralele şi coplanare. Pentru abaterile de la coplaneitate şi paralelism se

admit valori în domeniul (0,03...0,06) mm pe 100 mm lungime. Abaterea distanţei între axele alezajelor

trebuie să se gasească în domeniul (0,05...0,10) mm. Bătaia frontală a feţelor frontale ale capului şi piciorului

bielei să fie sub 0,1 mm. Suprafaţa alezajului din piciorul bielei trebuie sa aiba Ra = 1,6 μm înainte de

presarea bucşei - cuzinet şi Ra = 0,8 μm după presarea şi prelucrarea acesteia. De asemenea, rugozitatea

alezajului din capul bielei trebuie să fie Ra = (3,2... 1,6) μm înainte de montarea cuzinetului.

Procesul tehnologic de prelucrare mecanică depinde de construcţia bielei şi de volumul de producţie.

În general, primele operaţii de prelucrare sunt determinate de tipul semifabricatului, ştiind ca bielele pot fi

împarţite în două categorii mari: biele la care corpul şi capacul au semifabricate executate independent şi

biele la care corpul şi capacul sunt monobloc, urmând a fi separate în cursul prelucrării mecanice.

Capacul şi corpul bielei nu sunt interschimbabile, deoarece prelucrările de finisare se execută în stare

asamblată. Nici bucsa din piciorul bielei nu este interschimbabilă, deoarece prelucrarea de finisare a

alezajului acesteia se face dupa presare.

Principalele grupe de prelucrări executate la fabricarea bielelor sunt urmatoarele: prelucrarea bazelor

tehnologice; prelucrarea de degrosare şi de semifinisare a alezajelor; separarea capacului, când

semifabricatul bielei este monobloc; prelucrarea suprafeţelor de separaţie ale corpului şi capacului;

prelucrarea găurilor pentru fixarea capacului de corp; finisarea alezajelor; executarea găurii de ungere;

controlul, ajustarea şi sortarea bielelor pe grupe masice.

a. Prelucrarea bazelor tehnologice. Forma pe care о are biela impune alegerea, ca baze

tehnologice, a suprafeţelor plane ale capului şi piciorului. În producţia individuală şi de serie mică

prelucrarea celor două suprafeţe plane opuse se ехесută succesiv, prin frezare (fig. 17.1). Precizia de

prelucrare obţinuta la simetria feţelor faţă de axa corpului este relativ mica. În productia de serie mare, cele

doua suprafeţe plane opuse se prelucreaza simultan, prin frezare sau brojare.

Orientarea şi fixarea bielei se realizează cu

ajutorul a doua prisme asezate faţă în faţă.

Pentru evitarea abaterii de la simetrie se

utilizează găuri de centrare, în care intră

vârfuri mobile (fig. 17.2). Prelucrarea prin

frezare se execută pe maşini de frezat multiaxe,

care permit prelucrarea tuturor feţelor

simultan.

În cazul prelucrării prin broşare, se utilizează maşini de broşat verticale; broşarea se execută succesiv

la capul bielei şi apoi la picior, prelucrându-se simultan câte doua feţe opuse.

Lа bielele care au lăţimi egale ale capului şi piciorului, prelucrarea suprafeţelor frontale poate fi

realizată şi prin rectificare. Se rectifică simultan feţele frontale de ре о parte, după care biela se întoarce şi se

rectifică feţele opuse. Pentru creşterea productivităţii muncii, pe masa maşinii se încarcă mai multe biele,

care se fixează pe platoul electromagnetic. Rectificarea poate fi executată şi pe maşina de rectificat tip

carusel, prevăzute cu două discuri aşezate faţă în faţă, reglate la о distanţă corespunzătoare dimensiunii care

trebuie obţinută.

b. Prelucrarea de degroşare şi de semifinisare a alezajelor. În cazul bielelor cu capacul separat de

corp se prelucrează, mai întai alezajul din piciorul bielei, cu orientare pe suprafaţa plană şi pe conturul

exterior al piciorului (fig. 17.3). Fazele de prelucrare se execută în urmatoarea succesiune: găurire cu

burghiul, lărgire şi alezare. După aceea se execută о degrosare a semialezajului capului prin alezare cu bară

portcuţit sau prin frezare cu о freză de diametru corespunzator.

La bielele cu capacul forjat monobloc cu corpul, după prelucrarea alezajului din piciorul bielei, se

prelucrează alezajul din capul bielei prin găurire,lărgire (fig.17.4).

În altă variantă de proces tehnologic, se preluc- rează mai întâi alezajul din capul bielei pe strunguri

paralele, apoi alezajul din piciorul

bielei, pe maşini de găurit, utilizând

primul alezaj ca bază tehnologică.

Această variantă se aplică, cu precădere,

la fabricaţia în serie mică a bielelor de

dimensiuni mari.

О metodă utilizată recent în

producţia de serie mare şi masă constă în prelucrarea simultană a celor două alezaje pe maşini agrenat cu mai

multe axe şi mai multe posturi de lucru, care permit aşezarea a câte unei biele la fiecare post de lucru. În felul

acesta, se realizează о mare concentrare de prelucrări, care conduce la creşterea productivităţii muncii.

c. Prelucrarea suprafeţelor plane de separaţie, Înainte de executarea acestei prelucrări, la bielele

monobloc, capacul se separă de corp. Separarea se execută pe maşini de frezat orizontale cu freze ferăstrău.

La bielele care au capacul forjat separat se poate executa о degroşare în pachet a semialezajului din capac.

Prelucrarea suprafeţelor de separaţie are ca scop realizarea unor îmbinări corecte ale capacului cu

corpul bielei. În acest scop, suprafeţele de separaţie se realizează cu umeri de centrare (fig. 17.5, a) sau cu

zimţi (fig. 17.6, b). Prelucrarea umerilor sau a zimţilor se

execută prin frezare, în cazul producţiei de serie mică şi prin

brosare în producţia de serie mare.

d. Prelucrarea găurilor de îmbinare.

Acestea se execută în urmatoarele faze: găurire la diametrul

necesar executării filetului, cu capacul asamblat pe corp; desprinderea capacului; executarea filetului în

corpul bielei; lărgirea, ţeşirea şi alezarea găurii din capac. După executarea prelucrărilor menţionate, capacul

şi biela sunt marcate, deoarece, începănd de la acest stadiu, ele nu mai sunt piese interschimbabile.

În producţiile individuală şi de serie mică prelucrarea găurilor de îmbinare se execută pe maşini de

găurit universale, iar în producţia de serie mare pe maşini de găurit multiaxe sau pe agregate care permit

prelucrarea mai multor piese simultan.

Într-o altă variantă de proces tehnologic, prelucrarea găurilor la diametrul necesar executării filetului

se face înainte de separarea capacului de corp.

e.Finisarea alezajelor din capul şi piciorul bielei. Mai întai se execută о semifinisare a celor două

alezaje, după asamblarea capacului cu corpul bielei. Pentruasigurarea paralelismului dintre axe şi a distanţei

dintre alezaje, prelucrarea se realizează concomitent la cele doua capete, pe agregate cu doua axe portsculă.

Orientarea piesei se asigura cu ajutorul a doua vârfuri de centrare mobile introduse în arborii portsculă. După

ce piesa este adusă în poziţia de lucru, se fixează cu bride şi vârfurile de centrare sunt înlocuite cu bare de

alezat, cu ajutorul cărora se execută prelucrarea. După semifinisare, se presează bucsa în piciorul bielei şi se

execută prelucrarea de finisare a celor două alezaje, concomitent, pe acelaşi agregat cu doi arbori portsculă.

f. Executarea găurii de ungere. Gaura de ungere are rolul de a conduce uleiul de la capul bielei

către alezajul piciorului, pentru ungerea bolţului. Această gaură are, în funcţie de dimensiunile bielei,

diametrul de (3...7) mm şi lungimea de (100...250) mm. Este deci о gaură lungă, a cărei execuţie prezintă

dificultăţi. În cazul unei găuri obişnuite, există pericolul devierii burghiului, ceea ce poate da nastere la

iesirea găurii prin peretele corpului. Pentru evitarea acestui pericol este necesar sa se execute găurirea pe

maşini cu destinaţie specială

(fig. 17.6), scula fund fixă şi orientată cu vârful în sus, iar

piesa având toate mişcările necesare prelucrării. Pe lângă

avantajele oferite de prelucrarea cu piesa în miscare de

rotaţie, acest procedeu asigură şi evacuarea usoară a

aşchiilor provenite din prelucrare. Acest fenomen este

favorizat de răcirea cu lichid de aşchiere introdus sub

presiune.

g. Controlul, ajustarea şi sortarea bielelor pe

grupe masice. Fiind piese cu rol funcţional deosebit de

important, bielele sunt supuse unor operaţii de control

intermediar, precum şi unei operaţii de control final.

În cadrul operaţiei de control final se verifică următoarele elemente: diametrul celor două alezaje;

lăţimea capului şi piciorului; perpendicularitatea feţelor frontale faţă de axele alezajelor; paralelizmul axelor

şi distanţa dintre axe. Pentru verificarea acestor elemente se utilizează dispozitive de control complex, care

pot pune în evidenţă mai mulţi parametri de precizie simultan.

О importanţă deosebită о are sortarea bielelor pe grupe masice. În acest scop, bielele se cântăresc pe

cântare speciale, care pun în evidenţă excesul de masă, atât la cap, cât şi la picior. Aducerea bielelor la masa

necesară se face prin frezarea unor adaosuri tehnogice (fig. 17.7), lăsate la cele două capete înca din faza de

semifabricat.

17.2. Tehnologia prelucrării cuzineţilor

Cuzineţii sunt piese de revoluţie care se montează în lagărele de alunecare pentru a sustine arborii

diferitelor maşini. Există diferite forme constructive de cuzineţi. О clasă importantă о formează cuzineţii

formaţi dintr-o bucată. Aceştia sunt sub formă de bucşă cilindrică din bronz sau material bimetalic. Cuzineţii

bimetalici sunt formaţi dintr-o carcasă din oţel sau fontă căptuşită cu aliaj antifricţiune. О altă clasă este cea a

cuzineţilor formaţi din două bucăţi semicilindrice. Aceştia pot fi confecţionaţi numai din material

antifricţiune sau sunt cu carcasă din oţel căptuşită cu material antifricţiune turnat sau aplicat prin placare. În

construcţia de maşini se utilizează şi cuzineţi trimetalici, care au o carcasă din oţel peste care se aplică un

strat de bronz, căptuşit cu un material antifricţiune.

Cuzineţii se execută în treapta de precizie IT6 şi cu rugozitatea în domeniul Ra = (0,8...1,6) μm.

Abaterea de la concentricitatea suprafeţelor exterioare şi interioare nu trebuie să depăşească 0,02 mm.

Cuzineţii dintr-o bucată au tehnologia de prelucrare mecanică similară tehnologiei bucşelor. Anumite

particularităti tehnologice apar la cuzineţii cu carcasă căptuşită cu material antifricţiune. Acestea se referă la

faptul că bucşa comportă câteva prelucrări preliminare, după care, la interior, se toarnă aliajul antifricţiune şi

apoi se execută prelucrările de finisare. În cazul cuzineţilor sub formă de bucsă, presaţi în corpul altor piese,

alezajul se prelucrează la cotele finale după presare.

Canalele de ungere ale cuzineţilor dintr-o bucată se execută pe strung, sub forma unor elice

încrucişate, sau pe maşini speciale, prin copiere după о camă.

Tehnologia de prelucrare a cuzineţilor din două bucăţi este mai complexă şi se diferenţiază în funcţie

de dimensiuni şi de tipul semifabricatului. Cuzineţii de dimensiuni mari, cu diametrul interior peste 100 mm,

au carcasa formată din doua bucăţi separate, obţinute prin turnare din fontă sau otel.

Principalele grupe de prelucrări necesare execuţiei acestora sunt următoarele: prelucrarea

suprafeţelor plane de separaţie; asamblarea celor doi semicuzineţi şi prelucrarea suprafeţelor de revoluţie

interioară şi exteroară; prelucrarea canalelor pentru mărirea aderenţei stratului de aliaj antifricţiune; turnarea

aliajului antifricţiune; prelucrarea alezajulu: la cotele finale;

prelucrarea buzunarelor pentru înmagazinarea uleiului.

Prelucrarea suprafeţelor plane de separaţie se execută, în

funcţie de tipul producţiei, prin rabotare, frezare sau broşare. Schema

prelucrării prin frezare este dată. în fig. 17.8. Pentru asamblarea corectă a celor doi cuzineţi, pe

suprafeţele de separaţie se realizează umeri de centrare. După

executarea suprafeţelor de separaţie, cei doi semicuzineţi se

asamblează şi se fixează în această poziţie cu ajutorul unui colier. În această stare, se duc pe strung şi se

prelucrează, din două prinderi, suprafeţele frontale şi suprafeţele cilindrice exterioară şi interioară. Suprafaţa

exterioară se prelucrează la gata, la о dimensiune corespunzatoare lăcaşului din lagăr. Suprafaţa interioara nu

se prelucrează cu precizie foarte mare, întrucat, ulterior, va fi căptuşită cu aliaj antifricţiune.

În continuare, se prelucrează canalele cu profil coadă de rândunică, care au rolul de a mări aderenţa

aliajului antifricţiune la carcasă. Aceste canale pot fi circulare (fig. 17.9, a) sau dirijate în lungul cuzineţului

(fig. 17.9, b). Canalele circulare se prelucrează prin strunjire, iar cele longitudinale prin rabotare sau

mortezare. Execuţia unui canal comportă urmatoarele faze de prelucrare: spargerea canalului cu un cuţit cu

tăişul drept şi prelucrarea până la adâncimea totală; prelucrarea succesivă a fiecărui flanc cu câte un cuţit

profilat, unui cu tăişul pe dreapta, celălalt cu tăisul pe stanga. Deoarece canalele au numai rolul de a mări

aderenţa aliajului antifricţiune la carcasă, nu se impun condiţii severe de precizie şi rugozitate la execuţia lor.

După prelucrarea canalelor, cei doi semicuzineţi se asamblează din nou şi se pregătesc pentru

turnarea aliajelor antifricţiune. Această pregătire comportă fixarea pe exterior cu un colier, degresarea

suprafeţei interioare, asezarea şi încă1zirea în vederea turnării. Dacă turnarea se execută static, în interiorul

cuzineţului se introduce un miez metalic şi partea inferioara se etanşeaza cu amestec de formare. La turnarea

centrifugală se etansează ambele capete, lăsând numai un spaţiu central, pe unde se face alimentarea cu

aliajul antifricţiune topit.

Dupa turnare se execută prelucrarea alezajului cu cei doi semicuzineţi în stare asamblată. Prelucrarea

se face prin strunjire în mai multe faze: degroşare cu cuţite din oţel rapid şi viteze de (120... 160) m/min;

prefinisare cu cuţite armate cu carburi metalice şi viteze de (300. ..400) m/min; finisare cu vârf de diamant,

cu viteze de (600. ..800) m/min. După finisare, suprafaţa alezajului trebuie să aibă о rugozitate în limitele Ra

= (0,6.. .0,4) μm.

După strunjire cei doi semicuzineţi se despart şi fiecăruia i se prelucrează, separat, buzunarele pentru

înmagazinarea uleiului (fig. 17.10). Prelucrarea se execută prin frezare, cu freze-deget având diametrul de

(15...25) mm. Cuzineţul se aşază pe masa maşinii sau pe dispozitivul de prelucrare în poziţie verticală, forţa

de strângere fund aplicată pe suprafaţa frontală superioară. În cadrul acestei operaţii trebuie acordată о

atenţie deosebită protejării suprafeţei alezajului împotriva loviturilor sau zgârieturilor.

Pentru asigurarea unei suprafeţe portante mari, cuzinetul se păsuieşte pe fusul arborelui. În acest

scop, pe fus se întinde un strat foarte fin din pastă de indigo, iar cuzineţul este adus peste fus şi miscat de mai

multe ori în ambele sensuri de rotaţie. În zonele de contact ale cuzinetului cu fusul apar pete de indigo.

Acestea sunt răzuite manual pe două direcţii perpendiculare. Repetând această operaţie de circa 10... 12 ori

se obţine suprafaţa portantă corespunzatoare. La sfârşit, alezajul cuzinetului se spală cu petrol, se şterge cu о

cârpa moale şi se unge cu ulei.

Cuzineţii cu material antifricţiune turnat în carcasă tubulară se debitează mai întâi la lungimea

corespunzătoare. Apoi se prelucrează la exterior şi interior prin strunjire, în vederea pregătirii pentru turnarea

materialului antifricţiune. Dupa turnare se execută următoarele grupe de prelucrări: strunjirea suprafeţelor

frontale la lungimea necesară; strunjirea de degroşare a compoziţiei turnate şi teşirea celor două capete;

rectificarea pe maşini fără centre; secţionarea bucşei pentru obţinerea celor doi semicuzineţi.

Dupa separarea celor doi semicuzineţi se procedează la prelucrarea suprafeţelor plane de separaţie

prin broşare sau rectificare. În continuare se execută prelucrarea de finisare a alezajului. În producţia de serie

mică şi mijlocie, cei doi semicuzineţi se marchează şi finisarea alezajului se face în stare asamblată. În

producţia de serie mare, finisarea alezajului se face individual pe maşini de alezat orizontale cu destinaţie

specială. După terminarea prelucrarii semicuzineţilor, se face împerecherea lor prin sortare (metoda

asamblării selective). Această operaţie se execută prin aşezarea cuzineţilor într-un dispozitiv care reproduce

condiţiile de asamblare reale. Semicuzineţii, sortaţi în acest mod, se marchează şi se montează perechi;

începând de la acest stadiu, semicuzineţii nu mai sunt interschimbabili. În final, se prelucrează prin frezare buzunarele pentru ulei şi, în cazul cuzineţilor care suportă încărcări mari, se

execută păsuirea dupa fusul arborelui. Pentru cuzineţii cu material antifricţiune aplicat prin placare, semifabricatul sub formă de bandă se

debitează la lungime, după care urmează: preîndoirea benzii debitate, rularea şi calibrarea, pentru a obţine

forma de semicuzinet. După obţinerea semicuzinetului, acesta este prelucrat individual după о tehnologie

similară celei prezentate la cuzineţii obţinuţi din semifabricat tubular. În final, semicuzineţii se împerechează

prin sortare.

17.3. Tehnologia prelucrarii pistoanelor

Pistoanele sunt piese complexe de revoluţie cu două axe perpendiculare: axa suprafeţei cilindrice

exterioare a pistonului şi axa alezajului de bolţ. La prelucrarea pistoanelor se impun toleranţe severe la

suprafaţa cilindrică exterioară a pistonului şi la alezajul de bolţ. Ca precizie de poziţie trebuie sş se respecte

perpendicularitatea indicată pe desen între axa suprafeţei cilindrice exterioare a pistonului şi axa alezajului de

bolţ.

Rugozităţile suprafeţelor funcţionale au valori foarte mici: Ra = (0,6...0,2) µm pe suprafaţa cilindrică

exterioară a pistonului şi suprafaţa alezajului de bolţ şi Ra = (1,6.. ..0,8) µm pe suprafeţele laterale ale

canalelor pentru segmenţi.

Seturile de pistoane se formează ca la biele prin sortare masică, astfel ca diferenţele de masa între

pistoane sa nu depaşească 2 %.

Procesul tehnologic de prelucrare a pistoanelor trebuie astfel structural încât să asigure realizarea

tuturor condiţiilor tehnice impuse. Principalele grupe de prelucrări care se execută la fabricarea pistoanelor

sunt: prelucrarea bazelor tehnologice; prelucrarea suprafeţelor exterioare; prelucrarea alezajului pentru bolţ;

executarea găurilor de ungere şi a fantelor ; controlul final şi sortarea pe grupe masice şi dimensionale.

a. Prelucrarea bazelor tehnologice. Stabilirea bazelor tehnologice pentru prelucrarea pistoanelor se

face ţinând seama de următoarele aspecte: deoarece pistonul este о piesă cu rigiditate mică pe direcţie

radială, bazele tehnologice adoptate trebuie să permite aplicarea unor forţe de strângere care să nu producă

deformari; bazele tehnologice trebuie să dea posibilitatea prelucrării celor mai importante suprafeţe la о

singură asezare şi să asigure о grosime cât mai uniformă a peretelui părţii cilindrice de ghidare. Condiţiile

precizate pot fi respectate dacă se alege ca bază tehnologică alezajul şi suprafaţa frontală a fustei pistonului.

Acestea sunt suprafeţe pur tehnologice, prelucrarea lor nefiind necesară din punct de vedere funcţional (fig.

7.11).

Pentru prelucrarea pistonului în continuare este necesar ca, utilizând bazele tehnologice prelucrate,

să se aplice о forţă de strângere în lungul axei pistonului. În acest scop, la anumite tipuri de pistoane, la

capătul opus fustei se lasă un adaos tehnologic pentru executarea unei găuri de centrare. În acest caz,

prelucrările urmatoare se realizează prin orientarea pistonului pe fustă şi strângerea cu varf de centrare din

partea opusă (fig. 17.12).

În cazul altor tipuri de pistoane, adaosul tehnologic pentru gaura de centrare şi strângere se

realizează cu ajutorul unei tije, care trece prin arborele principal al strungului şi este legată la capătul din

dreapta cu altă tijă, trecută prin gaura bolţului (fig. 17.13). Cand se utilizeaza acest sistem de strângere este

necesar sa se execute, în prealabil, о prelucrare de degrosare a alezajului pentru bolţ.

b. Prelucrarea suprafeţelor exterioare. Aceste prelucrări se execută utilizand una dintre schemele

de orientare şi fixare prezentate în fig. 17.12 şi 17.13. În cazul fabricaţiei de serie mare şi masă, prelucrarea

suprafeţei cilindrice exterioare şi a canalelor pentru segmenţi se execută pe strunguri semiautomate cu mai

multe axe (fig. 17.14), în mai multe faze, care corepunzător numerelor din figură, reprezintă: 1 - centruire,

strunjirea frontală a mantalei şi strunjirea de degrosare a calotei; 2 - strunjirea de finisare a calotei; 3 -

strunjirea de degroşare a canalelor pentru segmenţi; 4 - strunjirea de degrosare a mantalei şi a regiunii

portsegmenti; 5 - finisarea regiunii portsegmenji si a canalelor; 6 - tesirea feţelor ultimului canal şi a fustei; 7

- strunjirea ovală a pistonului prin copiere.

În cazul pistoanelor cu secţiune transversală eliptică, о metodă simplă şi precisă de prelucrare constă

în frezarea suprafeţei exterioare cu un cap portcuţit al cărui plan de aşchiere este înclinat cu un unghi α faţă

de axa pistonului (fig. 17.15). Capul portcuţit execută atât miscarea principală de aşchiere ns, cât şi miscarea

de avans s, rezultatul fiind

obţinerea unei elipse în secţiunea transversală x-x a pistonului. Dacă în timpul deplasării capului portcuţit în

mişcare de avans se asigură şi variaţia diametrului prelucrat, deplasând cuţitele radial, se obţine şi forna

bombată în lungul pistonului.

c.Prelucrarea alezajului pentru bolţ. Se realizează în general pe agregate cu mai multe poziţii şi

mai multe posturi de lucru, în mai multe faze distincte, fiecare fază executându-se la un post de lucru: alezare

de degroşarc cu cuţit cu plăcuţă din carbură metalică; alezare de semifinisare tot cu sculă cu plăcuţă din

carbură metalică; alezare de finisare cu vârf de diamant.

În anumite cazuri se execută calibrarea şi ecruisarea alezajului de bolţ prin roluire cu un dorn cu role

din oţel calit (fig. 17.16).

Dificultatea principală la prelucrarea alezajului pentru bolţ constă în orientarea unghiulară corectă a

pistonului, astfel încât axa alezajului să fie adusă în coincidenţă cu axa sculelor. Orientarea se asigură cu

ajutorul unor dornuri speciale introduse în arborii portsculă, după care se face fixarea pistonului, iar dornurile

sunt scoase afară şi înlocuite cu scule pentru prelucrare.

d.Prelucrarea găurilor de ungere şi a fantelor. Orificiile radiale din canalele de ungere se

prelucrează pe agregate cu mai multe posture de lucru amplasate pe o masă rotativă. În funcţie de tipul

agregatului orificiile se execută sau prin schimbarea poziţiei unghiulare a pistonului. Găurile de ungere prevăzute în umerii alezajului pentru bolţ se execută pe maşini de găurit simple sau cu două

axe. Pistonul se aşază pe suprafaţa frontală a capului şi se ghidează pe suprafaţa cilindrică exterioară. Orientarea

unghiulară se asigură prin alezarea bolţului.

Fantele se execută prin frezare cu freze-ferăstrău pe maşini de frezat cu destinaţie generală sau pe agregate

speciale de găurit şi frezat cu mai multe posturi de lucru.

e. Acoperiri de protecţie. Pentru îmbunătaţirea rezistenţei la uzare, în condiţii generale de funcţionare (rodaj,

porniri la rece, ungere defectuoasă etc.), pistoanelor li se арliсă acoperiri de protecţie cum sunt: grafitarea, stanarea sau

plumbarea şi anodizarea (oxidare electro-chimică) suprafeţei exterioare.

f.Controlul pistoanelor şi sortarea pe grupe dimensionale şi masice. Datorită complexităţii construcţiei şi a

condiţiilor tehnice de execuţie severe, la fabricarea pistoanelor se prevede control interoperaţional şi control final. În

producţia modernă, controlul final se efectuează în încăperi cu aer condiţionat şi temperatură constantă.

Controlul dimensional constă în: controlul suprafeţei exterioare şi sortarea pe grupe de dimensiuni, marcate

prin culori; controlul alezajului pentru bolţ şi sortarea pe grupe de dimensiuni, marcate prin culori; controlul

diametrelor, lăţimii şi amplasării canalelor pentru segmenţi.

În final se procedează la sortarea pistoanelor pe grupe masice, marcate de asemenea prin culori. Sortarea pe

grupe masice se realizează prin cântarire, operaţie cunoscută şi sub denumirea de echilibrare a pistoanelor. Prin sortarea

masică se formează seturi de pistoane a cror variaţie de masă este nesemnificativa (0,5...2)% din masa pistonului.

Această condiţie este absolut necesară pentru funcţionarea motorului fără şocuri şi vibraţii.

17.4. Tehnologia prelucrării segmenţilor

Segmenţii sunt piese în formă de inele crestate care se asamblează pe pistoane, având rol de compresie sau de

ungere.

Abaterile dimensionale la grosimea segmenţilor pe direcţie axială pot fi de (0,01.. ..0,03) mm şi se admit numai

în minus faţă de dimensiunea nominală. Abaterile limită pe direcţie radială pot ajunge pâna la 0,1 mm. Abaterile la

deschirea fantei segmentului în stare asamblată nu trebuie să depăşeasca 0,3 mm. Abaterea de la planitate nu trebuie să

depăsească 50% din toleranţa grosimii axiale.

Rugozitatea suprafeţelor active trebuie sa fie Ra = (0,4...0,8) µm, iar la celelalte suprafeţe Ra = (3,2...6,3) µm.

În afara condiţiilor enumerate se impune ca segmenţii să aibă о elasticitate bună. La segmenţii din fontă,

aceasta se asigură prin două metode: prin îndepărtarea porţiunii de material sau prin termofixare.

În cazul primei metode, semifabricatul turnat cu conturul oval (fig. 17.17) se strunjeşte, prin copiere, de

seg-mentul este strâns asemenea oval. Apoi se decupează о porţiune, după care

într-un dispozitiv şi strunjit la forma cilindrică corespunzătoare

poziţiei din montaj, Aceasta este metoda cea mai folosită, simplă şi

asigurând segmenţilor о elasticitate foarte bună.

La metoda prin termofixare, segmenţii se toarnă şi se strunjesc

rotund, Iăsându-se pe exterior un adaos de prelucrare de

(0,5…0,9)mm. Apoi se execută fanta la valoarea deschiderii

segmentului în stare montată. După aceea, segmentii se introduc pe un dorn prevăzut cu о раnă care

forţează deschiderea lor la valoarea fantei în stare liberă. Urmează tratamentul de termofixare, care constă în

încălzirea segmenţilor pînă la 600° С şi apoi răcirea în aer. După acest tratament segmenţii rămân desfăcuţi,

având forma ovală. În continuare, prelucrarea se execută conform primei variante. Tratamentul de

termofixare este costisitor şi nu asigură о uniformitate a elasticităţilor. Din acest motiv metoda are aplicare

limitată.

Deoarece segmentii sunt piese cu rigiditatea mică, fixarea individuală în vederea prelucrării prezintă

dificultăţi. Cresterea rigidităţii se poate asigura numai prin prelucrarea segmenţilor în pachet. Această

metoda prezintă şi avantajul unei productivităţi înalte.

Principalele grape de prelucrări efectuate la fabricarea segmentilor sunt prelucrarea bazelor tehnologice;

prelucrarea suprafeţelor exterioare si interioare; prelucrarea fantei; prelucrarea la forma rotundă; controlul

final.

a. Prelucrarea bazelor tehnologice. Pentru a putea prelucra segmentii în pachet sе aleg drept baze

tehnologice suprafeţele plane opuse.

În funcţie de tipul producţiei, semifabricatele individuale se obţin prin turnare în ciorchine (serie

mare şi masă) sau prin debitare din ţevi turnate (unicate, serie mică şi reparaţii).

Prelucrarea suprafeţelor plane opuse se execută, în mod obişnuit, pe maşini de rectificat speciale,

dotate cu două discuri de rectificat plane, aşezate faţă în faţă (fig.17.18) . Segmenţii 2 cad din buncărul de

alimentare 1 în locaşele coliviei tip tambur 3, care îi duce între cele două discuri de rectificat 4 si 5.

Rectificarea se execută în mai multe treceri succesive, în următoarele faze: degroşare două-trei treceri cu

adaos de (0,1...0,2) mm pe о parte; semifinisare în doua-trei treceri, cu adaos de (0,06...0,12) mm pe о parte;

finisare cu adaos de (0,03...0,05) mm pe о parte. După rectificare, abaterile de la paralelismul feţelor plane

nu trebuie sa depaşească (2...3) µm , iar rugozitatea trebuie să fie Ra = (0,8...0,4)µm.

În cazul semifabricatelor debitate din ţeavă turnată, în producţie de serie mică şi unicate, rectificarea

feţelor plane se execută pe maşini de rectificat plan

prevăzute cu platou magnetic. Datorită

fixării magnetice, precizia de prelucrare

obţinută este inferioară.Reducerea abaterilor de

la paralelism necesită un număr mare de treceri de

finisare, prin întoarcerea repetată a segmenţilor

pe platoul magnetic.

b. Prelucrarea suprafeţelor exterioare şi

interioare. Segmenţii turnaţi în ciorchine prezintă о degajare tehnologică de centrare (v. fig. 17.17), care

favorizează şi procesul de turnare, permiţând evacuarea zgurii către partea superioară a formei.

Pentru a forma pachetele de segmenţi, aceştia se orientează cu degajarea de centrare pe aceeaşi

direcţie. În acest scop se utilizează un dorn prevăzut cu о proeminenţă (fig. 17.19). Operaţia de orientare a

segmenţilor dupa degajarea de centrare are о importanţă deosebită, în special pentru segmenţii turnaţi în

formă ovală, deoarece fanta se taie în zona degajării.

În cazul producţiei de serie mare şi masă, prelucrarea ovală a segmenţilor se face simultan la exterior

şi interior. Pachetul de segmenţi format pe dornul de centrare este fixat cu un dispozitiv special, aplicând

forţa de strângere pe suprafeţele plane extreme. În această poziţie, pachetul este transportat la о maşină

specială de strunjit, care este prevăzută cu dispozitiv de strângere şi antrenare frontală, aceasta permiţând

prelucrarea simultană a segmenţilor la exterior şi interior (fig. 17.20). Prelucrarea se execută, în general, într-

o singură trecere, adaosul la exterior fiind de (0,35...0,45) mm pe rază, iar la interior de (0,25...0,35) mm pe

rază. Datorită echilibrării forţelor de aşchiere, precizia de prelucrare este ridicată. Abaterile grosimii peretelui

nu depăşesc 0,03 mm.

În producţia individuală şi de serie mică prelucrarea segmenţilor se execută separat la exterior şi

interior. Pentru prelucrarea exterioară segmenţii sunt fixaţi în pachet pe un dorn, iar pentru prelucrarea

interioara într-un dispozitiv de forma unui pahar.

c. Prelucrarea fantei. La segmenţii strunjiţi oval, decuparea fantei se execută cu doua freze-

ferăstrău cu axele înclinate (fig. 17.21). Unghiul dintre cele doua freze se ia astfel încât, la închiderea

segmentului, feţele fantei să fie paralele. Eventualele abateri ce pot aparea între feţele fantei sunt corectate

prin introducerea unei operaţii suplimentare de calibrare. Segmenţii sunt introduşi într-un inel ealibrat, care

asigură închiderea lor la valoarea de funcţionare şi, în această stare, fanta este calibrată cu о freză precisă sau

cu un disc abraziv. Adaosul de prelucrare este de (0,3...0,4) mm pe fiecare parte.

În cazul segmen-ţilor rotunzi, a căror elasticitate este realizată prin termofixare, fanta se taie cu о

freză disc având grosimea mai mare decat cea a fantei în starea montată a segmentului.

d. Prelucrarea la forma rotunda. După

taierea şi calibrarea fantei, se formează pachete de

segmenţi care se introduc în alezajul unui dispozitiv

special, ce asigură mărimea fantei la valoarea de

montaj. În această stare, segmenţii sunt prelucraţi atât

la exterior, cât şi la interior la forma rotundă.

Prelucrarea poate fi executată simultan la exterior şi interior, pe principiul reprezentat în fig. 17.20, sau în

două operaţii distincte: exteriorul pe dorn şi interiorul în dispozitivul de tip pahar. În acest stadiu de

prelucrare se realizează şi ţesuturile, atât la exterior, cât şi la interior. După aceste prelucrări segmenţii

trebuie să obţină parametrii de precizie şi rugozitate ceruţi în funcţionare.

e. Prelucrări specifice segmenţilor de ungere. Spre deosebire de segmenţii de compresie,

segmenţii de ungere trebuie să aiba în plus canale de colectare a uleiului şi orificii pentru evacuarea uleiului

colectat. Prelucrarea canalelor colectoare se execută, la întreg pachetul de segmenţi, cu un set de cuţite

profilate sau cu freze-ferăstrău. În fig. 17.22 se prezintă schema prelucrării cu set de cuţite profilate.

Orificiile pentru evacuarea uleiului se execută prin frezare (fig. 17.23). Segmenţii 2 se fixează în

pachet pe dornul 3, prevăzut cu degajări pentru ieşirea frezei 1. Prelucrarea tuturor orificiilor de pe contur

implică fixarea dornului portsegmenţi într-un dispozitiv care permite divizarea circulară.

f. Controlul segmenţilor. Deoarece la fabricatia segmenţilor se impun condiţii tehnice deosebite, în cadrul

procesului tehnologic se prevăd operaţii de control intermediar şi о operaţie de control final.

După operatia de prelucrare a bazelor tehnologice, segmenţii se supun unei operaţii de control pentru

depistarea eventualelor defecte de turnare şi pentru verificarea grosimii axiale. О altă operatie de control intermediar

este necesară după strunjirea la forma rotundă, în cadrul căreia se asigură segmenţilor dimensiunile, forma şi rugozitatea

cerate în exploatare.

În operaţia de control final se verifică: dimensiunea fantei (sortare automată în producţia de serie); precizia

formei geometrice; etanşeitatea pe cilindru (dispozitiv automat pentru verificarea fantei de lumină); înălţimea axiala;

planitatea; paralelismul feţelor frontale; anumite caracteristici mecanice.

17.5. Tehnologia prelucrării furcilor şi a crucilor cardanice

Furcile şi crucile cardanice sunt piese utilizate în transmisii mecanice, făcând legătura între doi arbori ai căror

axe nu sunt în prelungire. Caracteristica constructivă de bază a acestor piese о constituie faptul că suprafeţele principale

cu rol funcţional sunt dispuse pe axe conţinute în acelaşi plan şi care se intersectează între ele sub un unghi (de regula

90°).

Condiţiile tehnice prescrise furcilor şi crucilor cardanice prevăd precizii şi calităţi superioare ale suprafeţelor

funcţonale.

Astfel, pentru furcile cardanice diametral alezajelor din braţe se execută în treapta a 7-a de precizie ISO, iar

rugozitatea suprafeţelor este Ra = (1,6...0,8) µm. La anumite tipuri de furci cardanice, cum sunt, de exemplu, cele

utilizate în transmisii ale maşinilor agricole, precizia de prelucrare a alezajelor din braţe este mai scăzută, iar rugozitatea

poate creşte până la Ra = 6,3 µm. Alezajul butucului furcii se execută, de obicei, în treptele de precizie 8...9 ISO, iar în

cazul în care alezajul este canelat precizia canelurilor este corespunzatoare preciziei medii prescrise asamblărilor

canelate şi depinde de modul cum se realizează centrarea. Abaterile de la perpendicularitatea axei alezajelor din braţe pe

axa butucului sunt în limitele (0,05...0,1) mm pe întreaga lungime a piesei, iar abaterile de la coaxialitatea alezajelor

trebuie sa fie în domeniul (0,03...0,08) mm.

În cazul crucilor cardanice, condiţiile tehnice impuse se referă, cu precădere, la precizia

dimensională şi de poziţie reciprocă a fusurilor, care trebuie să se încadreze în treapta a 6-a de precizie ISO.

Rugozitaea fusurilor variază în limitele Ra = (1,6.. .0,4) µm, în funcţie de domeniul de utilizare al crucii

cardanice.

În majoritatea cazurilor, furcile şi crucile cardanice sunt supuse unor tratamente termice pentru

îmbunătăţirea proprietăţilor mecanice. Furcilor cardanice li se aplică, de regulă, tratamente de îmbunătăţire

(călire + revenire înaltă), iar crucilor cardanice tratamente de durificare superficială a fusurilor (călire

superficială sau cemetare şi călire), astfel încât duritatea să ajungă la (54...62) HRC.

17.5.1. Prelucrarea mecanică a furcilor cardanice

Procesul tehnologic de prelucrare a furcilor cardanice este influenţat de particularităţile constructive

şi de dimensiunile acestora, precum şi de seria de fabricaţie. În majoritatea cazurilor, principalele grupe de

prelucrări necesare fabricării furcilor cardanice pot fi structurate astfel: prelucrarea bazelor tehnologice

iniţiale; prelucrarea butucului la exterior şi interior; prelucrarea braţelor; prelucrarea alezajelor din braţe;

prelucrarea găurilor de fixare a capacelor în braţe; prelucrarea canelurilor în butuc.

a.Prelucrarea bazelor tehnolo-gice iniţiale. La anumite tipuri

de furci cardanice, în special la cele care au lungimea butucului mare,

este necesară prelucrarea la exterior a acestuia, pentru a crea о bază

tehnologică în vederea prelucrărilor următoare. Prelucrarea exterioră a

butucului se execută prin strunjire, cu fixarea piesei între vârfuri, de

aceea, în cadrul primei operaţii se prevede realizarea celor două găuri de centrare (fig. 17.24), care constituie

bazele tehnologice iniţiale. În funcţie de tipul producţiei, prelucrarea suprafeţei frontale a butucului şi

găurilor de centrare se face pe strunguri universale, pe maşini de frezat orizontale sau pe agregate cu mai

multe poziţii, care permit prelucrarea mai multor piese simultan.

Într-o altă variantă de proces tehnologic, butucul rămâne neprelucrat la exterior şi, în cadrul primei

operaţii, se execută prelucrarea suprafeţei frontale şi a alezajului din butuc, prinderea şi fixarea piesei

făcându-se pe trei prisme scurte plasate pe butuc şi pe capetele celor două braţe ale furcii.

În continuare se prezintă varianta de tehnologie în cadrul căreia se prevede prelucrarea exterioara a

butucului.

b. Prelucrarea exterioara şi interioară a butucului. Prelucrarea exterioară se realizează prin

strunjire. conform schemei din fig. 17.25. Prelucrarea butucului la interior

se execută, de asemenea, ре strunguri universale, cu fixarea piesei în mandrină (fig. 17.26). Mai întâi se

execută găurirea butucului cu burghiul, după care gaura se lărgeşte рrin strunjire sau cu un lărgitor de

diametru adecvat. În această etapă nu se impun toleranţe strânse ale alezajului din butuc, deoarece precizia

dimensională a acestuia va fi realizată ulterior, în cadrul operaţiei de prelucrare a canelurilor.

c.Prelucrarea braţelor. În funcţie de tipul constructiv al furcii cardanice şi de precizia impusă în

exploatare, braţele se prelucrează pe ambele părţi sau numai pe partea exterioară. În fig. 17.27 este

reprezentată schema prelucrării braţelor pe partea exterioară, cu ajutorul unui joc de două freze-disc cu două

tăişuri. Orientarea şi fixarea piesei se fac în mandrină cu trei bacuri, iar poziţionarea unghiulară este realizată

cu ajutorul unui element rigid sau elastic introdus între braţele furcii.

În cazul furcilor de dimensiuni mari, forjate grosolan, este necesară şi prelucrarea conturului celor

două braţe. În producţia de serie mică, această prelucrare se execută pe maşini de frezat universale, cu

ajutorul mesei rotative; în producţia de serie mare, conturul braţelor se prelucrează pe maşini de copiat după

sablon.

d.Prelucrarea alezajelor din braţe. Tipul utilajului folosit pentru executarea alezajelor din braţe

este determinat, în principal, de tipul producţiei.

În producţia de unicat şi serie mică, prelucrarea

alezajelor din braţe se execută pe maşini de

frezat universale sau pe maşini de prelucrat în

coordonate. În producţia de serie mare se

utilizează agregate cu mai multe posturi de

lucru, care au posibilitatea de a realiza un grad

înalt de concentrarea prelucrărilor.

Una din schemele posibile de prelucrare este dată în fig. 17.28. Prelucrarea celor două alezaje se poate

executa succesiv, prin indexarea cu 180° (producţia de serie mică) sau simultan (producţie de serie mare), сu

două capete de lucru. Operaţia comportă mai multe faze de prelucrare, în care intervin mai multe tipuri de

scule: găurire cu burghiul, lărgire cu bară de alezat portcuţit sau cu lărgitor, prelucrarea degajării pentru

capac cu adâncitor sau bară de alezat portcuţit, prelucrarea fină a alezajului cu alezor de maşină sau cu bară

de alezat cu reglare micrometrică a sculei.

e.Prelucrarea găurilor de fixare a capacelor în braţe. În producţiile de unicate şi serie mică se

execută gaurile de fixare, de obicei, pe maşini de găurit verticale, сu capace asamblate în furcă. Mai întâi se

execută găurirea cu burghiul, prin capac şi braţ, la diametrul necesar prelucrării filetului. Apoi capacele se

demontează şi gaurile acestora sunt lărgite separat la diametrul de trecere al şuruburilor. În găurile din braţe

se prelucrează filete cu ajutorul unui set de tarozi.

În producţia de serie mare, găurile din braţe şi din capace se execută separat pe agregate cu mai

multe posturi de lucru şi mai multe scule. care lucrează simultan.

f.Prelucrarea canelurilor în butuc. Canelurile servesc la asamblarea furcii cu arborele cardanic. În

general, acestea se execută prin broşare. În cazuri cu totul excepţionale, în producţiile de unicate şi serie

mică, canelurile se executa prin mortezare. Precizia obţinută în acest caz este scăzută şi, de obicei, după mortezare, se prevede о ajustare manuals a canelurilor.

g. Controlul final. În cadrul controlului final se verifică realizarea parametrilor de precizie impuşi în desen. În

producţiile de unicate şi serie mică, controlul este efectuat cu mijloace de masurare universale, iar în producţia de serie

mare cu dispozitive de control adecvate, care pot pune în evidenţă mai mulţi parametri de precizie simultan.

17.5.2. Prelucrarea mecanică a crucilor cardanice

Crucile cardanice prezintă asemănări constructive indiferent de domeniul lor de utilizare. Această

particularitate determină structuri de proces tehnologic care nu prezintă diferenţe seminificative de la un tip de cruce

cardanică la altul.

Principalele grupe de prelucrări executate la fabricarea crucilor cardanice sunt urmmătoarele: prelucrarea bazelor

tehnologice; prelucrarea de degrosare şi semifinisare a fusurilor; prelucrarea găurilor de ungere şi a celor pentru fixarea

elementelor sistemului de ungere; prelucrarea canalelor de ungere; finisarea fusurilor şi a suprafeţelor frontale ale

acestora.

a. Prelucrarea bazelor tehnologice. Forma de ansamblu a furcii cardanice impune prelucrarea fusurilor cu

fixarea piesei între vârfuri. De aceea, în cadrul primei operatii , se execută prelucrarea suprafeţelor frontale ale fusurilor

şi găurile de centrare (fig. 17.29), acestea din urmă constituind baze tehnologice pentru strunjire, rectificare şi control.

Această operaţie poate fi executată pe masini de frezat universale, pe maşini de frezat şi centruit bilaterale, pe

strunguri universale sau revolver. Orientarea si fixarea se realizează pe un dispozitiv prevăzut cu trei prisme scurte;

dispozitivul poate fi realizat în diferite variante constructiv-functionale, permiţând sau nu indexarea circulară cu 90° sau

180°. În general, când prelucrarea se execută pe strung, dispozitivul este indexabil, pentru a permite aducerea fiecărui

fus în poziţia de lucru.

Dată fiind importanţa pe care о au găurile de centrare, adâncimea acestora este, de obicei, controlată prin

măsurarea cotei peste bile calibrate (fig. 17.30).

b. Prelucrarea de degroşare şi de semifinisare a fusurilor. Acestea se execută prin strunjire, cu fixarea

piesei între vârfuri (fig. 17.31). În producţia de serie mică, prelucrarea se face succesiv, fus după fus, pe strunguri

universale, cu întoarcerea piesei

între vârfuri. În producţia de serie mare, prelucrarea se execută pe strunguri revolver, piesa fiind fixată între

vârfuri pe un dispozitiv rotitor, care se indexează după prelucrarea fiecărui fus.

c. Prelucrarea găurilor (fig. 17.32). Găurile de ungere se pot prelucra în mai multe variante. Astfel,

această prelucrare se poate realiza, ca fază distinctă, în cadrul operaţiei de prelucrare a capetelor fusurilor, cu

ajutorul unui burghiu montat în capul revolver, după executarea găurilor de centrare. Prelucrarea pe strungul

revolver se execută cu avans continuu, fapt ce îngreunează evacuarea aşchiilor. Din această cauză, burghiul,

care are о lungime mult mai mare decât diametrul, se poate rupe.

Pentru a evita acest neajuns, se preferă varianta în care găurile de ungere se prelucrează într-o

operaţie distinctă, după degrosarea şi semifinisarea fusurilor. Această prelucrare se poate realiza pe strung,

într-un dispozitiv asemănător celui utilizat la prima operatie, sau pe о masină de găurit verticală, folosind

dispozitiv cu bucşă de ghidare a sculei. În cazul crucilor cardanice de dimensiuni mici, găurirea se executa de

la capătul unui fus până în partea opusă, la capătul celuilalt fus. În schimb, la crucile cardanice de dimensiuni

mari, găurirea se execută numai până la mijlocul piesei, fiind necesară indexarea pentru fiecare fus în parte.

La întâlnirea celor doua găuri executate din capetele a două fusuri opuse pot apărea devieri ale axei găurilor,

fapt ce poate provoca ruperea burghiului. De aceea, în cazul crucilor cardanice mari, se execută mai întâi о

gaură centrală, pentru ieşirea găurilor de ungere, urmând ca aceasta să fie astupată, ulterior, cu ajutorui unui

dop filetat.

Tot în cadrul acestei operaţii, sau într-o operaţie distinctă, se prelucrează gaura şi filetul pentru

legătura la sistemul de ungere al rulmenţilor (v. fig. 17.32).

d. Prelucrarea canalelor de ungere. Această operaţie se poate executa prin frezare-sau broşare (fig.

17.33). În general, este preferată pre-lucrarea prin frezare, piesele fund aşe- zate în pachet pe un dispozitiv de

construcţie specială. După prelucrarea canalelor este

necesar să se înlăture bavurile formate la iesirea din

găurile de centrare.

Deoarece canalele de ungere creează

discontinuităţi ale găurilor de centrare, acestea având efecte negative la rectifiсагеа ulterioară a fusurilor între

vârfuri, în anumite variante de proces tehnologic canalele de

ungere se execută în ultima operaţie de prelucrare mecanică.

Întrucât la stadiul respectiv fusurile sunt deja durificate

superficil, prelucrarea canalelor de ungere se execută, în acest

caz, cu ajutorul unor discuri abrazive, cu liant din bacheliţă sau

din vulcanită.

e. Finisarea fusurilor şi a suprafeţelor frontale. Înainte

de a fi finisate prin rectificare, fusurile sunt durificate superficial. În funcţie de materialul din care sunt confecţionate,

durificarea fusurilor se realizează prin carburare şi călire sau prin că1ire superficială. După tratamentul termic de

durificare a fusurilor, se impune corectarea găurilor de centrare. Adâncimea găurilor corectate este controlata prin

măsurarea cotei peste bile, conform schemei de măsurare din fig. 17.30.

Rectificarea suprafeţelor cilindrice ale fusurilor se realizează pe maşini de rectificat rotund exterior, cu

orientarea şi fixarea piesei între vârfuri. Prelucrarea se executa iîn doua faze: degroşarea cu avans de pătrundere şi

finisare cu avans combinat (de pătrundere şi longitudinal), în felul acesta obţinându-se о rugozitate superioară a

suprafeţelor, Ra = (0,8...0,4) µm.

Rectificarea suprafeţelor frontale ale fusurilor se realizează pe maşini de rectificat plan, aşezând mai multe

piese în pachet, într-un dispozitiv de construcţie specială.

17.6. Tehnologia prelucrării arborilor cotiţi

Arborii cotiţi sunt piese cu axe paralele dispuse unghiular în spaţiu şi au rolul de a transforma mişcarea de

translaţie în mişcare de rotaţie.

Din punctul de vedere al dimensiunilor, arborii cotiţi pot fi clasificaţi în următoarele grupe: arbori cotiţi mici,

utilizaţi cu precădere în construcţia compresoarelor şi a pompelor; arbori cotiţi mijlocii, utilizaţi în construcţia

motoarelor de autovehicule şi a unor compresoare; arbori cotiţi grei, utilizaţi la motoarele diesel de putere mare, (5000..

15 000) CP; arbori cotifi foarte grei, intalniti la motoarele diesel de puteri foarte mari, (20 000...50 000) CP.

Abaterile admisibile ale diametrelor fusurilor paliere şi manetoanelor sunt în limitele de (0,05...0,003) mm;

abaterile de la paralelism între axele fusurilor paliere şi a celor manetoane sunt în limitele (0,03...0,01)/100 mm.

Rugozitatea la fusuri trebuie sa fie foarte mica, Ra = (0,2...0,1) µm, iar stratul superficial este călit pe о adancime de

(3...4) mm la duritatea de (52...64) HRC.

La proiectarea tehnologiilor de prelucrare a arborilor cotiţi trebuie avut în vedere faptul că aceste piese au о

rigiditate relativ mică, fapt ce impune utilizarea de reazeme suplimentare şi, în unele cazuri, antrenarea bilaterală sau

centrală în timpul prelucrării.

Principalele grupe de prelucrări executate la fabricarea arborilor cotiţi sunt următoarele: prelucrarea bazelor

tehnologice; prelucrarea de degrosare şi semifinisare a fusurilor paliere si manetoane; prelucrarea găurilor de asamblare

şi ungere; tratamentul termic de durificare superficială a fusurilor; prelucrarea de finisare şi de netezire a fusurilor;

echilibrarea dinamică; controlul final.

a. Prelucrarea bazelor tehnologice. Bazele tehnologice principale sunt materiali-

zate prin găurire de centrare executate în capetele fusurilor paliere extreme. Pentru prelucrarea acestora sunt

utilizate maşini de frezat şi centruit bilaterale, semifabricatul arborelui cotit fiind poziţionat pe grăsime prin

intermediul fusurilor extreme.Pentru mărirea rigidităţii în timpul prelucrării se ia bază tehnologică

suplimentară fusul palier din mijloc (sau două fusuri paliere centrale, pentru arborii de lungime mare).

Suprafeţele acestor fusuri, care vor servi pentru sprijinirea arborelui cotit în linete, se prelucrează în cadrul

cperaţiilor pregătitoare prin strunjire (eventual rectificare).

b. Prelucrarea de degrosare şi semifinisare a fusurilor şi braţelor. Fusurile paliere şi manetoane

se pot executa prin strunjire sau frezare. Tipul de maşină-unealtă utilizat,_sculele şi dispozitivele depind de

caracterul producţiei.

În cazul producţiilor de unicate şi serie mică, prelucrarea se execută pe strunguri universale. La

început se execută prelucrarea fusurilor paliere, cu fixarea arborelui între vârfuri. Arborii de lungime mare

sunt sprijiniţi suplimentar într-o linetă fixă, prin intermediul unui fus-palier central, prelucrat anterior în

cadrul operaţiilor pregătitoare.

Dacă arborele prezintă rigiditate mică, pe linia fusurilor-paliere se pot introduce, între braţele

manetoane, tiranţi de rigidizare (fig. 17.34), formaţi dintr-o bucsă cu filet dreapta-stânga şi două şuruburi de

construcţie specială.

Pentru strunjirea fusurilor manetoane este necesar ca axa acestora să fie adusă în coincidenţă cu axa

strungului. În acest scop se pot utiliza diferite metode şi dispozitive. Un dispozitiv simplu este reprezentat în

fig. 17.35. Acesta este constituit dintr-o

flanşă, prevăzută cu găuri de centrare

excentrice, a căror poziţie corespunde

poziţiilor ocupate de liniile fusurilor

manetoane. Pentru a mări rezistenţa la

uzare a găurilor de centrare acestea se pot

executa în pastile din carburi metalice, care

se preeseaza în corpul flansei.

În producţiile de serie mare şi

masă, strunjirea fusurilor paliere se

realizează pe strunguri semiautomate, care

permit prelucrarea simultană a suprafeţelor

cilindrice şi frontale. Arborele este fixat între vârfuri şi antrenat cu un dispozitiv central (fig. 17.36).

Prelucrarea suprafeţelor cilindrice şi frontale ale fusurilor mane-toane se poate executa în două variante,în

funcţie de tipul utiliajului existent prelucrarea manetoanelor

perechi pe acelaşi ax de rotaţie sau prelucrarea simultană a

tuturor manetoanelor.

În primul caz, arborele cotit este fixat şi antrenat

prin cele două fusuri paliere de сарăt, cu ajutorul a două

dispozitive cu excentricitate variabilă, care permit indexarea

circulară a piesei, pentru aducerea oricărei linii de fusuri

manetoane în poziţia de lucru.Fusurile de pe fiecare linie sunt

prelucrate simultan cu un număr corespunzător de scule. Pentru a asigura о rigiditate sporită a piesei în

timpul prelucrării, unul dintre fusurile paliere centrale este sprijinit într-o linetă de construcţie specială, care

îi permite mişcarea excentrică în jurul axei liniei de fusuri manetoane care se prelucrează.

În al doilea caz, prelucrarea se execută pe strunguri speciale, prin copiere după un arbore etalon (fig.

17.37). Arborele cotit este fixat între vârfuri şi sprijinit cu fusul-palier central într-o linetă de construcţie

specială. Strungul posedă un număr de cărucioare portcuţit egal cu numărul fusurilor manetoane. Pe fiecare

portcuţit se află câte trei scule - două pentru prelucrarea suprafeţelor frontale şi una pentru prelucrarea

suprafeţei cilindrice. Cărucioarele portcuţit urmăresc miscarea fusurilor manetoane asemenea unor bile, fiind

comandate de arborele etalon. Deoarece

se prelucrează simultan şi în mod

continuu toate fusurile manetoane, acest

procedeu asigură о productivitate foarte

mare.

Un alt procedeu utilizat în

producţia de serie mare si masă, la degroşarea şi semifinisarea fusurilor paliere şi manetoane, este frezarea.

Prelucrarea prin frezare se execută pe maşini speciale de frezat arbori cotiţi, cu scule care pot avea dantură

exterioară (fig. 17.38,a)sau interioară (fig. 17.38, b). Frezele cu dantură interioară asigură о prelucrare mai

bună datorită faptului că arcul de contact dintre sculă şi piesă are valori mai mari, fapt ce conduce la

cresterea stabilităţii dinamice a procesului de prelucrare.

În producţiile individuale şi de serie mică prelucrarea braţelor se poate face prin rabotare pe maşini

de rabotat obişnuite la care cuţitul merge în gol întreg spaţiul dintre braţe, în cursa activă. Există şi maşini

speciale de rabotat transversal, la care arborele cotit stă pe loc, iar cuţitul execută mişcarea de lucru în lungul

braţelor. Maşinile respective sunt prevăzute cu dispozitive de divizare necesare pentru rotirea arborelui cotit

cu 90°, 120° sau 180° şi fixarea lui în poziţia necesară rabotării tuturor braţelor.

Dezvoltarea industriei de automobile şi tractoare, fabricarea acestora în serie mare şi de masă au

impus necesitatea îmbunătaţirii procesului tehnologic de prelucrare a arborilor cotiţi. Astfel, arborii cotiţi de

autovehicule se matriţeaza sau se toarnă din fontă perlitică cu un adaos de prelucrare relativ mic şi se

prelucrează prin aşchiere numai fusurile palier şi fusurile manetoane (bielaă. Arborii cotiţi din fontă

maleabilă perlitică cu 0,025% bismut şi 0,03% bor se toarnă în forme-coji, fiind un procedeu mult mai ieftin.

La arborele forjat, se îndepărtează prin aschiere 21 % din masa lui, iar la cel turnat numai 15%. Prima

operaţie după matriţarea arborilor este sablarea şi tratarea cu acizi, după care urmează un control minuţios al

semifabricatului şi un control de duritate. După controlul

de duritte urmează îndepărtarea la prese speciale de îndepărtat. Îndepărtarea se repetă în decursul procesului

tehnologic după operaţiile de degroşare şi finisare a fusurilor. În multe cazuri braţele nu se prelucrează. În

condiţiile producţiei de maă se întrebuinţează maşini-unelte speciale de mare productivitate. La majoritatea

acestor maşini piesele sunt antrenate din două părţi. Datorită acestui fapt ungiul de torsiune al arborelui la

strunjire se apreciază a fi de patru ori mai mic. Se întrebuinţează, de asemenea, maşini speciale pe care

piesele sunt antrenate de la mijloc, ambele capete fiind accesibile prelucrărilor

с Prelucrarea găurilorde asamblare şi de ungere. În producţiile de unicate şi serie

mică,prelucrarea găurilor pentru asamblate (gaura centrală şi gările de flanşă) se execută pe maşini de găurit

universale, pe maşini de frezat sau pe maşini de găurit, alezat şi frezat orizontale. Orientarea şi fixarea

arborelui cotit se face utilizând două dintre fusurile paliere,care se reazemă pe prisme scurte.

În producţiile de serie mare şi masă, prelucrarea găurilor pentru asamblare se execută pe maşini

bilaterale semiautomate, cu mai multe poziţii de lucru. Toate găurile se prelucrează simultan, cu capete

multiaxe, iar anumite tipuri de utilaje permit chiar prelucrarea simultană a găurilor la doi-trei arbori.

Execuţia găurilor de ungere implică utilizarea unor dispozitive şi scule speciale, în general ghidate

(fig.17.39).Fiind găuri lungi, tehnologia lor de execuţie comportă mai multe faze de lucru succesive,

executate în următoarea ordine: pregăurire pe adâncime relativ mică, cu un burghiu cu diametru mai mare;

adâncirea şi teşirea acestei găuri, pentru a uşura pătrunderea în poziţie înclinată faţă de suprafaţa fusului;

găurirea cu burghiu special pentru găuri lungi, având diametrul corespunzător găurii de ungere.

d. Tratamentul termic de durificare superficială. Arborii cotiţi executaţi din oţeluri de

îmbunatăţire se durifică superficial prin călire. Încălzirea stratului superficial se realizează cu arzătoare cu

flacără oxiacetilenică dispuse circular, în producţiile de unicat si serie mică, si cu curenţi de înaltă frecvenţă,

în producţiile de serie mare şi masă. Răcirea se realizează, de obicei, în арă. După călire se execută о

revenire joasă, prin încălzire la (200...220)°C.

După tratamentul termic arborele cotit este supus unei operaţii de control, al căruiscop este

depistarea eventualelor deformaţii cauzate de tratament. Dacă aceste deformaţii există şi depăşesc limitele

admisibile, se procedează la redresarea arborelui cotit, prin îndreptarea cu ajutorul unei prese.

e. Prelucrarea de finisare şi netezire a fusurilor. Finisarea fusurilor se realizează prin rectificare,

după tratamentul termic. Rectificarea fusurilor-paliere se execută individual în producţiile de unicate şi serie

mică şi toate deodată în producţiile de serie mare şi masă. Fixarea arborelui se face între vârfuri şi, în unele

cazuri, este sprijinit suplimentar pe un fus-palier central. Schema rectificării simultane a fusurilor paliere este

dată în fig. 17.40.

Fusurile-manetoane se rectifică individual, atât în producţia de serie mică, cât şi în producţia de serie

mare. Maşinile pe care se realizează rectificarea sunt echipate cu dispozitive de antrenare bilaterala, care au

posibilitatea de a se indexa atât liniar, cât şi circular. Prin indexarea liniară se asigură excentricitatea dintre

linia fusurilor manetoane şi cea a fusurilor paliere, iar prin indexarea circulară se asigură aducerea succesivă

a fiecărei linii de fusuri-manetoane în poziţia de lucru.

Rectificarea fusurilor, atât a celor paliere, cât şi a celor manetoane, se execută în două faze: cu adaos

de prelucrare în limitele (0,2.. .0,4) mm şi finisare cu adaos de prelucrare de (0,08...0,15) mm.Rectificarea de

degroşare se execută numai cu avans de pătrundere. La rectificarea de finisare, discul abraziv are şi о mişcare

de oscilaţie în lungul axei fusului, fapt ce contribuie la obţinerea unei rugozităţi superioare. În general, după

rectificare, rugozitatea fusurilor este în limitele Ra = (0,8...0,6) µm.

Pentru obtinerea unei rugozitati Ra = (0,2...0,1) µm, după rectificare, suprafeţele fusurilor sunt supuse unor

prelucrări de netezire.

În producţiile de unicate şi serie mică, netezirea se execută cu paste

abrazive, utilizând drept sculă cleşti din lemn, din esenţa moale (fig. 17.41). La

început se folosesc paste cu granulatie mare şi apoi cu granulate din ce în ce mai

mică. Astfel, rugozitatea fusurilor poate ajunge la Ra = (0,4...0,3) µm. Pentru a

realiza rugozitatea impusă, Ra = (0,2...0,1) µm, după netezire,fusurile se lustruiesc

cu benzi din stofă aspra sau dm piele de bovină. Înainte de lustruire fusurile sunt

spălate cu petrol pentru a înlărura particulele abrazive rămase pe suprafaţă după netezire.

În producţia de serie mare, netezirea fusurilor se realizează prin vibronetezire, pe o maşină

semiautomată, care lucrează prin copiere după un arbore etalon. Prin aplicarea acestui procedeu se pot netezi

simultan toate fusurile palier şi manetoane. Şi în acest caz, in final, fusurile se lustruiesc cu benzi din stofă

aspră sau piele pe maşini specializate.

La unii arbori cotiţi, pentru cresterea rezistenţei la oboseală, racordările dintre fusuri şi braţe se

finisează prin rulare cu role profilate din oţel călit.

f.Echilibrarea dinamică. Această operatie are rolul de a corija repartiţia de masă a rborelui cotit,

astfel încât centrul său de masă să se găsească pe axa de rotaţie. În acest scop, sunt utilizate maşini de

echilibrat dinamic, care indică precis locurile în care există masă în surplus şi valoarea acesteia. Înlăturarea

execesului de masă se face prin practicarea unor găuri în braţele manetoanelor.

g.Controlul final. În cadrul operaţiei de contral final se verifică dacă în timpul prelucrărilor au fost

realizate condiţiile tehnice de execuţie prescrise în desenul piesei. În producţiile de unicate si serie mică,

controlul final se efectuează cu mijloace de măsurare universale, iar în cadrul producţiei de serie mare cu

dispozitive de control multiparametru, cu afişare numerică a dimensiunilor măsurate.

BIBLIOGRAFIE

1. Albu, A. ş.a. Programarea asistată de calculator a maşinilor-unelte. Bucureşti, Editura Tehnică, 1980. 2. Botez, E. ş.a. Tehnologia programării numerice a maşinilor-unelte. Bucureşti, Editura Tehnică, 1973. 3. Brăgaru, A. Bazele optimizării proceselor tehnologice în construcţia de maşini. Bucureşti, I.P.B., 1978. 4. Brăgaru, A. ş.a. Teoria şi practica proiectării dispozitivelor pentru prelucrări pe maşini-unelte. Bucureşti,

Editura Tehnică, 1982. 5. Ciocârdia, C. ş.a. Bazele elaborării proceselor tehnologice în construcţia de maşini. Bucureşti, Editura Didactică

şi Pedagogică, 1983. 6. Demianiuk, F.S. Bazele tehnologice ale producţiei în flux şi automatizate. Bucureşti, Editura Tehnică, 1962. 7. Drăghici, Gh. Tehnologia construcţiei de maşini. Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică, 1984. 8. Enache, Şt. Calitatea suprafeţelor prelucrate. Bucureşti, Editura Tehnică, 1966. 9. Epureanu, A. ş.a. Tehnologia construcţiei de maşini. Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică, 1983. 10. Filipoiu, D. Contribuţii privind cercetarea şi proiectarea transmisiilor armonice. Teză de doctorat. Bucureşti,

I.P.B., 1986. 11. Gavrilaş, I. ş.a. Tehnologia pieselor de tip arbore, bucşe, disc pe maşini-unelte clasice şi cu comandă program.

Bucureşti, Editura Tehnică, 1975. 12. Gavrilaş, I. ş.a. Tehnologia construcţiei de maşini. Voi I, II şi III. Bucureşti, I.P.B., 1988. 13. Gavrilaş, I. ş.a. Tehnologia de fabricaţie a roţilor dinţate. Bucureşti, Editura Tehnică, 1982. 14. Gheghea, I. ş.a. Exploatarea şi întreţinerea maşinilor-unelte cu comandă după program. Bucureşti, Editura

Tehnică, 1980. 15. Kovâcs,Fr. ş.a. Manipulatoare, roboţi şi aplicaţiile lor industriale. Timişoara, Editura Facla, 1982. 16 Manoliu, R. ş.a. Maşini-agregate şi linii automate. Bucureşti, Editura Tehnică, 1965. 17. Micşa, I. Tehnologia construcţiei de maşini. Voi. I. Timişoara I.P.T., 1981. 18. Neagu, C. ş.a. Presarea volumică la rece a pieselor cu filet şi dantură. Bucureşti, Editura Tehnică, 1994. 19. Oprean, A. ş.a. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor. Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică, 1981. 20.Petriceanu, Gh. ş.a. Proiectarea proceselor tehnologice şi reglarea strungurilor automate. Bucureşti, Editura Tehnică, 1979. 21.Picoş, C. Tehnologia construcţiei de maşini. Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică, 1974. 22.Popovici, С ş.a. Tehnologia construcţiilor de maşini. Bucureşti, Editura Tehnică, 1967. 23.Pruteanu, O. ş.a. Tehnologia fabricării maşinilor. Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică, 1981. 24.Rădulescu, Al. ş.a. Bazele tehnologiei construcţiei maşinilor-unelte. Bucureşti, Editura Didactică şi Pedagogică, 1982. 25.Rădulescu, AI. ş.a. Tehnologia fabricării maşinilor. Partea I. Bucureşti, I.P.B., 1982. 26.Savii, G. ş.a. Flexibilitatea în fabricaţie de maşini. Timişoara, Editura Facla, 1977. 27.Tache, V. ş.a. Dispozitive pentru maşini-unelte. Proiectarea schemelor de orientare şi fixare a semifabricatelor. Bucureşti, Editura Tehnică, 1976. 28.Tache, V. ş.a. Proiectarea dispozitivelor pentru maşini-unelte. Bucureşti, Editura Tehnică, 1995. 29.Trandafir, M. ş.a. Automatizarea proceselor tehnologice. Bucureşti, I.P.B., 1985. 30.Vlase, A. ş.a. Regimuri de aşchiere, adaosuri de prelucrare şi norme tehnice de timp. Voi. I. 1983, Voi. II. 1985, Bucureşti, Editura Tehnică. 31.Vlase, A. ş.a. Tehnologii de prelucrare pe strunguri. Bucureşti, Editura Tehnică, 1989. 32.Vlase, A. ş.a. Tehnologii de prelucrare pe maşini de frezat. Bucureşti, Editura Tehnică, 1993. 33.Vlase, A. ş.a. Tehnologii de prelucrare pe maşini de găurit. Bucureşti, Editura Tehnică, 1994. 34.Vlase, A. ş.a. Tehnologii de prelucrare pe maşini de rectificat. Bucureşti, Editura Tehnică, 1995.

Aurelian Vlase

Documents

Transcript of Aurelian Vlase