Capitolul 13

Maşini-unelte de prelucrat prin deformare cu mişcare principala de rotaţie

Cuprins13.1. Maşini de tăiat cu cuţite disc13.2. Maşini de îndreptat table13.3. Maşini de îndreptat ţevi (şi bare)13.4. Maşini de îndoit table13.5. Maşini de îndoit ţevi13.6. Maşini de îndoit profiluri13.7. Maşini de roluit13.8. Maşini de rulat longitudinal13.9. Maşini de rulat capace de rezervor13.10. Maşini de filetat prin rulare13.11. Maşini de rulat danturi (cilindrice)13.12. Maşini de rulat caneluri (cilindrice drepte)13.13. Maşini de format, prin rulare, elemente de rulmenţi13.14. Maşini de ambutisat rotativ (fasonat)13.15. Maşini de extrudat rotativ13.16. Maşini de forjat rotativ13.17. Maşini de finisat prin deformare plastică superficialăReferinţe bibliografice

Mişcarea de rotaţie este una care se obţine uşor şi pentru a cărei transmitere se utilizează piese relativ uşor de realizat. Dar mai important este faptul că prelucrările realizate cu mişcare de rotaţie, de regulă destinate producţiilor de serie mare şi de masă, asigură productivitate mult crescută faţă de prelucrările realizate cu mişcare de translaţie.

Prelucrările prin deformare plastică la care mişcarea principală este de rotaţie sunt de regulă unele cu destinaţie bine precizată, cel mai adesea fiind cu destinaţie specială sau chiar specializată. Prin urmare maşinile-unelte de prelucrat prin deformare cu mişcare principală de rotaţie sunt de regulă unele speciale sau chiar specializate. Există, evident, şi unele care au o destinaţie mai generală, dar tară a se putea spune că sunt "universale".

13.1. Maşini de tăiat cu cuţite disc

Maşinile de tăiat cu cuţite-xlisc se utilizează pentru debitarea din tablă a unor piese cu contur oarecare (inclusiv circulare, dar de regulă de diametre mari, unicate sau realizate în serii mici), pentru tăierea (tunderea) marginilor unor piese mari obţinute prin ambutisare, pentru reliefarea şi marcarea unor piese sau pentru tăierea în benzi, aceasta din urmă fiind în prezent aplicaţia cea mai răspândită pentru această grupă de maşini.

Pentru tăierea în benzi se utilizează mai multe perechi de cuțite dispuse la distanțe adecvate de-a lungul a doi arbori paraleli. Schemele de tăietre utilizate și imaginea unei mașini de tăiat benzi din tablă rulou se prezintă în figura 13.1.

Figura 13.1 Scheme de tăiere în benzi a tablelor (a şi b) şi imaginea unei maşini de tăiat benzi de tablă

Pentru tăierea de benzi înguste se utilizează schema din figura 13.1 a.Cuţitele 1, cilindrice, cu muchii tăietoare de ambele feţe frontale, au lăţimea

egală cu cea a benzilor ce trebuie debitate. Peste bucşele distanţiere 2 se amplasează nişte bucşe 3, realizate de preferinţă dintr-un cauciuc mai dur. Acestea au rolul de a asigura antrenarea în mişcare de avans a tablei semifabricat, dar şi de a nu permite fâşiilor debitate să se deformeze prin încovoiere.

Pentru tăierea de benzi cu lăţime mai mare se utilizează schema b). Între cuţitele-disc 1 sunt plasate bucşele distanţier 2. Bucşele de cauciuc 3 sunt şi ele prezente, având acelaşi rol ca cel menţionat mai sus. Chiar dacă cuţitele-disc dispun fiecare de câte două muchii tăietoare, la această schemă de tăiere fiecare cuţit taie doar cu câte o singură muchie.

La ambele scheme, cei doi arbori principali 4 sunt antrenori şi au, evident, turaţii egale, sensurile lor de rotaţie fiind diferite. Unul dintre arbori este fix, celuilalt asigurându-i-se posibilitatea de translaţie pe verticală. Antrenarea arborilor 4 se face cu ajutorul unor cuplaje cu axe paralele (cuplaje cardanice sau cuplaje Oldham).

Tăierea cu o singură pereche de discuri are o destinaţie mai largă, câteva aplicaţii fiind deja menţionate mai sus. Schemele de tăiere cunoscute, posibil de utilizat şi pentru marcare sau bordurare, sunt prezentate în figura 13.2.

Figura 13.2 Scheme de tăiere a tablelor utilizând două cuţite disc [136]

Tabla de prelucrat se deplasează sub acţiunea forţei de frecare care apare între aceasta şi suprafeţele active ale celor două cuţite disc, când acestea se rotesc în sensuri opuse. Pentru a se produce autoînaintarea tablei în vederea tăierii şi pentru a se realiza corect separarea, cele două cuţite-disc se dispun astfel încât muchiile lor tăietoare să se suprapună cu o cată a = (0,2 ... 0,3) . g. Jocul dintre cuţite se reglează astfel încât să se asigure valori în domeniul j = (0,05 ... 0,07) . g. Varianta din figura 13.2a, cu cuţitele disc perpendiculare pe planul tablei, se utilizează la tăierea pe contur rectiliniu a marginilor pieselor poligonale şi pentru operaţii de debitare. Varianta din figura 13.2b, caracterizată prin aşezarea cuţitelor în plane concurente, se utilizează pentru tăierea după contur curbiliniu a marginilor pieselor ambutisate, iar varianta din figura 13.2c, la care discurile sunt aşezate în plane paralele, se recomandă pentru marcarea şi reliefarea pieselor mari executate din tablă.

Scheme cinematice ale unor maşini de tăiat cu cuţite-disc, cu axe înclinate, se prezintă în figura 13.3.

FIGURA 13.3 Scheme cinematice ale unor maşini de tăiat cu o pereche de cuţite-disc, cu axe înclinate [136]

Este de remarcat faptul că ambele cuţite sunt antrenate, mişcările lor de rotaţie având aceeaşi turaţie şi sensuri contrare. Pentru a asigura reglajele necesare cuţitul superior este translatabil în plan vertical, iar unul dintre arborii port-cuţite are posibilitatea translatării în lungul axei sale.

Procedeul de tăiere cu cuţite disc se aplică şi pentru debitarea ţevilor. Schema de principiu a procedeului şi o imagine a zonei de lucru a unei maşini de debitat bare cu cuţite disc se prezintă în figura 13.4.

FIGURA 13.4 Schema de principiu debitarea cu cuţite disc a ţevilor ţi imagine a zonei de lucru la o maşină de debitat de acest tip [179]

13.2. Maşini de îndreptat table

Operaţia de îndreptare a tablelor, în special a celor aprovizionate sub formă de rulou, este necesară ca operaţie pregătitoare, anterioară operaţiilor de debitare sau croire. Îndreptarea tablelor groase se realizează pe prese speciale de îndreptat. Pentru îndreptarea tablelor subţiri, cu grosimi de până la 10 mm [136], se utilizează maşini de îndreptat cu valţuri. Este de remarcat faptul că maşini de acest tip sunt adesea integrate, deseori ca unităţi distincte, în cadrul unor sisteme de prelucrare mai complexe.

Sunt cunoscute şi se utilizează două scheme de amplasare a valţurilor, figura 13.5: cu axele dispuse în două plane paralele sau cu axele dispuse în două plane înclinate.

Figura 13.5 Scheme de amplasare a valţurilor la maşinile de îndreptat tabla [136]

Maşinile cu valţuri paralele utilizează 5 ... 13 valţuri şi sunt destinate îndreptării tablelor cu grosimi de 4 ... 10 mm. Maşinile cu valţuri dispuse în două planuri înclinate au 9 ... 14 valţuri şi se recomandă pentru îndreptarea tablelor cu grosimi de până la 6 mm [136].

Valţurile sunt antrenate toate la aceeaşi turaţie, sensurile de mişcare fiind contrare la valţurile superioare faţă de cele inferioare. Tabla este antrenată datorită forţei normale pe care valţurile o dezvoltă asupra sa şi datorită frecării ce se manifestă pe suprafeţele de contact dintre valţuri şi tablă. Îndreptarea tablei este efectul îndoirii succesive şi repetate la care aceasta este supusă la trecerea ei printre valţuri. La schema cu valţuri dispuse în două plane paralele amplitudinea îndoirii este aceeaşi între oricare dintre două valţuri vecine. La schema cu valţuri dispuse în două plane înclinate amplitudinea îndoirii scade liniar în sensul de avans al tablei, de la o valoare maximă până la zero. Amplitudinea îndoirii se reglează la ambele scheme de lucru prin translatarea pe verticală a grupului de valţuri superioare.

Viteza de îndreptare se recomandă a se alege în domeniul 5 ÷ 10 m/min, dar când maşinile în discuţie sunt incluse în linii tehnologice, pentru respectarea ritmului liniei se pot adopta şi valori mai mari, de 15 ÷ 30 m/min [136].

O bună calitate a operaţiei de îndreptare se asigură şi dacă valţurile au o deformaţie elastică de încovoiere cât mai redusă. Minimizarea deformaţiei elastice a valţurilor se poate face printr-o încărcare adecvată cu forţe a acestora, figura 13.6,

printr-o formă uşor bombată care să compenseze deformatia elastică sau printr-o construcţie specială a maşinii care, în scopul creşterii semnificative a rigidităţii, utilizează grupuri de valturi în două sau trei straturi, figura 13.7.

Figura 13.6 Scheme de încărcare a unui valţ la o maşină de îndreptat tablă [136]

La construcţia din figura 13.7 se identifică un grup suplimentar de valţuri, care asigură tablei o deformare iniţială mare cu scopul final de a uniformiza starea de tensiuni din materialul acesteia şi de a-i reface în acest mod proprietăţile de plasticitate.

Figura 13.7 Construcţia unei maşini de îndreptat cu valţuri dispuse în câte două straturi în plane neparalele [136]

13.3. Maşini de îndreptat ţevi (şi bare)

Deseori este nevoie ca şi ţevile să fie supuse unui proces de îndreptare. Pentru aceasta se construiesc maşini speciale, cu role şi mişcare principală de rotaţie. Imaginile a două maşini de îndreptat ţevi se prezintă în figura 13.8.

Figura 13.8 Maşini de îndreptat ţevi. Vederi [219]

Ţeava de îndreptat este forţată să treacă prin dreptul a două sau trei, rar mai multe, grupuri de 1+2 role. Axele rolelor sunt orizontale, dar orientate înclinat faţă de direcţia de avans a ţevii. Orientarea axelor rolelor faţă de direcţia de avans a ţevii se poate regla.

Profilul rolelor este unul particular (hiperboloid de rotaţie), determinat astfel încât să asigure o lungime de contact cât mai mare între acestea şi ţeava supusă îndreptării. Rolele superioare sunt deplasabile pe verticală, acestea fiind cele care dezvoltă forţa normală de apăsare asupra ţevii, care este solicitată local (şi) la încovoiere.

Sunt antrenate în mişcare de rotaţie rolele inferioare, mişcarea lor de rotaţie determinând asupra ţevii o mişcare de rotaţie în jurul axei sale şi o mişcare de translaţie în lungul axei. Mişcarea de rotaţie şi de translaţie a ţevii induce o mişcare de rotaţie a rolelor superioare.

13.4. Maşini de îndoit table

Sunt multe aplicaţii care necesită piese mari din tablă obţinute prin îndoire. Procedeu se utilizează în special pentru a obţine ţevi de diametre medii şi mari, corpuri de rezervor, inclusiv de cisterne, în industria auto, aeronautică şi militară etc.

Pentru îndoirea tablelor se folosesc maşini cu valţuri. Dacă valturile sunt paralele piesele obţinute sunt cilindrice sau părţi dintr-un cilindru. Dacă valturile nu sunt paralele, atunci piesele obţinute sunt conice sau părţi dintr-un con.

Sunt cunoscute şi se utilizează curent trei scheme de îndoire cu valţuri a tablelor, figura 13.9: a) cu 1+2 valţuri dispuse simetric; b) cu 1+2 valţuri dispuse nesimetric; c) cu 1+3 valţuri dispuse simetric.

Figura 13.9 Scheme de îndoire cu valţuri a tablelor [136]

Schema a) este cea mai simplă, dar nu asigură şi îndoirea capetelor tablei supuse procesului. Acest dezavantaj este în bună măsură eliminat la schema b) şi practic complet eliminat la schema c), care de altfel reprezintă însumarea caracteristicilor şi avantajelor oferite de schemele a) şi b). Cele mai frecvent utilizate sunt totuşi maşinile cu 1+2 valţuri, simetrice sau nu.

Se construiesc adesea maşini de mari dimensiuni, fapt ilustrat în figura 13.10.

Figura 13.10 Maşină de îndoit cu valţuri, de mari dimensiuni

Maşinile de îndoit cu valţuri au o structură cinematică simplă, chiar şi în cazul maşinilor de mari dimensiuni. Antrenarea este manuală la maşinile de mici dimensiuni, destinate îndoirii de table subţiri (de până la 2 mm), este mecanică în cazul maşinilor de îndoit de gabarite medii, şi mecano-hidraulică sau doar-hidraulică în cazul maşinilor de îndoit de gabarit mare, destinate îndoirii tablelor groase (cu grosimi de 50 ... 60 mm sau chiar mai mult).

Modul de desfăşurare a procesului de îndoire a unei table pe maşini de îndoit cu valţuri se exemplifică prin imaginile din figura 13.11.

Figura 13.11 Maşină de îndoit cu valţuri, de mari dimensiuni

Îndoirea pe maşini cu valţuri unei table, fie ea şi subţire, nu se face la o singură trecere, ci prin mai multe, dar fără a fi eliminată din spaţiul dintre valţuri. Pentru aceasta este nevoie ca valţul antrenor (unul sau mai multe) să îşi schimbe alternativ sensul de rotaţie. Creşterea progresivă a curburii tablei ce se îndoaie se asigură prin micşorarea treptată a distanţei dintre valţuri.

În funcţie de construcţia maşinii, translatabil pe verticală este fie valţul superior (soluţie evidentă la imaginea din stânga din figura 13.11), fie valţurile inferioare. Primul caz este cel mai frecvent întâlnit.

13.5. Maşini de îndoit ţevi

În industria constructoare de maşini, şi nu numai, cerinţa de piese realizate din ţevi prin îndoire este foarte mare. Ţevi îndoite de diverse mărimi şi configuraţii se utilizează frecvent în industria auto, la construcţia de aeronave, la instalaţiile hidraulice şi pneumatice (inclusiv ale maşinilor-unelte, în particular a celor de prelucrat prin deformare), în industria alimentară, a bunurilor de larg consum etc.

Realizarea unei singure îndoituri asupra unor semifabricate din ţeava se poate realiza pe prese universale utilizând scule adecvate sau prin utilizarea unor echipamente simple, chiar portabile, acţionate de regulă hidraulic, special concepute pentru îndoirea ţevilor, figura 10.12.

Figura 13.12 Echipamente simple concepute special pentru îndoit țevi

Pentru realizarea de ţevi îndoite cu configuraţie complexă şi realizate în serii de fabricaţie mari sau chiar de masă se utilizează maşini specializate destinate acestui scop, complet automate, din ce în ce mai multe fiind cu comandă numerică.

Câteva imagini relevante asupra unor maşini specializate pentru îndoit ţevi, sub diverse unghiuri şi în diverse planuri, se prezintă în figura 13.13.

Figura 13.13 Mașini de îndoit țevi, cu comandă numerică

La maşinile complet automate este obligatorie prezenţa în imediata vecinătate a maşinii a depozitului de semifabricate şi a unui sistem de transfer al acestora către zona de lucru.

Succesiunea fazelor de lucru necesare pentru realizarea îndoirii unei ţevi presupune:

1.- prinderea ţevii (prinderea ţevii printr-un sistem cu bucşă elastică) şi translatarea axială a ei până la poziţionarea corectă faţă de axa discului profilat în jurul căruia se va face îndoirea;

2.- rotirea ţevii în jurul axei proprii pentru a o poziţiona în noul plan de îndoire (mişcare nu este necesară la realizarea primei îndoituri asupra piesei);

3.- fixarea radială a ţevii între placa de apăsare şi discul profilat;4.- eliberarea ţevii din prinderea radială cu bucşa elastică;5.- realizarea îndoirii, prin rabaterea plăcii de apăsare, acţionată fiind de

suportul acesteia, în jurul discului profilat. Această acţiune obligă ţeava să se muleze pe exteriorul discului, antrenându-l şi pe acesta într-o mişcare de rotaţie. Se "consumă" din lungimea ţevii, ceea ce face ca partea neîndoită a acesteia să fie obligată translateze spre zona de lucru a maşinii;

6.- fixarea radială a ţevii în bucşa elastică;7.- eliberarea plăcii de apăsare şi revenirea suportului acesteia în poziţia

iniţială.Procesul continuă prin repetarea acestei succesiuni de faze pentru fiecare dintre

îndoiturile aplicate ţevii semifabricat. După ultima îndoitură ţeava este îndepărtată de pe maşină şi se alimentează una nouă.

Există maşini de îndoit ţevi, cu comandă numerică, la care avansul axial al ţevii este simultan cu mişcarea de rabatere a plăcii de apăsare. În acest mod se pot realiza îndoituri cu raze mai mari decât cea a discului maşinii. Unele maşini de îndoit ţevi dispun de două discuri de raze diferite, amplasate amândouă pe acelaşi ax, dar la înălţimi diferite.

Printr-o translaţie pe verticală este adus în planul de lucru discul cu raza necesară cerută de îndoirea imediat următoare.

Pentru îndoirea ţevilor într-un singur plan se utilizează maşini cu 1+2 role simetrice, figura 10.14, schema de lucru fiind similară cu cea corespondentă utilizată la îndoirea tablelor.

Figura 13.14 Maşini de îndoit ţevi, cu 1+2 role simetrice

Cele trei role se pot amplasa în plan vertical sau în plan orizontal. Rola mediană este translatabilă, poziţia axei acesteia faţă de planul ce conţine axele rolelor fixe determinând raza de curbură a ţevii îndoite.

Dacă maşina permite, planul median al rolelor poate fi reglat astfel încât să nu fie perpendicular pe axele acestora. În acest caz se obţin prin îndoire ţevi în formă de spirală.

13.6. Maşini de îndoit profiluri

Sunt frecvente aplicaţii care solicită utilizarea de repere realizare prin îndoire din diverse profiluri metalice (platbenzi, profiluri L, T, U, Z sau I, diverse profiluri speciale).

Pentru îndoirea profilurilor în planul lor se utilizează maşini speciale, aşa cum este cea din figura 13.15, care obligă profilul să se muleze circumferenţial de-a lungul unui contur anume.

Figura 13.15 Maşină de îndoit platbenzi

Pentru îndoirea diverselor profiluri se utilizează fie maşini cu role profilate adecvat, figura 13.16.

Figura 13.16 Role pentru îndoit profiluri şi exemple de profiluri îndoite

13.7. Maşini de roluit

Pentru îndoirea diverselor profiluri se utilizează fie maşini cu role profilate adecvat, figura 13.16.

În special în industria auto, dar şi pentru obţinerea de bunuri de larg consum, se face apel frecvent la obţinerea de piese prin roluire.

Un exemplu de succesiune a etapelor de prelucrare a unei jenți auto se prezintă în figura 13.17.

Figura 13.17 Succesiunea etapelor de prelucrare pentru obţinerea unei jenţi auto prin roluire

Maşinile specializate destinate obţinerii prin roluire a jenţilor auto utilizează mai multe unităţi port-rolă, diferit plasate şi orientate faţă de semifabricatul antrenat în mişcare de rotaţie, figura 13.18.

Roluirea se utilizează frecvent şi pentru operaţii de îndoire a marginilor şi pentru operaţii de asamblare, nedemontabilă, sugestiv ilustrate în figura 13.19.

Cu destinaţie mai largă, dar cuprinse tot în clasa maşinilor-unelte de prelucrat prin deformare cu mişcare principală de rotaţie specializate, sunt maşinile de profilat, de îndoit margini şi de falţuit. Cunoscute şi sub numele de zigmaşini, acestea se folosesc la obţinerea unor profiluri pe piese de forma platbenzilor, pentru îndoirea marginilor sau formarea unor lărgiri locale, gâtuiri la piesele tubulare sau conice şi pentru executarea unor operaţii de asamblare a pieselor din tablă subţire. În figura 13.20 se prezintă imaginea unei astfel de maşini, schema cinematică (foarte simplă) şi un exemplu de piesă prelucrată.

Figura 13.18 Tipuri de role și amplasarea lor față de piesă la roluire

Figura 13.19 Scheme de lucru la îndoirea marginilor și la asamblare realizate prin rulare circumferențială pe mașini cu role

Mişcarea de rotaţie a celor doi arbori 4 şi 5 este primită de către aceştia de la motorul 1, care prin curele o transmite la variatorul 3 şi apoi la roţile de antrenare 10. Arborele 4 se sprijină pe lagăre de alunecare fixate în batiul 2 al maşinii. Arborele 5 poate fi deplasat în sus, deoarece unul din capetele sale este sprijinit pe un lagăr articulat 11, iar celălalt capăt se sprijină pe sania 9. Ridicarea este necesară pentru a putea fi introdus materialul între cele două scule de lucru - rolele 7 şi 8. Pentru ridicarea arborelui 5 se roteşte maneta 6, care antrenează şurubul 12 conjugat cu piuliţa 13 fixată de sania 9. Sania se poate deplasa în sus pe ghidaje, pe o distanţă

(1,2...2,5) . g, numai atât cât să permită introducerea materialului de grosime g între rolele de lucru pentru a fi prelucrat şi pentru a permite scoaterea piesei executate.

Figura 13.20 Maşină de profilat, de îndoit margini şi de fălţuit. Vedere, schema

cinematică şi exemplu de piesă prelucrată

Adâncimea profilului ce trebuie realizat pe piesă se obţine prin deplasarea treptată a sculei de pe arborele superior 5 către cea de pe arborele inferior 4. Forma finită a profilului pe piesele tubulare se obţine după câteva rotaţii complete ale celor doi arbori.

13.8. Maşini de rulat longitudinal

Sunt des întâlnite şi uşor de identificat produse din tablă obţinute prin rulare longitudinală (ţevi cilindrice, pătrate sau dreptunghiulare sudate pe generatoare, profiluri L, U sau Z, diverse alte profiluri – aşa cum sunt tablele ondulate sau de alt profil utilizate pentru acoperişuri. Astfel de piese se obţin utilizând maşini speciale, cu multe perechi de arbori cu role, care asigură deformarea graduală, prin îndoire, a unei table plane (adesea sub formă de bandă) până la obţinerea profilului dorit. În figura 13.21 se prezintă un exemplu de profil obţinut din tablă subţire prin rulare longitudinală, precum şi o maşină destinată acestui scop.

Figura 13.21 Profil obţinut din tabla prin rulare maşină de rulat longitudinal

Este uşor de identificat mulţimea perechilor de arbori cu role, forma diferită a rolelor şi deformarea graduală a tablei semifabricat.

13.9. Maşini de rulat capace de rezervor

Construcţia diferiţilor recipiente metalice (butelii, rezervoare, cisterne etc.) necesită capace (părţi frontale) adecvate, figura 13.22.

Figura 13.22 Forme de capace de recipiente

Pentru realizarea unor astfel de capace de dimensiuni mari se utilizează maşini speciale cu mişcare principală de rotaţie. Câteva exemple sugestive se prezintă în figura 13.23.

Figura 13.23 Maşini de rulat capace de rezervor. Exemple

Ca scule se folosesc două sau mai multe role de forme diverse, unele chiar sferice. Mişcarea principală de rotaţie este asigurată de una dintre role. Toate rolele participă la realizarea forţei normale de apăsare asupra materialului piesei, forţă ce se manifestă local. Evident, maşinile de acest tip sunt cu acţionare hidraulică.

13.10. Maşini de filetat prin rulare

Imensa majoritate a filetelor exterioare practicate pe piese masive (în special şuruburi de asamblare) se realizează prin rulare.

Sunt cunoscute şi se utilizează trei scheme de prelucrare (figura 13.24): prin rulare cu două bacuri plane (procedeul cel mai puţin productiv); prin rulare cu rolă şi segment circular; prin rulare cu două role.

Figura 13.24 Scheme de prelucrare prin rulare a filetelor exterioare pe piesemasive [136]

La rularea filetelor cu două bacuri plane unul dintre acesta este fix, iar celălalt execută o mişcare rectilinie-alternativă, un singur sens al mişcării fiind activ. La trecerea printre bacuri piesa de filetat (de lungime mică !) trebuie să efectueze mai mult de o rotaţie în jurul axei proprii.

La rularea filetelor cu rolă şi segment circular rola se află în mişcare de rotaţie continuă, iar segmentul este fix. Un sistem de alimentare aduce cu frecvenţă dată semifabricate la intrarea în interstiţiul dintre rolă şi segment. La un moment dat în interstiţiu se pot afla două sau mai multe piese, în diverse stadii de realizare a filetului.

Filetarea prin deformare prin rulare cu două role este într-o anumită măsură asemănătoare cu rectificarea fără centre. Rolele sunt identice, au axele paralele şi se rotesc în acelaşi sens. Pe role este practicat un filet de acelaşi pas ca cel al piesei de prelucrat. Piesa semifabricat se sprijină pe un suport plan, fix, şi are axa plasată sub planul axelor rolelor. Sugestivă în acest sens este imaginea din figura 13.25, în care se exemplifică şi tipuri de filete (şi striaţiuni) ce pot fi realizate prin acest procedeu.

Figura 13.25 Filetarea cu două role şi tipuri de filete posibil de realizat

Două imagini ale zonei de lucru ale unor maşini de rulat cu două role filet exterior pe piese masive se prezintă în figura 13.26. Se evidenţiază inclusiv faptul că se pot prelucra filete (teoretic oricât de) lungi.

Figura 13.26 Zona de lucru la mașini de filetat cu două roleCel puțin pentru realizarea de filete lungi pe piese masive, care necesită forţe şi

grade de deformare mari se utilizează scheme de prelucrare cu trei role identice dispuse echiunghiular, figura 13.27a.

Figura 13.27 Schema filetării cu trei role (a) și schema filetării cu două role dispuse înclinat (b) [149,154]

Literatura de specialitate [154] menţionează şi posibilitatea rulării filetelor

exterioare, cu lungimi teoretic oricât de mari, utilizând două (sau chiar trei) role dispuse înclinat, figura 13.27b. Cele două role, identice, nu au filet, ci o succesiune de "inele" având profilul identic cu profilul normal al golului filetului de prelucrat. Astfel de role sunt foarte tehnologice, simple şi ieftine. înclinarea lor faţă de axa piesei de filetat trebuie să se facă astfel încât axele lor să fie perpendiculare pe tangenta la

elicea filetului. Contactul piesei cu rolele nu este pe toată lungimea acestora, iar realizarea filetului prin deformare este progresivă.

Principiul rolelor dispuse înclinat este utilizat şi la construcţia unor "filiere" de prelucrat prin deformare, prin rulare [6], figura 13.28.

În literatura de specialitate [136] se descriu şi procedee de rulare a filetelor pe piese din tablă, figura 13.29.

Se identifică:- rularea cu mandrină şi rolă (cu mai mulţi paşi), figura 13.29 a.Procedeul este destinat executării de filete scurte. Diametrul rolei este

semnificativ mai mare (de două, trei sau mai multe ori) decât diametrul mandrinei de sprijin. Mişcarea de rotaţie antrenoare este dată de mandrină;

- rularea cu scule de tip tarod şi role de presare, figura 13.29b. Rolele sunt de tip disc, poziţionate înclinat astfel încât planul lor median să conţină tangenta la elicea filetului de prelucrat. Procedeul este destinat executării de filete lungi şi cu pereţi subţiri;

- rularea cu scule de tip șurub fără sfârșit cu pas variabil și dornuri cu role, figura 13.29 c. Este un procedeu interesant, puțin comun, destinat executării de filete adânci pe piese tubulare deschise la ambele capete. Procedeul permite inclusiv (sau mai ales) obținerea de piese tublare gofrate.

Figura 13.28 "Filiere" de prelucrat prin deformare, prin rulare cu trei role dispuse înclinat [6]

Figura 13.29 Scheme de prelucrare prin rulare a filetelor pe pise din tablă [136]

13.11. Maşini de rulat danturi (cilindrice)

Generarea prin aşchiere a danturilor este un proces cel mai adesea lent, scump şi dificil. Pentru danturile realizate în serie mare se preferă, ori de câte ori este posibil, realizarea lor prin deformare plastică, procedeul fiind ieftin, foarte productiv, asigură reducerea consumului de metal şi creşterea caracteristicilor mecanice ale pieselor obţinute.

Realizarea danturilor cilindrice prin rulare la rece are tradiţie şi a devenit o practică industrială curentă. Se utilizează în principal procedeul RotoFlo [99] sau rularea între două sau trei role danturate.

Procedeu RotoFlo, figura 13.30, destinat (exclusiv) obţinerii prin rulare de danturi cilindrice drepte, utilizează fie două bacuri drepte, fie două bacuri curbilinii. La procedeul cu bacuri drepte (figura 13.30a) unul este fix, iar celălalt aflat în mişcare de translaţie rectilinie alternativă (similar ca la filetarea cu două bacuri). Profilul activ al bacurilor este asemănător unei cremaliere, cu observaţia că înălţimea danturii acesteia este variabilă, figura 13.30b, pentru a asigura deformarea progresivă a materialului piesei şi ieşirea acesteia dintre bacuri. La procedeul cu bacuri curbe, figura 13.30c, acestea execută o mişcare de oscilaţie în arc de cerc.

Figura 13.30 Rularea danturilor cilindrice prin procedeul RotoFlo "Filiere" de prelucrat prin deformare, prin rulare cu trei role dispuse înclinat [6]

În figura 13.30d se prezintă trei etape semnificative ale prelucrării unei danturi prin procedeul RotoFlo cu bacuri liniare: începutul, o etapă intermediară şi finalizarea prelucrării.

Mult mai productivă şi mai utilizată este rularea danturilor cilindrice exterioare utilizând procedeul cu două sau trei role danturate la exterior, extrem de asemănător cu principiul rulării filetelor cu două sau trei role. Principiul de lucru a unei maşini de rulat danturi utilizând două role, schema cinematică şi imaginea zonei de lucru unei maşinii se prezintă în figura 13.31.

Figura 13.31 Principiul de lucru, schema cinematică și imagine asupra unei mașini de prelucrat danturi cilindrice exterioare prin rulare cu două role

Preocupări vizând găsirea de noi soluţii constructive şi de principiu referitor la obţinerea prin rulare a danturilor cilindrice sunt multe. Soluţii interesante sunt

prezentate în diferite brevete de invenţie, apărute mai ales în SUA, dar şi în articole de specialitate publicate de reviste de profil sau în buletinele unor conferinţe ştiinţifice. Două astfel de soluţii se prezintă în figura 13.32.

Figura 13.32 Două scheme de prelucrare a danturilor cilindrice prin rulare cu 1+2 role [78]

Figura 13.33 Câteva scheme de prelucrare a danturilor cilindrice prin rulare cu două sau trei role

Prin rulare nu se taie fibra materialului semifabricatului, ci se îmbunătăţeşte structura acestuia mai ales în zonele intens solicitate ale danturii, figura 13.34. Acesta este încă un motiv pentru extinderea în practică a procedeului.

Figura 13.34 Liniile de curgere şi ale materialului şi microstructura acestuia în zone semnificative la o dantură obţinută prin rulare [95]

Danturi cilindrice se pot obţine şi prin procedeul Grob, procedeu aplicat mai ales pentru obţinerea prin deformare plastică a canelurilor.

13.12. Maşini de rulat caneluri (cilindrice drepte)

Generarea prin deformare plastică a canelurilor se realizează prin rulare longitudinală. Cele mai cunoscute scheme de prelucrare se prezintă în figura 13.35.

a) b)

Figura 13.35 Scheme de prelucrare prin rulare longitudinala a canelurilor cilindrice [95]

La procedeul Grob clasic, figura 13.35a, două role (având axele paralele şi perpendiculare pe ax-a piesei de prelucrat) se rotesc în jurul unor axe paralele cu axele lor şi lovesc în mod repetat semifabricatul deformându-l gradual. Există mişcare relativă de translaţie, cu viteză mică, între semifabricat şi ansamblul port-role, executat fie de semifabricat, fie de ansamblul port-role. Semifabricatul execută o mişcare de rotaţie discretă în jurul axei sale, în răstimpul dintre două lovituri ale rolelor asupra sa, pentru ca fiecare lovitură a unei role să se realizeze în canalul imediat următor al piesei. Exemple de profiluri generabile prin procedeul Grob şi de role utilizate se prezintă în figura 13.36. Este de remarcat faptul că se generează caneluri sau profiluri similare şi asupra ţevilor, obţinându-se piese uşoare şi foarte rezistente la torsiune.

Figura 13.36 Profiluri de piese realizabile prin procedeul Grob şi role specifice acestui procedeu [187]

Obţinerea profilului se obţine prin redistribuire de material, ceea ce are ca efect continuitatea liniilor de curgere ale acestuia, figura 13.37.

Figura 13.37 Formarea profilului prin curgere de material şi exemplu de microstuctură la o piesa realizata prin procedeul Grob [187]

Canelurile cilindrice drepte se pot obţine şi prin rulare longitudinală continuă, figura 13.35b. Se utilizează un număr de role egal cu numărul de canale ale piesei de prelucrat şi având acelaşi profil cu golul canalelor. Evident, rolele se dispun echiunghiular la periferie. Mişcarea principală, efectuată fie de piesă, fie de ansamblul rolelor, este de translaţie, dar prelucrarea se face prin rulare ca urmarea rostogolirii rolelor peste piesa semifabricat.

O abordare particulară a procedeului este ilustrată în figura 13.38.

Figura 13.38 Schema de lucru şi exemple de piese cu caneluri terminate brusc obţinute prin rulare longitudinală [77]

Soluţia particulară a rolelor permite obţinerea unor caneluri terminate brusc, aspect foarte important atunci când zona cilindrică ulterioară canei urii nu se doreşte a fi intersectată de către acesta sau atunci când ulterior zonei canelate urmează o zonă cilindrică cu diametrul (mult) mai mare.

13.13. Maşini de format, prin rulare, elemente de rulmenţi

De mult timp producţia de rulmenţi şi alte tipuri de lagăre cucelemente intermediare de rostogolire a devenit una de masă. Avantajelecoferite de realizarea prin deformare plastică a componentelor acestorclagăre (bile, role, inele, semicolivii, nituri ş.a.) a determinat ca acestecprocedee să ocupe o pondere puternic majoritară în această industrie. Se constată totuşi numărul redus de procedee de lucru care să facă apel la mişcare principală de rotaţie. Câteva exemple de scheme de prelucrare cu mişcare principală de rotaţie aplicate la industria lagărelor cu elemente intermediare de rostogolire se prezintă în figura 13.39.

Figura 13.39 Scheme de generare prin rulare a unor componente de rulmenţi

13.14. Maşini de ambutisat rotativ (fasonat)

Deşi ambutisarea rotativă este un procedeu de lucru de veche tradiţie, este aplicat cu mult succes şi în prezent, inclusiv pentru producţii de serie.

Prin ambutisare rotativă se obţin piese de revoluţie de configuraţii şi dimensiuni foarte diferite, figura 13.40. Semifabricatele sunt de regulă circulare plane, obţinute din tablă, sau ţevi.

Figura 13.40 Exemple de piese obținute prin ambutisare rotativă [190]

Maşinile de ambutisat rotativ sunt asemănătoare, într-o anumită măsură, cu strungurile paralele. Mişcarea principală de rotaţie, executată de arborele principal, asigură antrenarea semifabricatului fixat axial, prin strângere, între piesa şablon (peste care tabla semifabricat urmează a se mula, copiind forma acesteia) şi un disc de apăsare acţionat de pinola păpuşii fixe a maşinii.

Sculele mobile utilizate sunt unul sau mai multe role, de forme diferite şi diferit orientate faţă de piesă, existând din acest punct de vedere o mare asemănare între maşinile de ambutisat rotativ şi maşinile de roluit.

În mod tradiţional scula este acţionată manual, figura 13.41 stânga, tehnologie utilizată şi în prezent în cadrul unor companii mici cu producţie de unicate sau de serii mici. Chiar şi în prezent se mai construiesc maşini de ambutisat rotativ a căror exploatare presupune acţionarea manuală a sculelor, figura 13.41 dreapta.

Figura 13.41 Mașini de ambutisat rotativ cu acționare manuală a sculelor

Schemele de prelucrare, trei exemple în figura 13.42, relevă prezenţa unei piese şablon, a uneia sau mai multor scule de tip role, a unui semifabricat plat sau cilindric şi a unei succesiuni de treceri a rolelor peste semifabricat care se deformează progresiv până ajunge să se muleze peste piesa şablon.

Figura 13.42 Scheme de prelucrare prin ambutisare rotativă

Schemele de prelucrare, trei exemple în figura 13.42, relevă prezenţa unei piese şablon, a uneia sau mai multor scule de tip role, a unui semifabricat plat sau cilindric şi a unei succesiuni de treceri a rolelor peste semifabricat care se deformează progresiv până ajunge să se muleze peste piesa şablon.

Pentru ambutisare rotativă sunt propuse şi scule cu mai multe role identice dispuse periferic echiunghiular,-figura 13.43a. Utilizând o astfel de sculă succesiunea de treceri este inclusă în chiar construcţia şi funcţionarea ei, ceea ce are ca efect scăderea timpului de prelucrare.

Figura 13.43 Sculă pentru ambutisat rotativ, cu mai multe role identice dispuse periferic [112]

Studii privind ambutisarea rotativă, în special referitoare la modul de desfăşurare a acesteia şi la identificarea unor posibilităţi de a reduce costurile prin creşterea flexibilităţii, sunt şi în cadrul Universităţii „Transilvania" din Braşov. Printr-o teză de doctorat, [112], se propune realizarea de piese şablon reconfigurabile, figura 13.43b.

O dezvoltare deosebită o are în prezent construirea şi utilizarea de maşini de ambutisat rotativ cu comandă numerică. Acestea pot avea un anumit grad de universalitate, în sensul că pot fi utilizate pentru a realiza o mare diversitate de piese (evident cu condiţia utilizării de piese şablon adecvate), figura 13.45a, sau sunt specializate, aşa cum sunt maşinile destinate obţinerii prin ambutisare rotativă a fundurilor de cisternă, în general a fundurilor de recipiente, figura 13.45b.

Foarte specializate sunt maşinile de ambutisat rotativ destinate obţinerii din ţeava (cu grosime crescută a peretelui) a buteliilor de presiune destinate înmagazinării şi transportului de gaze sun presiune sau lichefiate. Scheme de prelucrare şi exemple de maşini se prezintă în figura 13.46. Se practică frecvent încălzirea locală a semifabricatelor în scopul scăderii rezistenţei la deformare a materialului acestora.

Figura 13.45 Maşini de ambutisat rotativ cu comandă numerică

Figura 13.46 Obţinerea prin ambutisare rotativă a buteliilor de presiune şi maşini de ambutisat rotativ pentru obţinerea de butelii de presiune

Semifabricatele plane din tablă utilizate pentru ambutisare rotativă se croiesc din foi de tablă utilizând, de regulă, maşini de decupat speciale, cu mişcare de rotaţie, aşa cum sunt cele din figura 13.47.

Figura 13.47 Mașini de decupat din tablă semifabricate circulare destinate ambutisării rotative

13.15. Maşini de extrudat rotativ

Maşinile din această clasă sunt asemănătoare strungurilor paralele. Chiar se practică adaptarea unor strunguri normale - minore modificări constructive asupra săniilor maşinii şi adăugarea sculelor specifice procedeului - pentru a putea fi utilizate drept maşini de extrudat rotativ.

Extrudarea rotativă poate fi directă sau inversă, cele două variante fiind sugestiv ilustrate în figura 13.48 a şi respectiv b.

Figura 13.48 Scheme de generare la extrudare rotativă directă (a) și inversă (b)

Extrudarea rotativă se aplică în principal pentru obţinerea de piese cilindrice sau conice, dar şi pentru obţinerea unor piese de revoluţie cu profil mai complex.

Subţierea peretelui piesei semifabricat nu este neapărat uniformă, aspect ce transpare evident din figura 13.49.

Figura 13.49 Schema extrudării rotative directe şi inverse, cu subţiere variabila a peretelui piesei

Deşi extrudarea rotativă este în multe privinţe asemănătoare cu ambutisarea rotativă, la extrudare semifabricatul este masiv şi prelucrarea se face întotdeauna cu subţiere apreciabilă a peretelui acestuia.

13.16. Maşini de forjat rotativ

Sintagma „maşină de forjat rotativ" (în engleză rotary swaging machine) poate genera imediat ideea de prelucrare la cald, ceea ce pentru maşinile ce fac obiectul acestui subcapitol constituie un caz particular.

Principiul de lucru al maşinilor de forjat rotativ este sugestiv ilustrat în figura 13.51. Matriţele 2 sunt antrenate în mişcare de translaţie radială spre semifabricat de către „săniile" radiale 4 ghidate de către corpurile 1. Săniile 4 au spre exterior suprafaţă bombată astfel încât sub acţiunea rolelor 7 plasate în colivia 6 sunt deplasate radial spre interior. Revenirea spre exterior a săniilor 4 se face sub efectul forţei centrifuge. Rolele 7 se află permanent în contact cu inelul exterior 8, care poate fi fix sau poate fi antrenat în mişcare de rotaţie. In mişcare de rotaţie poate fi doar inelul exterior 8, doar corpurile 1 (care antrenează în mod implicit în mişcare de rotaţie corpurile 1 şi matriţele 2) sau şi inelul 8 şi corpurile 1, de regulă în sensuri contrare (pentru a amplifica frecvenţa de lovire asupra semifabricatului a matriţelor 2).

Figura 13.51 Principiul de lucru al maşinilor de forjat rotativ [210]

Între flecare matriţă 2 şi corp 1 se află câte o pană înclinată 3, a cărei translaţie axială (efectuată progresiv), figura 13.52, modifică distanţa dintre matriţă şi axa piesei de prelucrat şi permite realizarea de gâtuiri asupra semifabricatului.

Figura 13.52 Plasarea şi acţiunea penelor înclinate la maşinile de forjat rotativ [210]

În funcţie de configuraţia piesei de prelucrat, aceasta se poate afla sau nu în mişcare de rotaţie în jurul propriei axe.

Semifabricatele supuse prelucrării prin „forjare rotativă" sunt ţevi (cu pereţi suficient de groşi) şi bare circulare. Se generează o largă paletă de tipuri de suprafeţe, în general prin gâtuirea materialului piesei de prelucrat. Exemple semnificative de piese realizate la rece prin forjare rotativă se prezintă în figura 13.50.

Figura 13.50 Tipuri de piese şi suprafeţe realizabile la rece prin forjare rotativă [185]

Maşinile de forjat rotativ utilizează de regulă trei sau patru sănii radiale, dar există şi maşini cu doar două sănii radiale, figura 13.53.

Figura 13.53 Capul de lucru al unei maşini de forjat rotativ cu două sânii şi matriţa utilizata la o astfel de maşini

Unităţi (capete) de forjat rotativ se pot utiliza independent, pot face parte din automate monopost sau chiar din linii automate de forjat radial, figura 13.54.

Figura 13.54 Capete de forjat rotativ realizate ca unităţi independente, automat monopost de forjat rotativ şi linie automată de forjat rotativ [210]

Modalitatea de generare a două tipuri semnificative de suprafeţe frecvent realizate prin forjare radială, precum şi posibile erori de realizare datorate unei incorecte poziţii axiale a penelor înclinate se prezintă în figura 13.55.

Figura 13.55 Capul de lucru al unei maşini de forjat rotativ cu două sănii şi matriţă utilizată la o astfel de maşini [146]

13.17. Maşini de finisat prin deformare plastică superficială

Se practică cu bune rezultate finisarea prin deformare plastică superficială a suprafeţelor, utilizând scule foarte specifice. La marea majoritate a schemelor de finisare prin deformare plastică superficială cunoscute mişcarea principală este de rotaţie.

În tabelul 13.1 sunt prezentate un număr de astfel de scheme de prelucrare. Se finisează astfel suprafeţe cilindrice exterioare şi interioare, suprafeţe plane „de translaţie" şi „de rotaţie", diverse suprafeţe profilate.

Tabelul 13.1. Scheme de finisare prin deformare plastica superficiala [134]

Procesul de lucru presupune apăsarea asupra piesei, aflată sau nu în mişcare, cu partea activă a unei scule. Se utilizează ca scule capete cu bilă (3, 4, 10, 14, 22a, 23, 26a, 27b, 31a, 32a) sau cu rolă (2, 5, 22b, 26b, 27a, 31b, 32b, 33), capete cu bile (6, 15, 16, 21, 24, 27c) sau cu role (7, 8, 17, 18, 19, 20, 25, 34), chiar şi cilindri de rulare (9, 29, 30), de regulă profilaţi. Schemele 12 şi 13 sunt practic specifice broşării.

Schema 24 se exemplifică în figura 13.56.

Figura 13.56 Scula pentru finisarea prin deformare plastica superficială a unor suprafeţe plane (ghidaje)

Un exemplu atipic, foarte interesant, se prezintă în figura 13.57.

Figura 13.57 Finisarea prin deformare plastică superficială suprafeţelor cilindrice exterioare cu sculă toroidală [98]

Referinţe bibliografice (selecţie)6. Brodskii, A.M.: Malogabaritnîe rezibonakatnîe ţilindriceskie plaşki s prujiniaşim

korpusom.Stanki i instrument, nr. 4, 1968, p. 25-2677. Esterzon, M.A., Strunin, B.I.: Osobeinosti nakatîvania şliţev, okancivaiuşcicia na

stupeni vala bolişevo diametra. Stanki i instrument, nr. 7, 1970, p. 6-878. Flair, H.J.: Gear burnisher. U.S. Patent, no. 4.305.190 (Dec. 15, 1981)95. Jiitte, J.: Prăzisionsumformen von Stirnradverzahnungen. Antriebetechnik 26

(1987), nr. 6, p. 56-6098. Konovalov, E.G., Cistoserdov, P.S., Neumoin, A.I.: Obkatîvanie narujnîh

tUindriceskih poverhnostei toroidalinîm rolikom. Stanki i instrument, nr. 10, 1968, p. 26-27

99. Kuhnel, H.: Cold Forming of Involute Splines, Serrations, Threads and Similar Forms. Industrial & Production Engineering, 3-1981, p. 130-137

112. Neagoe, I.: Cercetări teoretice şi experimentale asupra prelucrării pieselor cave de rotaţie din tablă prin deformare rotativă, ca tehnologie flexibilă de fabricaţie. Teză de doctorat. Universitatea „Transilvania" din Braşov, 2000

134. Şneider, lu.G.: Klassificaţiia instrumentov i sposobov cistovoi obrabotki metallov davleniem. Stanki i instrument, nr. 1, 1969, p. 27-31

136. Tabără, V., Tureac, I.: Maşini pentru prelucrări prin deformare. Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1984

146. Uhlig, A.: Ober die Mafi- und Formgenauigkeit beim Rundkneten von Aufienformen. Werkstatt und Betrieb, 100 (1967) 2, p. 91-96

149. Vasilicikov, M.V., Volkov, M.M., Meiler, B.A.: Poperecino-vintovaia prokatka zagotovok cerviacinîhfrez. Stanki i instrument, nr. 11, 1963, p. 12-14

154. Voegelin, F.: Acme Thread Rol/ing Process is 100 Times Faster than Grinding. Swiss Quality Production, July 1985

182. www.directindustry.com185. www.felss.de187. www.grobinc.com190. www.leifeldspinning.com194. www.pipebending.tracto-technik.com210. * * *: Prospecte FELSS GmbH + Co., Germania219. * * *: Prospecte KIESERLING, Germania