Cuprins

Capitolul 1. PARTICULARITĂŢI CONSTRUCTIVE ALE CENTRELOR DE PRELUCRARE

1.1 Magazine de scule......................................................................................................... 99

1.2 1.2. Transferul Sculelor.......................................................................................... 99

1.3 1.2.1. Mâini mecanice ................................................................................................. 99

1.2.2. Mecanisme de transfer ................................................................................................. 99

1.2.3. Locuri de aşteptare a sculei ........................................................................................... 99

1.3 Sisteme De Strângere Şi Blocare A Sculelor ........................................................... 99

Capitolul 2. TIPURI DE CENTRE DE PRELUCRARE

2.1. Centre de prelucrare prin strunjire ..................................................................................... 99

2.1.1. Centre de prelucrare prin strunjire provenite din strunguri normale............................... 99

2.1.2. Centre de prelucrare prin strunjire provenite din strunguri carusel................................. 99

2.2. Centre de prelucrare prin găurire........................................................................................ 99

2.2.1. Centre de prelucrare prin găurire cu magazin de scule de tip disc.................................. 99

2.2.2. Centre de prelucrare prin găurire, cu magazin de scule cu lanţ...................................... 99

2.3. Centre de prelucrare prin găurire, frezare şi alezare.......................................................... 99

2.3.1. Centre de prelucrare prin găurire, frezare şi alezare cu magazin de scule de tip disc.... 99

2.4. Centre de prelucrare combinate......................................................................................... 99

Capitolul 3

CINEMATICA CENTRELOR DE PRELUCRARE

3.1. Lanţuri cinematice generatoare ........................................................................................ 99

3.1.1. Lanţul cinematic principal ............................................................................................ 99

3.1.2. Lanţul cinematic de avans ............................................................................................. 99

3.2. Lanţuri cinematice auxiliare ............................................................................................. 99

3.2.1. Lanţul cinematic de transfer al sculelor ........................................................................ 99

1

3.2.2. Lantul cinematic de schimbare a sculelor ..................................................................... 99

Capitolul 4

TENDINŢE ÎN CONSTRUCŢIA CENTRELOR DE PRELUCRARE ....................... 99

2

Capitolul 1. PARTICULARITĂŢI CONSTRUCTIVE ALE CENTRELOR DE PRELUCRARE

Majoritatea centrelor de prelucrare derivă din maşini – unelte universale ca maşini de

alezat şi frezat, maşini de frezat, maşini de găurit, strunguri, conduse numeric, la care se adaugă

elementele caracteristice centrului de prelucrare: magazinul de scule şi mecanismul de

schimbare şi transfer al sculei.

Dacă, în ceea ce priveşte maşina – unealtă din care provine centrul de prelucrare, nu

intervin prea multe elemente particulare, acestea se întâlnesc la construcţia şi cinematica

sistemului alimentare cu scule.

Introducerea progresului tehnic in industrie face ca sa se produca din ce in ce mai rapid,

mai eficient in conditiile ridicarii calitatii in toate domeniile. Necesitatea obiectiva de a produce

cat mai rapid, cu o productivitate cat mai ridicata, a condus la o evolutie vertiginoasa a

conceptiei actuale de realizare structurala a masinilor-unelte, care depinde in cea mai mare

masura de specificul tehnologic al diferitelor repere ce trebuie prelucrate si de volumul

3

productiei acestora. Pentru reperele care se produc in unicate sau serie mica, ultimii 15-20 ani

au marcat inlocuirea masinilor-unelte universale cu masini-unelte cu comanda numerica si

centre de prelucrare.

Analiza diagramei din figura 1 conduce la constatarea ca pentru piese de configuratie

dificila cu un numar mare de prelucrari ce trebuie efectuate cu un numar mare de scule in cateva

prinderi diferite, centrele de prelucrare sunt de cateva ori mai productive decat masinile-unelte

conventionale. Diferenta de cost al efectuarii prelucrarii unei piese este cu atat mai mare cu cat

geometria suprafetelor prelucrate devine mai complexa. Se constata de exemplu ca pentru un lot

de circa 20 piese costul pentru o piesa prelucrata pe masini conventionale creste sensibil in

functie de complexiatatea piesei, in timp ce pentru aceeasi piesa prelucrata pe centrul de

prelucrare, cheltuielile totale nu cresc sensibil in functie de complexitatea piesei si sunt pana la

de cateva ori mai mici decat in cazul prelucrarii pe masini universale.

Masinile Breton pentru prelucrari mecanice prin aschiere, combina precizia maxima cu

tehnologia digitala, acestea fiind caracteristicile principale ale acestor centre de prelucrare prin

aschiere.

Aceste centre de prelucrare au o productivitate mare in timpul prelucrarilor de aschiere

realizand cu ajutorul propietatilor dinamice suprafete de o calitate excelenta si de o mare

complexitate. Firma Breton Italia relizeaza 3 tipuri de centre de prelucrare care au urmatoarele

denumiri:

- Matrix

- Xceeder

- Ultrix

     Centrul de prelucrare prin aschiere Matrix realizeaza srtunjiri pe cele 5 axe de coordonate.

Puterea deschiere si viteza este aceeasi indiferent de axa de coordonate pe care se realizeaza

prelucrarea.

4

 Aceste trei centre de prelucrare pot sa satisfaca cerintele

cele mai exigente in domeniul prelucrarilor prin aschiere,

chiar si in sectorul aerospatial, pe langa prelucrarile de

inalta precizie realizate de aceste centre de prelucrare in

sectorul constructiilor de automobile si a mecanicii in

general.

 Centrele de prelucrare Matrix, datorita carateristicilor

dinamice si a regimurilor de aschiere, pot realiza piese cu

o configuratie foarte complexa si la un grad de precizie

foarte ridicat.

 La o singura asezare a (semifabricatului) piesei supuse

prelucrarii se poate realiza prelucrarea pe cele 5 fete ale

(semifabricatului) piesei. Reducandu-se astfel timpii de repozitionare a semifabricatului si

reducand astfel abaterile care pot rezulta la fiecare reasezare (repozitionare) a piesei

(semifabricatului).

5

   Electromandrinele in care sunt prinse sculele aschietoare se rotesc cu viteze de 40.000 de

rotatii pe minut. Acestea sunt montate in capul birotativ al centrului de prelucrare. Alimentarea

capului birotativ cu scule aschietoare se face din magazia de scule a centrului de prelucrare.

     Exista doua tipuri de axe de coordonate A si C dupa care capul birotativ se deplaseaza prin

comenzile date de operator. Axa A + si – deplaseaza capul birotativ pe verticala iar axa C + si

– deplaseaza capul birotativ pe orizontala. Astfel cu ajutorul acestor deplasari, ale capului

biroatativ, sa se poata realiza piese de o configuratie complexa.

6

1.4 Magazine de scule

Magazinul de scule este ansamblu în care sunt depozitate, codificat, toate sculele

necesare prelucrării unei anumite piese.

Principalele tipuri constructive de magazine de scule sunt redate în tabelul 2.1.

Cele mai simple sunt magazinele de tip disc care pot fi:

cu axa sculei înclinată, φ ≠ 0°;

turelă (stelat), când φ = 0°;

disc, când φ = 90°;

având scule dispuse pe mai multe cercuri concentrice, numai pentru φ = 90°;

multietajat (supraetajat).

La primele trei categorii de magazine de tip disc, deşi, în principiu, au aceeaşi

capacitate de înmagazinare, poziţia sculei este dictată de poziţia magazinului faţă de planul de

lucru al sculei ca şi de cinematica şi construcţia mecanismului de transfer.

Ultimele tipuri de magazine de tip disc asigură o capacitate mai mare de

inmagazinare. Magazinele etajate pot avea etajele paralele sau cu dispunerea sculelor după o

elice.

Turaţia magazinelor de tip disc, din motive dinamice, nu poate depăşi 10 rot/min.

Magazinele de sculele cu lanţ pot avea un număr mult mai mare de locaşuri. Pentru

mărirea considerabilă a numărului de scule, se pot concepe magazine cu lanţ de tip meandru.

Locaşurile sculelor sunt practicate în elemente prinse de lanţul transportor.

Pentru determinarea capacităţii magazinelor de scule, se pot utiliza următoarele

relaţii:

magazine de tip disc,

N = πD/p;

magazine cu lanţ, ovale

N = (πD + 2L)/p,

în care: D este diametrul cercului purtător al centrelor sculelor;

7

L – distanţa dintre axele roţilor de lanţ;

p – pasul de aşezare a sculelor.

Aria, delimitată de linia purtătoare a centrelor sculelor, este:

8

S = πD2/4 =N2p2/4π,

pentru magazine de tipul disc, şi respectiv:

S= πD2/4 + LD = (N2p2 – 4L2)/4π = (2DNp – πD2)/4

pentru magazinul de tipul transportor cu lanţ, oval. Această arie, precum şi greutatea şi

momentul de inerţie al magazinului de scule, cresc parabolic cu capacitatea de înmagazinarea N,

precum şi pasul de aşezare a sculelor p, care la rândul său depinde de gabaritul maxim al

sculelor.

Pentru o capacitate de înmagazinare N dată, suprafaţa magazinului de tipul

transportor cu lanţ este maximă dacă diametrul roţii de lanţ este:

D = Np/π

căreia îi corespunde distanţa dintre axe L = 0. Aşadar, pentru o capacitate de înmagazinare dată,

dintre diferitele variante de alegere a perechii de valori (D,L), cea care ocupă suprafaţa cea mai

mare este a magazinului disc.

Această constatare, alăturată observaţiei că, cinematic şi constructiv, magazinul de

tip transportor cu lanţ este mai complicat decât magazinul disc, explică utilizarea primului

pentru capacităţi de înmagazinare mari şi foarte mari.

Importanţa pentru magazinele de scule este aşezarea acestora în raport pe planul de

lucru al arborului principal.

Planul de lucru al unui centru de prelucrare este difinit ca fiind planul ce conţine

suprafaţa generată, în cazul frezării (fig. 2.1) sau planul normal pe suprafaţa generată (găurire,

alezare).

Planul normal pe direcţia de scoaterea/introducerea a sculei din/în magazin este

denumit planul magazinului de scule.

Planul de lucru şi planul magazinului pot avea diverse poziţii în spaţiu, determinate

de parametrii, e, a şi α care reprezintă:

e – distanţa dintre punctul de lucru şi punctul de schimb;

a – distanţa dintre cele două plane;

α – unghiul de înclinare dintre cele două plane, deosebindu-se următoarele situaţii

(fig. 2.1, b):

- cele două plane coincid, punctele de lucru şi de schimb la distanţa e (e; a = 0; α =

0);

9

- cele două plane sunt parale la distanţa a, punctele de lucru şi de schimb fiind

coaxiale (e = 0, a, α =0);

- planele sunt înclinate de unghiul α, punctele de lucru şi de schimb fiind coaxiale (e

= 0, α, a);

- planele sunt înclinate de unghiul α, punctele de lucru nu sunt coaxiale (e, a, α).

Una din soluţiile „clasice” folosite în construcţia centrelor de prelucrare cu magazine

scule de tipul disc dispuse radial este cea din fig. 2.2. Magazinul este cu axa discului verticală,

arborele principal AP având axa orizontală. Mişcările necesare schimbării sculei S1 din arborele

principal cu scula S2 din magazin sunt următoarele:

- mişcarea de rotaţie I a magazinului în jurul propriei axe, pentru a aduce scula dorită

S2 în postul de schimb;

- deplasarea axială II a mâinii mecanice M spre stânga, care realizează scoaterea

celor două scule din arborele principal, respectiv din magazin;

- rotirea cu 180° (mişcarea III) a mâinii mecanice, în vederea inversării poziţiilor

ocupate de sculele S1 şi S2 ;

- deplasarea axială a mâinii mecanice spre dreapta, în vederea introducerii sculelor

S1, S2 în magazin, respectiv în arborele principal. Scula S1 poate fi introdusă în magazin în

locaşul în care fusese ea iniţial (ceea ce presupune o nouă rotaţie a magazinului în jurul propriei

axe în timpul desfăşurării ciclului descris mai sus) sau în locaşul în care fusese introdusă scula

S2. Rezolvarea acestei probleme depinde de modul în care se face codificarea: pe sculă sau pe

locaşul ei.

Lanţurile cinematice ce realizează aceste mişcări sunt următoarele (fig. 2.3):

10

- pentru rotirea magazinului de scule, se efectuează mai intâi deblocarea de către

motorul hidraulic MH4 şi apoi rotirea, prin lanţul cinematic format de motorul electric ME şi

roţile dinţate cilindrice de pe arborii I, II, III, IV; turaţia magazinului este:

nm = n0(z1/z2) * (z3/z4) * (z5/z6) * (z7/z8),

în care n0 reprezintă turaţia motorului electric;

- pentru deplasarea axială a mâinii mecanice M se foloseşte motorul hidraulic cu

piston diferenţial MH3;

- rotaţia mâinii mecanice în jurul propriei axe se realizează cu ajutorul unui motor

hidraulic MH2 (nereprezentat) a cărui tijă – cremalieră Cr2 roteşte pinionul z11 de pe axul

mânecii mecanice. Lungimea mare a pinionului z11 permite efectuarea cu unele suprapuneri a

celor două mişcări ale mâinii mecanice, în vederea reducerii timpului auxiliar „aşchie la aşchie”.

11

Mişcarea de rotaţie a arborelui principal se primeşte de la lanţul cinematic principal,

prin roata dinţată z9.

Deplasarea axială a tijei centrale 1 din arborele principal tubular, în vederea

înşurubării ei în coada conică a sculei, se obţine de la motorul hidraulic cu pistin simplu MH1

alimentat prin racordul rotatic 3; retragerea aceleiaşi tije se realizează cu arcurile cu disc 2.

Mişcarea de rotaţie a tijei 1 se obţine de la un motor hidraulic (nereprezentat), a cărui tijă –

cremalieră Cr1 angrenează cu pinionul z10 de pe tija 1.

Fiecare sculă este prevăzută cu un guler cilindric, în spatele căruia pătrund câte două

tije – cremaliere (respectiv 4 şi 6, pentru scula S2, 5 şi 7, pentru scula S1 – fig. 2.4), astfel ca

deplasarea axială a mâinii mecanice să se realizeze împreună cu cele două scule.

Lanţul cinematic auxiliar, necesar apucării celor două scule în zona situată în spatele

gulerului cilindric al acestora, este acţionat de motorul hidraulic cu piston diferenţial MH4.

12

Acesta deplasează simultan cremalierele simetrice Cr3, Cr4, care transmit mişcarea la cele patru

tije – cremaliere 4,5,6,7 astfel:

tija – cremaliera 4

Cr3 – z12 – z13 z14 – tija - cremalieră

MH4

Cr4 – z15 – z16 tija – cremalieră 6 S1

z17 – tija –cremalieră 7

13

S2

Prinderea sculei în magazin se realizează cu ajutorul unui cleşte (fig. 2.5) format

din falca fixă 1 şi falca mobilă 2, articulată în axul

3. Acţionarea fălcii fixe 2 se realizează cu ajutorul

motorului hidraulic MH, al cărui piston apasă,

prin intermediul unei role, pe falca mobilă 2 a

cleştelui sculei adusă prin rotirea magazinului în

postul de schimb cu mâna simplă. Revenirea fălcii

mobile a cleştelui în poziţia iniţială se realizează

de către arcul 5 şi bolţul 4.

Aşadar, funcţiile magazinului de

scule – blocare, deblocare, rotire sunt aceleaşi cu

cele ale capului revolver; deosebirile constau în :

- capacitatea mărită de înmagazinare;

- rotirea magazinului nu se face pas cu pas, ca la capul revolver, ci cu un număr

variabil de paşi, şi anume până în momentul coincidenţei codului sculei, citi pe bandă perforată,

cu codul citit în magazin, pe coada sculei sau pe locaşul acesteia.

În fig. 2.6 este prezentat un magazin tip disc cu axele sculelor verticale. Interesant

la acest magazin este mecanismul de antrenare: melcul 7 angrenează direct cu cozile 2 ale

locaşurilor sculelor.

Un magazin de scule tip disc multicircular, de mare capacitate, este prezentat în

figura 2.7. Pe discul 1 sunt dispuse, la raze diferite şi în poziţii unghiulare diferite, locaşurile 2

ale portsculelor PS. La rază mare, pe disc se află suporţii 3, sub formă de prisme în V, pe care se

face indexarea cu ajutorul fixatorului 5. Magazinul este montat pe o sanie, împreună cu

extractorul sculelor din locaşurile lor. Sania se deplasează pe ghidaje, către arborele principal, în

vederea efectuării schimbului.

Un magazin de scule multietajat este prezentat în fig. 2.8, a. El este folosit în

construcţia unor centre de prelucrare prin strunjire. În principal, este constituit dintr-un tambur

1, care primeşte mişcarea de rotaţie prin intermediul unei roţi dinţate 2.

14

Capacitatea de încărcare a magazinului creşte dacă sculele sunt aşezate tangenţial

(fig. 2.8, b); în acest caz, diametrul purtător al centrelor cercurilor de diametru maxim d al sculei

este D0 = D + 2 l cos α, în care l este lungimea ulei, cuprinsă între cercurile de diametre D,

respectiv D0, astfel încât capacitatea de încărcare este

N = (HπD0)/[p(d+a)]= [(D + 2l cos α)/ (d+a)] * [(H/p)+1],

H fiind înălţimea, iat p . distanţa dintre două etaje consecutive ale magazinului.

Un magazin de mare capacitate pentru un centru de prelucrare prin strunjire este

cel din fig. 2.9, la care tamburul 2 poartă sculele dispuse în lungul unei elice. Rotirea tamburului

2 se realizează cu angrenajul melc – roată melcată z1/z2; axul tubular canelat al roţii melcate

trimite mişcarea de rotaţie axului 5, iar acesta tamburului cu scule 2.

Pentru ca înălţimea postului de schimb să fie una şi aceeaşi pentru toate sculele

dispuse pe elicea tamburului 2, pe tamburul interior fix 4 este realizată o elice cu acelaşi pas, în

care pătrund rolele montate pe axele 6. În acest fel, mişcarea de rotaţie a tamburului 2 este

însoţită de mişcarea sa de translaţie verticală, ceea ce face ca înălţimea postului de schimb să

rămână constantă.

15

Dacă H este

înălţimea tamburului, iar p este

pasul celor două elice,

capacitatea de încărcare a

magazinului este:

N = [πD/(d

+a)] * [H/p].

Magazinul de scule

din fig.2.10 se remarcă prin

aceea că, în scopul măririi

capacităţii de depozitare a

sculelor, este echipat cu un disc

rotativ 1 pe care se află patru

tambure cu scule 2. Pe periferia

acestora sunt dispuse locaşuri în care se introduc bucşele intermediare 4, în care se montează

diversele scule cu coadă conică.

Tamburul 2 se introduce liber pe bucşa 3, aşezându-se pe gulerul din partea

inferioară a acesteia.

Rotirea tamburului 2 cu bucşele intermediare portscule 3 se realizează prin

intermediul mecanismului cu cruce de Malta, format din discul 5 şi bolţul 6, al cărui braţ este

solidar cu axul 7 al tamburului. Mişcarea de rotaţie a axului se transmite tamburului, astfel că

acesta se va roti, aducând scula următoare în postul de schimb, în care este preluată de

mecanismul de transfer 8.

Schimbarea tamburelor, în vederea reîncărcării lor, se realizează normal; timpul

necesar reîncărcării tamburului cu scule, fiind suprapus cu timpul de aşchiere al centrului de

prelucrare, se îmbunătăţeste considerabil coeficientul de utilizare a maşinii.

Dacă se notează cu d diametrul maxim al sculei ce poate fi încărcată în magazin,

cu D diametrul cerculuui purtător al centrelor bucşelor de pe tambur, şu cu D0 diametrul

cercului purtător al centrelor tamburelor de pe discul rotativ 1, capacitatea de încărcare a unui

tambur este:

N1 = (πD)/(d + a),

16

iar numărul tamburelor este:

z = (π * D0)/(D + b);

astfel încât capacitatea de încărcare a magazinului de scule este:

N = = [(πD)/(d + a)]*[(πD0)/(D + b)] ≈ 10 * (D * D0)[(d + a)*(D + b)].

În aceste relaţii, a, b reprezintă distanţele: dintre două scule de pe acelaşi tambur,

respectiv dintre două tambure vecine.

Magazinul de scule al centrului de prelucrare MILWAUKEEMATIC 200, produs

de firma KEARNEZ & IRECKER (fig. 2.11), dispus lateral, este de forma unui transportor cu

lanţ, dreptunghiular, a cărui capacitate de înmagazinare este:

N = [2(A + B) + πD]/(d + a),

în care A, B reprezintă distanţele dintre axele roţilor de lanţ ale transportorului, iar D –

diametrul acestor roţi.

17

Mărimea capacităţii de înmagazinare se poate obţine prin mărimea corespunzătoare

a distanţei pe orizontală dintre axele roţilor de lanţ A.

În acest fel se pot obţine din magazinul de bază, cu capacitatea de 28 de scule,

magazine derivate, a căror capacitate este de 40, respectiv 52 scule de diametru maxim 11 mm

în fiecare locaş. În magazin se pot depune şi capete multiax de găurire şi filetare.

Un magazin de scule cu lanţ, de formă dreptunghiulară, este prezentat în fig. 2.12.

Pe cadrul 1 sunt montate axele roţilor de lanţ z5, z13, z14, z15, grupul dee antrenare a

lanţului în mişcare 2, mecanismul de indexare a lanţului 3 şi mecanismul de întindere 4.

Antrenarea lanţului se

face prin rotirea de lanţ z5 prin

următorul lanţ cinematic (fig. 2.13):

ME – I –

z1/z2 – II – z3/z4 – III – z5.

De la arborele III,

mişcarea de rotaţie se mai transmite:

- către tamburul 5 de pe

arvorele V, prin roţile dinţate z6, z7, z8

şi z9;

- către cama K de la

arborele VII, prin roţile dinţate z10, z11, z12, z13.

Limitatorii de cursă din cutia cu limitatori 6 sunt acţionaţi de opritori reglabili

montaţi pe tamburul 5, aceştia determinând succesiunea sculelor care vor fi scoase din magazin.

Limitatorul de cursă LC1, acţionat de cama K, dă comandăpentru indexarea magazinului adus în

poziţia dorită.

Dacă se notează cu:

- p – pasul liniar dintre două scule de pe transportorul cu lanţ;

- z – numărul de paşi peste care sare la o nouă indexare;

- D – diametrul tamburului 5 cu opritori reglabili;

- D5 – diametrul roţii de lanţ z5;

- α – unghiul de pe tambur intre cei 2 opritori consecutivi, din laţul cinematic

rezultă: nv = nIII * (z6/z7) * (z8/z9)

18

iar pe desfăşuratele lanţului şi tamburului:

pz = πD5 * nIII; πD * nv = παD/360,

astfel că prin înlocuiri se obţine:

α = p * z * (z6/z7) * (z8/z9) * [360/(πD5)].

Indexarea transportului cu lanţ se

realizează cu ajutorul motorului hidraulic MH1; tija

pistonului acestuia (fig.2.14) pătrunde cu capul

conic în golurile dintre dinţii roţii z13.

Prinderea sculei în transportor se

realizează cu ajutorul unei bucşe conice, asigurarea

făcându-se cu arcuri şi bile.

Firma CINCINATI MILACRON

construieşte centre de prelucrare CIM – X Changer,

la care arborele principal este orizontal. Magazinul

de scule este dispus în partea superioară şi, pentru

capacităţi mici de inmagazinare este de tip disc.

La centrul de prelucrare CIM –X Changer 720, pentru mărirea capacităţii de

inmagazinare a sculelor (fig. 2.15), se folosesc două magazine MS1 şi MS2 (fig. 2.15,a) de tipul

transportor cu lanţ. Mâna mecanică 1 extrage alternativ sculele din cele două magazine, în care

scop motorul hidraulic MH basculează alternativ spre dreapta şi spre stânga suportul celor două

magazine; în acest fel, în dreptul mâinii mecanice este adus succesiv postul de schimb al

magazinului MS1 şi postul de schimb al magazinului MS2 (fig. 2.15,b).

O altă soluţie de mărire a capacităţii de înmagazinare, tot la centrul de prelucrare

CIM –X Changer 720, constă în folosirea magazinului cu lanţ în meandru (fig. 2.16)

1.2. TRANSFERUL SCULELOR

19

Prin transferul sculelor se înţelege totalitatea operaţiilor executate de mecanismele

auxiliare în vederea extragerii/introducerii sculei din/în magazin, a transportului acesteia de la

magazin la axul principal sau invers şi introducerii/scoaterii ei în/din alezajul axului principal.

Poziţia axelor sculelor din punctul de schimb din magazin şi din arborele principal

este definitorie pentru concepţia şi construcţia sistemului de transfer.

În general

sunt mai simple

mecanismele sistemului de transfer la centrele de prelucrare la care sculele ce trebuie schimbate,

ca cea din magazin şi cea din arborele principal, au axele paralele.

Dacă magazinul de scule poate fi aşezat astfel încât axa sculei să fie paralelă cu cea

a arborelui principal (fig. 2.17), atunci transferul sculei se poate face cu o mână mecanică

simplă care are două mişcări de translaţie. În fig. 2.17, a este redată soluţia de schimbare a

schulelor la centrul de prelucrare 70a – NC – 15, care foloseşte două magazine de tip disc şi

două mâini mecanice.

Atunci când magazinul de scule tip revolver nu poate fi aşezat cu axa paralelă, el

se poate aşeza cu axa înclinată, astfel încât scula ajunsă în poziţia de schimb să aibă axa paralelă

cu scula din axul principal (fig.2.17, b). Schimbarea sculei se poate face cu o mână mecanică

dublă, având o mişcare de rotaţie şi una de translaţie.

Sunt două cazuri când, din alte considerente, cele două axe nu sunt paralele, ceea

ce impune proiectarea unui sistem de transfer mai complicat, cu mai multe elemente. În fig.

2.17, c este redat un sistem de transfer folosit în cazul în care sculele ce trebuie schimbate au

20

axele perpendiculare, cu o mână mecanică dublă la care cei 2 cleşti C 1 şi C2 au şi mişcări de

translaţie pentru a putea extrage sculele din locaşurile lor.

În cazul cel mai general, când drumul ce trebuie parcurs de sculă între magazin şi

arborele principal este mai mare, mecanismele ce compun sistemul de transfer cuprind:

- mâna mecanică, numită şi braţ de schimbare a sculelor, prevăzute cu sistem de

apucare a sculei;

- mecanismul de transfer, care realizează transportul între postul de schimb din

magazin şi arborele principal.

În conceperea mecanismelor de transfer al sculei se urmăreşte, în principal

reducerea timpului „aşchie la aşchie”.

1.2.1. Mâini mecanice

Mâna mecanică asigură prinderea şi

extragerea sculei din magazin/arborele principal,

transportul ei de pe întreg drumul dintre magazin şi

arborele pricipal sau numai pe o parte din acesta. Pentrua

realiza funcţiile sale, în afara strângerii cozii sculei, mâna

mecanică execută mişcări de rotaţie, de translaţie ori

combinate, fiind acţionată de lanţuri cinematice, hidraulice

sau combinate.

Mâinile mecanice pot fi clasificate după

numărul de scule pe care-l poartă în mâini mecanice

simple şi mâini mecanice duble (tabelul 2.2.), iar după

tipul mişcărilor ce le execută, se disting mâini mecanice cu

mişcare de rotaţie, de translaţie, de rotaţie şi de translaţie şi

mâini mecanice cu o mişcare de rotaţie şi două mişcări de

translaţie.

Strângerea cozii sculei se face cu un cleşte, care poate avea o falcă fixă şi una

mobilă, sau ambele fălci mobile.

21

Cele două braţe ale mâinii mecanice duble pot fi acşionate simultan sau succesiv

(unul dependent de celălalt).

În primul caz, extragerea celor două scule se face simultan cu ambele braţe, ceea

ce înseamnă că scula următoare aşteptă terminarea prelucrării cu scula precedentă în postul de

schimb.

În cel de al doilea caz, extragerea celor două scule se face succesiv, scula

următoare terminarea prelucrării în vecinătatea arborelui principal; timpul de schimb „aşchie la

aşchie” este mai scurt.

Construcţia mâinii mecanice M1 rezultă din fig. 2.18, a şi b.

Rotirea sa în jurul propriei axe II se realizează cu motorul hidraulic MH1, pe a

cărui tijă este danturată o cremalieră ce angrenează cu pionul z5.

Deplasarea axială se realizează cu ajutorul motorului hidraulic cu piston diferenţial

MH2, al cărui piston este fix iar cilindrul mobil.

Dacă α este mărimea unghiului de rotire a mâinii mecanice simple, în grade,

lungimea cursei pistonului motorului hidraulic MH2 este

l = * ,

în care m, z5

reprezintă

modulul,

respectiv

numărul

de dinţi ai

pinionului

z5.

Prinderea

cozii

conice 1 a

sculei de

către

22

mâna simplă se realizează cu ajutorul unei bucşe conice 2 (fig. 2.18, c), deplasarea axială fiind

împiedicată de cele două bile 3, împinse radical fiecare de câte un arc 4.

Prinderea sculei de către mâna mecanică se realizează în zona profilată 5 a cozii

sculei.

Construcţia mâinii duble rezultă din fig. 2.19.

Fiecare din cele două braţe de la capătul mâinii M2 este dotat cu câte doi cleşti 1,

care apucă scula din zona notată cu 5 în figura precedentă (fig. 2.18, c).

Închiderea şi deschiderea celor doi cleşti se realizează cu ajutorul motoarelor

hidraulice MH1, MH2 pe ale căror tije sunt danturate cremalierele duble Cr1, Cr2, care

angrenează fiecare cu câte două pinioane z1, z2, respectiv z3 şi z4.

Deplasarea axială a mâinii duble se efectuează cu ajutorul motorului hidraulic

MH3, prin al cărui piston sunt alimentate motoarele MH1 şi MH2.

Succesiunea fazelor ciclului de lucru este secvenţială: la capetele curselor

motoarelor hidraulice, limitatori de cursă acţionează asupra electro magneţilor E şi sertăraşelor

distribuitoare SD, care comandă accesul lichidului sub presiune spre motoarele hidraulice ce

urmează să intre în acţiune.

La centrele de prelucrare, la care magazinul este montat pe păpuşa mobilă, iar axa

sculei în postul de schimb din magazin este perpendiculară pe axa arborelui principal, cele două

braţe ale mâinii mecanice pot fi acţionate independent (fig. 2.20, a şi b) sau simultan (fig. 2.21).

Pe corpul 1 (fig. 2.20,a), care, în interior, poartă toate mecanismele mâinii

mecanice, sunt articulate braţele 2, 3 în punctele4, 5. Mişcările necesare desfăşurării ciclului de

lucru sunt următoarele:

- mişcarea de rotaţie II, efectuată de braţul 2, pentru scoaterea sculei S1 din

arborele principal AP;

- mişcarea de rotaţie III efectuată de braţul 3, pentru scoaterea sculei S2 din

magazinul de scule;

- mişcarea de rotaţie I, pe 180°, necesară inversării poziţiei celor două scule.

Mişcările de rotaţie II, III ale braţelor 2, 3 se efectuează cu ajutorul motoarelor

hidraulice rectilinii MH1, MH2, ale căror tije deplasează prin intermediul rolelor 6, 7,

cremalierele Cr1, Cr2; acestea angrenează cu sectoarele dinţate z1, z2, producând rotaţia braţelor

2, 3în jurul axelor 4, 5.

23

Mişcarea de rotaţie I pe 180°, se efectuează cu ajutorul unui motor hidraulic cu

paletă oscilantă MH3.

Paleta oscilantă 8, prinsă cu şuruburi de rotorul 10, se roteşte pe arborele central

fix 9, unghiul de oscilaţie fiind limitat de tamponul !!, prins cu şuruburi de corpul fix 1.

Succesiunea fazelor ciclului de lucru este următoarea:

- în timpul desfăşurării procesului de aşchiere cu scula S1, scula S2 este scoasă din

magazin prin acţionarea motorului hidraulic MH2;

- după terminarea procesului de aşchiere de către scula S1, se deschide bucşa

elastică din arborele principal iar acţionarea motorului hidraulic MH1, scula S1 este scoasă din

arborele principal;

- urmează rotirea cu 180° a întregului ansamblu, în vederea schimbării poziţiilor

ocupate de sculele S1 şi S2;

- noua sculă S2 este introdusă în arborele principal, printr-o mişcare de rotaţie a

braţului 3, sub efectul hidraulic motorului MH1, iar prin închiderea bucşei elastice din arborele

principal, scula S1 este strânsă în aceasta şi poate începe secvenţa următoare prin aşchiere;

24

25

- scula S1 este depusă în postul liber din magazin sub acţiunea motorului hidraulic

MH2;

- braţul 2 se retrage , permiţând rotirea magazinului pentru a aduce scula următoare

în postul de schimb;

- braţul 2 revine, apucă sculele următoare şi aşteaptă repetarea ciclului descris.

Mâna mecanică de la centrele de prelucrare CIM – X Changer produse de firma

CINCINNATI – MILACRON sare un principiu funcţional asemănător mâinii mecanice descrisă

anterior.

Cele două braţe 1, 2, acţionate simultan (fig. 2.21) efectuează următoarele mişcări

necesare transferării sculelor S1, S2 din magazinul de scule în arborele principal şi invers:

- rotaţia în jurul axelor I, II, necesară prinderii şi extragerii sculelor din locaşurile

lor;

- rotaţia comună în jurul axei III, pentru inversarea poziţiei ocupate de cele două

scule.

Mişcările de rotaţie în jurul axelor I, II se efectuează sub acţiunea motoarele

hidraulice MH1, MH2 care deplasează cremalierele Cr3, Cr4 aflate în angrenare cu roţile dinţate

z2, z3.

Mişcarea de rotaţie în jurul axei III este realizată de două motoare hidraulice cu

simplă acţiune (câte unul pentru fiecare sens) ale căror tije cremaliere Cr1, Cr2 rotesc pinionul

z1, danturat dintr-o bucată cu axul III.

În fiecare din cele două braţe este

prevăzut un cleşte mecanic pentru prinderea

sculei: funcţionarea acestuia rezultă din fig.

2.22.

Rotirea axului III de către roata

dinţată z3 duce la rotirea celor două pârghii 2,

care străbat radial acest ax la extremităţile

sale . Acestea articulate în boş-urile IV cu tijele

3, transmit acestora o mişcare de translaţie

26

verticală în sus: aceeaşi mişcare o efectueaăză suportul 10, prins cu şuruburi cu tijele 3, cele

două arcuri laterale 7 deschizându-se.

Două plăcuţe 4, similare faţă de axa longitudinală a braţului 1, sunt articulate prin

două bolţuri V cu suportul 10 şi prin bolţul VI cu pârghia 5, care constituie falca mobilă a

cleştelui de prindere a sculei.

Falca fixă a acestui cleşte este constituită din plăcile fixe 6 şi 11, cu care falca

mobilă este articulată cu ajutorul bolţului VII.

Falca mobilă 5 are în partea de jos o proeminenţă toroidală 12, proeminenţe

simetrice sunt practicate pe fălcile fixe 6 şi 11.

În consecinţă, falca mobilă se roteşte faţă de bolţul VII, proeminenţa 12 pătrunde

în canalul toroidal 9, practicat în gulerul sculei S2, în timp ce proeminenţele plăcilor 6 şi 11

pătrund în canalul toridal simetric 8 din acelaşi guler, strângând în acest mod scula.

Roata dinţată z3 continuă să se rotească, ceea ce are ca efect rotirea întregului braţ

1 în jurul axei III, făcându-se astfel

extragerea sculei din locaşul arborelui

principal.

Mâna mecanică din fig. 2.23, a

este folosită pentru apucarea portsculelor cu

coadă prismatică PS, şi scoaterea acestora

din magazin.

Prinderea portsculelor se face

prin pătrunderea celor două braţe 1, 2 în

canalele în V de pe cele două feţe opuse ale

portsculei PS.

Acţionarea braţelor 1, 2 se

realizează cu motorul piston diferenţial MH, pe a cărui tijă sunt articulate pârghiile 3, 4; la

rândul lor pârghiile 3, 4 sunt articulate de braţele 1, 2, care au posibilitatea să se rotească în

bolţurile 5, 6 fixate în corpul 7.

Cursa pistonului motorului hidraulic MH este limitată de şurubul 8, asigurat

împotriva desfacerii de piuliţa 9.

27

Dacă se notează cu A1OB1C1 poziţia închisă a mecanismului de acţionare a mâinii

mecanice, şi cu A2OB2C2 poziţia lui deschisă (fig.2.23, b), unghiul de oscilaţie a pârghiei 1 este

sin α = h/a, în care cursa h a punctului de apucare a portsculei trebuie să fie cu câtiva milimetri

mai mare decât înălţimea canalului V.

Pe de altă parte, din proiecţia pe verticală,

d sin γ + b sin α = b sin β; sin β = sin α + sin γ

Fig .2,23

Cu ajutorul acestor relaţii, se poate determina, din ecuaţia de proiecţie pe orizontal,

cursa pistonului motorului hidraulic:

d = = ( c cos γ + b cos α) – ( c cos β + b) =

= c ( cos γ – cos β) – b(1 – cos α).

1.2.2. Mecanisme de transfer

Frecvent, la proiectarea centrelor de prelucrare apare problema dificilă a dispunerii

magazinului de scule cât mai aproape de arborele principal al maşinii, fără a îngreuna însă

accesul sculei la piesa. Distanţele mari dintre planul de extragere a sculelor din magazin şi

planul de introducere a acestora în arborele principal impun existenţa mecanismului de transfer.

Acesta are rolul de a transfera (transporta) scula pe întreg traseul dintre cele două puncte, de

schimb şi de lucru, sau numai pe o parte a acestuia.

Mecanismele de transfer pot fi cu mişcare de translaţie sau cu mişcare de rotaţie.

Unul dintre cele mai complexe mecanisme de transfer este cel folosit la centrul de

prelucrare prin strunjire, deschis în fig. 3.10.

El este acţionat de către (fig. 2.24):

- cremaliera Cr, pentru deplasarea pe orizontală I;

- motorul hidraulic MH2, cu piston diferenţial, pentru deplasarea pe verticală II;

28

-

motorul hidraulic

MH3, a cărui tijă

–

cremalieră angrenează cu pinionul z1, în vederea efectuării mişcării de rotaţie III în jurul unui ax

vertical;

- motorul hidraulic MH4, a cărui tijă – cremalieră angrenează cu pinionul z2 (fig.

2.25), în vederea efectuării mişcării de rotaţie IV în jurul unui ax orizontal;

- două motoare hidraulice MH1, ale căror tije acţionează fiecare câte doi căţei 1, în

vederea prinderii sau eliberării cozii prismatice a portsculelor.

29

1.2.3. Locuri de aşteptare a sculei

Locurile de aşteptare a sculei, numite şi locuri tampon sau locuri de schimb, sunt

utilizate, în primul rând, la sistemele complicate de schimbare a sculei, cu distanţa mare între

planul de lucru şi planul magazinului. Raţiunea acestor locuri de aşteptare este aceea a reducerii

timpului auxiliar. Schimbarea sculei între locul de aşteptare şi arborele principal se face simplu,

cu ajutorul mâinii mecanice duble, într-un timp minim, iar transferul sculei din magazinul la

locul de aşteptare este suprapus timpului de prelucrare cu

scula anterioară.

În fig. 2.26 este redată schema de principiu a

sistemului de transfer şi schimbare a sculei la centrul de

prelucrare 5 C GSP (Franţa).

Mâna mecanică simplă M1 printr-o mişcare de

translaţie şi una de rotaţie realizează transferul sculei între

magazin şi locul de aşteptare LA. Schimbarea sculei în/din

alezajul arborelui principal se realizează acu ajutorul mâinii

mecanice M2, care execută o mişcare de translaţie şi una de rotaţie.

30

1.3 SISTEME DE STRÂNGERE ŞI BLOCARE A SCULELOR

Sculele se montează în arborele principal sau în sania portsculelor cu ajutorul unui

dispozitiv intermediar numit portsculă. În primul caz, al montării sculelor în arborele principal,

dispozitivul intermediar se fixează pe o suprafaţă de revoluţie, iar în cel de-al doilea caz, al

montării lor în sania portscule, suprafaţa de fixare era prismatică.

Fixarea şi eliberarea sculei din arborele principal depinde de forma cozii

dispozitivului intermediar care poate fi cilindrică (fig. 2.27, a)sau conică (fig. 2.27, b).

Pentru cozile cilindrice, fixarea în arborele pricipal se face cu ajutorul bucşei

elastice. În fig. 2.28, care reprezintă o secţiune schematică prin arborele principal şi

mecanismele sistemului de transfer, se poate vedea forma sculei S1 montată în portscula PS, în

arborele principal cu ajutorul bucşei elastice 1, care este strânsă datorită arcului 2. Pentru

extragerea sculei S1, bucşa elastică se desface sub acţiunea tijei pistonului hidraulic3. Scula S2

montată în magazinul MS se fixează printr-un opritor cu bilă şi arc, bila intrând într-un canal al

dispozitivului intermediar.

În principiu, prinderea sculelor cu o coadă conică se poate realiza cu bucşă elastică

sau cu bile.

În cazul

prinderii prin bucşă

elastică, în coada

portsculei PS (fig. 2.29,

a) este înşurubată o tijă 3,

prevăzută cu un guler de

care trage bucşa elastică 1

închisă, prin intermediul

tijei 2, care se deplasează

spre dreapta ca urmare a

destinderii arcurilor disc

4. Închiderea bucşei

31

elastice se realizează spre dreapta ca urmare a destinderii arcurilor disc 4. Închiderea bucşei

elastice se realizează datorită conicităţii interioare din arborele principal.

La deplasarea tijei 2 spre stânga (fig. 2.29, b), de obicei sub acţiunea unui motor

hidraulic, bucşa elastică se deschide, eliberând coada portsculei; tija centrală 2 împinge scula

spre stânga, astfel ca ea poate fi preluată de mecanismul de extracţie al mâinii mecanice, care o

deplasează spre magazin.

În cazul prinderii cu bile (fig. 2.29,c), după ce coada portsculei este introdusă de

mâna mecanică în locaşul din arborele principal AP, bilele 1 pătrund în spatele gulerului din tija

3, înşurubată în coada portsculei.

La deplasarea tijei centrale 2 spre dreapta sub efectul arcurilor disc 4 (fig. 2.29, d),

ea trage axial în acest sens de portsculă prin bucşa 6, în ale cărei găuri radiale sunt introduse

bilele 1.

La deplasarea tijei 2 spre stânga, sub acţiunea unui motor hidraulic bilele ajung în

zona conică şi degajarea din capătul din stânga al bucşei 5 apoi bilele se deplasează radial către

exterior, deblocând coada postsculei; aceasta poate fi extrasă axial spre stânga de către mâna

mecanică a mecanismului de

transfer.

Un sistem de

blocare a portsculei a portsculei

cu coadă conică PS în arborele

principal 1 al unei maşini de

frezat este prezentat în fig.

2.30, în poziţia portsculă

deblocată.

Blocarea se

realizează cu bucşa elastică 2, a

cărei parte anterioară, în

contact cu bucşa 3, se închide

de deplasarea bucşei elastice

32

spre stângă, şi se deschide la deplasarea acesteia spre dreapta, datorită conicităţii interioare a

bucşei3.

Deblocarea se produce la deplasarea tijei 10 spre dreapta.

În prima fază este comprimat arcul interior 9, iar ulterior, după ce capătul tijei 11 ia

contact cu discul 12, se deplasează spre dreapta bucşa 7. Aceasta datorită pistonului6, comprimă

arcul 8 – care asigură readucerea subansamblului în poziţia iniţială – şi deplasează spre dreapta

tija 5.

În acest fel, bucşa elastică 2 se deplasează spre dreapta, iar cepul conic 4 asigură

deschiderea ei, în vederea eliberării sculei. Continuându-şi cusa spre dreapta, tamponul 15

loveşte şurubul 14 din coada conică a portsculei, împingând-o în afara arborelui principal.

Forţa necesară blocării portsculei în arborele principal o realizează arcul 8.

Un alt sistem de blocare a portsculei cu coadă conică în arborele principal orizontal

a unei maşini de frezat este prezentat în fig. 2.31. Coada conică a portsculei PS este prinsă în

locaşul conic al arborelui principal 1 cu ajutorul bucşei elastice 5, care se deplasează axial sub

acţiunea tijei 2 şi anume: pentru blocarea cozii portsculei, spre stânga, datorită forţei arcurilor

disc 3, şi spre dreapta, pentru deblocarea cozii portsculei, datorită pistonului motorului hidraulic

MH.

33

Bucşa elastică (fig. 2.32), la dreapta spre stânga, se închide, datorită suprafeţelor

conice b; cu suprafaţa plană interioară a ea trage de gulerul şurubului 6, realizând blocarea.

La deplasarea spre dreapta, bucşa elastică se deschide, eliberând gulerul şurubului

6 (fig. 2.31), care, ulterior, lovit de partea frontală a tijei 7, împinge portscula PS spre dreapta,

realizând scoaterea acesteia din arborele principal.

Blocarea unei portscule cu coadă conică în arborle principal orizontal rotativ şi

culisant este redată în fig. 2.33. Arborele de alezare 1 este montat culisant în arborele tubular

pentru frezare 2, de la o maşină de alezat şi frezat. Roata dinţată z1 asigură arborelui tubular 2

mişcarea principală de rotaţie, care se transmite şi arborelui 1 de alezare.

Mişcarea de avans a arborelui de alezare se obţine din mişcarea de rotatie primită

de la roata dinţată z2, şi transformată în mişcare de translaţie de mecanismul şurub 4 – piuliţă5;

şurubul se roteşte, piuliţa avansează axial cu arborele.

34

Capitolul 2. TIPURI DE CENTRE DE PRELUCRARE

Pentru clasificarea centrelor de prelucrare se pot folosi mai multe criterii:

a) după operaţia tehnologică realizată şi tipul maşinii – unelte din care provin, se

disting:

centre de prelucrare prin strunjire;

centre de prelucrare prin găurire;

centre de prelucrare prin găurire, frezare şi alezare;

centre de prelucrare combinate.

b) după poziţia arborelui principal:

centre de prelucrare cu arbore principal orizontal;

centre de prelucrare cu arbore principal vertical.

c) după forma şi tipul magazinului de scule, se disting centre de prelucrare cu:

magazin de tip disc (cu axa orizontală, verticală sau înclinată);

magazin de tip transportor cu lanţ (dreptunghiular sau oval).

d) după gradul de mobilitate al suportului magazinului de scule, sunt centre de

prelucrare cu:

magazin fix;

magazin mobil (deplasabil).

e) după poziţia relativă a axei arborelui principal şi axei magazinului se deosebesc

centrele de prelucrare cu:

axe paralele;

axe perpendiculare

axe înclinate în spaţiu.

f) după poziţie de lucru faţă de planul de schimb a sculei (v. cap.2) se întâlnesc

centre de prelucrare la care cele două plane:

coincid;

35

sunt paralele;

sunt înclinate.

g) după tipul unităţii de transfer, există centre de prelucrare:

cu mână mecanică simplă;

cu mână mecanică dublă;

cu un complex de mâini mecanice simple şi duble;

fără unitate de transfer;

cu mâini mecanice şi mecanisme de transfer;

h) după numărul punctelor intermediare prin care trece scula în drumul de la

magazin la arborele principal (locuri de aşteptare), se disting centre de prelucrare:

fără loc de aşteptare;

cu un loc de aşteptare;

cu două locuri de aşteptare.

i) după modul de identificare a sculei, sunt centre de prelucrare:

cu codificarea sculei;

cu codificarea locaşului sculei din magazin.

Centrele de prelucrare prin strunjire pot avea arborele principal orizontal (de tipul

strung normal) sau vertical (de tipul strung carusel). Magazinul este, în general, fix, de tipul

transportor cu lanţ la primele şi respectiv de tip disc la celelalte. Sculele folosite pot fi cu coadă

conică sau prismatică.

Centrele de prelucrare prin găurire pot avea arborele principal vertical (cele mai

răspândite) sau orizontal. În cazul centrelor de prelucrare mici, mecanismul de transfer lipseşte,

arborele principal efectuând mişcarea de avans fără a scoate scula din magazin. Coada sculei

poate fi cilindrică sau conică. Prinderea ei în arborele principal se realizează fie cu bile, fie cu

bucşă elastică de strângere. Magazinul de scule este, în general, de tip disc, mărimea capacităţii

de înmagazinare făcându-se folosind două magazine de scule dispuse în plan orizontal simetric

faţă de arborele principal.

Cele mai numeroase sunt centrele de prelucrare prin găurire, frezare şi alezare care

au la bază maşinile de alezat şi frezat.

Magazinele de scule folosite sunt deopotrivă de tip disc sau cu lanţ, dispuse cu axele

orizontal sau vertical.

36

Centrele de prelucrare combinate, mai puţin răspândite decât celelalte, au în structura

lor două – trei tipuri de maşini – unelte, fiecare posedând magazin de scule şi unitate de transfer.

Existenţa unui mare număr de tipuri de centre de prelucrare face dificilă gruparea lor

riguroasă, unul şi acelaşi centru de prelucrare putându-se regăsi în diferite grupe precizate

anterior. De aceea, în cele ce urmează, centrele de prelucrare vor fi grupate după criteriul care

ţine seamă de maşina – unealtă care stă la baza centrului de prelucrare.

2.1. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN STRUNJIRE

Construcţia de centre de prelucrare prin strunjire nu s-a extins pe măsura producţiei

centrelor de prelucrare prin găurire, alezare şi frezare, deoarece s-a constatat că pentru strunjire,

rare sunt piesele care necesită mai mult de 16 – 20 scule diferite.

În consecinţă, s-au dezvoltat strungurile normale cu comandă numerică şi 1-2 capete

revolver, care permit prelucrarea acestui număr de scule. Totuşi un număr de firme

constructoare au produs diferite centre de prelucrare prin strunjire, în a căror concepţie de bază

se disting strungurile normale şi respectiv strungurile carusel cu comandă numerică, echipate cu

magazin de scule.

La centrele de prelucrare provenite din strungurile normale, dacă numărul de scule

necesare nu este prea mare, magazinul de scule poate fi dispus pe cărucior sau pe batiul

strungului, în locul păpuşii mobile; în acest caz, mecanismul de transfer se deplasează pe

ghidajele batiului, între sania portcuţit şi magazinul de scule.

Dacă magazinul sculelor necesare este mare, magazinul de scule este dispus separat

pe batiul maşinii.

La centrele de prelucrare provenite din strungurile carusel, magazinele de scule sunt

montate pe traversa mobilă; diferite soluţii utilizate diferă esenţial numai dacă pe suportul

portcuţit există posibilitatea fixării sculelor fixe sau rotative.

37

2.1.1. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN STRUNJIRE PROVENITE DIN

STRUNGURI NORMALE

a. Centre de prelucrare prin strunjire cu magazin de scule de tip disc.

Centrele de prelucrare care au magazine de scule de tip disc prezintă avantajul unor

soluţii simple din punct de vedere cinematic şi constructiv, atât pentru magazinul propriu – zis,

ca şi pentru mecanismul de transfer ai sculelor. Ele au însă dezavantajul unui număr relativ mic

de scule pe care-l pot înmagazina.

Centrul de prelucrare prin strunjire DCN OERLICON (fig. 3.1) este prevăzut cu un

magazin de scule MS de tip disc, având 12 posturi, aşezat în spatele batiului strungului, şi o

mână mecanică M cu mişcare de translaţie, identificarea sculelor făcându-se prin codificarea

locaşurilor magazinului.

Ciclul de schimbare a sculelor, redat în fig. 3.2, comportă următoarele faze:

după terminarea prelucrării unei suprafeţe, căruciorul strungului C se

deplasează în dreptul mâinii mecanice M;

mâna mecanică M se deplasează în sensul b, către magazinul de scule MS,

din care prinde şi extrage scula S2, care urmează la prelucrare, după care revine în poziţia

iniţială;

sania portsculă SPS se deplasează către mâna mecanică M, aducând în faţa

acesteia scula utilizată S1;

deplasarea mâinii mecanice în sensul a, pe o distanţă determinată, astfel încât

scula S2 este adusă în dreptul saniei portsculă SPS, iar scula S1 ajunge în faţa dispozitivului de

blocare D, care în acest moment se ridică;

sania portsculă, SPS se retrage, după ce a preluat scula S2 ce urmează în

prelucrare, iar dispozitiv D coboară eliberând scula utilizată S1;

deplasarea mâinii mecanice M în sensul b pentru aducerea sculei S1 în

magazinul de scule MS; în timpul fazelor de mai sus magazinul de scule MS s-a rotit pentru a

aduce în dreptul mâinii mecanice locaşul sculei folosite S1;

38

mâna mecanică M se retrage în poziţia de aşteptare, iar magazinul de scule

MS se indexează pentru a aduce în dreptul mâinii mecanice scula care urmează la prelucrare.

Centrul de prelucrare prin strunjire V – 630 H. Harbeck provine dintr-un strung

normal, cu un magazin de tip disc cu o capacitate de 8 scule şi codificarea sculelor din magazin.

Particular la acest centru de prelucrare este faptul că magazinul de scule şi mâna mecanică sunt

montate pe căruciorul strungului

2.1.2. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN STRUNJIRE PROVENITE DIN

STRUNGURI CARUSEL

39

În construcţia strungurilor carusel magazinul de scule MS (fig. 3.13) este asamblat

lateral pe traversa mobilă; el efectuează numai mişcarea de poziţionare unghiulară a portsculei

dorite, aducând-o în poziţia necesară schimbului cu portscula PS fixată în suportul portsculei

fixată în suportul portsculei SPS.

Suportul portsculei este cel ce efectuează „naveta” între poziţia iniţială finală al

portsculei folosite în procesul de aşchiere, şi postul de schimb cu magazinul de scule.

Din această cauză, faţă de schema generală care caracterizează un centru de

prelucrare, mecanismul de transfer lipseşte.

Construcţia suportului portsculă SPS diferă de cea a strungurilor carusel clasice, din

cauza necesităţii de a realiza prinderea sculelor automatizată secvenţial, cu ajutorul limitatorilor

de cursă. Magazinul de scule participă efectiv la preluarea sculei din suportul portcuţit.

Fazele ciclului de schimbare a sculelor rezultă din fig. 3.14. După terminării

prelucrării (fig. 3.14, a) urmează rotirea sculei S1 cu 180° de către mecanismul de prindere şi

deplasarea ei, împreună cu suportul portsculei SPS către magazinul de scule MS (fig. 3.14, b).

40

După depunerea sculei S1 în locaşul liber al magazinului, suportul portsculei se

retrage, iar magazinul de scule se roteşte (fig. 3.14, c) aducând scula următoare S 2 în poziţie de

schimb. În continuare, suportul portcuţit se aproprie din nou de magazin şi preia scula S2 (fig.

3.14, d) cu care se retrage spre piesa de prelucrat (fig. 3.14, e) în vederea efectuării următoarei

faze a procesului de aşchiere.

2.2. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN GĂURIRE

2.2.1. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN GĂURIRE CU MAGAZIN DE

SCULE DE TIP DISC

Centrele de prelucrare cu magazin de scule de tip disc permit soluţii cinematice şi

constructive mai simple atât pentru magazinul de scule cât şi pentru mecanismul de transfer al

sculelor. Considerentul simplităţii cinematice şi constructive a condus la fabricarea de centre de

prelucrare prin găurire fără mecanism de transfer al sculelor.

Asemenea soluţii au adoptat unele firme constructoare de maşini ca OLIVETTI,

HÜLLER, FRITZ WERNER şi altele. Particular acestor centre de prelucrare este faptul că prin

rotirea magazinului de scule sunt aduse succesiv în poziţie coaxială cu arborele principal

locaşurile portscule, realizându-se atât funcţia de transfer cât cea mâinii mecanice.

Din această categorie a centrelor de prelucrare, cărora le lipsesc atât mecanismul de

transfer cât şi mâna mecanică, face parte din centrul de prelucrare BA 40/18 LB HÜLLER (fig.

3.15, a). El este dotat cu un magazin de scule cu 18 locaşuri codificate, având axa de rotaţie

paralelă cu arborele principal.

Schimbarea sculelor se face similar centrului de prelucrare AUCTOR CNS –

OLIVETTI, cu deosebirea ce transmitea motorului şi a mişcării de rotaţie la sculă se face prin

cuplajul frontal CF (fig. 3.15, b). Scula nu părăseşte magazinul de scule, fiecare locaş fiind o

pinolă ce se deplasează în mişcare de avans.

41

Pentru funcţia de transfer a sculei unele firme constructoare de centre de prelucrare

au conceput magazinul de scule cu o mişcare suplimentară: de rotaţie, în jurul unui punct

exterior, sau de translaţie.

Un exemplu îl constituie cazul maşinilor de găurit de dimensiuni mici, cu un montant

1 (fig. 3.16), la care greutatea magazinului de scule este redusă. Magazinul MS se poate monta

direct pe cutia de viteze şi avansuri CVA, prin intermediul suportului 5, care poartă toate

mecanismele necesare efectuării mişcărilor magazinului [63].

Rotirea magazinului în jurul axei verticale VI, în vederea aducerii sculei dorite în

poziţie de schimb, se realizează de către motorul electric ME4

(fig. 3.17), prin intermediul roţilor de curea D1, D2 şi al curelei

12.

Blocarea magazinului în poziţia rotită se obţine cu

ajutorul motorului pneumatic liniar Mp2.

Magazinul de scule, prin pârghiile 3 şi 4, este

articulat faţă de suportul 5 în axele II şi III, formând cu acestea

un paralelogram care permite efectuarea unei mişcări plan –

paralele. Această mişcare o efectuează motorul pneumatic

rotativ Mpr, prin intermediul angrenajului cilindric z1, z2,

sectorul dinţat z2 având axa de rotaţie în axa II a pârghiei 4.

42

În urma efectuării acestei mişcări plan – paralele, magazinul coboară, aducând scula

S1 care urmează să fie folosită în procesul de prelucrare, în axa arborelui principal AP.

Fiecare portsculă cu coadă conică (fig. 3.18) este prevăzută cu proeminenţele 6, care

servesc pentru antrenarea în mişcarea de rotaţie, şi gulerele cilindrice 7, 8 pentru aşezarea

portsculei în locaşul din magazin.

La coborârea pinolei 9 în mişcare de avans, alezajul conic al arborelui principal

pătrunde pe coada conică a sculei; în primele momente după realizarea acestui contact, bila 10

este apăsată în jos, deformând arcul constituit din foia de tablă 11.

După prelucrarea sculei de către arborele principal, magazinul de scule se retrage în

poziţia iniţială, superioară, se roteşte pentru aducerea unei noi scule în poziţie de schimb şi

aşteaptă terminarea lucrului cu scula aflată în aşchiere.

2.2.2. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN GĂURIRE, CU MAGAZIN DE

SCULE CU LANŢ

La maşinile de găurit de mici dimensiuni, la care greutatea magazinului nu este

prea mare, construcţia permite deplasarea sculei S1 din magazin, în mişcare de avans către piesa

P, fără scoaterea sculei din magazin (fig. 3.34).

În acest fel nu mai este necesar nici mecanismul de transfer şi nici mâna mecanică

cu care scula se scoate din magazin şi se introduce în arborele principal, ceea ce simplifică

substanţial construcţia [75].

Arborele principal (fig. 3.35) primeşte mişcarea de rotaţie de la angrenajul conic

z1/z2 şi arborele tubular 4. Mişcarea de avans se obţine de la motorul hidraulic MH2, al cărui

piston este solidar cu carcasa exterioară a rulmentului ce susţine la partea superioară arborele

principal.

43

44

45

Magazinul de scule are forma unui transportor cu lanţ fiind format din două

jumătăţi 2 şi 3, tensionate axial de arcurile 5, 5’. Jumătatea inferioară 3 este fixată rigid pe

carcasa arborelui principal, în timp ce jumătatea superioară 2 se poate deplasa pe verticală,

simultan cu arborele principal, în limitele jocului dintre cele două elemente.

Pe cele două jumătăţi de magazin se deplasează, pe căi de rulare corespunzătoare,

rolele 6. Sculele sunt dispuse în magazin prin intermediul unor rulmenţi radiali. La un moment

dat, datorită motorului hidraulic MH2, arborele principal, în mişcarea de avans ia contact prin

alezajul său cu coada conică a sculei. În continuare, arborele principal deplasează şi scula în

mişcarea de avans, astfel că, cu excepţia jumătăţii inferioare 3, întregul magazin coboară în

mişcarea de avans, tensionând arcurile 5 şi 5’.

În cursa de ridicare, arborele principal părăseşte contactul cu coada conică a sculei

şi magazinul revine în poziţia iniţială. Rotirea sa, cu numărul de paşi doriţi, se obţine cu ajutorul

motorul hidraulic MH1, care acţionează asupra gulerului 7 al portsculei.

Centrul de prelucrare B.F. FRITZ WERNER (fig.3.36) este dotat cu un magazin de

scule cu lanţ cu 30 locaşuri şi un cap revolver portscule cu 6 locaşuri. Atât magazinul de scule

cât şi capul revolver sunt montate pe păpuşa mobilă PM, ceea ce permite schimbarea sculelor în

timpul procesului de aşchiere (fig. 3.37).

Pentru aducerea unei scule în capul revolver CR, sania de transfer S se deplasează

către dreapta până când mâna mecanică M prinde scula ce urmează la schimb, iar prin

deplasarea acesteia în sus, scula este extrasă din locaşul magazinului. Mâna mecanică, deplasată

de sania S, îşi continuă mişcarea spre dreapta până când scula ajunge în dreptul capului revolver

CR, moment în care coboară şi aşează scula în alezajul axului acestuia. Mâna mecanică se ridică

şi se retrage astfel că, după determinarea prelucrării capul revolver astfel că, după terminarea

prelucrării capul revolver se poate indexa, începând prelucrarea cu o nouă sculă. În acest timp,

mâna mecanică M şi sistemul de transfer cu sania S realizează transferul sculei folosite din capul

revolver în magazin, parcurgând invers fazele descrise mai sus. După depunerea sculei folosite

în locaşul magazinului, acesta se deplasează, aducând o nouă sculă la schimb. Cu aceasta ciclul

de schimbare a sculelor se reia. Sistemul de codificare este materializat pe scule.

46

2.3. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN GĂURIRE, FREZARE ŞI

ALEZARE

Aceste centre de prelucrare sunt cele mai numeroase, fiind construite după modelul

maşinilor de alezat şi de frezat. Diversitatea de soluţii este foarte mare. Magazinele de tip disc

sau transportor cu lanţ, aşezate în plan orizontal sunt dispuse, de regulă, la partea superioară a

montatului, în timp ce pentru capacităţi mari de înmagazinare, pentru scule grele, se foloseşte

magazinul de tip transportor cu lanţ, situat în plan vertical, fixat pe montantul maşinii sau pe un

suport propriu. În acest caz, drumul de la locaşul de schimb din magazin la arborele principal

devine lung, mâna mecanică dublă nu-l poate străbate singură, fiind necesare şi alte elemente şi

alte elemente pentru deplasarea sculei scoase din magazin. Apar în acest fel puncte intermediare

pe traseul amintit, puncte în care se face transferul sculei de la un manipulator la altul.

Suportul magazinului ca şi al mecanismul de transfer, poate fi fix sau deplasabil.

Distanţa dintre arborele principal şi

punctul de schimb din magazin

poate fi constantă sau variabilă.

Poziţia punctului de schimb a

arborelui principal poate fi

obligatorie sau indiferentă.

Dacă suportul

mecanismului de transfer este fix,

arborele principal trebuie sa se

deplaseze în gol până în punctul de

acces la mecanismul de transfer,

ceea ce face ca timpul de schimb

„aşchie la aşchie” să crească.

Mărimea acestor curse în gol este

variabilă, dependentă de poziţia

arborelui principal în zona de

lucru, în timpul prelucrării.

47

Dacă magazinul de scule şi mecanismul de transfer sunt plasate pe păpuşa mobilă,

sau se deplasează pe ghidaje proprii sincron cu păpuşa mobilă, poziţia relativă dintre punctul de

schimb; mecanismul de transfer şi arborele principal rămâne invariabilă. Schimbul se poate face

în orice poziţie a arborelui principal în care traiectoriile elementelor în mişcare nu intersectează

piesa prelucrată.

2.3.1. CENTRE DE PRELUCRARE PRIN GĂURIRE, FREZARE ŞI

ALEZARE CU MAGAZIN DE SCULE DE TIP DISC

Pentru magazinele de scule de capacitate medie şi greutate mare o soluţie

clasică este aceea de a plasa magazinul cu axa orizontală (fig. 3.38), pe un suport propriu.

Sculele au axa paralelă arborelui principal, mecanismul de transfer fiind o mâna mecanică cu

braţ dublu, braţele fiind acţionate independent.

Mâna mecanică se poate deplasa axial, paralel cu arborele principal, pentru

introducerea şi extragerea sculelor, şi se poate roti cu 180°, pentru inversarea poziţiei sculelor.

Magazinul de scule se poate deplasa şi el, pe ghidaje proprii, pe direcţia paralelă

arborelui principal, pentru a decala planul de rotire a sculelor faţă de planul frontal care conţine

mâna mecanică.

O maşină de alezat şi frezat echipată cu magazin de scule de tipul disc şi două

mecanisme de transfer este prezentată în fig. 3.39.

48

Piesa P este aşezată pe masa maşinii, dispusă prin intermediul săniilor 4 şi 5 pe

batiul 1; arborele principal AP este montat pe păpuşa 3, care se deplasează pe vertical ghidajele

montantului 2. Greutăţile păpuşii 3, care se deplasează pe verticală pe ghidajele montantului 2.

Greutăţile păpuşii 3 şi ale magazinului de scule MS sunt echilibrate cu ajutorul motorului

hidraulic MH1, de a cărui tijă sunt fixate capetele celor două cabluri ce suspendă păpuşa şi

respectiv magazinul [54].

Magazinul este de tip disc, mecanismul de transfer fiind format de mâna mecanică

simplă M1 şi mâna mecanică dublă M2.

Mâna mecanică M1 realizează scoaterea sculei din postul de schimb A din magazin,

după care se roteşte pentru a aduce scula în postul intermediar B.

49

Mâna mecanică M2 scoate simultan sculele din arborele principal şi din mâna

mecanică M1, se roteşte cu 180° pentru a inversa poziţiile ocupate de cele două scule, după care

se deplasează axial în sens invers, pentru a introduce scula următoare în arborele principal şi

scula folosită în mâna simplă. În continuare, mâna simplă se roteşte în sens invers, din punctul

intermediar B în punctul A, şi se deplasează axial, depunând sacula folosită în magazin.

Mecanismul de echilibrare a greutăţii magazinului de scule MS şi a păpuşii

arborelui principal PM(3) (fig.3.40) se compune din motorul hidraulic MH1, la a cărui tijă 2 sunt

asamblate lanţurile 3 şi 4. Distanţele acestora la axa tijei 2 sunt invers proporţionale cu

greutăţile celor două subansambluri, astfel încât tija 2 să fie încărcată numai prin forţa axială –

rezultanta celor două greutăţi – nu şi prin cuplu de încovoiere.

Blocarea păpuşii PM după reglarea poziţiei sale se realizează cu motoarele

hidraulice cu simplu efect MH9.

Datorită faptului ca poziţia relativă dintre arborele principal şi magazinul de scule

rămâne neschimbată – ca urmare a folosirii mecanismului de echilibrare – timpul necesar

schimbării sculelor nu conţine şi timpul necesar deplasării arborelui principal din poziţia de

prelucrare în poziţia de schimb – ca în cadrul altor centre de prelucrare.

Schema bloc a comenzii acestui centru de prelucrare (fig. 3.41) funcţionează astfel:

informaţiile codificate pe banda perforată 1 sunt critice de cititorul 2, decodificate de

decodificatorul 3, care separă informaţiile privind poziţia saniei – care vor fi prelucrate şi

transmise lanţurilor cinematice de avans atât în ceea ce priveşte direcţia avansului cât şi

mărimea lui – informaţii de comandă ale schimbării sculelor şi informaţii privind efectuarea

altor operaţii auxiliare.

Informaţiile numerice de

poziţionare sunt preselectate în

dispozitivul 4 şi transmise unităţii de

calcul 5. Mai departe, se face un schimb

de informaţii cu blocul 6 de control al

deplasărilor pe cele trei axe X, Y, Z care

primeşte informaţiile de la traductorii de

poziţie TP de pe cele trei direcţii.

50

2.4. CENTRE DE PRELUCRARE COMBINATE

Centrele de prelucrare combinate reunesc două – trei tipuri de maşini – unelte,

asigurând astfel mai multe posturi de lucru, mărind în acest fel productivitatea maşinii. Fiecare

post de lucru, adică fiecare maşină – unealtă, posedă magazin de scule şi mecanism de transfer

propriu; la unele soluţii magazinul este comun.

În fig. 3.71 este redat centrul de prelucrare MT3A care posedă două posturi de lucru.

Unul din posturi (fig. 3.71, a) care execută în principal operaţii prin găurire, posedă

un magazin de tip disc cu 30 locaşuri, sculele fiind aşezate cu axa înclinată. Capul revolver

portscule CR (fig. 3.72, a) are în poziţia de încărcare axa paralelă cu axa sculei din magazin.

Magazinul MS se roteşte aducând în poziţia de primire locaşul liber al sculei care a fost la

prelucrare. Mâna mecanică executând mişcări de translaţii pe două direcţii perpendiculare

extrage scula folosită din capul revolver şi o introduce în locaşul liber din magazin, după care se

retrage în poziţie de aşteptare. Magazinul se roteşte aducând o nouă sculă în poziţia de schimb;

mâna mecanică, executând mişcările într-o succesiune inversă fazei anterioare, introduce scula

în axul capului revolver CR, după care se retrage în poziţie de aşteptare. Capul revolver se

indexează şi începe prelucrarea cu noua sculă.

Al doilea post de lucru (fig. 3.71, b), destinat prelucrărilor prin găurire şi frezare,

este dotat cu un magazin tip disc cu 14 locaşuri şi două mâini mecanice, una simplă M1 şi alta

dublă M2.

Se poate vedea din fig. 3.72, b că mâna mecanică M1 serveşte pentru extragerea

sculei din magazin şi aducerea ei, printr-o mişcare de rotaţie de 90° în plan vertical, cu axa în

poziţie orizontală, astfel încât mâna mecanică M2 executând mişcări de rotaţie şi de translaţie să

poată face schimbul sculei în/din arborele principal.

51

La ambele magazine, identificarea sculei se face prin codificarea locaşurilor

magazinului.

Aceeaşi firmă BURKHARDT – WEBER fabrică centrul de prelucrare MC4 care are

două posturi de lucru, unul destinat prelucrărilor prin găurire şi altul prelucrărilor prin frezare şi

găurire. Pentru un post este prevăzut un magazin

cu lanţ de 36 de locaşuri, iar pentru cel de al

doilea post magazinul este de tip revolver cu 15

locaşuri (fig. 3.73).

Identificarea sculelor, pentru

ambele posturi, se face prin codificarea

locaşurilor din magazin.

52

53

Pentru piesele de tipul arbori, bucşe, carcase, (fig. 3.74, b) care necesită prelucrări

prin strunjire, găurire, frezare, firma japoneză OKUMA a realizat un centru de prelucrare

combinat (fig. 3.74, a), echipat cu un arbore principal de frezare.

Arborele principal de strunjire poate efectua, în afara mişcării principale de rotaţie, o

mişcare de avans verticală.

Suportul turelei de găurire, şi al arborelui principal de frezare, se poate deplasa pe

cele două direcţii orizontale perpendiculare, şi se poate roti pentru poziţionare, în jurul axei sale

verticale.

Turela de găurire se poate roti cu 90°, iar suportul arborelui principal de frezare se

poate poziţiona unghiular, prin rotire în jurul unei axe orizontale.

În partea superioară a suportului turelei este plasat magazinul de scule de tip disc, cu

sculele înclinate. Mecanismul de transfer, cu mâna mecanică cu braţ dublu, se poate deplasa

axial şi se poate roti cu 80°.

Capitolul 3

54

CINEMATICA CENTRELOR DE PRELUCRARE

Calitatea de maşină – unealtă automată la care se mai adaugă şi funcţiunea de

schimbare automată a sculelor, specifică centrelor de prelucrare, influenţează şi cinematica

maşinii determinând particularităţi în concepţia lanţurilor cinematice generatoare şi a celor

auxiliare.

Astfel, datorită faptului că pe centrele de prelucrare se folosesc mai multe procedee

de aşchiere (găurire, frezare, strunjire etc.), pentru realizarea regimurilor de aşchiere optime în

toate cazurile, mărimile de ieşire din lanţurile cinematice generatoare (principal şi de avans) vor

trebui să acopere o gamă de valori foarte largă. Existenţa unor funcţiuni auxiliare noi a

determinat prezenţa de lanţuri cinematice auxiliare inexistente în structura altor maşini – unelte,

cum ar fi: lanţurile cinematice de acţionare a magazinului de scule, de acţionare a mâinii

mecanice, de poziţionare (indexare) a arborelui principal etc.

3.1. LANŢURI CINEMATICE GENERATOARE

Particularităţile în construcţia lanţurilor cinematice generatoare ale centrelor de

prelucrare sunt generate de prezenţa comenzii numerice prin care se creează o independenţă a

maşinii faţă de factorul subiectiv al operatorului uman. Dacă la maşinile – unelte clasice o serie

de erori sistematice (provocate de erorile cinematice ale elementelor din lanţurilor cinematice

sau erorile termice) sunt compensate de către operatorii ce le deservesc, în cazul centrelor de

prelucrare aceste erori trebuie îndepărtate sau compensate fie prin alegerea adecvată a

elementelor cinematice, fie prin soluţii speciale.

Din acest motiv, lanţurile cinematice generatoare ale centrelor de prelucrare au în

structură elemente cu un înalt grad de precizie cinematică şi au o fiabilitate ridicată, conţin

puţine elemente (lanţuri cinematice cât mai scurte) şi sunt dimensionate astfel încât să nu

constituie surse de căldură sau surse de vibraţii.

55

3.1.1. LANŢUL CINEMATIC PRINCIPAL

Structural, lanţul cinematic principal este asemănător celorlalte maşini – unelte. O

caracteristică, în cazul centrelor de prelucrare, o constituie gama mare a vitezelor de aşchiere, ca

urmare a folosirii sculelor de diverse tipuri şi dimensiuni, a diversităţii dimensiunilor

suprafeţelor prelucrate şi a materialelor pieselor. Astfel, viteza principală de aşchiere variază în

limitele a 5m/min necesară la filetare, până la 200 m/min în cazul frezării cu freze cu dinţi

armaţi din carburi metalice. Din acest motiv, turaţiile arborelui principal, în cazul centrelor de

prelucrare, variază în domeniul 10 pană la 3000 rot/min, continuu sau în trepte. În ultimul caz,

raţia progresiei geometrice, de cele mai multe ori, este φ = 1,12, ceea ce corespunde unui număr

mare de trepte de turaţie. Acţionarea lanţului cinematic principal se face cu motoare cu putere

relativ mari (7,5 – 36 kW) acoperitoare pentru regimuri de aşchiere cel mai defavorabil. Această

dimensionare este neeconomică, deoarece centrul de prelucrare nu este solicitat tot timpul la

puterea şi cuplul maxim.

56

Analiza diferitelor soluţii constructive şi cinematice ale unor centre de prelucrare

impune următoarele concluzii:

acţiunea lanţului cinematic principal se realizează: cu motor electric asincron, cu

motor de curent continuu sau cu motor hidraulic;

ca mecanism de reglare al lanţului cinematic principal, în afara reglării prin

motor (motor de curent continuu sau motor hidraulic), se foloseşte o cutie de viteze relativ

simplă cu un număr de trepte mic;

comutarea turaţiilor, pentru a fi automatizată, se face cu mecanisme de tipul

baladorilor hidraulici, cuplajelor hidraulice sau electromagnetice;

57

lanţurile cinematice

principale sunt scurte, conţin puţine

elemente iar arborele principal, pe cât

posibil, este separat de motorul de acţionare

şi celelalte mecanisme din lanţul cinematic,

pentru ca mişcarea de aşchiere să nu fie

influenţată de vibraţiile şi căldura pe care

acestea le produc.

Lanţul cinematic principal al

centrului de prelucrare RAPID – 1 al firmei

WOTAN este antrenat de un motor electric

de curent alternativ de 9 kW (fig. 4.1).

Cutia de viteze este prevăzută cu 8 cuplaje

electromagnetice, dintre care două – L şi R

– selectează sensul de rotaţie al arborelui

principal, iar celelalte 6 permit reglarea

turaţiei. Pe arborele principal VI este

montat un balador cu trei poziţii: A, B, C,

dintre care poziţiile extreme servesc la

închiderea şi deschiderea a două cuplaje cu

dinţi. În acest fel, la arborele principal se

obţin 18 turaţii în progresie geometrică cu raţia φ = 1,25.

Centrul de prelucrare prin strunjire EV630 – 02 (Ungaria) provine dintr-un strung

paralel cu comandă numerică, al cărui cap revolver a fost înlocuit printr-un magazin de scule.

Cutia de viteze (fig. 4.2) este complet separată de păpuşa fixă. În ea se află cuplaje

electromagnetice STROMAG.

Lanţul cinematic principal (fig. 4.3) este acţionat de un motor electric de curent

alternativ de 22 kW, cuplul maximal la arborele principal fiind de 560 daNm.

58

În păpuşa fixă se află roţile

de schimb Av, Bv, pentru reglarea

turaţiei arborelui principal, balador B,

acţionat manual, cu care se obţin două

domenii de turaţii la arborele principal,

precum şi traductorul de filetare TF.

Roţile de schimb au

numerele de dinţi: 33/66; 38/60; 44/55

şi 49/49, ele putându-se monta şi în

ordine inversă. Având în vedere şi

cuplajele din cutia de viteze, se obţin la

arborele principal un număr de 25 de

turaţii.

O construcţie de lanţ

cinematic principal acţionat cu motor de

curent continuu şi reglat printr-o cutie

de viteze cu baladori hidraulici este

arătată în fig. 4.4. Motorul de curent continuu 1, cu puterea de 15 kW acţionează cutia de viteze

prin intermediul unui angrenaj conic şi a unui cuplaj hidromecanic. Cutia de viteze este formată

din două trepte cu doi baladori 2 şi 3, acţionaţi hidraulic de către motoarele hidraulice 4 şi 5,

realizând la arborele principal, antrenat în mişcarea de rotaţie de către roata dinţată 6, două

domenii de turaţii cu variaţie continuă în interiorul lor. Primul domeniu 25 – 150 rot/min se

realizează la cuplu constant, iar al doilea, de la 150 la 3150 rot/min la putere constantă, aşa cum

rezultă din fug. 4.5.

O construcţie principal asemănătoare este folosită şi în cazul centrului de prelucrare

EGO MC al firmei MANDELLI. Cutia de viteze (fig. 4.6), acţionată de motorul de curent

continuu M, cu o putere de 13 kW, are în construcţie un balador cu două poziţii acţionat

hidraulic. Turaţiile arborelui principal sunt cuprinse în limitele 10 la 2 000 rot/min, cu variaţie

continuă la cuplu, respectiv putere constantă.

Firma MAX MÜLLER construieşte lanţurile cinematice principale ale centrelor de

prelucrare prin strunjire din seria MD în două variante: cu motor trifazat de curent alternativ cu

59

cutie de viteze cu cuplaje

electromagnetice (fig. 4.7, a) sau cu

acţionare cu motor de curent

continuu cu o cutie de viteze cu doi

baladori acţionaţi hidraulic (fig. 4.7,

b).

În prima variantă (v. fig.

4.7, a), puterea motorului de

antrenare pentru două tipodimensiuni

MD 10 şi MD 20 este de 20 kW, iar

pentru MD 30 – de 30 kW. Turaţiile

arborelui principal, aflate în serie

geometrică cu raţia φ = 1,4, sunt un

număr de 11, în limitele 31,5 – 1 000

rot/min, 45 – 1 400 rot/min sau 63 –

2 000 rot/min.

Construcţia din fig. 4.7, b

foloseşte un motor de curent

continuu cu puterea cuprinsă între 25

şi 63 kW şi o cutie de viteze cu doi

baladori hidraulici asigurând un raport de reglare a turaţiilor de 200. Turaţiile la arborele

principal au valori cuprinse în limitele 10 – 2 000 rot/min, 14 – 2 800 rot/min, sau 5 – 1 000

rot/min.

Secţiunea prin

desfăşurata cutiei de viteze este

redată în fig. 4.8.

Lanţul cinematic

principal al centrele de

60

prelucrare JIDIC H5B, sau H6B ale firmei MITSUI SEIKI, este reglat prin varierea turaţiei

motorului de acţionare cu curent continuu M de 5,5 kW, respectiv 7,5 kW (fig. 4.9) şi prin

intermediul cutiei de viteze cu două trepte, care conţine două cuplaje electromagnetice 1 şi 2.

Turaţiile arborelui principal 3, cu variaţie continuă, sunt cuprinse între 18 şi 2 500 rot/min.

Indexarea arborelui principal se realizează cu bucşa 4 şi mecanismul de indexare 5. Strângerea

bucşei elastice care prinde coada sculei este obţinut cu arcurile disc 6, iar eliberarea ei cu

motorul hidraulic 7.

Lanţul cinematic principal al centrului de prelucrare HORIZON 3 (fig. 4.10) al

firmei OLIVETTI se caracterizează prin folosirea unui motor hidraulic rotativ cu pistonaşe

axiale 1, cuplajul 2 şi o cutie de viteze cu un balador acţionat hidraulic cu două poziţii, format

din roţile dinţate 4’ şi 4”, în angrenare cu roţile 3 respectiv 7. Acţionarea baladorului o

realizează motorul hidraulic 5. Indexarea arborelui principal 6 se obţine cu mecanismul de

indexare 8, iar acţionarea bucşei elastice 10 cu motorul hidraulic 9.

Variaţia turaţiei se face prin variaţia debitului de ulei al motorului hidraulic 1 cu

excentricitate fixă (variaţie primară). Raportul de reglare a turaţiilor este 50, ele găsindu-se în

limitele 40 ÷ 2 000 rot/min până la 70 ÷ 3 500 rot/min.

61

62

3.1.2. LANŢUL CINEMATIC DE AVANS

În cazul centrelor de prelucrare lanţul cinematic de avans are, în general, o structură

identică cu a celor de la maşinile – unelte obişnuite. Unele deosebiri conceptuale şi constructive

sunt urmare a faptului că, în cazul de faţă lanţul cinematic de avans mai realizează şi alte funcţii:

de poziţionare pentru centrele de prelucrare care lucrează punct cu punct, şi de conturare, când

deplasările se fac cu viteze continuu variabile, coordonate între ele după o lege stabilită.

Aceste funcţii suplimentare pe care le îndeplineşte lanţul cinematic de avans în

influenţează structural. Astfel, poziţionarea trebuie făcută cu o anumită precizie în condiţiile

unei viteze maxime de deplasare a organului acţionat în scopul obţinerii productivităţii maxime.

Viteza de deplasare a organului acţionat, inerţia acestuia, variaţia forţelor de frecare în cuplurile

cinematice, influenţează precizia lui de poziţionare. Din acest motiv, în cazul realizării vitezelor

de avans în trepte, poziţionarea se face cu o viteză intermediară, a cărei valoare este media

geometrică a vitezelor maximă şi minimă (fig.4.11, a). În multe cazuri se folosesc mecanismele

separate de lanţul cinematic de avans destinate realizării doar a vitezelor de poziţionare,

realizându-se astfel lanţuri cinematice auxiliare. Pentru lanţurile cinematice de avans, la care

mărimea de ieşire variază continuu, poziţionarea se face de asemenea cu trecerea continuă de la

valoarea maximă la zero a vitezei de poziţionare (fig. 4.11, b).

Cea de-a doua funcţie, conturarea,

necesită viteze de avans continuu variabile,

corelate între ele, impuse de realizarea

traiectoriilor reale cât mai apropiate de cele

teoretice.

Datorită acestor particularităţi

cinematice cât şi a faptului că pentru acţionare se

folosesc motoare cu variaţie continuă a turaţiei

(având raport de reglare foarte mare 6 000- 10 000), lanţurile cinematice de avans ale centrelor

de prelucrare au o structură simplă, cutia de avansuri, de regulă, fiind eliminată din componenţa

lor. Deci, în structura lanţului cinematice de avans intră motorul de acţionare cu variaţie

continuă a turaţie, un mecanism cu rapoarte fixe de transfer, de tipul unui reductor, iar ca ultim

mecanism se foloseşte şurub – piuliţă cu bile.

63

Acţionarea lanţurilor cinematice de avans se poate face în următoarele moduri:

electric, electrohidraulic sau hidraulic.

Acţionarea electrică a lanţurilor cinematice de avans foloseşte în exclusivitate

motoare de curent continuu în diferite variante constructive: cu moment de inerţie redus cu

întrefier axial, iar în ultima vreme motorul cu turaţie redusă cu magneţi permanenţi. Între

şurubul conducător (cu bile) şi motorul electric de acţionare se foloseşte o transmisie cu roţi

dinţate şi mai rar, curele dinţate.

La centru de prelucrare prin strunjire MAX MÜLLER, motorul de curent continuu 1,

comandat prin tiristori, acţionează şurubul conducător cu bile 2, prin intermediul reductorului cu

roţi dinţate 5 (fig. 4.12).

Turaţia motorului este măsurată cu ajutorul tahogeneratorului 3, pe axul şurubului

conducător găsindu-se captorul de poziţie (rezolver) 4. Acest sistem asigură realizarea unor

viteze de avans continue în limitele 0 – 3 000 mm/min, şi o viteză de apropiere şi retragere

rapidă de 10 m/min.

O construcţie asemănătoare, ce aparţine centrului de prelucrare TS600 –

GRAFENSTADEN (FIG. 4.13), foloseşte un reductor 3 cu curele dinţate, antrenat de motorul

electric de curent continuu 1.

Şi la această construcţie pe axul şurubului cu bile se găseşte captorul de poziţie 2.

64

Asemenea construcţii cu motoare de curent continuu comandate prin tiristori

folosesc majoritatea firmelor constructoare de centre de prelucrare: CINCINNATI, WOTAN,

OLIVETTI – AUCTOR, etc.

În fig. 4.14, a este redată o parte a lanţului cinematic de avans şi de poziţionare de la

centrele de prelucrare CINCINNATI din seria 10H ţi 10HC, acţionat printr-un motor de curent

continuu prin tiristori. Viteza de avans este reglată continuu în limitele 12 …. 9 900 mm/min,

iar viteza de deplasare rapidă este de 10m/min cu accelerări şi decelerări corespunzătoare

diagramei din fig. 4.14, b.

Precizia de poziţionare pentru o cursă de 600 mm este menţinută într-un domeniu de

±0,025 mm cu o repetabilitate pentru fiecare din cele trei axe de ±0,025 mm, în cazul

controlului prin revolver montat direct pe axul motorului electric de curent continuu. Se

îmbunătăţeşte precizia de poziţionare şi de repetabilitate la valori de ± 0,01 mm, în cazul

folosirii riglelor de control Inductosyn.

65

Un alt mod de acţionare electrică a lanţului cinematic de avans foloseşte motorul cu

un moment de inerţie redus, cunoscut sub numele MINERTIA, executat de firma BROWN –

BOVERI după o licenţă japoneză.

O altă categorie de motoare electrice de curent continuu o constituie cele cu întrefier

axial, cunoscute sub numele de motoare AXEM,

Sunt cunoscute şi sub numele de motoare „plate” deoarece au rotorul sub forma unui

disc de greutate foarte mică, ceea ce face ca constanta de timp să fie foarte mică, de ordinul a 3-

5 m/s.

Raportul de reglare a turaţiilor este în medie 3 000. Un astfel de motor acţionează

lanţul cinematic de avans la centrul de prelucrare 5B – GSP.

Acţionarea electrohidraulică foloseşte un motor pas cu pas electrohidraulic care

reprezintă de fapt un amplificator hidrostatic de cuplu; acesta are avantajul folosirii unui motor

electric pas cu pas de cuplu mic, cu un gabarit corespunzător, cunoscut fiind că, gabaritul

acestora creşte foarte mult cu creşterea cuplului.

În categoria acestora intră motoarele electrohidraulice pas cu pas cu distribuitor

liniar sau cu distribuitor rotativ. Din prima categorie fac parte motoarele electrohidraulice pas cu

pas de construcţie SIEMENS şi FUJITSU iar în cea de a doua remarcându-se motoarele de

construcţie FOREST (NUMADYN) sau DANFOSS.

Principal, toate aceste construcţii sunt formate dintr-un motor electric pas cu pas de

putere mică, iar amplificatorul hidraulic este format din distribuitor volumetric în diferite

variante constructive (liniare sau rotative) şi din motorul hidraulic rotativ, de asemenea, în

diferite variante (cu pistonaşe axiale sau radiale).

În fig. 4.1, a este redată acţionarea lanţului cinematic de avans de la centrul de

prelucrare JIDIC – H5B al firmei MITSUI SEIKI, iar în fig. 4.15, b este redată schema

cinematică a acestuia.

Acţionarea este făcută cu un motor electrohidraulic pas cu pas 1, care antrenează

şurubul cu bile 3 prin intermediul reductorului 2. De remarcat construcţia roţilor dinţate din

reductor, cu posibilitatea de eliminare a jocurilor dintre flancuri.

Ca şi în cazul altor construcţii de la alte centre de prelucrare, este prevăzută

posibilitatea de acţionare manuală a lanţului cinematic de avans. Performanţele acestei

66

construcţii sunt: viteza de avans cuprinsă între limitele 2 până la 1 782 mm/min, viteză de

deplasare rapidă 5m/min.

O altă construcţie asemănătoare este cea din fig.

4.16, folosită la centrul de prelucrare YASDA

YMC – 180 care utilizează un motor

electrohidraulic pas cu pas tip FUJITSU.

În fig. 4.17 este arătat lanţul cinematic de avans

acţionat cu un motor electrohidraulic pas cu pas

de tip NUMADYN de la centrele de prelucrare

FOREST. Spre deosebire de celelalte construcţii

din aceeaşi familie, la aceasta lipseşte reductorul,

şurubul conducător cu bile 2 fiind montat direct

pe axul motorului de acţionare 1, realizând viteze

de avans de la 5 până la 2 000 m/min.

Acţionarea hidraulică folosită relativ rar pentru

lanţurile cinematice de avans şi de deplasare

rapidă utilizează motoare hidraulice de tip

volumetric cu palete sau cu pistonaşe (radiale sau

axiale), de construcţie specială.

O astfel de soluţie este folosită la centrele de

prelucrare HORIZON ale firmei OLIVETTI (fig.

4.18), la care lanţul cinematic de avans este

compus din motorul de acţionare 1, reductorul 2,

şurubul cu bile 3. Similară este deplasarea saniei

4 pe direcţie perpendiculară faţă de şurubul 3.

Blocarea se realizează cu mecanismele 5.

Motorul hidraulic are o construcţie specială (fig.

4.19): este format din rotorul 1 cu patru palete 2 şi din patru axe rotative 3, care folosesc ca

distribuitoare volumetrice împărţind cercul în patru camere, două câte două, diametral opuse,

aflate sub presiune. Cele patru axe distribuitoare sunt rotite către rotorul 1 prin intermediul

angrenajului 4 cu raportul 2/1. Cele patru palete ale rotorului etanşează rotorul în interiorul

67

cilindrului. Uleiul sub presiune întră în distribuitor prin două orificii 5 diametrale, rotind

motorul în sensul săgeţii. Lichidul din motor este refulat prin celelalte orificii. Pe fiecare ax 3

sunt practicate canale semicirculare necesare circulaţiei uleiului din camerele de admisie sau

refulate în camerele active ale motorului, canale care se închid sau se deschid succesiv prin

rotirea axelor, datorită angrenajelor 4. După o rotire cu jumătate de cerc, canalele 5 îşi schimbă

funcţia, în felul acesta asigurând continuitatea rotirii în sensul săgeţii.

68

Mişcarea de rotaţie primită de la

motorul hidraulic este transmisă la şurubul

conducător cu bile (cu pasul de 10mm) prin

intermediul unui reductor cu un angrenaj

cilindric cu raportul de transmisie ½,5. Cu

ajutorul acestui lanţ cinematic sunt asigurate

viteze de avans continuu de la 0,1 până la 2 400

mm/min şi o viteză de deplasare rapidă de 5

m/min. Controlul deplasărilor se face cu

ajutorul riglelor Inductosyn (sistem analogic

absolut).

Din cele arătate referitor la lanţul cinematic de avans, se pot evidenţia câteva aspecte

mai importante asupra acţionării:

cele mai răspândite sisteme de acţionare sunt cele cu motoare electrice de

curent continuu, utilizarea sistemelor pur hidraulice cunoscând o răspândire mai restrânsă;

utilizarea motoarelor de curent continuu de construcţie clasică cu rotor având

moment de inerţie mic, cu toate avantajele ce rezultă din realizarea unor timpi mici de

accelerare sau decelerare, precum şi a posibilităţilor de supraîncărcare de scurtă durată, impune

introducerea unui reductor între axul său şi şurubul conducător datorită turaţiilor relativ mari la

care acesta funcţionează stabil;

utilizarea motoarelor de curent continuu cu rotor disc şi întrefier axial

(motoare AXEM) are avantajul realizării unor constante de timp foarte bune, dar are avantajul

folosirii reductorului de turaţii, precum şi capacitate de supraîncărcare mult mai redusă în

comparaţie cu primele;

utilizarea motoarelor cu rotare cu momente de inerţie mică are dezavantajul

unui slab „acordaj” dinamic cu celelalte elemente ale lanţului cinematic de avans;

utilizarea motoarelor de curent continuu cu magneţi permanenţi înlătură toate

dezavantajele enunţate mai sus: funcţionând la turaţie joasă nu necesită introducerea

reductorului de turaţii, ceea ce simplifică foarte mult construcţia lanţului cinematic de avans.

Mai mult, această soluţie permite cuplarea direct pe arborele motorului a traductorului de

69

deplasare rotativ care simplifică construcţia maşinii. Din aceste motive, folosirea motoarelor de

curent continuu cu magneţi permanenţi tinde să elimine complet celelalte soluţii;

utilizarea motoarelor electrice pas cu pas (pentru cupluri mici) sau a

amplificatoarelor hidrostatice de cuplu (motoare electrohidraulice pas cu pas pentru cupluri

mari) elimină folosirea traductoarelor pentru măsurarea poziţiei, deoarece permit avansuri în

incremente de distanţă foarte mici, iar în cazul unor maşini – unelte de inaltă precizie recurge,

totuşi, la folosirea traductoarelor de deplasare care reduce din avantajele soluţiei.

70

3.2. LANŢURI CINEMATICE AUXILIARE

3.2.1. LANŢUL CINEMATIC DE TRANSFER AL SCULELOR

Acesta are funcţia de acţionare a magazinului cu scule aşchietoare. Caracteristicile

cinematice pe care trebuie să le posede acest lanţ cinematic de deservire ţin seama de următorii

factori:

viteza de deplasare a sculelor trebuie să fie cat mai mare posibilă, de ea

depinzând timpul de schimbare a sculelor;

precizia de aducere a sculelor în poziţia de schimbare depinde de constanţa

vitezelor de deplasare a acestora.

Prin urmarea, mărimea de ieşire din acest lanţ cinematic, adică viteza de deplasare a

sculelor în magazinul de scule, trebuie să fie cât mai mare (impusă de productivitate şi limitată

de forţele de inerţie şi de rezistenţă mecanică a elementelor) având un grad de constanţă impus

de funcţia de indexare şi oprire.

Relativ puţin influenţat de construcţia şi tipul magazinului de scule, lanţul cinematic

de acţionare a acestuia apare sub două variante constructive, ultima fiind mult mai răspândită

decât prima:

lanţul cinematic mecanic;

lanţul cinematic hidromecanic.

Folosirea largă a celei de-a doua variante are avantajul unei automatizări simple,

precizie şi fiabilitate ridicate.

Lanţul cinematic de transfer al sculelor de natură mecanică foloseşte un motor

electric (în general de curent continuu) şi un reductor.

Antrenarea magazinului de scule de la centrul de prelucrare VF 2TC FOREST (fig.

4.20 a şi b), tip disc, cu ax vertical cu 30 de scule, este făcută de motorul de curent continuu M

cu o putere de 0,5 kW, prin intermediul reductorului cu două trepte z1/z2 şi z3/z4. Identificarea

sculelor şi comanda de oprire şi indexare a magazinului se face cu ajutorul unui detector de

proximitate care numără în ordine posturile din magazin faţă de originea ce corespunde

locaşului nr. 1.

71

Magazinul se roteşte într-un singur sens şi este oprit la poziţia necesară schimbării

sculei atunci când numărul sesizat al postului corespunde numărului solicitat.

O altă construcţie, a cărei schemă cinematică este reprezentată în fig. 4.21,

corespunde lanţului cinematic de antrenare a magazinului de scule cu lanţ de la centrul de

prelucrare MC – SCHARMANN. Magazinul are 35 de locaşuri pentru scule dispuse pe un lanţ

cu 35 de zale şi este antrenat de motorul de curent continuu M cu o putere de 4,2 kW şi o turaţie

n0 =2 500 rot/min, prin intermediul unui reductor cu cinci rapoarte, primul raport fiind realizat

printr-un mecanism de curele. Sculele sunt codificate pe cozile lor, iar identificarea se face cu

două perechi de cititori. Când scula căutată trece prin dreptul primei perechi de cititori, se

micşorează viteza de deplasare, iar în momentul când ajunge la

cea de-a doua pereche (aflată în dreptul poziţiei de schimbare a

sculei), motorul electric este oprit şi se face frânarea şi

blocarea cu frâna hidraulică F.

Printre puţinele centre de prelucrare care folosesc

lanţ cinematic de transfer al sculelor de natură mecanică este

strungul MAX MÜLLER (FIG. 4.22) la care magazinul de

scule cu lanţ, cu 13 posturi, este antrenat de un motor electric

şi un reductor cu melc – roată melcată.

Lanţurile cinematice de transfer al sculelor de

natură mecanică se mai întâlnesc şi la centrele de prelucrare

WOTAN – RAPID şi HMC – IKEHAI.

Lanţul

cinematic de

transfer al

sculelor de

natură

72

hidromecanică foloseşte pentru acţionare un motor hidraulic liniar sau rotativ şi un reductor –

transformator de mişcare, de natură mecanică.

O astfel de construcţie, schematic reprezentată în fig. 4.23, a, aparţine centrului de

prelucrare BD – H al firmei HITACHI SGIKI (fig. 4.23, b). Magazinul de scule disc cu ax

vertical cu 15 scule este antrenat de motorul hidraulic liniar MH prin intermediul unui mecanism

pinion cremalieră şi a unui angrenaj z1/z2. Sculele fiind montate în ordinea de lucru, selectarea

lor şi indexarea magazinului se face secvenţial (pas cu pas). Magazinul de scule disc (fig. 4.24)

al centrului de prelucrare 3 – FOREST are în componenţa lanţului cinematic un motor hidraulic

rotativ şi un reductor mecanic. Aceste lanţuri cinematice auxiliare trebuie să aibă şi posibilitatea

comenzii şi acţionării manuale independente de celelalte comenzi şi lanţurile cinematice,

funcţiunii necesare operaţiilor de verificare a sculelor, verificare a montării lor sau chiar de

schimbare individuală a lor în vederea reascuţirii lor sau – în cazuri accidentale – posibilitatea

de efectuare a acestor funcţiuni este indispensabilă magazinelor de scule cu gabarite mari (tip

lanţ) sau la acelea la care accesul se face greu.

3.2.2. LANTUL CINEMATIC DE SCHIMBARE A SCULELOR

Acest lanţ asigură funcţiunea de acţionare a mâinii mecanice (operatorului). Acest

lanţ cinematic, în exclusivitate, este de natură hidromecanică.

Acţionarea foloseşte motoare hidraulice liniare sau rotative, precum şi combinaţii de

acestea (sub diverse variante constructive) şi un reductor – transformator de natură mecanică.

Această structură este proprie tuturor centrelor de prelucrare, indiferent de numărul

mâinilor mecanice, complexitatea şi cinematica ciclului de lucru a acestora diferind de la un caz

la altul.

O caracteristică funcţională a acestor lanţuri cinematice o constituie timpul în care se

produce înlocuirea sculei cu o sculă nouă şi reînceperea ciclului de prelucrare, care constituie

elementul de bază al mărimii cunoscute sub denumirea de „aşchie la aşchie”. Acest timp

depinde de cinematica şi ciclul de lucru al mâinii mecanice, de la vitezele cu care se produc

aceste mişcări şi variază în limitele a 8 până la 20 secunde.

73

Lanţul cinematic de antrenare a mâinii mecanice de la centrul de prelucrare VF 2TC

– FOREST este schematizat în fig. 4.25.

Extragerea sculei din magazinul de scule şi introducerea ei în arborele principal al

maşinii se face cu ajutorul motorului hidraulic MH1, iar rotirea cu 180° a mâinii mecanice se

face cu ajutorul motorului hidraulic MH2, prin intermediul mecanismului pinion – cremalieră.

Apropierea şi retragerea magazinului este executată de un alt motor hidraulic liniar (nefigurat).

De remarcat că la apropierea magazinului de mână mecanică, opritorul 1 acţionează asupra

zăvorului 2, care este obligat să elibereze scula aşchietoare din locaşul ei din magazin, pentru a

putea fi acţionată de operator.

Capitolul 4

TENDINŢE ÎN CONSTRUCŢIA CENTRELOR DE

PRELUCRARE

Odată cu proliferarea centrelor de prelucrare datorită avantajelor pe care le

prezintă, atât constructorii cât şi utilizatorii lor şi-au pus problema reducerii ş i mai mult a

timpilor auxiliari. Direcţia principală, de intervenţie asupra timpilor auxiliari, în sensul

reducerii acestora, o constituie operaţiile de montare pe masa maşinii a piesei ce urmează

la prelucrare şi de demontare a piesei ce a fost prelucrată.

O primă soluţie adoptată pentru reducerea timpului consumat cu schimbarea

piesei este aceea a folosirii unei mese de schimb pentru piesa prelucrată, numită paletă. În

realizarea acestor sisteme cu paletă se au în vedere şi următoarele aspecte:

uşurinţa evacuării aşchiilor de pe piesă şi masă;

indexarea precisă a piesei;

asigurarea poziţiei relative dintre piesă şi sculă pe fiecare paletă;

construcţie rigidă.

Constructiv paletele pot fi constituite din mese cu mişcare rectilinie sau din mese

rotative.

74

În fig. 6.1 este prezentată construcţia centrului de prelucrarea MIL WAUKEE-M

ATIC 200 cu paletă ce are atât mişcare de translaţie cât şi de rotaţie.

75

Pe paleta 7 se face descărcarea piesei prelucrate şi încărcarea celei care urmează

în prelucrare. Ciclul de transfer al paletelor este următorul:

după terminarea prelucrării piesei aflată pe paleta 2, arborele principal se

retrage împreună cu scula în poziţia de schimb, iar paleta 2 se deplasează spre dreapta;

paleta 2 este transferată pe ghidajele 3 ale suportului 4;

suportul 4 se roteşte cu 180° în jurul axului 5;

este transferată paleta 1, împreună cu piesa, pe sania 6;

sania 6 se deplasează în dreptul arborelui principal, acesta coboară

şi începe ciclul de prelucrare.

În timpul prelucrării operatorul uman execută operaţia de schimbare a

piesei de pe paleta 2 aflată în postul de schimb.

Sania 6 care poartă paleta cu piesa în timpul prelucrării posedă şi o masă

rotativă 7 pentru realizarea avansurilor circulare sau a indexărilor.

În principiu, schimbarea paletei se poate face prin mişcare de translaţie sau prin

mişcare de rotaţie.

76

Schimbarea paletei prin mişcare de translaţie (fig. 6.2) se realizează

în lungul axei X a maşinii, cu ajutorul unui motor hidraulic liniar, care deplasează paleta în

lateral, spre stânga sau spre dreapta mesei maşinii, în timp

ce pe paleta aflată în dreptul arborelui principal se desfăşoară procesul de

prelucrare.

După încărcarea paletei laterale cu o nouă piesă, ea aşteaptă terminarea

procesului de aşchiere, după care paleta aflată în postul de lucru este deblocată

şi deplasată lateral. Paleta laterală este deplasată în postul de lucru, unde este

indexată de un al doilea motor hidraulic vertical. Timpul de schimbare a celor

două palete este de circa 30 s.

77

Schimbarea paletei prin mişcare de rotaţie se efectuează pe o masă rotativă cu

două poziţii (fig. 6.3); centrul de prelucrare dispune, ca şi în cazul precedent, de două palete,

dintre care una se află în postul de lucru, iar cealaltă se află pe masa rotativă 1. După

terminarea prelucrării, paleta aflată în postul de lucru este adusă de masa maşinii pe masa

rotativă, unde este fixată mecanic. În continuare, masa rotativă se roteşte cu 180°,

aducând cealaltă paletă pe masa maşinii şi în sfârşit, masa maşinii se deplasează în postul

de lucru cu noua paletă.

La maşinile la care masa de lucru nu efectuează mişcarea de translaţie în lungul

axei X masa rotativă cu două poziţii este plasată cu unul din două posturi chiar în postul de

lucru (fig. 6.4), ceea ce reduce timpul consumat cu schimbarea paletei, întrucât aceasta

efectuează numai mişcarea de rotaţie cu 180°; precizia poziţionării paletei este, de

asemenea, superioară în acest caz.

78

Masa care poartă piesa supusă prelucrării efectuează mişcările necesare

desfăşurării procesului de aşchiere (deplasare în mişcare de avans pe verticală cu viteza wv,

avans circular wc sau poziţionare unghiulară), în timp ce cealaltă masă poate fi încărcată cu

următoarea piesă. După terminarea prelucrării la prima masă, se inversează poziţia celor

două mese printr-o mişcare de rotaţie de 180° în plan orizontal, după care ciclul de

prelucrare reîncepe. Astfel de soluţii sunt folosite de firma CINCINNATI-MILACRON.

Unele firme constructoare dotează centrul de prelucrare, la cererea beneficiarului,

cu sistemul de prindere a piesei şi de deplasare a acesteia în mişcarea de avans sau de

poziţionare cu sau fără paletă în mai multe variante. Firma BURR îi poate adăuga maşinii-

unelte care stă baza centrului de prelucrare (fig. 6.5, a):

o masă rotativă (fig. 6.5, b);

două mese rotative, asigurând schimbarea piesei cu paletă deplasată

79

în mişcare de translaţie (fig. 6.5, c);

două mese rectilinii, schimbarea piesei făcându-se cu paletă în mişcare de

translaţie (fig. 6.5, d):

o masă cu o suprafaţă mare de aşezare pentru prelucrarea pieselor

de dimensiuni mari (fig. 6.5, e);

un dispozitiv rotativ în jurul unei axe orizontale, perpendiculară

pe axa arborelui principal, folosibil pentru piesele care au lungime mare

(fig. 6.5, f).

Unii constructori aplică soluţia de reducere a timpului de schimbare a sculelor,

plecând de la ideea folosirii capetelor de găurire multiaxe.

De regulă se utilizează ambele soluţii de reducere a timpilor auxiliari. Astfel,

firma BURR construieşte centre de prelucrare cu palete şi cu transfer de capete multiaxe ori

de păpuşi mobile cu pinole de alezat sau de frezat.

80

Datorită nivelului înalt al automatizării centrelor de prelucrare este posibilă

crearea sectoarelor complex automatizate pentru prelucrarea pieselor de tip carcasă. Aceasta

presupune existenţa mai multor centre de prelucrare şi a: secţiilor de depozitare a

semifabricatelor şi pieselor prelucrate; unităţii de transfer a pieselor; secţiei de sculărie

echipată cu dispozitive de control a sculelor la dimensiunea prescrisă; secţiei de montare a

dispozitivelor; secţiei de elaborare a tehnologiei şi de pregătire a producţiei; calculatorului

numeric. O astfel de secţie automatizată model A.P-1 a fost concepută şi realizată la

ENIMS (U.R.S.S.), destinată prelucrării pieselor de tip carcasă.

O concepţie nouă în construcţia maşinilor-unelte cu comandă numerică şi a

centrelor de prelucrare o introduce firma YAMAZAKI (Japonia). Aceasta constă din sectoare

integrate de prelucrare (fig. 6,6), constituite în principal din linii de centre de prelucrare,

concepute cu o largă flexibilitate. Modificările în programul de fabricaţie se rezolvă cu multă

uşurinţă, înlocuind discurile magazinelor de scule cu altele, pregătite în prealabil. În principal,

un asemenea sector constă din:

linia de maşini-unelte (centre de prelucrare);

linia de magazine de scule;

sculăria, în care se ascut şi se prereglează sculele la cotă şi se pregătesc

magazinele de scule pentru viitoarele necesităţi de prelucrare.

81

Fiecare centru de prelucrare are acces prin deplasarea montantului, la

diferite posturi echipate cu magazine de scule, ceea ce permite schimbarea

magazinului chiar şi în cursul prelucrării unei aceleiaşi piese, dacă numărul sculelor

înmagazinate este prea mic faţă de numărul sculelor necesare completei prelucrări a

unor tipuri de piese nereprezentative. Acest lucru rezultă cu claritate din fig. 6.7.

82

Magazinele de scule în aşteptare stau pe săniile proprii, pe stelaje prevă-

zute cu ghidaje paralele cu suprafeţele frontale; schimbul magazinului, care la un diametru de

1 363 mm, împreună cu 30 scule cu diametrul de 100 mm, cântăreşte 1 500 daN, nu

durează mai mult de două minute.

Centrul de prelucrare este prevăzut cu două mese, pe care se pot prelucra,

succesiv, piese de acelaşi tip sau piese de diferite tipuri.

Axa arborelui principal fiind perpendiculară faţă de axele sculelor din magazin,

mecanismul de schimb este o mână

mecanică cu braţ dublu (fig. 6.8)

care are, în afara mişcărilor de

translaţie axială (pentru extragerea

sculelor din magazin şi din arborele

principal) şi de rotaţie cu 180° în

plan vertical (pentru inversarea

poziţiei celor două scule), şi o mişcare

de rotaţie cu 90° în plan orizontal, în

vederea aducerii sculei extrase din

magazin paralelă cu axa arborelui

principal.

Principalele subansambluri

ale centrului de prelucrare, în construcţia modulară, rezultă din fig. 6.9. Batiul 1, extensibil,

poate avea două sau trei tronsoane. Pe ghidajele acestuia se deplasează sania 2, a cărei

construcţie depinde de numărul tronsoanelor batiului. Pe ghidajele superioare ale săniei se

deplasează transversal montantul 3, a cărui construcţie depinde de lăţimea zonei de ghidare,

care poate fi de: 650; 800; 1 000; 1 500 şi 2 000 mm.

Pe ghidajele verticale ale montantului se deplasează păpuşa mobilă 4, care

poate fi pentru 15 sau 30 CP; ea poartă pinola 5 a arborelui principal, a cărei construcţie

depinde de gama de turaţii ale arborelui principal; joase, medii sau ridicate. Păpuşa mobilă

poartă, de asemenea, mecanismul de transfer al sculelor.

În arborele principal se pot monta diferite tipuri de scule 6, fie direct, fie prin

intermediul dispozitivelor de strângere 7, şi anume: capete cu cuţite pentru frezare frontală,

83

bare de strunjit, găurit şi alezat, capete multiax, broşe, cuţite, freze disc, unităţi de frezare

la 90°, freze frontale. .

Pe peretele lateral al montantului 3 se află sania 9, cu magazinul de scule 8.

Sania 9, cu magazinul 8, se pot deplasa pe ghidajele orizontale ale stativului 10, fie în

aşteptarea utilizării magazinului de către centrul de prelucrare, fie, în drum cu sania 11 şi

căruciorul 12, spre secţia de sculărie, pentru reascuţirea sculelor uzate sau pentru

introducerea altor scule în magazin;

Masa maşinii 13 poate fi o placă prevăzută la partea superioară 2 cu canale în T

pentru prinderea dispozitivelor, sau poate fi o masă rotativă, fixă, deplasabil sau înclinată.

Pe masa maşinii se pot monta diferite accesorii pentru prinderea piesei: placa

universală, prisma, traversa, traversa unghiulară (colţarul) sau masa indexată.

Unele firme aplică în construcţia centrelor de prelucrare concepţia modulară.

În funcţie de programul tehnologic al beneficiarului, constructorul maşinii -

unelte poate oferi:

maşini special destinate tehnologiilor cerute de beneficiar;

maşini universale, adaptate să facă faţă în cât mai bune condiţii prelucrărilor

necesare.

Este evident că costul maşinilor din prima grupă este mult mai mare decât al

celorlalte. Pentru a adopta strategia rezultată din cea de-a doua posibilitate, constructorul

trebuie să aibă posibilitatea de a oferi un set complet de dimensiuni de maşini - care să

acopere necesarul rezultat din gabaritul şi greutatea pieselor de o anume configuraţie -

precum şi, pentru fiecare dimensiune, un set complet de dispozitive, mese, suporţi,

cărucioare etc., cu care să se poată realiza varianta dimensională cea mai adecvată preten-

ţiilor beneficiarului.

Se ajunge în acest mod la o concepţie modulară în construcţia maşinilor - unelte, al

cărei avantaj îl constituie, pe de o parte, posibilitatea de a realiza un număr cât mai mare

de variante de maşini de acelaşi tip, pe de altă parte, micşorarea costului datorită

posibilităţii de a tipiza şi standardiza modulele de bază.

84

85

Semnificativă în acest sens este

gama modulelor de bază realizate de

firma SCHARMANN (R.F.G.) (fig.

6.10) care, cu ajutorul unor pinole

montate pe unul sau doi montanţi -

care pot fi dispuşi pe unul sau două

ghidaje, paralele sau perpendiculare

-, precum şi cu ajutorul uneia sau a

două mese — care se pot deplasa pe

una sau două direcţii perpendiculare

— reuşeşte să obţină 18 variante

constructive de maşini de alezat şi

frezat [39]. La rândul său, magazinul

de scule reprezintă în concepţia de

bază un alt modul, care se poate ataşa

oricărei variante de maşină de alezat

şi frezat, obţinându-se astfel tot atâtea

variante de centre de prelucrare. Un

asemenea centru de prelucrare este

cel prezentat în fig. 6.11, la care se constată lipsa mecanismului de transfer: în magazinul de

scule, sculele sunt dispuse cu axa paralelă arborelui principal, coada conică fiind spre

arborele principal al maşinii. Pentru schimbarea sculei, arborele principal se deplasează spre

locaşul liber din magazin, unde depune scula folosită, după care se deplasează spre un, nou

locaş din care extrage scula următoare.

86

Bibliografie

1. Gheorghe Stan – Masini, Echipamente şi Roboţi industriali, Editura Junimea, Iaşi 2001

2. Abrudor I. – Sisteme flexibile de fabricaţie, Editura Dacia, Cluj-Napoca 1996

3. Vasile Moraru, Dumitru Catrina, Constantin Minciu – Centre de prelucrare, Editura Tehnică, Bucuresti 1980

4. Zetu D. – Maşini-unelte automate , Editura didactică şi pedagogică, Bucuresti 1976

5. Botez E. – Maşini Unelte vol II, Editura Tehnică, Bucuresti 1972

6. Paxino Gheorghe – Progrese şi tendinţe noi în construcţia de maşini-unelte şi centre de prelucrare, Editura Tehnică, 1984

87