dr.ing. Lucian L. Tăbăcaru dr.ing. Octavian V. Pruteanu

CONCEPłIA ŞI MANAGEMENTUL TEHNOLOGIILOR DE FABRICAłIE

Editura JUNIMEA

IAŞI, 2007

ColecŃia OPUS TECHNICUM JUNIME 2007 Ingrijitor colec Ńie Prof.dr.ing. Dragoş Paraschiv Prof.dr.ing. Gheorghe Brabie

Tehnoredactare: Conf.dr.ing.Lucian L. Tăbăcaru Grafica: Conf.dr.ing.Lucian L. Tăbăcaru ISBN 978-973-37-1210-7

Descriere CIP a Bibliotecii NaŃionale a României TĂBĂCARU,LUCIAN

ConcepŃia şi managementul tehnologiilor de fabricaŃie/Lucian Tăbăcaru, Octavian Vasile Pruteanu – Iaşi: Junimea, 2007

ISBN 978-973-37-1210-7 65.012.4:62

5

CUPRINS CAPITOLUL 1 .PROCESE DE FABRICAŢIE, PROCESE TEHNOLOGICE ŞI ELEMENTELE LOR........................................................................................................9 1.1 NOŢIUNI INTRODUCTIVE........................................................................................9 1.2.ELEMENTELE PROCESULUI TEHNOLOGIC......................................................10 1.3.CARACTERIZAREA TIPURILOR DE PRODUCŢIE DIN PUNCT DE VEDERE TEHNOLOGIC..................................................................................................................15 CAPITOLUL 2.SEMIFABRICATE UTILIZATE ÎN CONSTRUCŢIA DE MAŞINI.............................................................................................................................17 2. 1. ALEGEREA SEMIFABRICATELOR......................................................................17 2.2. STABILIREA COSTULUI SEMIFABRICATULUI.................................................18 2.3.OPERAŢII DE PREGĂTIRE A SEMIFABRICATELOR.........................................19 CAPITOLUL 3 TEHNOLOGICITATEA DE FABRICAŢIE....................................23 3.1. NOŢIUNI INTRODUCTIVE.....................................................................................23 3.2.POSIBILITĂŢI DE APRECIERE A TEHNOLOGICITĂŢII CONSTRUCŢIEI.......27 CAPITOLUL 4.PRECIZIA PRELUCRĂRII MECANICE PRIN AŞCHIERE.......29 4.1. PRECIZIA PRELUCRĂRII.......................................................................................29 4.1.1 Analiza preciziei prin metode statistice matematice.................................................29 4.1.2. Repartiţia empirică şi parametrii ei..........................................................................30 4.1.3. Parametrii repartiţiei empirice.................................................................................32 4.1.4. Repartiţia normală (teoretică)..................................................................................31 4.1.5.Criterii pentru stabilirea normalităţii repartiţiei empirice.........................................34 4.2. DETERMINAREA PRECIZIEI DE PRELUCRARE CU AJUTORUL DIAGRAMELOR..............................................................................................................35 4.2.1.Cu ajutorul diagramelor de frecvenţă.......................................................................35 4.2.2. Cu ajutorul diagramelor prin puncte......................................................................37 4.3.FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ PRECIZIA DE PRELUCRARE MECANICĂ PRIN AŞCHIERE..............................................................................................................38 4.3.1 Erori teoretice de prelucrare......................................................................................38 4.3.2. Erori de instalare......................................................................................................39

6

4.3.3. Precizia orientării şi formarea erorii de orientare....................................................41 4.3.3.1 Calculul erorii de orientare admisibilă...................................................................42 4.3.3.2. Determinarea erorii de orientare reale cazul general............................................43 4.3.3.3. Determinarea erorilor reale pentru scheme des folosite în practică......................44 4.3.4 Fixare şi erori de fixare.............................................................................................50 4.3.5. Erori de prelucrare provocate de inexactitatea de execuţie a sistemului tehnologic...........................................................................................................................54 4.3.5.1. Erori de prelucrare produse de inaxactitatea de execuţie a maşinii unelte...........54 4.3.5.2. Influenţa inexactităţii de execuţie a sculei aşchietroare........................................58 4.3.6. Erori de prelucrare provocate de starea de uzură a sistemelor tehnologice.............58 4.3.6.1. Starea de uzură a maşinii unelte............................................................................58 4.3.6.2 Starea de uzură a sulei aşchietoare........................................................................59 4.3.7 Erori de prelucrare provenite prin reglarea sistemului tehnologic la dimensiunea de lucru...................................................................................................................................62 4.3.8. Erori de prelucrare provocate de deformaţiile elastice ale sistemului tehnologic...65 4.3.9. Erori de prelucrare provocate de vibraţiile sistemului tehnologic...........................74 4.3.10 Erorile provocate de deformaţiile termice..............................................................78 4.3.10.1 Deformările termice ale maşinilor unelte............................................................78 4.3.10.2.Deformaţia sculei aşchietoare..............................................................................79 CAPITOLUL 5. PROCEDEE FOLOSITE ÎN CONSTRUCŢIA DE MAŞINI PENTRU PROIECTARE TEHNOLOGICĂ................................................................82 5.1 PRINCIPIUL DIFERENŢIERII OPERAŢIILOR.......................................................82 5.2 Principiul concentrării operaţiilor................................................................................83 5.3 Proiectarea proceselor tehnologice de prelucrare mecanică după principiul diferenţierii operaţiilor.......................................................................................................86 5.3.4. Calculul adaosului de prelucrare şi a dimensiunilor intermediare...........................86 5.3.5 Calculul regimurilor de aşchiere...............................................................................97 CAPITOLUL 6 PROGRAMAREA TEHNOLOGIEI CU AJUTORUL CALCULATORULUI...................................................................................................102 CAPITOLUL 7 PRELUCRAREA SUPRAFEŢELOR CILINDRICE ŞI CONICE EXTERIOARE LA CORPURI DE REVOLUŢIE.....................................................117 7.1.CLASIFICAREA PIESELOR DE TIPUL CORPURILOR DE REVOLUŢIE ŞI

PROCEDEE DE PRELUCRARE.............................................................................117 7.2.STRUNJIREA SUPRAFEŢELOR CILINDRICE....................................................117 7.2.1.Strunjirea suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri universale......................118 7.2.2.Strunjirea suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri automate multicuţit.......118 7.2.3.Strunjirea suprafeţelor conice exterioare................................................................123 7.3. FREZAREA SUPRAFEŢELOR CILINDRICE ŞI CONICE EXTERIOARE........125 7.4. RECTIFICAREA SUPRAFEŢELOR CILINDRICE ŞI CONICE EXTERIOARE................................................................................................................127 7.4.1 Rectificarea între vârfuri cu avans longitudinal......................................................127

7

7.4.2. Rectificarea cu avans transversal (rectificarea prin pătrundere la care direcţia mişcării de avans este perpendiculară pe axa piesei).......................................................129 CAPITOLUL 8.TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII PE STRUNGURI AUTOMATE DE STRUNJIT LONGITUDINAL..............................................................................134 8.1. NOŢIUNI INTRODUCTIVE. SCHEMA DE LUCRU A UNUI AUTOMAT DE STRUNJIT LONGITUDINAL........................................................................................134 8.2.CATEGORIILE DE SUPRAFEŢE CE POT FI PRELUCRATE.............................135 8.2.1. Strunjirea suprafeţelor cilindrice............................................................................135 8.2.2 Strunjirea suprafeţe conice şi profilate...................................................................137 8.2.2 Strunjirea suprafeţe conice şi profilate...................................................................137 8.2.4. Prelucrarea suprafeţelor striate..............................................................................138 8.3.PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE PRELUCRARE...........................................139 8.3.1. Repartizarea fazelor de prelucrare pe săniile dispuse radial şi eventual pe axele dispozitivului auxiliar......................................................................................................140 8.3.2. Calculul duratei ciclului de lucru...........................................................................142 CAPITOLUL 9.TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII PE STRUNGURI AUTOMATE MONOAX CU CAP REVOLVER...............................................................................144 9.1. POSIBILITĂŢI TEHNOLOGICE............................................................................144 9.2. PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE PRELUCRARE PE ACESTE AUTOMATE...................................................................................................................147 CAPITOLUL 10 TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII PE AUTOMATE MULTIAX......................................................................................................................149 10.1. POSIBILITĂŢI TEHNOLOGICE..........................................................................149 10.2.PROIECTAREA OPERAŢIILOR DE PRELUCRARE.........................................150 10.2.1.Repartizarea fazelor pe posturile de lucru ...........................................................151 10.2.2.Calculul de reglare a automatului multiax............................................................151 CAPITOLUL 11 TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII FILETELOR..........................152 11.1.FILETAREA CU CUŢITE ŞI CU PIEPTENI DE FILETAT.................................152 11.2.FREZAREA FILETELOR.......................................................................................156 11.3. RECTIFICAREA FILETELOR..............................................................................158 11.3.1. Rectificarea cu disc abraziv monoprofil cu avans longitudinal...........................158 11.3.2 Rectificarea cu disc abraziv multiprofil cu avans longitudinal.............................158 11.3.3. Rectificarea cu disc abraziv multiprofil cu avans transversal..............................159 11.3.4. Rectificarea filetelor fără centre...........................................................................160 CAPITOLUL 12 TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII CANELURILOR....................161 12.1.METODE DE PRELUCARE A CANELURILOR.................................................162 12.1.1 Frezarea canelurilor exterioare.............................................................................162

8

12.1.2 Rabotarea canelurilor............................................................................................166 12.1.3. Prelucrarea canelurilor prin deformarea plastică.................................................166 12.1.4.Rectificarea canelurilor la arbori canelaţi.............................................................167 CAPITOLUL 13. TEHNOLOGIA DE FABRICAŢIE A ROŢILOR DINŢATE...171 13.1. TIPURI CONSTRUCTIVE DE ROŢI DINŢATE.................................................171 13.2 MATERIALE ŞI SEMIFABRICATE FOLOSITE LA FABRICAREA ROŢILOR DINŢATE........................................................................................................................173 13.3.PRELUCRAREA MECANICA A ROTILOR DINTATE......................................175 13.4. DANTURAREA ROŢILOR DINŢATE CILINDRICE.........................................179 13.4.1.Danturare prin metoda copierii, se poate realiza prin…………………………...179 13.4.1.1 Danturarea prin metoda copierii cu freză disc modul........................................179 13.4.1.2. Danturarea prin metoda copierii cu freză deget modul.....................................182 13.4.1.3. Mortezarea cu cuţite profilate...........................................................................184 13.4.1.4. Broşarea danturilor cilindrice...........................................................................185 13.4.2. Danturarea prin metoda rostogolirii.....................................................................186 13.4.2.1.Danturarea prin metoda rostogoliri cu freză melc modul..................................186 13.4.2.2 Mortezarea danturii cilindrice cu cuţite roată....................................................190 13.4.2.3 Mortezarea roţilor dinţate cu cuţit pieptene.......................................................191 13.4.3.Finisarea danturilor...............................................................................................193 BIBLIOGRAFIE..............................................................................................................198

9

CAPITOLUL 1 .

PROCESE DE FABRICAŢIE, PROCESE TEHNOLOGICE ŞI ELEMENTELE LOR.

1.1 NOŢIUNI INTRODUCTIVE. Totalitatea activităţilor desfăşurate de mijloacele de producţie şi a proceselor naturale care au loc în vederea transformărilor obiectelor muncii, activităţi organizate şi conduse de om reprezintă procesul tehnologic de fabricaţie (de producţie). În vederea realizării produsului finit societăţile comerciale desfăşoară două categorii de activităţi:

- activităţi de bază; - activităţi de deservire şi auxiliare. Prin activitate de bază se consideră: - activitatea de control tehnic pe toate fazele de realizare a produsului; - activitatea legată de producerea de semifabricate; - activitatea legată de prelucrarea semifabricatelor; - activităţile depuse pentru unirea pieselor definitiv prelucrate în vederea realizării

produsului finit; - activităţi de încercări, verificări, vopsiri, împachetări. Drept activităţi auxiliare avem: - activităţile legate de producerea şi distribuirea curentului electric, a aburului, a

aerului comprimat; - proiectarea, execuţia şi întreţinerea sculelor, dispozitivelor şi verificatoarelor; - întreţinerea dotărilor din societăţile comerciale, a utilajelor, clădirilor (a bunurilor

din inventar); - activitatea de depozitare; - activitatea de transport intern. Procesul tehnologic reprezintă parte a procesului de fabricaţie care se referă la

modificarea formei, a dimensiunilor, a structurii materialului, la activităţile pentru formarea lanţurilor de dimensiuni în produsul finit.

Procesul tehnologic de prelucrare mecanică reprezintă modificarea succesivă a formei, a dimensiunilor, a asperităţilor de suprafaţă prin prelucrare mecanică. Prelucrarea mecanică poate fi executată astfel: - prin aşchiere; - prin rulare – deformare plastică la rece.

10

Mai poate exista un proces tehnologic secundar şi anume procesul tehnologic de tratament termic care constă în modificarea proprietăţilor fizico-mecanice a reperelor prin modificarea structurii acestora.

Procesul tehnologic de asamblare (de montare) reprezintă parte a procesului tehnologic care se ocupă cu aranjarea pieselor definitiv prelucrate într-o succesiune bine stabilită, în vederea formării lanţurilor de dimensiuni care să asigure precizia în funcţionare, deci condiţiile de funcţionare.

1.2.ELEMENTELE PROCESULUI TEHNOLOGIC.

Un proces tehnologic complex conţine următoarele elemente:

o operaţia; o faza; o trecerea; o mânuirea; o mişcarea.

Prin operaţie se înţelege acea parte a procesului tehnologic care se referă la prelucrarea uneia sau mai multe suprafeţe ale piesei, cu una sau mai multe scule aşchietoare, dintr-o singură sau mai multe aşezări ale piesei pe un anumit loc de muncă.

Exemple de operaţii, exemplu 1: - o piesă ce trebuie prelucrată dintr-o bară laminată, fig. 1.1.

- prelucrarea capetelor prin strunjire (suprafeţele A şi B); - ececutarea găurii de centrare; - prelucrarea tronsonului mare şi mic ce alcătuieşte reperul.

În fig.1.1 a, 1.1. b, şi 1.1 c sunt prezentate operaţiile necesare obţinerii reperului din fig.1.1

Fig.1.1. Schema de prelucrare a unei piese dintr-o bară laminată.

11

- dacă adaosul de prelucrare este mare atunci piesa se va executa dintr-un semifabricat forjat sau matriţat.

Exemplu 2. Pentru reperul din fig.1.2 trebuie prelucrate suprafeţele A,B,C,D. În condiţiile prelucrării prin frezare, se prind mai multe piese în pachet în vederea

creşterii productivităţii prelucrării. fig. 1.3.

Fig. 1.1. a. Schema de prelucrarea a suprafeţei A şi a găurii de centrare.

Fig.1.1. b. Schema de prelucrare a suprafeţei B şi a găurii de centrare.

12

Locul de muncă reprezintă acea parte din suprafaţa de producţie dotată cu tot ce este

necesar pentru modificarea formei semifabricatului în vederea obţinerii piesei. Faza reprezintă acea parte din operaţie care se execută cu una sau mai multe scule aşchietoare, pe una sau mai multe suprafeţe ale piesei, la o singură aşezare a acesteia în cadrul aceluiaş regim de aşchiere. Exemplu 3 (fig. 1.5.)

La o singură aşezare avem două faze: - prelucrarea suprafeţei A (a); - executarea găurii de centrare (b).

Fig. 1.1. c. Schema de prelucrare a suprafeţelor longitudinale.

Fig. 1.2. Reper ce necesită prelucrare prin frezare.

13

Trecerea reprezintă parte din fază sau operaţie care se realizează la o singură deplasare a sculei în direcţia avansului, îndepărtându-se un anumit strat de material (fig. 1.6). Recomandarea generală este ca pe fiecare suprafaţă să se efectueze o singură deplasare a sculei aşchietoare. Atunci când rigiditatea sistemului tehnologic nu permite se poate efectua două sau mai multe treceri. Mânuirea reprezintă activitatea pe care o desfăşoară muncitorul în vederea efectuării activităţii de bază sau a unor activităţi pregătitoare (exp. prinderea sau desprinderea piesei, pornirea maşinii unelte, etc.) Mişcarea reprezintă parte din activitatea pe care o desfăşoară operatorul care se poate măsura în timp (cea mai mică activitate).

Fig. 1.3. Schema prelucrării prin frezare , în condiţiile fixării în pachet.

Fig. 1.4. Schema prelucrării prin frezare a suprafeţei D cu aşezarea pe suprafaţa b.

14

Pentru o mai bună exemplificare a modului de defalcare a procesului tehnologic se propune fig.1.7.

Fig. 1.5. Fazele prelucrării în cazul executării reperului din semifabricat forjat.

Fig. 1.6. Înlăturarea unui adaos de prelucrare în mai multe treceri.

P . t e h .

O p e r a t i e

F a z aT r e c e r e

M a n u i r eM i s c a r e

Fig. 1.7. Schema defalcării procesului tehnologic.

15

1.3.CARACTERIZAREA TIPURILOR DE PRODUCŢIE DIN PUNCT DE VEDERE TEHNOLOGIC. Din punct de vedere tehnologic producţia se împarte în trei tipuri, astfel:

• producţie individuală; • producţie de serie; • producţie de masă.

Aceste tipuri de producţie se pot caracteriza cu ajutorul următoarelor criterii: • 1 – volumul de producţie; • 2 – nomenclatura producţiei; • 3 – ciclul de fabricaţie; • 4 – maşini unelte necesare prelucrării; • 5 – modul de amplasare a maşinilor unelte; • 6 – productivitatea prelucrării; • 7 – calificarea personalului muncitor; • 8 – gradul de detaliere a tehnologiei de prelucrare; • 9 – costul prelucrării.

Pentru producţie individuală aceste criterii îmbracă următoarea formă: • nomenclatura este diversă, foarte variată; • programarea producţiei se face la cerere nu există un cilul de fabricaţie.

Repetarea în ciclul de fabricaţie a acelaşi produs este întâmplătoare; • volumul de producţie este redus uneori chiar o bucată; • maşini unelte universale care să ofere posibilitatea schimbării rapide a pieselor

diferite dimensional; • maşinile unelte sunt aşezate pe tipuri de maşini; • productivitatea prelucrării este foarte mică; • calificarea personalului muncitor este foarte înaltă pentru a avea capacitatea

tehnică pentru a stabili condiţiile de realizare a reperelor; • tehnologia de fabricaţie este sumară, se foloseşte ca document tehnologic fişa

tehnologică; • costul prelucrării este foarte mare.

Pentru producţie de serie aceste criterii îmbracă următoarea formă; • volumul de producţie mare; • nomenclatura mult redusă; • piesele se prelucrează în loturi – în serii; • maşinile unelte se reglează la începutul prelucrării pentru întregul lot de piese; • producţia are un ciclul de fabricaţie bine stabilit; • maşinile unelte utilizate se deplasează spre maşini unelte automate; • maşinile unelte se pot aranja ca la producţia individuală sau aranjarea acestora

se mai poate face în ordinea operaţiilor necesare realizării produselor de bază; • întrucât numărul operaţiilor este mai mare decât a maşinilor unelte, atunci mai

multe operaţii se realizează pe aceeaşi maşină unealtă. Datorită acestui fapt muncitorii sunt cu categorii medii de pregătire;

• productivitatea mult mai mare faţă de producţia individuală;

16

• tehnologia de fabricaţie se desfăşoară până la trecere întocmindu-se ca document tehnologic planul de operaţie. Pentru fiecare operaţie există câte o fişă tehnologică care la urmă toate la un loc formează planul de operaţie pentru reperul respectiv. Complectarea acestuia se face prin înscrierea tuturor elementelor ce sunt necesare bunei desfăşurări a procesului de prelucrare cu îngroşarea suprafeţelor ce se prelucrează. Un exemplu de plan de operaţie este prezentat în fig.1.8.

Producţia de masă criteriile îmbracă următoarea formă; • volum foarte mare de producţie; • nomenclatura este extrem de redusă; • există un ciclul de fabricaţie bine stabilit; • maşinile unelte sunt maşini automate aranjate strict în ordinea succesiunii

operaţiilor necesare pentru reperul ce se execută formându-se liniile tehnologice care pot fi: cu funcţionare intermitentă şi cu funcţionare continuă. Linia tehnologică se caracterizează de parametrul numit ritmul liniei tehnologice (R), definit ca raportul dintre fondul anual real de timp a maşinilor unelte din linia tehnologică (Far) şi numărul de bucăţi repere (N).

R = Far / N [min. / buc.] La o linie tehnologică cu funcţionare intermitentă timpii efectivi de prelucrare (Tei) de la fiecare maşină uneltă ce intră în alcătuirea acelei linii sunt diferiţi ca mărime şi de asemenea valoarea acestora diferă de valoarea ritmului liniei tehnologice: Te1 ≠ Te2 ≠… ≠ R La o linie tehnologică cu funcţionare continuă timpii efectivi de prelucrare (Tei) de la fiecare maşină unelată ce intră în alcătuirea acelei linii tehnologice sunt egali ca mărime şi egali cu valoarea ritmului liniei tehnologice: Te1 = Te2 =… = R Pentru respectarea ritmului de fabricaţie se impune detalierea tehnologiei până la mânuire şi mişcare astfel să se poată asigura pentru maşinile unelte ce alcătuiesc linia tehnologică acelaşi timp efectiv. • calificarea muncitorilor este scăzută; • productivitatea prelucrării este foarte mare; • costul prelucrării este foarte mic.

Raportul dintre timpul efectiv (Tei) şi ritmul liniei tehnologice (R ) determină coeficientul de sericitate a operaţiei i (Ksi) :

Tei / R = Ksi dacă: Ksi ≤ 1 – producţie de masă; 1 < Ksi ≤ 10 – producţie de serie mare; 10 < Ksi ≤ 20 – producţie de serie mijlocie; Ksi > 20 – producţie de serie mică.

17

CAPITOLUL 2.

SEMIFABRICATE UTILIZATE ÎN CONSTRUCŢIA DE MAŞINI. 2. 1. ALEGEREA SEMIFABRICATELOR

Alegerea unui anumit tip de semifabricat se realizează ţinând cont de următoarele două tendinţe globale care se referă la:

1. obţinerea de semifabricate cu forme îndepărtate decât cele ale piesei; 2. obţinerea de semifabricate cu formă apropiată faţă de piesa ce urmează a fi

executată. 1. Obţinerea de semifabricate cu forme îndepărtate decât cele ale piesei. Această tendinţă prezintă unele avantaje şi dezavantaje astfel: Avantaje:

- costul scăzut a semifabricatului Dezavantaje:

- în procesul de aşchiere consum ridicat de scule, material, energie electrică etc. - productivitate scăzută. Tendinţa este spre această categorie de semifabricate în Statele Unite unde momentan

nu se pune problema consumului de material, energie, etc. 2. Obţinerea de semifabricate cu formă apropiată faţă de piesa ce urmează a fi executată. Această tendinţă prezintă unele avantaje şi dezavantaje astfel: Dezavantaje:

- costul ridicat a semifabricatului Avantaje:

- în procesul de aşchiere consum redus de scule, material, energie electrică etc. - productivitate ridicată Tendinţa este spre această categorie de semifabricate. De asemeni legat de forma şi

tipul solicitării sunt unele recomandări la alegerea semifabricatului astfel: a) piesele cu formă complicată care nu sunt solicitate la întindere şi încovoiere se

realizează din fonte prin turnare; b) piesele cu formă complicată care suportă sarcini mari cu toate tipurile de solicitări

să se realizeze din oţeluri fie prin turnare, fie prin forjare şi matriţare; c) piesele cu forme relativ simple cu solicitări medii se pot executa din semifabricate

laminate atunci când diferenţa dintre tronsonul cu diametru maxim şi cel cu diametru minimnu depăşească 20-30 mm.

18

d) piese cu dimensiuni reduse din materiale neferoase pot să folosescă semifabricate turnate dar şi laminate;

Decizia asupra alegerii semifabricatului o dă costul. Atunci când o piesă se poate realiza din mai multe semifabricate echivalente din punct de vedere tehnic, alegerea se face din punct de vedere a costului.

Deoarece prima operaţie de aşchiere diferă ca şi cost de la un semifabricat la altul, pentru aceasta, în costul semifabricatului se introduce şi preţul primei operaţii de degroşare.

2.2. STABILIREA COSTULUI SEMIFABRICATULUI Costul semifabricatului laminat:

=lC costul materialului + costul primei operaţiei de degroşare

lei RsNPgC tll ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +⋅+⋅=

10011 în care,

g – greutatea; Pl – preţul/ kg; Nt1 – norma de timp care se referă la prima operaţie de degroşare; s – retribuţia tarifară lunară a muncitorului care execută operaţia; R – regia secţiei (cheltuielile generale ale secţiei);

Costul semifabricatului forjat:

=fC costul materialului + costul operaţiei de forjare +costul primei operaţii de degroşare

lei RsNR

sNPgC tf

ftflff ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +⋅+⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡+⋅+⋅=

1001

1001 2

Dacă costurile sunt egale se preferă semifabricatului forjat (există posibilitatea orientării fibrajului). Costul semifabricatului matriţat:

=mC costul materialului + costul operaţiei de matriţare + cost sculă + costul primei operaţiei de degroşare.

lei RsNN

CRsNPgC t

matriţatfmtmlmm ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ +⋅++⎥

⎦

⎤⎢⎣

⎡+⋅++=

1001

1001 3 în care,

Cmatriţei – costul matriţei; N – numărul de piese ce pot fi executate; Costul semifabricatului turnat:

lei RsNN

CRsNPgC t

eluluittttlichidlichidt ⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ +⋅++⎥⎦

⎤⎢⎣⎡ +⋅+⋅=

1001

1001 4

1

mod în care,

Costul materialului

Costul primei operaţiei de degroşare

19

lichidlichid Pg ⋅ – costul materialului;

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +⋅

1001 t

tttRsN – costul operaţiei de turnare;

2.3.OPERAŢII DE PREGĂTIRE A SEMIFABRICATELOR

Aceste operaţii diferă de la o metodă de obţinere a semifabricatului la alta. Operaţiile de pregătire pentru semifabricate laminate sunt:

1. debitare; 2. îndreptare; 3. cojire.

1. Debitarea - se impune când laminatul are diamensiunile mai mari decât a piesei; - se poate face pentru obţinerea unei piese sau pentru obţinerea mai multor piese; - se poate executa prin:

aşchiere forfecare oxiacetilenic electric

Debitarea pe ferăstrău rectiliniu alternativ:

- se caracterizează prin productivitate medie; - rugozitate relativ mare; - precizie scăzută la lungime (înclinare a suprefeţei debitate); - consum relativ redus de aşchii (lăţimea tăieturii 0,8÷1 mm);

pe ferăstrău circular:

- productivitate ridicată; - precizie medie; - rugozitate scăzută; - consum mediu de material sub formă de aşchii (lăţimea tăieturii

4÷8 mm);

prin ghilotinare: - productivitate ridicată; - precizie scăzută; - rugozitate mare; - consum redus de material sub formă de aşchii;

prin forfecare de precizie (fig. 2.1.):

- procedeu cercetat în ţară la Universitatea din Braşov;

În esenţă, semifabricatul, în acest caz este prins în două menghine ale căror bacuri creează în semifabricat tensiuni având valori apropiate de limita la curgere. Ulterior, una

20

dintre menghine se deplasează cu joc mic una faţă de alta rezultând o forfecare în condiţii particulare astfel:

• precizie ridicată (0,05 mm). • productivitate mare; • rugozitate foarte scăzută mRa μ 8,0= ; • fără consum de material sub formă de aşchii. Este necesar însă un echipament specializat, uneori adaptabil pe prese obişnuite. De

asemenea, forţele mari limitează aplicarea procedeului pentru semifabricate cu d > 40÷50 mm.

Debitarea cu flacără oxigaz şi cea cu arc electric:

- productivitate scăzută; - precizie grosolană (±1,5 mm); - rugozitate mare; - strat modificat de grosime relativ mare;

Se utilizează atunci când nu există un alt echipament pentru semifabricate cu diametru mare. Debitarea cu disc abraziv:

- productivitate ridicată; - precizie bună; - rugozitate scăzută; - consum relativ ridicat de material; - degajarea prafului abraziv, în lipsa unor măsuri de ventilaţie

este dăunătoare sănătăţii; Debitarea pe strung:

- productivitatea medie; - rugozitate mare; - precizie medie;

Fig. 2.1. Schema forfecării de precizie.

21

- consum relativ ridicat de material sub formă de aşchii (2±8 mm);

Debitarea prin procedee neconvenţionale (anodo-mecanică): - electroeroziune; - eroziune electrochimică, etc.; - s-a răspândit relativ puţin, ea aplicându-se pentru materiale din

semifabricate dure; Debitarea cu plasmă:

- se foloseşte pentru semifabricate sub formă de tablă; În comparaţie cu debitarea cu oxigaz - permite obţinerea unei precizii mai ridicate; - rugozităţi mai scăzute; - productivităţi mai mari;

2. Îndreptarea semifabricatelor

Are drept scop aducerea curburii de la valori de 5 µm/ mm la 0,1 – 0,2 µm/ mm. Pentru îndreptare pot fi folosite strunguri (îndreptare între vârfuri), prese, maşini de îndreptat şi retezat, maşini de îndreptat şi calibrat. În acest ultim caz este vorba despre trecerea semifabricatului printr-un şir de perechi de role de formă hiperboloidală obţinându-se mRa μ 8,0≈ (fig. 2.2.)

3. Cojirea

Se execută în scopul îndepărtării stratului degradat de la laminare.Poate fi realizată pe maşini specializate dispunând de un cap portsculă rotitor. Pregătirea semifabricatelor turnate. Presupune parcurgerea următoarele operaţii:

a) tăierea maselotelor şi a reţelelor de turnare se efectuează cu flacără oxigaz şi prin rupere la materialul casant (fontă);

Fig. 2.2. Schema îndreptării semifabricatului.

22

b) îndreptarea bavurilor (ajustare) se realizează la polizoare fixe, pentru piese cu dimensiuni mici şi medii, şi la polizoare portative, pentru piese cu dimensiuni mari;

c) curăţirea semifabricatelor turnate poate fi realizată manual cu ajutorul unor perii de sârmă sau mecanic, apelând la tobuire, sablare cu nisip sau cu alice.

Pregătirea semifabricatelor matriţate. Presupune următoarele tipuri de operaţii:

1. curăţire: - realizată prin tobuire, sablare; - în cadrul acestor operaţii au loc şi înlăturarea bavurilor;

2. debavurare: - realizată cu ajutorul matriţelor speciale de debavurat;

3. decapare (curăţire de ţunder, oxizi): - realizată pe cale chimică cu ajutorul unor soluţii acide;

4. îndreptare: - folosind mijloace adecvate (uneori chiar aceeaşi matriţă în care

s-a obţinut semifabricatul); 5. tratament termic:

- vizând îmbunătăţirea prelucrabilităţii prin aşchiere, reducerea tensiunii interne;

23

CAPITOLUL 3.

TEHNOLOGICITATEA DE FABRICAŢIE 3.1. NOŢIUNI INTRODUCTIVE.

Prin asigurarea unei tehnologicităţi ridicate a construcţiei piesei se înţelege elaborarea soluţiilor constructiv funcţionale în aşa fel încât să fie satisfăcute în măsură maximală cerinţele de natură tehnico-economică, echipamentul să fie realizat cu consum minim de muncă materializată şi să fie îndeplinite cerinţele de natură socială.

Cele două aspecte ale tehnologicităţii construirii unie piese sunt: tehnologicitatea de fabricaţie, referitoare la acele elemente care asigură o

fabricare în condiţii cât mai simple; tehnologicitatea de exploatare, ale căror cerinţe urmăresc o exploatare cât mai

uşoară, o durabilitate cât mai mare a piesei, efectuare operaţiilor cât mai comod;

Asigurarea unei tehnologicităţi cât mai ridicate implică îndeplinirea unor cerinţe cu caracter constructiv (schemă cât mai simplă, materiale cât mai ieftine, etc.), tehnologic (productivitate cât mai mare a prelucrării piesei, cost cât mai scăzut, durată de asimilare minimă), de exploatare.

Factorii care determină tehnologiile de fabricaţie sunt: 1. prelucrabilitatea materialului; 2. forma piesei; 3. existenţa unor elemente ale piesei care să poată fi folosite drept baze de măsurare,

baze de aşezare, baze de fixare; 4. prescrierea raţională a preciziei şi rugozităţii suprafeţei; 5. gradul de unificare;

1. Prelucrabilitatea materialului se înţelege capacitatea unui material de a suporta prelucrări printr-un anumit procedeu în condiţii cât mai simple pentru producător:

- cu productivitate cât mai ridicată; - cu uzuri minime ale sculei; - cu consum minim de energie; - cu obţinerea prin prelucrare a unei rugozităţi cât mai scăzute, etc. Pentru evaluarea prelucrabilităţii au fost puse la punct procedee specifice fiecărui tip

de prelucrări valorile indicate de prelucrabilitate ridicată prin aceste procedee sunt dependente de proprietăţile fizico-mecanice structurale ale materialului în cauză, dar şi de

24

ansamblul în care au loc încercările experimentale. În unele situaţii se poate îmbunătăţi prelucrabilitatea mterialului prin:

- tratamente termice; - modificarea parametrilor sculei sau ai regimului de aşchiere; - modificarea compoziţiei chimice a materialului piesei; - folosirea unor mijloace suplimentare (de exemplu, la strunjirea cilindrilor din

fontă dură, poate fi folosită încălzirea materialului cu ajutorul plasmei);

2. Forma piesei. Se impune ca piesa să aivă o astfel de formă încât suprafeţele necesar a fi prelucrate să fie cât mai accesibile sculelor, să fie cât mai simpe, să permită ieşirea liberă a sculelor.

În fig. 3.1.a existenţa gulerului reduce tehnologicitatea la obţinerea

semifabricatului laminat fiind necesară îndepărtarea unui adaos mare de prelucrare. Îmbunătăţire există dacă nu apar forţe mari prin folosirea unui inel fixat cu ajutorul unui şurub pe faţa cilindrică a arborelui. Dacă este necesară preluarea unor forţe mari într-un singur sens, poate fi folosită varianta din fig.3.1.c. cu umăr mic.

Pentru piesa din fig.3.2, mai tehnologică este varianta a., datorită posibilităţii de ieşire liberă la prelucrarea suprafeţei conice. Realizarea unei găuri într-o suprafaţă cilindrică este dificil de obţinut, din acest punct de vedere varianta fig.3.3.a. este mai tehnologică.

Canalul de pană corespunde piesei din fig.3.4.cea mai puţin tehnologică fiind .b., care permite prelucrarea cu ajutorul unei freze deget o anumită îmbunătăţire a tehnologicităţii corespunde varianta.a, dar cea mai tehnologică este varianta .c., cu posibilitatea prelucrării cu freză disc.

Fig. 3.1. Variante de guler plasate pe un tronson.

25

Fig. 3.2. Mod de amplasare a unei suprafeţe conice.

Fig. 3.3. Mod de realizare a unei găuri într-o suprafaţă cilindrică.

Fig. 3.4. Variante de plasare a canalului de pană.

26

4.Influenţa preciziei şi a rugozităţii suprefeţelor prelucrate prin aşchiere asupra tehnologicităţii

Influenţa preciziei şi a rugozităţii suprafeţelor prelucrate prin aşchiere asupra tehnologicităţii se urmăreşte:

- prin precizia dimensională; - precizie de formă; - formei şi poziţiei relative a suprafeţelor. Legătura între cost şi precizie este reprezentată în fig. 3.5 astfel:

S-au stabilit monograme cu ajutorul cărora se determină precizia impusă suprafeţei de

prelucrat fie operaţia tehnologică cu ajutorul căreia se obţine precizia dorită.

Fig. 3.5. Modul de variaţie a costului prelucrării funcţie de precizia de prelucrare.

Fig. 3.6. Legătura înter precizie şi diametrul pentru diferite operaţii de prelucrare.

27

Se poate impune precizia şi cunoscând dimensiunea. se stabileşte metoda care asigură această precizie sau invers.

uiT STAS ⋅= T – toleranţa; i – mărimea unităţii de toleranţă; u – numărul unităţilor de toleranţă; αtgdT ⋅= 3

Din punct de vedere a preciziei de prelucrare există trei tipuri de suprafeţe: 1. suprafeţe fără rol funcţionar

- nu sunt impuse condiţii severe de precizie; - se execută în precizia corespunzătoare conform STAS pentru dimensionarea

suprafeţelor libere (STAS cu precizii corespunzător suprafeţelor libere); 2. suprafeţe folosite ca baze tehnologice

- se folosesc pentru aşezarea pieselor în vederea prelucrării; - se execută în treptele de precizie 8-11;

3. suprafeţe cu rol funcţionar cunoscut, cunoscându-se condiţiile în care lucrează şi stabilindu-se clasele de precizie 5-8

- cu cât condiţiile sunt mai severe, cu atât munca pentru execuţia piesei este mai mare;

Din punctul de vedere a rugozităţii de suprafaţă, suprafeţele sunt:

1. suprafeţe libere fără rol funcţionar, care nu au condiţii de rugozitate în afară de suprafeţele decorative;

2. suprafeţe cu rol funcţionar, la care rugozitatea se stabileşte în funcţie de contactul dintre suprafeţe. La suprafeţele cu contact fix mRa μ3,66,1 ÷= .Suprafeţe cu contact mobil mRa μ6,1012,0 ÷= Se recomandă să se găsească căi pentru stabilirea rugozităţii optime.

5. Gradul de unificare şi standardizare a producţiei. Soluţia este cu atât mai tehnologică cu cât numărul reperelor standard este mai mare;

- se determină un ceoficient al gradului de standard Nnq = unde n- număr de

repere standardizate şi N- număr total de repere.

3.2.POSIBILITĂŢI DE APRECIERE A TEHNOLOGICITĂŢII CONSTRUCŢIEI

Tehnologicitatea construcţiei se poate aprecia folosind indici de comparaţie. Atunci când se compară produse cu aceleaşi condiţii tehnice se folosesc indici de comaraţie. absoluţi, iar atunci când se compară produse cu condiţii tehnice diferite se folosesc indici de comparaţie relativi. a) indici absoluţi

- masa brută ( bM );

i

28

- masa netă ( nM );

- coeficientul de utilizare a materialului b

n

MM

=γ (0,8%);

- coeficientul de stand al produsului q ; - volumul total de muncă [ ]ore tT ; - costul [ ]lei C ;

b) indici relativi - puterea instalată; - masa netă la lăţimea mesei de lucru;

- masa netă la puterea instalată NM

M nnN = ;

- masa netă la înălţimea vârfurilor HM

M nnH = ;

- masa netă la valoarea de aşchii Q

MM n

nQ = ;

- costul produsului raportat la putere NCCN = , etc.

29

CAPITOLUL 4.

PRECIZIA PRELUCRĂRII MECANICE PRIN AŞCHIERE 4.1. PRECIZIA PRELUCRĂRII:

O piesă este precisă atunci când se aseamănă cu desenul de execuţie sau modelul,

din punct de vedere al dimensiunilor, a formelor şi a poziţiilor reciproce. Precizia se stabileşte prin eroarea de prelucrare ce reprezintă abaterea de la

dimensiunea nominală dar care nu depăşeşte câmpul de toleranţă stabilit. Dacă o suprafaţă are următoarele dimensiuni nominale: Ø 04,0

01,045+− atunci toleranţa mm 05,0=T

Dacă în urma prelucrării se obţine o dimensiune nominală de Ø 45,038 atunci eroarea de prelucrare este 0,038 = Tε

Precizia de prelucrare se analizează în funcţie de etapa în care se află produsul astfel: în etapa de proiectare:

- precizie funcţională, este aceea care trebuie stabilită de proiectant în corelaţie cu condiţiile de funcţionare a piesei

în faza de execuţie: - precizie tehnologică, este aceea pe care executantul trebuie să o asigure. În

acest scop trebuie să cunoască limitele tuturor mijloacelor de prelucrare; - precizie economică medie, se apreciază precizia economică la diferite

metode de prelucrare. Există tabele, dar acestea sunt făcute pentru condiţii normale de exploatare, deci fără efor suplimentar. Are caracter relativ, diferă de la o fabrică la alta în funcţie de condiţiile acestora.

4.1.1 Analiza preciziei prin metode statistice matematice

Se pleacă de la premiza că: ( )∑ = totală Tprimare εε

Din punct de vedere statistic, erorile care intervin în formarea Tε de prelucrare se clasifică ţinând seama de frecvenţa sa de apariţie, de variaţia mărimii şi sensului în următoarele:

1. erori sistematice constante

30

- sunt acelea care au frecvenţă de apariţie constantă, cu mărime şi sens constant;

- sunt provocate de inexactitatea de execuţie a sistemului tehnologic, de gradul de uzură şi de reglarea sistemului tehnologic la dimensiunea dorită;

2. erori sistematice legice, acţionează periodic sau continuu şi pot fi provocate de: - temperatura din zona de aşchiere, care acţionează periodic; - uzura sculei aşchietore care acţionează periodic şi progresiv;

3. erori întâmplătoare, apar ca urmare a acţiunii unor factori fără să existe vreunul cu acţiune mai accentuată; Aceste erori pot fi determinate ca mărime şi sens mai ales pe bază experimentală

şi trasându-se nişte curbe, după care determinându-se legea de distribuţie. De obicei, acestea se manifestă după legea distribuţiei normale (Gauss). 4.1.2. Repartiţia empirică şi parametrii ei

Repartiţie empirică se consideră aceea care rezultă în urma efectuării unor măsurători practice.

Se definesc următorii parametri: w – câmp de împrăştiere ce reprezintă interval în care se găsesc valorile

caracteristicii urmărite; Fiecărui interval de dimensiuni îi corespunde un număr de exemplare numit

frecvenţa absolută - af a caracteristicii urmărite.

1Nf

fr a= ;

N – numărul total; fr – frecvenţa relativă; fc – frecvenţa cumulată

Repartiţia aceasta empirică se poate aprecia întocmindu-se diagrama de frecvenţă

sub formă de: - histograme de frecvenţă; - poligoane de frecvenţă

Întocmirea histogramei frecvenţelor presupune parcurgerea următorilor paşi: - se stabileşte caracteristica urmărită x; - se supune prelucrării lotul de piese N = 100 buc; - după prelucrare se măsoară caracterica urmărită cu un instrument de

măsură cu precizie corespunzătoare; - după măsurare se orodnează crescător sau descrescător valorile obţinute ; 45,04, 44,99 - se determină câmpul de împrăştiere w; - se împarte câmpul de împrăştiere într-un număr de intervale n calculându-se cu relaţia

205nsau ±== Nn mm 03,099,4404,45minmax =−=−= xxw

x – caracteristica; n = 10, pentru cazul nostru

31

- se determină limitele fiecărui subinterval cunoscându-se mărimea

subintervalului mm 005,01005,0

===nwϖ

- se repartizează pe fiecare subinterval şi se stabileşte frecvenţa pe fiecare interval a caracteristicii urmărite x.

Întocmirea poligonului de frecvenţă. Se procedează la fel ca la întocmirea

histogramei frecvenţelor, cu deosebirea că aici trebuie stabilit mijlocul intervalelor şi se uneşte aceste puncte ca în fig. 4.2.

Fig. 4.1. Histograma caracteristicii urmărite x funcţie de frecvenţa absolută.

Fig.4.2. Poligonul frecvenţelor.

32

4.1.3. Parametrii repartiţiei empirice. Aceşti parametrii sunt clasificaţi în două grupe astfel:

1. parametrii de tendinţă:

- Media aritmetică: n

xx

n

ii∑

== 1 ;

- Mediana şirului de date (se defineşte ca fiind valoarea din şirul de date care are proprietatea că frecvenţele mai mici decât ea să fie egale cu frecvenţele mai mari decât ea);

Pentru şirurile impare: 2

1+= nx

M ;

Pentru şirurile pare: 2

122+

+=

nn xxM ; (1, 2, 3 / 4, 5, 6)

- Modul M0 valoarea din şirul de date cu frecvenţa absolută maximă.

- Valoarea centrală a valorilor de date 2

minmax xxxc

+= ;

2. parametrii de împrăştiere; - Câmpul de împrăştiere: minmax xxw −= ; - Abaterea medie pătratică ( )Ts - parametru cu care se determină precizia

caracteristicii urmărite; Dacă numărul de piese prelucrate sau măsurate n > 25, atunci:

( )n

Mxns

k

ixii i∑

=

−= 1

2

; k – numărul de intervale

ixM – reprezintă unul dintre parametrii de

tendinţă – centrul de grupare a abaterilor; Dacă numărul de piese prelucrate sau măsurate n < 25, atunci:

( )1

1

2

−

−=∑=

n

Mxns

k

ixii i

;

- Dispersia şirului de date se determină ca fiind pătratul mediei pătratice:

2s ;

- Coeficientul de variaţie a şirului de date: xscV = ;

- Coeficientul de asimetrie arată că distribuţia este asimetrică:

( )3

1

3

sn

MxnA

k

ixii

s

I

⋅

−=∑= ;

Dacă sA < 0 - asimetrie deplasată spre stânga;

33

Dacă sA > 0 - asimetrie deplasată spre dreapta;

- Excesul şirurilor de date E arată dacă valoarea maximă. A câmpului de împrăştiere este mai înaltă sau mai joasă decât valoare maximă a unei

distribuţii echivalentă cu ea:; ( )

34

4

−⋅

−= ∑

snMxn

E ixii

4.1.4. Repartiţia normală (teoretică)

Atunci când în timpul prelucrării lotului de piese intervin factori cu acţiune uniformă, fără a exista cu acţiune hotărâtoare conduc la distribuirea caracteristicii după legea normală de distribuţie.

După această lege, avem expresia frecvenţei repartiţiei normale:

( )( )

2

2

2

21 σ

πσ

ixi Mx

exf−

−= ;

În fig.4.5. este repreuentată repartiţia normală caracterizată de următoarele elemente:

- centrul de grupare a abaterilor M(x) împarte curba în două părţi egale; - tinde asimptotic la axa absciselor; - prezintă puncte de inflexiune la distanţa σ faţă de centrul de grupare a

abaterii.

Dacă se consideră că integrala cuprinsă între curba de repartiţie şi axa absciselor este egală cu unitatea, atunci or ce integrare între alte limite stabileşte probabilitatea ca valoarea caracteristicii să se găsească în acel interval. ( )xF – funcţia de distribuţie;

f

x

x

E>0

distributie echivalenta

E<0

E<0

Fig. 4.3. Reprezentarea unei distribuţii şi evidenţierea distribuţiei echivalente.

34

( ) ( )( )

x

Mx

dexxPxFixi

∫∞+

∞−

−−

=≤= 2

2

21 2

1 σ

πσ;

S-a făcut o schimbare de variabilă:

σ

xMxz −= - se transformă funcţia de distribuţie normală într-

o funcţie normală normată;

( ) z

Z

dezF ⋅= ∫∞+

∞−

−σ

πσ2

2

21 ;

( ) z

zz

z

z

dedezf ∫∫−

∞−

−+=

02

02

22

21

21

ππ;

4.1.5.Criterii pentru stabilirea normalităţii repartiţiei empirice Pentru stabilirea normalităţii repartiţiei empirice se folosesc următoarele criterii: 1. Reţeaua de probabilitate; 2. Histograma repartiţiei empirice; 3. Abaterea medie pătratică relativă; 4. Coeficientul dispersiei relative; 5. Criteriul χ2

1. Reţeaua de probabilitate se întocmeşte într-un sistem de axe semilogaritmice

- în ordonată logaritmul frecvenţei cumulate absolute lnfca - în abcisă caracteristica urmărită x

Dacă punctele repartiţiei empirice se distribuie după o dreaptă numită dreapta lui Henry, atunci distribuţia este normală fig. 4.5.

f

xM(x)

σσ

x

Fig. 4.4. Repartiţia normală.

35

2. Histograma repartiţiei empirice.

Repartiţia empirică este normală dacă îndeplineşte simultan următoarele condiţii: - histograma prezintă un singur maxim - câmpul de împrăştiere w = 6T

3. Abaterea medie pătratică relativă

2wτλ = ;

31

26

==ττλn ;

Repartiţia empirică este normală dacă 31

=λ ;

4. Coeficientul dispersiei relative:

normale eidistributi a patratica medie empirice irepartitie a patratica medie

abatereaabatereaK

n

e ⋅=λλ

;

eK λ3= ; Repartiţia empirică este normală dacă K = 1

4.2. DETERMINAREA PRECIZIEI DE PRELUCRARE CU AJUTORUL DIAGRAMELOR

4.2.1 Cu ajutorul diagramelor de frecvenţă

- pe histograme; - pe poligoane;

Dacă câmpul de împrăştiere este egal cu σ6 , atunci în interval se găsesc 99,73%

din piese

x

ln fc

Henry

Fig. 4.5. Graficul reţelei de probabilitate.

36

zw=

σ, stabileşte procentul de apariţie în orice interval;

3±z : 99,73% 1,1±=z : 75% 7,0±=z : 50% 3,0±=z 25% w<T sau w>T, poate fi în funcţie de toleranţă. În cazul în care w<T , poate exista situaţia în care un număr de caracteristici nu este

corespunzător, în funcţie de poziţia centrului de grupare al abaterii;

În cazul în care w>T, există sigur un procent de piese necorespunzătoare. Cel mai mic

procent de piese necorespunzătoare se înregistrează atunci când poziţia centrului de grupare a abaterilor corespunde cu mijlocul câmpului de toleranţă prescris.

D m ax

D m ed

D m in

w

T

piese ce nu suntcorespunzatoare

Fig. 4.6. Simbolizarea situaţiei când w<T, dar centrul de grupare a abaterilor nu corespunde cu mijlocul cîmpului de toleranţă, existând piese necorespunzătoare.

wT

piese ce nu suntcorespunzatoarecorespunzatoare

piese ce nu sunt

Fig. 4.7. Simbolizarea situaţiei când w >T, dar centrul de grupare a abaterilor corespunde cu mijlocul cîmpului de toleranţă, existând cu certitidine piese necorespunzătoare.

37

4.2.2. Cu ajutorul diagramelor prin puncte

Această variantă încearcă să elimine următoarele dezavantaje ale primei variante: - se întocmeşte după ce lotul s-a prelucrat, deci are numai rol de constatare şi nu

poate interveni asupra preciziei de prelucrare; - concluziile descrise sunt valabile numai asupra lotului studiat. Se realizează o diagramă astfel: - în ordonată se scrie parametrul care se urmăreşte; - în abscisă, în cazul producţiei individuale, numărul de ordine al pieselor - în ordinea prelucrării se măsoară caracteristica urmărită şi se amplasează pe

diagramă; - urmărind deplasarea acestor puncte pe diagramă, un specialist poate pronunţa

cauza acestor deplasări; În cazul producţiei de masă, se stabilesc intervale de timp între două măsurători

ale pieselor;

numarul de ordinea pieselor

D,x, M, w

1 2 3 4

Dm

ax

Dm

in

Fig. 4.8. Determinarea preciziei de prelucrare în cadrul producţiei individuale.

D,x, M, w

Dm

ax

Dm

in

timp7 7 30 8 830

Fig. 4.9. Determinarea preciziei de prelucrare în cadrul producţiei de masă.

38

- se măsoară 5-10 piese pentru intervalul respectiv dar acest lucru este greoi de aceea se calculează media celor 5-10 piese măsurate trecându-se un singur punct pe grafic;

4.3.FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ PRECIZIA DE PRELUCRARE MECANICĂ PRIN AŞCHIERE.

Dacă pe desenul de execuţie a unui reper o anumită suprafaţă are o dimensiune nominală de 37± 0.03, în momentul prelucrării se obţine o valoare de 37,025, atunci valoarea 025,0=Tε , reprezintă eroare totală se prelucrare care este alcătuită din aşa-numitele erori primare.

Deci, care sunt aceste erori primare: Tε este influenţată de următorii factori ce se grupează astfel:

1. proces de lucru: - există erori teoretice de prelucrare; - erori de instalare;

2. condiţiile de stare a sistemului tehnologic - erori ale inexactităţii de execuţie a sistemului tehnologic; - erori datorate gradului de uzură a sistemului tehnologic; - erori de reglare la dimensiunea de lucru a sistemului tehnologic;

3. condiţiile de lucru: - erori provocate de elasticitatea (rigiditatea) sistemului tehnologic; - erori provocate de deformaţiile termice; - erori provocate de vibraţii.

4.3.1 Erori teoretice de prelucrare

Apar atunci când, în mod intenţionat, în locul schemei teoretice de lucru se foloseşte o schemă aproximativă Se poate folosi o asemenea schemă atunci când eroarea introdusă împreună cu toate celelalte nu depăşeşte toleranţa la dimensiunea suprafeţei prelucrate.

Folosirea acestei scheme simplifică foarte mult procesul tehnologic şi deci se reduce costul prelucrării. Exemple -Prelucrarea roţilor dinţate. Metodele de prelucrare datorită angajării sculei în mod progresiv în material, produce o modificare. De aici apare un profil discontinuu care este înfăşurătoarea profilului evolventic (fig. 4.10 a).

La prelucrarea roţilor dinţate prin copiere profilul dintelui este corect realizat când numărul de dinţi ai frezei este egal cu numărul de dinţi ai roţii dinţate prelucrate rf zz = (fig. 4.10. b) Dar acest lucru ar presupune ca pentru fiecare modul şi număr de dinţi să avem o freză. Din această necesitate au apărut frezele melc modul.

39

4.3.2. Erori de instalare

În vederea prelucrării prin aşchiere, piesele şi semifabricatele mai întâi se aşează şi se orienteză faţă de tăişul sculei aşchietoare pe masa maşinii sau în dispozitiv, după care se fixează pe maşină. Această activitate se numeşte instalare. Pentru a determina sau a stabili poziţia corectă se folosesc anumite suprafeţe, linii sau puncte drept baze. Aceste baze sunt de patru categorii:

1. baze constructive; 2. baze tehnologice; 3. baze de măsurare; 4. baze de asamblare. Suprafeţele, liniile sau punctele care se folosesc pentru calculul de dimensionare se

constituie în bazele constructive ale piesei. Suprafeţele, liniile sau punct folosite pentru orientarea piesei în vederea asigurării poziţiei concrete între suprafeţele de prelucrat şi tăiş se numesc baze tehnologice.

Suprafeţele, liniile sau punctele folosite pentru a determina poziţia suprafeţei prelucrate se numesc baze de măsurare.

Suprafeţele, liniile sau punctele care se folosesc pentru determinarea poziţiei altor piese ale produsului sunt bazele teoretice de montare asamblare. Bazele tehnologice

Un corp solid rigid este determinat de şase grade de libertate (fig. 4.11). Suprafaţa

prin intermediul căreia îi sunt preluate piesei trei grade de libertate care de obicei se găseşte în planul xoy se numeşte suprafaţă de aşezare sau bază tehnologică de aşezare.

Suprafaţa căreia i se preia piesei două grade de libertate şi care se găseşte de obicei într-un plan perpendicular pe xoy se numeşte bază tehnologică de ghidare. Cel de-al şaselea grad de libertate preluat se realizează de bază tehnologică de reazem.

a) b)

Fig. 4.10. Apariţia erorilor teoretice de prelucare: a) în cazul prelucrării prin angrenare; b) în cazul prelucrării prin copiere.

40

Nu întotdeauna trebuie folosite toate bazele tehnologice (fig. 4.12). În vederea

prelucrării, după stabilirea poziţiei corecte a suprafeţei de prelucrat faţă de tăişul suprafeţei aşchietoare, semifabricatul trebuie să fie fixat. În acest caz se folosesc forţe de fixare. Se preiau gradele de libertate.

x

z

y

O

baza tehnologica de asezare

baza teh

nologica

de ghidare

baza tehnologica de reazem

Fig. 4.11. Simbolizarea celor trei tipuri de baze tehnologice.

x

z

yS1

S2

yS1

S2

z

x

S3

yS1

S2

z

x

S3

a) b) c)

Fig. 4.12. Moduri de utilizare a diferitelor baze tehnologice: a) utilizarea bazei tehnologice de aşezare în cazul frezării unei suprafeţe plane; b) utilizarea bazei thnologice de aşezare şi de ghidare în cazul frezării a două suprafeţe în format „L”; c) utilizarea bazei tehnologice de aşezare, a bazei tehnologice de ghidare şi a bazei tehnologice de reazem în cazul frezării unei suprafeţe complexe.

41

Bazele de măsurare - are poziţia determinată prin cota H faţă de generatoarea A care este bază de

măsurare; - se poate determina şi faţă de intersecţia axelor cu cota H1;

4.3.3. Precizia orientării şi formarea erorii de orientare

Precizia orientării semifabricatului depinde de: - precizia schemei cinematice a dispozitiviului folosit; - precizia de execuţie a dispozitivului; - precizia schemei de orientare folosită.

1. Precizia schemei cinematice influenţează precizia orientării prin erori teoretice atunci când în locul schemei teoretice se foloseşte una aproximativă;

2. Precizia de execuţie a dispozitivului este de obicei cunoscută fiind dată în cartea dispozitivului.

Aceste erori se cunosc prin măsurători şi se pot fi înlăturate prin reglajul sistemului tehnologic. 3. Schema de orientare influenţează precizia ca eroare a schemei de orientare şi se

determină ca diferenţială totală exactă a vectorului de legătură dintre baza tehnologică de aşezare şi cea de măsurare, vector proiectat pe direcţia dimensiunii de obţinut. Ea poate introduce eroarea de orientare.

M N

H L=const.

A

C

Fig. 4.13. Baze de măsurare

42

A – bază de măsurare; M şi N sunt baze de aşezare. Cota H stabileşte generatoarea A drept bază de măsurare şi atunci există aici un vector v deci există o eroare eroare de orientare 0ε .

Pentru ca eroarea de orientare totală să fie cât mai mică trebuie să se folosească aceleaşi suprafeţe, linii sau puncte ca baze tehnologice de aşezare şi ca baze de măsurare. De asemeni trebuie să se stabilească o relaţie de forma: admisibilăreală oo εε ≤ 4.3.3.1 Calculul erorii de orientare admisibilă admisibilă0ε :

Eroarea de oprientare admisibilă se determină din condiţia ca eroarea totală să fie

mai mică decât toleranţa prescrisă suprafeţei respective. TT ≤ε

Pentru a determina eroarea de orientare admisibilă admisibilaoε se consideră că eroarea totală Tε este alcătuită din eroarea de orientare şi celălalte erori orientareε şi

factori celorlaltiε . Când se prelucrează mai multe piese, avem câmpuri de împrăştiere wo şi w care au

nişte distribuţii care trebuiesc normalizate cu coeficientul dispersiei relative. Eroarea totală Tε de prelucrare se determină după metoda statistică ca rădăcină

pătrată din duma pătratelor abaterilor însoţite de coeficienţii dispersiei relative. ηεεε +⋅+⋅= 222

020 kkT

M N

H L=const.

A

C

Fig. 4.14. Precizia orientării.

43

După prelucrarea unui număr de piese se face reglarea la dimensiunea de lucru care se mai realizează exact pe dimensiunea nominală anterioară DN ci pe o altă dimensiunenominală DN1 aşa apărând eroarea sistematică constantă η . ηεε +⋅+⋅= 222

020 kkT ;

Pentru calculul erorii de orientare admisibile literatura de specialitete recomandă o relaţie simplificată, astfel; unde: T - toleranţa; mε - reprezintă precizia economică medie a maşinii unelte pe care se execută prelucrarea, valorile acesteia se găsesc tabelate în cartea tehnică a utilajului. 4.3.3.2. Determinarea erorii de orientare reale cazul general

Pentru a calcula eroarea de orientare cazul general se pleacă de la următoarea schemă de prelucrare fig 4.15:

1. bază tehnologică de aşezare; 2. bază de măsurare Precizia la dimensionarea H este dată de precizia poiţiei suprafeţei 2 care este

influenţată de precizia dimensiunilor x1x2…xn. Precizia dimensională a dimensiunii H mai este influenţată şi de precizia dimensiunii

L care este constantantă.

( )0

222

0 kkT

aεη

ε−−

=

ma T ηε −=0

B

A

L=const.

1

2

Hx

x

x

x

1

2

3

n

Fig. 4.15. Schema de lucru pentru calculul erorii de orientare reale.

44

Putem scrie: ( )NB A, 21 KK nxxxfH = Precizia la dimensiunea H se determină prin diferenţiala totală exactă a funcţiei.

nn

dxxfdx

xfH ⋅

∂∂

+⋅∂∂

=Δ K11

;

Precizia la dimensiunile urmărite depinde de precizia dimensionărilor ce unesc cele două baze tehnologice.

Determinarea erorii se face astfel: 1. se determină vectorul de legătură ( )nxxxV K21ρ= 2. se calculează diferenţiala totală exactă a vectorului de legătură

nn

dxx

dxx

dV ⋅∂∂

+∂∂

=ρρ

K11

Dacă se prelucrează un lot de piese, mărimile diferenţiale dx1, dx2, abaterea Δ , sau toate toleranţele reprezintă câmpuri de împrăştiere cu anumite distribuţii.

Determinarea eroarea se face cu metoda statistică, ca rădăcina pătratelor din suma pătratelor factorilor care influenţează însoţite de coeficienţii dispersiei relative:

22

222

2

2

22

22

1

210 1 n

nnr T

xkT

xkT

xk ⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

⋅++⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

+⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

=ρρρε K ;

Dacă k1=k2=…kn=1(deci distribuţia normală), atunci

∑=

⋅⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛∂∂

=n

ii

ir T

x1

22

0ρε .

4.3.3.3. Determinarea erorilor reale pentru scheme des folosite în practică

1. Aşezarea piesei pe suprafeţe plane. Aşezarea pieselor se poate face fie pe reazeme fixe sau deplasabile, fie pe plăci de

reazem. În cazul suprafeţelor fin prelucrate se folosesc plăci de reazem. Schemea de orientare (fig.4.16):

Fig. 4.16. Schema de orientare în cazul asezării pe plăci de reazem.

45

1 – bază de aşezare; 1 – bază de măsurare.

Suprafaţa prelucrată se determină prin cota H faţă de suprafaţa 1 ce devine şi bază de măsurare

00

0 ==

hr

vε

Sechema de orientare (fig.4.17)

1 – bază se aşezare; 2 – bază de măsurare; Vectorul de legătură are următoarea expresie:

xv =

TxTxxx

=⎟⎠⎞

⎜⎝⎛∂∂

= 22

orH1ε nu este corespunzătoare deoarece

10rHε > a0ε ;

2. Aşezarea piesei pe suprafeţe exterioare de revoluţie Prelucrarea unor suprafeţe cu aşezarea pe suprafeţe exterioare de revoluţie se face

aşezând piesa direct pe masa maşinii sau pe prisme. 2.1 Aşezarea piesei pe suprafeţe exterioare de revoluţie urmărind dimensiunea H. Considerând schema de aşezare din fig.4.18 pentru calculul erorii de orientare reale se

procedează astfel: - trebuie să determinăm cele două baze tehnologice de aşezare şi de măsurare; - vectorul de legătură trebuie proiectat pe direcţia de obţinut; Piesa se aşează pe prismă pe generat M şi N care sunt baze tehnologice de aşezare. H se determină ca poziţie faţă de generatoarea A care devine bază de măsurare.Se

proiectează bazele de aşezare pe direcţia dimensiunii de urmărit obţinându-se punctul C

Fig. 4.17. Schema de orientare în cazul asezării pe plăci de reazem.

46

Vectorul de legătură ACv = OAOCV −=

22sin

OC α

DOCN =Δ ;

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

−= 1

2sin

12 αDv D - variabil;

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

−⋅=⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛∂∂

= 1

2sin

12

22

αε D

DorHTT

DD ;

- dacă aşezarea se face pe prisme, 090=α ; Δ= TorH 21,0ε ; eroarea de orientare

reală la dimensiunea H; mHoa T εε −= ; H şi D pot fi considerate din aceeaşi grupă de dimensiuni. Se ajunge la concluzia că orε < oaε , deci schema este valabilă; dacă aşezarea se face pe prisme, 0180=α , rezultă o aşezare pe suprafaţă

plană. În acest caz generatoarea A care este bază de măsurare devine şi bază de aşezare (fig. 4.19).

D + TD

M N

H L=const.

A

C

Fig.4.18. Aşezarea piesei pe prismă, dimensiunea urmărită fiind H.

47

Aşezarea piesei pe suprafeţe exterioare de revoluţie urmărind dimensiunea H1.

Schema de prelucrare este prezentată în fig. 4.20.

În această situaţie axa piesei este bază tehnologică de măsurare iar generatoarele M şi

N bază tehnologică de aşezare

2sin2 αDOCv == ;

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

⋅=⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛∂∂

=

2sin

12

22

1 αε D

DorHTT

DD

D + TDH

A

L=const.

Fig.4.19. Schema aşezării pe suprafeţe cilindrice exterioare când unghiul α = 180o.

D + TD

M N

C

Fig. 4.20. Aşezarea piesei pe prismă, dimensiunea urmărită fiind H1

48

Dacă 090=α atunci Δ⋅= TorH 7,01

ε , având în vedere că mHoa T εε −=1

; rezultă că schema utilizată poate să fie sau să nu fie bună.

Dacă 0180=α deci aşezare direct pe masa maşinii unelte eroarea de orientare

reală la dimensiune H1 are valoarea DorH T5,01=ε ;

2.3.Aşezarea piesei pe suprafeţe exterioare de revoluţie urmărind dimensiunea H2 Schema de prelucrare este prezentată în fig. 4.21. Poate sau nu să se folosească în

funcţie de raportul toleranţelor celor două elemente.

B – bază de măsurare; C – bază de aşezare

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

+=+== 1

2sin2

12 αDOBOCBCv ;

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

+= 1

2sin

122 α

ε DorH

T ;

DorH T21,12=ε ;

mHoa T εε −=2

, cum TH2«TD, oaε <2orHε

Această schemă cade de la început Dacă 0180=α atunci DABv == şi eroarea de orientare reală la dimensiunea H2 este:

DrH T=

20ε

D + TD

M N

L=const.

C

Fig. 4.21. Aşezarea piesei pe prismă, dimensiunea urmărită fiind H2

49

3. Aşezarea pieselor pe dornuri conice. Această metodă poate fi utilizată atunci cînd piesele sunt prevăzute cu găuri conice.Există două tipuri de dornuri: - dorn conic fix; - dorn conic mobil.

3.a) determinarea erorii de orientare reală utilizând dorn conic fix: Se utilizează următoarea schemă de aşezare (fig. 4.22):

Pentru cota H avem următoarele suprafeţe ce o caracterizează 1 – bază tehnologică de aşezare; 2 - baza tehnologică de măsurare. Se proiectează baza de aşezare în punctul O pe axa piesei, iar baza tehnologică de măsurare în punctul A pe axa piesei astfel încât vectorul de legătură este egal cu proiecţia acestor baze pe direcţia dimensiunii H.

αtgDOAv

2== ;

2

dDBC −= ; CE =lungimea piesei;

⇒ldDtg

2−

=α ; ktg =α2 - conicitatea piesei;

kT

kDv

DrH =

=

0ε

Dacă proiectantul stabileşte dimensiune H1 atunci: - baza tehnologică de aşezare va fi suprafaţa conică 1; - baza tehnologică de măsurare va fi suprafaţa 3;

lkDOFOAOFv −=−==

eroarea de orientare va fi influienţată de ambii factori care sunt variabili

l + Tl

dD A

C

BE

F O

2

3

1

H

H1

2α

Fig. 4.22. Aşezarea piesei pe dorn conic fix.

50

22

2

1 lD

orH Tk

T+=ε

Dacă câmpurile de împrăştiere ale celor doi factori au distribuţii diferite, aceştia trebuie însoţiţi de coeficienţi de distribuţie.

3.b) Scheme de orientare folosind dornuri mobile Se utilizează următoarea schemă de aşezare (fig. 4.23):

În această situaşie dornul are rolul de ghidare. Cea mai favorabilă schemă este utilizarea dornului mobil cu indicarea cotei H. 2 – bază tehnologică de aşezare 2 – bază tehnologică de măsurare Dacă proiectantul indică cota H1 2 – bază tehnologică de aşezare 3 – bază de măsurare

lor Tlv=

=ε

4.3.4 Fixare şi erori de fixare

După acţiunea de aşezare şi orientare a piesei pentru a se asigura poziţia corectă dintre suprafaţa ce urmează a fi prelucrată şi tăişul sculei aşchietoare este necesară operaţia de fixare.În timpul prelucrării datorită forţelor de aşchiere cât şi a forţelor de inerţie, poziţia iniţială de orientare a piesei se modifică, de aceea ea se fixează. Trebuiesc determinate forţele de fixare care să depăşească forţele ce acţionează în sistem, punctul de aplicaţie, direcţia.

l + Tl

dD O

2

3

1

H

H1

2α

Fig. 4.23. Aşezarea piesei pe dorn mobil (autocentrant).

51

Sub influenţa forţei de fixare şi în funcţie de schema de orientare folosită, se pot produce deformaţii ale pieselor, deformaţii ce conduc la apariţia erorilor de fixare. Drept cauze ale apariţiei erorilor de fixare s-au constatat a fi:

1. deformarea elastică a piesei sub acţiunea forţei de fixare ce modifică suprafaţa prelucrată;

2. deformarea elastică a reazemelor dispozitivelor; 3. se pot produce deformaţii locale în zona de contact element de fixare piesă;

La prelucrarea bucşelor, inelelor cu fixarea pe suprafaţa exterioară şi prelucrarea

suprafeţei interioare se pot introduce erori de formă ca în fig. 4.24.

Pentru a evita aceaste abateri de formă cauzate de deformaţia elastică a piesei sub

acţiunea forţei de fixare se folosesc bacuri cu o formă special ce permit distribuirea forţei de fixare pe o suprafaţă mai mare (fig. 4.25)

a) b) c) d)

Fig. 4.24. Strunjirea interioară a unei piese cu pereţi subţiri. a) piesă iniţială; b) piesă fixată în universal având deformată suprafaţa exterioară şi suprafaţa interioară; c) piesa fixată şi prelucrată la interior; d) piesa eliberată din fixare.

Fig. 4.25. Forma bacurilor speciale.

52

1. Deformarea elastică a piesei sub acţiunea forţei de fixare poate fi evitată prin aplicarea unor soluţii constructive a dispozitivului de fixare.

2. Deformarea elastică a reazemelor dispozitivului pot fi măsurate şi astfel pot fi evitate prin reglajul la dimensiunea de lucru. Dacă fixarea trebuie făcută cu o forţă F cunoscută şi dacă se cunosc deformarea dispozitivului atunci se poate regla L astfel încât să se obţină cota cerută de proiectant.

3. s-a constatat că aceste deformaţii au o manifestare ca în fig. 4. 27.

Legea de variaţie este:

nqcy ⋅= unde: c – coeficient; n – exponent determinat experimental; y – deformaţia;

F

Fig. 4.26. Deformarea elastică a reazemelor sub acţiunea forţei F.

q[N/mm ]2

Fig. 4.27. Variaţia deformaţiei în funcţie de efort.

53

q – efortul de fixare; Apare eroarea de fixare determinându-se ca diferenţă între poziţiile bazei de

măsurare, proiectată pe direcţia dimensiunii de obţinut. ( ) αε cosminmax yyf −= ;

( ) αε cosminmax

nnf qqc −=

2minmax qq

qmed+

= - în cazul elementelor de stingere hidraulice;

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+= 1

2 min

maxmin

qqq

qmed

notăm kqq

=min

max

12

min +=

kq

q med

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡+=

max

minmax 12 q

qqqmed

12

max +⋅

=k

qkq med

Înlocuind în eroarea de fixare, avem: ( )

αε cos1

12⋅

+

−⋅= n

nnmed

n

f kkq

c ;

fε este 0 atunci când 1=k , deci minmax qq = În cazul stingerii manuale 3,1=k

0=α ; 0=fε ; Acţiunea de orientare şi de fixare formează instalarea semifabricatului.

orε , fε care sunt câmpuri de împrăştiere

F

H

Fig. 4.28. Schema de fixare.

54

22222fforfori kk εεεε ⋅+=+=

şi dacă câmpurile de împrăştiere este diferit se folosesc coeficienţii ork şi fk ; 4.3.5. Erori de prelucrare provocate de inexactitatea de execuţie a sistemului tehnologic 4.3.5.1. Erori de prelucrare produse de inaxactitatea de execuţie a maşinii unelte.

Maşina unealtă este un ansamblu format din câteva subansamble ce au rolul de a stabili poziţia corectă între suprafaţa prelucrată şi poziţia tăişului. Atunci când unele din subansamble se prezintă cu inexactităţi de execuţie se poate modifica poziţionarea lor corectă conducând la erori de prelucrare.

Aceste erori transmise către piesă pe seama inexactităţii de execuţie a maşinii unelte se mai numesc şi erori geometrice a maşinii unelte. Fiecare maşină uneltă are o precizie bine stabilită. În timp precizia acesteia se modifică. Întrucât în construcţia de maşini grupa strungurilor este o categoria mare ne vom ocupa de: Inexactitatea de execuţie a strungurilor

Poate interveni asupra preciziei prin: 1. vibraţia arborelui principal; 2. bătaia radială a vârfului din păpuşa fixă; 3. abaterea traiectoriei vârfului cuţitului.

1. Vibraţia arborelui principal este provocată de ovalitatea lagărelor sau a fusurilor

(fig. 4.29 a).Vibraţiile provocate se transmit piesei în mărime naturală . 2. Bătaia radială a vârfului din păpuşa fixă Arborele principal ce se montează în

păpuşa fixă este găurit la interior iar la exterior are o suprafaţă conică. Dacă suprafaţa conică prezintă excentricitate faţă de axa de rotaţie a suprafeţei cilindrice atunci în momentul prelucrării în loc să rezulte o suprafaţă cilindrică se obţine un con cu vârful în vârful păpuşii mobile (fig. 4.29 b).

a)

b)

Fig. 4.29. Inexactitatea de execuţie a strungurilor. a) vibraţia arborelui principal; b) bătaia radială a vârfului din păpuşa fixă.

55

3. În vederea prelucrării unei suprafeţe cilindrice traiectoria vârfului cuţitului ar trebui să fie o dreaptă paralelă cu axa de rotaţie şi care să se găsească în planul orizontal pe axa piesei.

Dacă ghidajele de la început prezintă o înclinaţie, deci căruciorul se va deplasa pe

această direcţie, respectiv şi cuţitul, deci avem o abatere de la dimensiune. Se pune problema care sunt abaterile dimens. şi care sunt de formă. Presupunem că

avem deplasare numai în plan orizontal (fig. 4.31).

Vom prelucra deci, în acest caz, o suprafaţă cu conicitatea la

ldDk 2=

−= ;

Dacă avem deplasare în plan vertical, schema de lucru va fi ca în fig. 4.32.

Ο

Α Β

x

z

y

Or

r

E

F

A B

A

B

Fig. 4.30 Poziţia corectă a vârfului sculei aşchietoare.

Ο

Α Β

x

z

y

Or

r

E

FB

al

α

Fig. 4.31. Schema de lucru atunci când vârful sculei aşchietoare are o deplasare în plan orizontal, parcurgând traiectoria AB’.

56

- facem o secţiune la distanţa x; - cuţitul, în loc să se găsească în C, se găseşte în E;

22 CEror +=

lbABB

xtgCEACE

=Δ

=⇒Δ

β

β

tg' lbxCE ⋅

= ;

2

222

lbxror += deci r este variabil de tip y;

1

2

22

2

2

2

=−

blro

xroy ; ecuaţia unei hiperbole cu semiaxele ro şi

blro ;

Deci există o abatere de formă. Să vedem care îi este expresia:

rolbxrorr or −+=−=Δ 2

222 ;

( ) 2

2222

lbxroror +=+Δ , neglijăm 02 ≈Δ r ;

2

22222

lbxrororro +=+Δ+ ;

rob

lxr

2

2

2

2

⋅=Δ ;

robr2

2

max =Δ , reprezentând grafic forma piesei este următoarea fig. 4.33:

Hiperbola ABB’ în mişcare de rotaţie dă naştere la un hiperboloid.

Ο

Α Β

x

z

l

x

bO

Eβ

Β

C

Fig. 4.32. Schema de lucru atunci când vârful sculei aşchietoare are o deplasare în plan vertical, parcurgând traiectoria AB’.

57

Să presupunem că există inexactităţi de execuţie a ghidajului ce ne dă deplasări

atât în plan orizontal cât şi vertical situaţia se prezintă astfel în fig. 4.34.

În acestă situaţie apar atât abateri de formă cât şi abateri dimensionale.

Considerând o secţiune la distanţa x putem calcula deplasarea vârfului sculei în această secţiune astfel:

( ) 22' FGEFEOr ++= ; roEO =' ;

laxtgxEF ⋅=⋅= α ;

lbxtgxFG ⋅=⋅= β ;

O x

A B

B

b2r

2

0

Fig. 4.33. Traectoria descrisă de vârful sculei aşchietoare.

Ο

Α Β

x

z

y

B

al

α

x

C

bO

E

F

Gβ

Fig.4.34. Schema de lucru atunci când vârful sculei aşchietoare are o deplasare în plan orizontal şi vertical, parcurgând traiectoria AC.

58

2

22

2

lbx

laxror +⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅+= ;

Dacă considerăm că variabila r este y se obţine tot o hiperbolă puţin mai deformată la care abaterea de rază

( ) 022

002

22

2

rbarrlbx

laxrrrr oo −++=−+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +=−=Δ ; lxr =Δ /max ;

( ) ( ) 220

2max barrr o ++=+Δ ;

robaabaroarororro

2r 22

22

max2222

max+

+=Δ⇒+++=+Δ⋅

4.3.5.2. Influenţa inexactităţii de execuţie a sculei aşchietroare.Sculele transmit pieselor inexactităţile lor.

1. scule cu dimensiuni exacte 2. scule profilate

1. Sculele cu dimensiuni exacte transmit piesei inaxactităţile în dimensiunea a

suprafeţelor active. Dar aceste scule influenţează precizia de prelucrare a piesei şi prin suprafaţa de aşezare a lor.

2. Sculele profilate transmit către piesă abaterile de profil în mărime naturală. 4.3.6. Erori de prelucrare provocate de starea de uzură a sistemelor tehnologice 4.3.6.1. Starea de uzură a maşinii unelte.

Precizia maşinii unelte se modifică în timp în special datorită uzurii (ghidajelor, suprafeţelor plane) intensitatea ei fiind în funcţie de condiţiile de lucru. Ghidajele se pot uza astfel ca scula să se deplaseze atât în plan orizontal cât şi vertical şi atunci abaterile care apar pe suprafaţa prelucrată sunt de tipul celei discutate la inexactităţile de execuţie a

Ο x

Α Β

C

a+ a+b2r2 2

0

Fig. 4.35. Traectoria descrisă de vârful sculei aşchietoare.

59

maşinii unelte. Starea de uzură a maşinii unelte produce aceleaşi efecte ca şi inexactitatea de execuţie. 4.3.6.2 Starea de uzură a sulei aşchietoare.

În timpul procesului de aşchiere se produce uzarea sculei în primul rând datorită frecărilor care au loc între faţa de degajare şi aşchie şi faţa de aşezare şi suprafaţa prelucrată a piesei. Uzura se mai produce şi din cauza temperaturilor din zona de aşchiere care favorizează uzura mecanică a sculei prin frecare.

Factorii cu influenţă mare asupra intensificării uzurii ar fi: natura materialelor în contact

compoziţia chimică; proprietăţi fizice; proprietăţi chimice; proprietăţi mecanice; proprietăţi tehnologice

geometria sculei aşchietoare; parametrii regimului de aşchiere; natura mediilor de răcire ungere; rugozitatea suprafeţelor în contact; nivelul de stabilitate dinamică a aşchierii;

Din punct de vedere a parametrilor de aşchiere s-a constatat că cel mai infleunt este adâncimea de aşchiere t:

Pentru t<0,1 mm se produc numai uzuri pe suprafaţa de aşezare fig. 4.37 a. Pentru t>0,5 mm se produc uzuri pe suprafaţa de degajare fig. 4.37 b. Pentru 0,1<t<0,5, apar pe ambele suprafeţe.

a

b

Fig. 4.36. Contactul sculă aşchietoare semifabricat: a – zona de contact suprafaţă de degajare sculă aşchie; b – zona de contact suprafaţă de aşezare sculă suprafaţă prelucrată.

60

Aceste uzuri se pot determina în funcţie de drumul parcurs de sculă L, eventual de

timpul cât lucrează scula . În mod convenţional s-a stabilit drept criteriu pentru aprecierea stării de uzură

uzura de pe suprafaţa de aşezare h aceasta din cauză că dacă mm 2=h se produce o modificare însemnată a forţelor de aşchiere astfel:

Pz creşte până la 25% Px creşte până la 150% Py creşte până la 250%

Problema care se pune în timpul procesului de aşchiere care din uzurile h şi h1

influenţează precizia de prelucrare.

Se obţine astfel un diametru UDD 21 += .

1

a) b)

Fig. 4.37. Modul de apariţie a uzurii: a) pe suprafaţa de aşezare; b) pe suprafaţa de degajare.

Fig. 4.38. Modificările dimensionale în cazul strunjirii exterioare cauzate de uzura sculei.

61

αsin⋅= hU - prin calcule această uzură rezultă ce cca. 40% mai mare decât cele reale şi de aici s-a pus problema determinării uzurii radiale prin încercări experimentale.(fig. 4.39)

Zona I.

- uzura depinde de rugozitatea suprafeţei aşchietoare; - de rodaj;

Zona II.

2

2

LUtgU r == α - uzura relativă;

Ur - este aceea care apare în perioada normală de lucru (după perioada de rodaj) atunci când scula aşchietoare parcurge un drum de 1000 m.

[ ]m 1000

μLUUU ri ⋅+=

Zona III. Zonă de uzură catastrofală.

U[ m]

I II

III

ui

l1 l2

u2

L[m]

Fig. 4.39. Reprezentarea grafică a curbii uzurii.

62

4.3.7 Erori de prelucrare provenite prin reglarea sistemului tehnologic la dimensiunea de lucru.

În vederea prelucrării mecanice prin aşchiere se impune efectuarea operaţiei de reglare a sistemului tehnologhic prin care se efectuează operaţiile.

- se fixează pe maşina unealtă avansul şi turaţia stabilite prin calcul; - se fixează opritori, limitatori de cursă; - se stabileşte poziţia corectă între tăiş şi suprafaţa prelucrată deci se fixează

adâncimea de aşchiere; Aceste activităţi depind de tipul producţiei şi se poate efectua: 1. prin metoda aşchiilor de probă; 2. prin metoda pieselor de probă; 3. cu ajutorul etaloanelor sau calibrelor de probă;

h[mm]

Py[N]

Fig. 4.40. Variaţia forţei de aşchiere Py funcţie de uzura h.

L[m]

D[mm]

3

Fig. 4.41. 1- curba uzurii; 2- curba de variaţie a forţei de aşchiere Py; 3- suma curbelor 1 şi 2.

63

1. Reglarea prin metoda aşchiilor de probă. Această metodă este specifică producţiei de serie mică şi constă în:

- se fixează piesa pe maşină; - se fixează scula; - se fixează avansul şi turaţia cele calculate; - se porneşte mişcarea principală np; - prin manevre manuale se aduce vârful sculei în contact cu suprafaţa exterioară

a piesei fig. 4.42; - în această poziţie se fixează tamburul gradat a avansului transversal la 0; - se scoate scula din contact cu piesa; - se stabileşte adâncimea de aşchiere cunoscând diametrul de pornire D, şi

diametrul ce trebuie obţinut d 2

dDt −=

- se cuplează avansul automat şi se prelucrează o lungime l care să permită

aşezarea comodă a instrumentului de măsură; - se opreşte avansul şi se duce cuţitul într-o poziţie de repaos; - se opreşte piesa şi se măsoară dimensiunea obţinută d0; - dacă d0=d se repetă reglarea cu aşezarea vârfului sculei pe diametrul d0. Se

cuplează avansul automat şi se prelucrează toată lungimea piesei;

- dacă 0d >d se face o nouă reglare 2

01

ddt

−=

Dezavantajele metodei: - timpul îndelungat a reglării deoarece se fac reglări succesive pentru aceeaşi

dimensiune. Dacă piesa are mai multe trepte, atunci această reglare trebuie repetată;

- precizia reglării depinde de precizia tamburului gradat şi de calificarea muncitorului;

0

D

d

t

np

l

Fig. 4.42. Schema de lucru la reglarea sistemului tehnologhic prin metoda aşchiilor de probă.

64

2. Reglarea după metoda pieselor de probă Este specifică producţiei de serie şi constă în:

- se stabileşte dimensiunea de reglare folosindu-se o relaţie de forma:

rTDD

Dr ±+

=2

minmax ; + pentru suprafeţe exterioare; - pentru

suprafeţe interioare, Tr- toleranţa pentru reglare; - cu această dimensiune rD făcându-se reglarea sistemului tehnologic se

prelucrează un număr de piese 5÷10 bucăţi, numărul de piese de probă, după care se măsoară dimensiunea fiecărei piese şi apoi se determină dimensiunea medie a pieselor de probă. Dacă dimensiunea medie a pieselor de probă se găseşte în câmpul de toleranţă Tr atunci tot lotul de piese se prelucrează la dimensiunea rD . Dacă nu se îndeplineşte condiţia se fac corecţii în + sau – după care se prelucrează un alt lot.

Această metodă introduce erori de reglare provocate de: - deplasarea centrului de grupare a împrăştiere pieselor faţă de centrul de

grupare a toleranţei de reglaj ppΔ - precizia instrumentului masΔ ; - eroarea de corecţie a reglajului corΔ ;

pprgΔ - eroarea de reglare prin metoda pieselor de probă folosind metoda statistică se determină ca fiind rădăcină pătrată din suma pătratelor a tuturor abaterilor ce o alcătuiesc însoţite de coeficienţii dispersiei relative.

222222corcormasmaspppppp kkkrg Δ⋅+Δ⋅+Δ⋅=Δ ;

ppk - coeficientul dispersiei relative a câmpurilor de împrăştiere provocate de erorile

ppΔ ; 3. Reglarea cu ajutorul etaloanelor. Acestă metodă este specifică producţiei de serie mare şi masă. Metoda constă în executarea unei piese drept etalon cu forma şi dimensiunile operaţiei pentru care se face reglarea după care acest etalon se aşează pe maşină în locul piesei şi se apropie scule de suprafaţa etalon. Între piesa etalon şi sculă se introduce o foiţă de hârtie sau o leră de grosime.

Reglarea după etalon se face cu sistemul tehnologi în repaos, pe când piesa se obţine în timpul prelucrării apărând şi alte cauze ce pot modifica dimensiunea obţinută. Deci, de aici, dimensiunea etalon trebuie să fie diferită de dimensiunea pe care trebuie să o obţinem.S-a propus pentru calcularea dimensiunii etalon următoarea relaţie:

[ ]mm opet LL Δ±= , unde: Lp – dimensiunea piesei;

0Δ - reprezintă compensarea dimensiunii etalonului ţinând seama de: - deformaţiile elastice de suprafaţă edΔ ; - influenţa rugozităţii de suprafaţă aRΔ ; - factor ce ţine seama de jocurile dintre subansamblu legate de piesă jΔ

[ ]mm 0 jRade Δ+Δ+Δ=Δ ;

65

Pentru acestea s-ai stabilit următoarele valori:

[ ]mm 2RPy

dl =Δ ;

R – rigiditatea elementului care roteşte piesa; Py – forţa pe direcţia y;

[ ]mm 2 Za RR =Δ ; RZ – înălţimea medie a neregularităţilor; [ ]mm jj =Δ - jocul pe care îl are ansamblul Poate să apară o eroare de reglare ce va fi influenţată de factorul rgeΔ - eroarea de calcul a etalonului ceΔ ; - eroarea de execuţie a etalonului eeΔ ; - eroarea de aşezare asΔ ;

222222asaseeeececerge kkk Δ⋅+Δ⋅+Δ⋅=Δ , deci se stabileşte eroarea cu care intervine

reglarea sistemului tehnologic; 4.3.8. Erori de prelucrare provocate de deformaţiile elastice ale sistemului tehnologic

Sistemul tehnologic, sub acţiunea unor forţe exterioare se poate deforma elastic. Aceste deformări se produc pe direcţia de acţiune a forţelor. Se defineşte rigiditatea sistemului ca fiind capacitatea acestuia de a se opune deformării.

În sistemul tehnologic, forţele care acţionează sunt forţele de aşchiere.În mod obişnuit, forţa Py este folosită la calculul rigidităţii sistemului. Corect ar fi să se calculeze rezultanta celor trei forţe şi după aceea să se calculeze rigiditatea.

D

Fig. 4.43. Schema de lucru la reglarea sistemului tehnologic cu ajutorul etalonului.

66

Se stabileşte rigiditatea unui sistem ca fiind raport între componentă şi deformaţie

[ ]daN/mm y

PR y=

Raportul dintre forţă şi deformare s-a determinat experimental încărcându-se sistemul tehnologic pentru forţe care s-au calculat deformaţia provocată. S-a constatat că, pentru maşinile unelte obişnuite, legea de deformare este ca în fig.4.45.

y0 – deformarea plastică reprezintă de fapt deplasarea masei în vederea prelucrării jocurilor ce există între elementele ansamblului.

Pz

Py

Px

Py

y

Fig.4.44 Deformaţia elastică sub acţiunea forţei Py

A

By0

y [mm]

P [daN]y

PyA

Fig.4.45. Reprezentarea grafică încărcare deformaţie.

67

Suprafaţa dintre curbe reprezintă lucrul mecanic pentru învingerea forţelor de frecare între elemente pentru prelucrarea jocului, pentru prelucrarea vârfurilor asperităţilor.

La încărcări repetate, asupra aceluiaşi element, suprafaţa cuprinsă între cele două curbe se micşorează, astfel încât lucrul mecanic este mai mic. Această formă a suprafeţei se numeşte histerezisul rigidităţii.

αtgOBABRmed == - rigiditatea medie;

Dacă presupunem că forţa acţionează asupra unui subansamblul de forma prezentată în fig. 4.46:

nyyyy +++= K21 ;

sist

ysist y

PR = ;

n

yyy

sist

ysist R

PRP

RP

RP

y +++== K21

;

nsist RRRR1111

21

+++= K - legătura între rigidităţile elementelor ce se află într-un sistem;

Inversul rigidităţii sistemului ar fi elasticitatea sistemului sau flexibilitatea acestuia: nsist WWWW K++= 21 ;

Dacă elementele sistemului sunt poziţionate ca în fig. 4.47:

21 yyy PPP += ;

11

1

RP

y y= ; 2

22

RP

y y= , ……… deci trebuie să se determine acea parte din forţă care

acţionează asupra acelui element;

Py

12

n

y sis

t

Fig. 4.46. Elementele sistemului sunt plasate în serie.

68

Ne vom ocupa de două situaţii reale şi anume:

1. Să determinăm erorile de prelucrare provocate de deformările elastice a sistemului tehnologic în cazul aşezării semifabricatului în mandrină şi cu capătul în consolă (liber).

Schema de lucru este prezentată în fig. 4.48:

Sub influenţa forţei Py, elementele se deplasează în alte poziţii, după cum se poate

observa în figura 4.48. astfel se definesc elementele:

scy - deplasarea sculei sub acţiunea lui yP ;

py - deplasarea piesei sub acţiunea lui yP ;

prt - adâncimea de prelucrare;

Py

1 2

Py1 Py2

Fig. 4.47. Elementele sistemului sunt plasate în paralel.

D

d

np

Py

s

t pr

Py

y sct ry p

Fig. 4.48. Schema de determinare a erorilor provocate de deformaţia elastică în cazul fixării la un capăt în mandrină iar la celălalt capăt liber.

69

remt - adâncimea remanentă;

rt - adâncimea reală;

psrpr yytt ++= ; Se pune problema care este eroarea prelucrării. Eroarea de prelucrare

dimensională se determină ca fiind cantitatea de material ce rămâne pe piesă: rprrem ttt −= ;

sc

ysc R

Py = ;

p

yp R

Py = ;

Se cunoaşte din teoria aşchierii că pypy

y

zxpy stcP ⋅⋅= τ

Dacă notăm Cconstsc pyzpy ==⋅

ypxy tCP ν⋅= - există tabele de transformare a exponentului pyx în exponent, şi atunci:

ry tkcP ⋅⋅= ; Deci, în aceste condiţii, adâncimea prescrisă de aşchiere va fi:

p

rk

sc

rrpr R

tcR

tkctt ⋅+

⋅⋅+= ;

psc

prr

Rkc

Rkct

t⋅

+⋅

+=

1, deci adâncime reală are această valoare şi în aceste condiţii eroarea

de prelucrare se determină după formula:

⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

⋅+

⋅+

−=−=

sp

prrprrem

Rkc

Rkc

tttt1

11 ;

Deci eroarea dimensională la prelucrarea unei piese va fi dată de expresia de mai sus. În cazul în care se prelucrează un lot de piese dimensiunea . semifabricatelor variază între anumite limite. Semifabricatele vor fi, unele cu dimensiuni maxime iar altele cu dimensiuni minime (fig. 4.49).

În cazul acesta, eroarea de prelucrare pe direcţia y se determină ca diferenţă între adâncimile remanente maximă şi minimă.

[ ]⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

++−⋅−=−=Δ

scp

prprremremy

Rck

Rcktttt

1

11maxmaxminmax

Eroarea de prelucrare pe diametrul yD Δ=Δ 2

70

2. Să presupunem erori de prelucrare provocate de deformări elastice a sistemului tehnologic în situaţia aşezării pieselor între vârfuri

Schema de lucru este prezentată în fig.4.50;

Sub influenţa forţei Py au loc deformaţii a sistemului tehnologic.

pfy - deplasarea păpuşii fixe;

pmy - deplasarea păpuşii mobile;

1y - deplasarea în secţiunii x piesei provocată de deplasarea păpuşii mobile şi a păpuşii fixe

2y - săgeata piesei în secţiunea x;

D max

dD min

t prm

ax t prm

in

Fig. 4.49. Modul de variaţie a dimensiunilor semifabricatului.

x

l

Py

yPf

yPm

A B

C

G

H

E

I

F

y3

y1

y2

Fig. 4.50. Schema de determinare a erorilor provocate de deformaţia elastică în cazul fixării semifabricatului între vârfuri.

71

3y - deplasarea sculei şi a suportului sculei sub acţiunea lui yP ;

321 yyyttt remrpr ++==−

( )pfpmPf yylxyGHFHy −⋅+=+=1 ;

CGHΔ ~ CEIΔ

CIEI

CHGH

= ; ( )pfpm yylxGH −⋅= ;

Se pune problema cât din forţa Py acţionează asupra păpuşii mobile şi respectiv cât asupra păpuşii fixe (fig.4.51).

lxPP

lxlPP

yy

yy

pm

pf

⋅=

−⋅=

lxl

RP

R

Py

pf

y

pf

ypt

pf −⋅== ;

lx

RP

R

Py

pm

y

pm

ypm

pm ⋅== ;

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −⋅−⋅+

−⋅=

lxl

RP

lx

RP

lx

lxl

RP

ypf

y

pm

y

pf

y1 ;

2

2

2 lx

RP

lxl

lx

lxl

RP

ypm

y

pf

y ⋅+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

⋅−−

= ;

2

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

lxl

lPypf Pypm

x

A BPy

Fig. 4.51. Modul de distriubuţie a forţei Py pe reazeme.

72

22

1 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −⋅=

lx

RP

lxl

RP

ypm

y

pf

y ;

( )l

xlxEIP

y y22

2 3−

= - relaţia săgeţii;

sc

y

RP

y =3 ;

( )sc

yy

pm

y

pf

yrpr R

Pl

xlxEIP

lx

RP

lxl

RP

tt +−

⋅+⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −

+=2222

3;

dacă ry tkcP ⋅⋅= ; A

tt pr

r +=

1;

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

+−=−=

Atttt prrprrem 1

11 ;

Dacă se prelucrează un lot de piese, atunci adâncimea prescrisă variază între maxprt

şi minprt existând o variaţie a lui remt care determină eroarea pe direcţia y.

[ ] ⎥⎦⎤

⎢⎣⎡

+−⋅−=−=Δ

Atttt prprremremy ax 1

11min,minmax

pe diametru yD Δ=Δ 2 ;

Dacă presupunem că maşina unelată este foarte rigidă, deci deplasările păpuşii mobile şi a celei fixe, respectiv deplasarea sculei dispar, y1 şi y3 au valori nule, deci în acest caz eroarea de prelucrare este dată de deformarea elastică a piesei. Forma piesei fiind dată în fig.4.52

Py

d

y

Fig. 4.52. Forma piesei în cazul în care maşina uneltă are rigiditate mare.

73

În situaţia când piesa este foarte rigidă, deci nu se deformează elastic şi să presupunem că scula şi suportul este foarte rigid, forma piesei este dată numai de y1.

Eroarea de prelucrare va fi determinată numai de y1. 22

1 ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛+⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ −

==lx

RP

lxl

RP

ytpm

y

pf

yrem ;

Dar apare şi o eroare de formă care va fi o curbă de gradul 2.

minmax yytrem −= - Ca să determinăm ymin vom anula 0' =remt ;

0222222

' =⋅+⋅−⋅=lx

RP

ll

RP

lx

RP

tpm

y

pf

y

pf

yrem ;

pmpf

pm

pfpmpf RRR

lRlRlRlx

+=⇒

⋅=

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

⋅+

⋅ lx 111 ;

pmpf

pmpf

RRRR

⋅

+;

- Înlocuind în trem determinăm pe ymin;

222

min 1⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

+

−+⋅⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

++

⎥⎥⎦

⎤

⎢⎢⎣

⎡

+−=

pmpm

pmpmpf

pmpf

pm

pm

y

pmpf

pm

pf

y

RRRRR

RRR

RP

RRR

RP

y ;

( ) ( ) pmpf

y

pmpf

pmy

pmpf

pfy RR

PRR

RP

RRR

Py+

=+

⋅++

⋅= 22min ;

pmpf

y

pm

yrem RR

PRP

yyt+

−=−= minmax

yPf

yPm

y min

y max=

PyRpm

Fig. 4.53. Eroarea de prelucrare generată numai de y1.

74

4.3.9. Erori de prelucrare provocate de vibraţiile sistemului tehnologic.

În primul proces de aşchiere în sistem pot să apară vibraţii care influenţează precizia cât şi productivitatea prelucrării. În funcţie de condiţiile în care apar, amplitudine, mărime, sensul de acţionar vibraţiile pot fi:

- vibraţii proprii; - vibraţii forţate; - autovibraţii; Vibraţii proprii – sunt acelea care apar în sistem provocate de o forţă exterioară

care acţionează un timp foarte scurt având caracterul de şoc, vibraţii care se amortizează relativ repede în aceste condiţii sistemul tehnologic funcţionează cu frecvenţa lui proprie.

Deci se produc modificări de formă. Deci avem abateri de formă în special. Vibraţii forţate – acestea sunt provocate tot de forţe din exterior care

influenţează timp îndelungat sistemul tehnologic sub o anumită frecvenţă, frecvenţă care apoi se transmite şi sistemului tehnologic.

Dacă se presupune că sistemul lucrează cu frecvenţa nm şi din exterior se vine cu o frecvenţă en , atunci sistemul tehnologic este forţat să funcţioneze cu frecvenţa fenomenului exterior ne Drept cauze de producere a vibraţiilor forţate.

- prelucrarea de piese sau pe sisteme tehnologice cu organe care transmit mişcarea cu defecte;

Exemplu: Să presupunem că mişcarea între doi arbori se transmite printr-o curea. Dacă

matisarea capetelor curelei nu se face corect, atunci avem un nod fig.4.55 a. O situaţie asemănătoare întâlnim şi în cazul prelucrării suprafeţelor discontinue fig. 4.55 b.

- forţe care se transmit din exterior prin fundaţii în mod continuu. În cazul în care cauza exterioară nu poate fi înlăturată, proiectantul maşinii de lucru cunoscând en calculează mn ;

amplitudinea scade

Fig.4.54. Modul de acţiune a vibraţiilor proprii.

75

02

2

=++⋅ cxdtdx

dtxdm β ;

kc 1= ; se neglijează termenul doi.

02

2

=+mkx

dtxd

Notăm mk12 =ω ;

022

2

=+ xdt

xd ω ;

Soluţii: tBtAx ωω cossin += ; 0=t ; 00 =⇒= Bx ;

tAx ωsin= ;mk1

=ω

Dacă considerăm că forţa elastică este proporţională cu greutatea:

gmGkx

⋅==

xgm

k⋅

=1

xg

mxmg

==ω

xn

xgn

mm 300

30≅⇒=

⋅=π

ω

em nn ≠ la un en cunoscut pe mn îl putem modifica prin x x – săgeata

De aceea, la maşinile unelte de mare precizie se introduc între acestea şi fundaţie materiale care să amortizeze vibraţiile.

a) b)

Fig. 4.55.Diferite variante tehnologice cu probleme în transmiterea mişcării.

76

Autovibraţii. Există situaţii când prelucrarea se execută pe maşini unelte de mare precizie cu elemente de transmitere a mişcării foarte precise pe care se prelucrează piese fără variaţii a adâncimii de aşchiere. Nu există forţe exterioare dar în sistem apar vibraţii.

S-a mai constatat că aceste vibraţii apar numai în timpul funcţionării maşinii. Deci mişcarea din sistem este cauza vibraţiilor.

Drept caute care conduc la apariţia autovibraţiilor se pot enumera: - frecarea dintre faţa de degajare a sculei şi aşchie şi frecarea dintre faţa de

aşezare a sculei şi suprafaţa prelucrată a sculei; - variaţia forţei la pătrunderea şi retragerea sculei în şi din material (la

prelucrarea pieselor forjate); - nerigiditatea sistemului tehnologic; Principala cauză de apariţie a vibraţiilor o constituie frecarea din sistem. Pentru a

dovedi acest lucru s-a imaginat o schemă de dispozitiv – dispozitivul cu frecare negativă fig.4.56.

- banda 5 poate fi acţionată cu viteza vo; - pe bandă este pusă greutatea 3; - în poziţie de repaos, greutatea este alipită de cele două resorturi 4; În stare de repaos frecarea este maximă între 3 şi 5. Se pune banda în mişcare şi

greutatea prin frecare este antrenată în aceeaşi direcţie cu banda. Forţa elastică din 4 creşte. În momentul în care forţa elastică ajunge să fie egală cu forţa de frecare dintre m şi bandă, greutatea se va găsi pentru o fracţiune de secundă în repaos. Datorită energiei înmagazinată în resort şi datorită stării de repaos, greutatea va fi deplasată în direcţia –x şi ciclul se reia.

Dacă se consideră că forţa de frecare depinde de viteza relativă a celor două

elemente ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

dtdxvF 0 şi presupunem că

dtdx <v0, atunci ecuaţia mişcării va fi de forma:

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −=++⋅

dtdxvFcx

dtdx

dtxdm 02

2

β ;

- x + x0

m

vo 15

2

4 3

Fig. 4.56.Schema dispozitivului cu frecare negativă.

77

Dacă dtdx < 0, atunci termenul doi se poate descompune în serie

( ) ( )dtdxxFvF 0

'0 − ;

( ) ( )mvFx

mc

dtdx

mxF

dtxd ţ

002

2

=⋅+⋅+

+β ;

Facem o schimbare de variabilă, ( )cxFxx 0

1 += ;

( ) ( ) ( )mvF

mvFx

mc

dtdx

mxF

dtxd 00

110

'

21

2

=+⋅+⋅+

+β

Soluţia ecuaţiei este de forma: tAex t ωδ sin1−= ;

Mişcarea este amortizată când δ >0 (nu ne interesează); Mişcarea este neamortizată când δ <0;

( )m

vF ţ0+β <0; β >0; m>0, deci ( )0vF ţ <0.

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

dtdxvF 0 > ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +

dtdxvF 0 , în această stuaţie apare o variaţie a forţei de frecare, deci de

lucru mecanic care întreţine vibraţiile din sistem; Dacă ne referim la exemplul anterior (fig. 4.58),

- deplasările pe verticală se transmit în raport de 1/200, deci sunt neglijabile erorile introduse de ele.

F [N]

v [m/s]ov +0dxdtv00 dt

dxv -

F

v -0dxdtF( )

F( )dtdxv +0

Fig. 4.57. Variaţia forţei funcţie de viteza relativă.

78

4.3.10 Erorile provocate de deformaţiile termice

Sistemul tehnologic maşina unealtă, scula, dispozitivul, piesa poate fi modificat de următoarele surse de cpldură:

- căldura din zona de aşchiere, apare ca urmare a frecărilor sculă-piesă; - lichidul de răcire-ungere, care preia o parte din căldură şi o transmite către

celelalte piese; - frecările care au loc între organele care transmit mişcarea; - surse exterioare de căldură; Sub influenţa acestor surse de căldură, sistemul tehnologic se poate găsi în două

stări termice: o starea termică de început, nestaţionară, caracterizată prin diferenţa care

există între căldura care intră şi cea care iese din sistem; o starea termică staţionară, caracterizată prin echilibru termic;

Sub aceste stări termice se poate afla maşina unealtă, scula, dispozitivul şi piesa. 4.3.10.1 Deformările termice ale maşinilor unelte

Cauzele sunt cele enumerate mai înainte la care se adaugă: - căldura provocată de motoarele electrice a maşinii

Sub influenţa acestor surse se pot produce deformări a batiului şi mai ales la cutia de viteze.

În ceea ce priveşte batiul maşinilor unelte, s-au constatat pe batiu zone cu diferenţe de temperatură ce pot ajunge până la 8-100C. Ca urmare a acestei diferenţe, se produc dilatări termice diferite.

Ca urmare a deformării termice neuniforme, subansamblurile maşinilor unelte se pot deplasa (fig.4.59).

x

z

m

v

v

0

0

- x + x

+ z

- z

Fig.4.58. Modul de lucru scula aşchietoare şi semifabricat.

79

Există posibilitatea ca, sub influenţa temperaturii, carcasa cutiei de viteze să se

deformeze sub influenţa deformării termice se produce modificarea poziţiei axului principal. Variaţiile se pot calcula cu relaţiile următoare:

[ ][ ]mm

mm TLL

THHΔ⋅⋅=ΔΔ⋅⋅=Δ

αα

T1 – temperatura mediului ambiant; T2 – temperatura la care sunt elementele;

LΔ - influenţează în totalitate precizia, deci deplasarea axei produce modificarea distanţei dintre sculă şi piesă;

HΔ - influenţează în raport de 1/200

Înlăturarea efectului datorită deformaţiilor termice se poate face: - soluţii constructive; - alegerea unor materiale care să posede coeficienţi de deformare termice foarte

mici; - să se dirijeze jetul lichidului de răcire pe zone unde deformaţia batiului nu ar

influenţa; 4.3.10.2.Deformaţia sculei aşchietoare.

În perioada regimului nestaţionar, atunci când are loc alungirea sculei aşchietoare se produc abateri de formă şi dimensiune. În loc să prelucrăm un tronson a unui reper la dimensiunea d obţinem o dimensiune d1 ca în fig.4.60.

][21 mmLdd Δ±=

LL

HH

zona unde temperaturavariaza cel mai mult

Fig. 4.59. Deplasarea subansamblelor masinii unelte sub acţiunea temperaturii.

80

Ce se întâmplă atunci când piesa este foarte lungă şi trebuie să oprim sistemul

tehnologic pentru reascuţirea cuţitului. În acest caz variaţia diametrului piesei funcţie de timpul de prelucrare arată ca în fig.4.62:

d

d 1

LL

Fig. 4.60. Deformarea termică a sculei aşchietoare sub acţiunea temperaturii.

curba de racire

curba deincalzire

regim stationarregim nestationar

L [m]

[ore]

Fig. 4.61. Modul de variaţie a alungirii sculei funcţie de timpul de prelucrare.

81

Atunci când în sistemul tehnologic sunt necesare întreruperi să se caute întreruperi

pentru timpi egali ca variaţia dimensiunii să rămână constante şi astfel să se poată regla. Eroarea totală de prelucrare are expresia:

( )Af TyrguritT ,,,,,,, ΔΔΔΔΔ= εεε Cunoscând aceşti factori se pune problema cum să se calculeze eroarea totală. O primă variantă ar fi următoarea:

1. evaluarea directă: - prezintă avantajul simplităţii Dezavantaje:

- această variantă are rol doar de constatare; - nu se cunosc factorii care au generat eroarea constantă, cât a influenţat fiecare

2. determinarea erorii totale prin calcul - să se determine experimental fiecare din erorile primare şi după aceea să se sumeze. O problemă apare cum să se facă sumarea:

- geometrică: această variantă conduce pentru obţinerea unor valori pentru eroarea totală Tε mult mai mari decât cele reale (cu 50%);

- prin metode statistice - întrucât eroarea totală depinde de mai mulţi factori, sumarea să se facă rădăcină pătrată din pătratele factorilor dar aceasta se face după normalizare deoarece erorile parţiale au alte legi de variaţie;

K+⋅+⋅= 2222iittT ελελε ;

În această variantă definirea lui Tε prezintă următoarele avantaje: - se obţin valori foarte apropiate de cele măsurate; - se poate pune în evidenţă influenţa tuturor factorilor;

D [mm]

timp de intreruperea sistemului tehnologic

1 2 3 [min]

Fig. 4.62. Variaţia diametrului piesei funcţie de timpul de prelucrare.

82

CAPITOLUL 5.

PROCEDEE FOLOSITE ÎN CONSTRUCŢIA DE MAŞINI PENTRU PROIECTARE TEHNOLOGICĂ

În construcţia de maşini există două procedee pentru proiectarea tehnologică şi

anume: 1. principiul diferenţierii operaţiilor; 2. principiul concentrării operaţiilor;

5.1 Principiul diferenţierii operaţiilor. Constă în executarea operaţiilor necesare unei piese pe una sau mai multe maşini unelte prelucrându-se una sau mai multe suprafeţe cu o singură sculă aşchietoare.

Diferenţierea clasică ar fi prelucrarea fiecărei suprafeţe pe câte o maşină unealtă cu o sculă aşchietoare. De exemplu, o piesă ce presupune multe operaţii (fig.5.63):

Prelucrarea pe aceeaşi maşină unelată a mai multor suprafeţe cu aceeaşi sculă ce

se deplasează succesiv.

Fig.5.63. Arbore la care se prelucrează mai multe suprafeţe.

83

Pe o carcasă, să se execute un anumit număr de găuri. Acest lucru se poate realiza astfel: -prelucrarea pe o maşină de găurit radial cu deplasarea succesivă a burghiului sau se poate deplasa piesa în dreptul burghiului (fig.5.64). -se poate prelucra fiecare gaură pe o altă maşină.

În ambele cazuri, se aplică principiul diferenţierii operaţiilor.

În aceste condiţii, dacă presupunem că sunt necesare pentru prelucrarea unei piese

p operaţii, atunci:

med

p

iipd tpttttT ⋅==++= ∑

=121 K ; unde:

it - timpul necesar operaţiei i;

medt - timpul mediu; 5.2 Principiul concentrării operaţiilor. Se presupune prelucrarea pieselor pe una sau mai multe suprafeţe simultan cu mai multe scule aşchietoare pe una sau mai multe maşini unelte (fig.5.65). Care sunt posibilităţile de concentrare a operaţiilor

1. prelucrarea cu scule combinate este varianta cea mai simplă burghiu – adâncitor burghiu – alezor freze combinate discuri abrazive combinate

2. prelucrarea pe suporţi port-sculă speciali cu posibilităţi de prindere de 10-15 scule precum şi dispozitive cu mai multe axe speciale – capete de găurit multiax;

3. prelucrarea pe maşini unelte cu mai multe poziţii de lucru la fiecare poziţie cu mai multe aşchietoare – maşini unelte agregat

4. Prelucrarea pe linii tehnologice – reunirea mai multor maşini unelte într-o linie cu prelucrarea în flux;

Fig.5.64. Carcasă cu găuri.

84

Avantajul concentrării operaţiilor

Dacă aceeaşi piesă o prelucrăm prin procedeul concentrării operaţiilor se pot întâlni următoarele situaţii:

- concentrarea de ordinul I • se prelucrează simultan cu m scule aşchietoare m suprafeţe (fig. 5.66)

mpl =

volumul de lucru/ muncă ∑=

=⋅==++=l

imedmedil

ţI t

mptlttttT

1

''2

'1 K ;

Fig. 5.65. Modalităţi de concentrare a operaţiilor. a) folosirea de scule combinate; b) folosirea de suporţi port sculă speciali; c) prelucrarea pe linii tehnologice.

m m m m

1 2 3 l

Fig.5.66. Schema concentrării operaţiilor de ordinul I.

85

mtp

tmp

TT

med

med

d

I 1=

⋅

⋅= ;

mTT d

I = ;

Reducerea la concentrarea de ordin I este de atâtea ori câte scule lucrează simultan.

2. Concentrarea de ordinul II

nml

nlk

⋅==

volumul de muncă 001

000201 tnm

pktttttTk

iikII ⋅

⋅===+++= ∑

=

K ;

1

01

1 δ⋅⋅

=⋅

⋅⋅==⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

nmtp

tnm

p

TT

TT

medd

II

II

d

Reducerea volumului de muncă este de nm ⋅ ori mai mică

3. Concentrarea de ordinul III – reprezintă reunirea pe linie tehnologică

0tknmp

kTT III

III ⋅⋅⋅

==

knmp ⋅⋅= ; 0t - ritmul de fabricaţie pe linia tehnologică; Problema este până unde se poate merge cu concentrarea operaţiilor. Dar la un

moment dat, problemele se complică deoarece cu creşterea numărului de scule aşchietoare apar şi multe dezavantaje ca:

- influenţa negativă asupra preciziei de prelucrare: creşte forţa totală din sistem; - creşte uzura totală a sculelor cu influenţă asupra preciziei: ea mai conduce la

scăderea vitezei de aşchiere care conduce la reducerea productivităţii. Deci, care este limita concentrării operaţiilor? Pentru a răspunde la această întrebare s-a trasat un grafic ca în fig.5.68:

m

m

m

n mn

m

m

mn

m

m

1 2 k

Fig.5.67. Schema concentrării operaţiilor de ordinul II.

86

bt - timp efectiv (variabil)

rt - timpul pentru reglarea sculelor Să zicem că ceilalţi timpi sunt constanţi, în acest caz curba 1 este suma curbelor timpului de bază şi a timpului pentru reglarea sculelor astfel putem determina un minT la un n optim. 5.3 Proiectarea proceselor tehnologice de prelucrare mecanică după principiul diferenţierii operaţiilor Pentru a întocmi procesul tehnologic, trebuie mai întâi să se cunoască

1. Datele iniţiale: Sunt necesare următoarele:

a.desenul de ansamblu sau subansamblu al piesei; b.desenul de execuţie c.volumul şi tipul producţiei; d.utilaje existente; e.calificarea muncitorilor

2.Studiul asupra tehnologicităţii construcţiei şi a materialului piesei 3.Stabilirea succesiunilor operaţiilor – traseul tehnologic 4.Calculul adaosurilor de prelucrare şi a dimensiunii intermediale 5.Calculul regimurilor de aşchiere 6.Normarea lucrărilor 7.Alegerea variaţiei tehnico-economice optime 8.Întocmirea documentaţiei tehnologice

5.3.3. Stabilirea succesiunii operaţiilor

Pentru a trece din poziţia de semifabricat în poziţia finită, sunt necesare uneori foarte multe operaţii tehnologice. Din studiul desenului de execuţie s-a stabilit natura ultimei operaţii. Ce alte operaţii trebuie să stabilim până la ultima? La modul teoretic, dacă sunt necesare k operaţii, se pot întocmi k! variante tehnologice.

!kv =

1T [ore]

n [nr.de scule ce lucreaza simultan]n optim

t r

tb

Fig. 5.68. Timpul de lucru funcţie de numărul de scule ce lucrează simultan.

87

Pentru a limita numărul variantelor se impun anumite restricţii în stabilirea ordinii operaţiilor de următoarea natură:

- primele operaţii necesare prelucrării piesei sunt cele legate de prelucrarea bazelor tehnologice de aşezare, de măsurare;

- se execută întâi operaţia de degroşare, semifinisare, finisare şi netezire; - dacă din experienţa acumulată anumite piese determină pe o anumită suprafaţă

defecte din semifabricare se impune prelucrarea acestora mai întâi; - suprafeţele interioare să se prelucreze către sfârşitul procesului tehnologic cu

excepţia acelora care se folosesc baze tehnologice; - suprafeţele care în timpul transportului de la o maşină unealtă la alta se pot

distruge prin lovire, să se prelucreze spre sfârşitul procesului tehnologic (filetele, canelurile, danturile);

În funcţie de aceste restricţii un traseu tehnologic indiferent de tipul şi clasa piesei ar fi următoarea:

1. operaţii necesare prelucrării bazelor tehnologice; 2. operaţii pentru degroşarea suprafeţelor principale, deci cu rol funcţionar; 3. operaţii pentru finisarea acestora; 4. operaţii pentru degroşarea, eventual finisarea suprafeţelor auxiliare; 5. operaţii suprafeţelor care se pot distruge; 6. operaţii de tratamente termice; 7. operaţii de finisare eventula de netezire;

După fiecare operaţie există controlul intermediar.

- stabilim natura semifabricatului, să zicem bară laminată; - se execută suprafeţele frontale şi găurile de centrare; - prindem piesa în mandrină şi prelucrăm suprafaţa 1 prin strunjire şi executăm

gaura de centrare; 1.

a) strunjirea de degroşare a suprafeţei 1; b) strunjire de finisare 1;

1

2345678

9 10 11 12 13

Fig.5.69. Arbore drept canelat.

88

c) centruire sup. 1; - întoarcere d) strunjirea de degroşare a suprafeţei 9; e) strunjirea de finisare 9; f) centruirea suprafeţei 9;

Dacă semifabricatul este forjat.

1.

a) Strunjire degroşare1; b) Strunjire finisare 1; c) Centruire1;

întoarcere semifabricat d) Strunjire degroşare 9; e) Strunjire finisare 9; f) Centruire 9;

Degroşarea suprafeţelor principale 2.

a) Strunjire degroşare suprafaţa. 4,3,2; b) Strunjire degroşare 3; c) Strunjire degroşare 2; - întoarcere; d) Strunjire degroşare 5,6,8; e) Strunjire degroşare 6; f) Strunjire degroşare 8;

3. a) Strunj finisare 2 b) Strunjire finisare 3 c) Strunjire finisare 4 - întoarcere

Fig.5.70. Semifabricat forjat.

89

d) Strunjire finisare 5 e) Strunjire finisare 6 f) Strunjire finisare 8 g) Strunjire degajare 7 h) Teşiri

4.Frezarea canal pană; 5.Frezare caneluri 6.Filetare; 7.Tratament termic;

Pentru stabilirea naturii operaţiilor pe fiecare suprafaţă se procedează astfel: - se determină un coeficient total global de precizie totΔ

piesa

semiftot T

T=Δ ;

m 8,0Rmm03,0

a μ==T

; m1100 μ=semifT ;

m 30 μ=piesaT ; ;3730

1100==Δ tot

- acest coeficient total trebuie acoperit prin coeficienţi parţiali de la cele k operaţii

i

ii

ktot

TT 1

21

−=Δ

ΔΔ⋅Δ=Δ K

- există un tabel ce ne corelează rugozităţile cu tipul operaţiei ce le realizează

4,87,2

8,490420

m90Tm 420

7,2420

1100

2

sf

degrosare 1

⋅=Δ

===Δ

==

===Δ

tot

sf

sd

sol

strunj

semif

TT

T

TT

μμ

Şi tot aşa până când ≅Δ tot cu cel obţinut iniţial.

5.3.4. Calculul adaosului de prelucrare După ce s-a stabilit traseul tehnologic se cunosc operaţiile necesare fiecărei

suprafeţe. În vederea executării lor trebuie să se stabilească stratul de material îndepărtat prin aşchiere. Acest adaos poate fi adaos de prelucrare intermediar iA - necesar executării unei operaţii şi se determină ca diferenţă între dimensiunea suprafeţei la două operaţii succesive.

90

Adaos de prelucrare total tA : stratul de material necesar tuturor operaţiilor acelei suprafeţe sau ca diferenţă între dimensiunea semifabricatului şi dimensiunea finită a acelei suprafeţe.

∑=

=k

jijt AA

1

;

Adaosul de prelucrare poate fi simetric sau asimetric. Adaosul de prelucrare simetric este stabilit pe suprafeţe de revoluţie şi pe

suprafeţe plane paralele care se prelucrează simultan. Adaosul nesimetric se prevede pe suprafeţele plane prelucrate individual. Adaosul de prelucrare pentru operaţii ce se execută, operaţie curentă pentru

suprafaţa exterioară de revoluţie.(fig.5.71)

a) CPC

CPC

A

A

Δ−Δ=

Δ−Δ=

22

b) pcc

pCC

ddA

ddA

−=

−=

22

Atunci când se prelucrează un lor de piese cu reglare prealabilă, întrucât

dimensiunile variază între anumite limite şi adaosul de prelucrare va fi corespunzător acestor limite.

D pDc

Ac

dcdp

Ac

a) b)

Fig.5.71. Adaosul de prelucrare.a)suprafeţe exterioare de revoluţie: b)suprafeţe interioare de revoluţie.

91

maxmaxmax cpc HHA −= ; minminmin cpc HHA −=

ccc

ppp

THH

THH

+=

+=

minmax

minmax

cpcpc TTHHA −+−= minminmax

pcc TAA += minmax - se neglijează cT ; Acelaşi lucru se întâmplă şi la prelucrarea suprafeţelor de revoluţie. (fig. )

maxmaxmax2 cpcA Δ−Δ= ; minminmin2 cpcA Δ−Δ= ;

ccc

ppp

T

T

+Δ=Δ

+Δ=Δ

minmax

minmax ; pcc TAA += minmax 22 ;

Cum se stabileşte mărimea adaosului de prelucrare pe fiecare operaţie în parte. Se apelează la o analiză a factorilor care pot să intervină în timpul aşchierii. Se

cunoaşte faptul că la fiecare operaţie tehnologică se obţin anumiţi parametrii de precizie şi calitate. Rolul operaţiilor tehnologice este acela de reduce abaterile operaţiilor anterioare.

Hpm

ax

Hpm

in

Hcm

axA

cmax

Hcm

inA

cmin

Fig.5.72 Variaţia adaosului de prelucrare în cazul prelucrării unui lot de piese cu reglare prealabilă la dimensiunea de lucru.

92

1.Rugozitatea medie de la faza precedentă Rzp; 2. Fiecare operaţie determină, pe o anumită adâncime, un strat superficial cu calităţi diferite;

a) Stratul superficial cu structură distrusă; b) Stratul superficial ecruisat;

pS - strat superficial degradat de la faza anterioară

3. pρ - sumă vectorială a abaterilor spaţiale de la operaţia precedentă;

Toate aceste abateri de la poziţia reciprocă sunt considerate abateri spaţiale ale piesei;

Dpm

ax

Dcm

ax

Acm

ax

Dpm

inA

cmin

Dcm

in

Fig. 5.73. Variaţia adaosului de prelucrare în cazul prelucrării unui lot de piese cu reglare prealabilă la dimensiunea de lucru.

d

la matritare − deplasareamatritelor

arbore curbat

Fig.5.74 Abaterile spaţiale de la poziţia reciprocă.

93

4. icε - eroarea de instalare curentă;

iε - orε - de orientare; - fε - de fixare; Suma vectorială a erorilor de instalare de la faza curentă

5.Abaterile de formă ale suprafeţei - trebuie să depăşească toleranţa la dimensiunea suprafeţei la care se prelucrează;

Întrucât între adaosul maxim şi cel minim există toleranţa, se va ţine cont de pT . La modul general, adaosul de prelucrare s-ar determina:

( ) ( )( ) ( )mm 222 max

max

icppzppc

icppzppc

SRTA

SRTA

ερ

ερ

++++=

++−+=

Modul de stabilire a acestor elemente ce intră în calcul

Întotdeauna trebuie să se considere toţi aceşti factori? În primul rând, primii termeni zpR şi pS s-au stabilit în mod experimental valori ce se găsesc tabelate pentru diverse operaţii. Ceilalţi termeni, pρ şi icε fiind vectori şi trebuind însumaţi, suma lor va depinde de unghiul α dintre cei doi vectori ;

αεερερ cos222 ⋅⋅±+=+ icpicpicp p ;

Pentru aceeaşi suprafaţă pot exista, în acelaşi timp, mai multe abateri spaţiale şi atunci ar trebui să se determine pρ şi apoi să se însumeze cu erorile de instalare.

De exemplu, la un arbore matriţat există cel puţin două erori: - deplasarea matriţelor; - a doua abatere spaţială curbarea arborelui;

22cdp ρρρ += ;

Dacă există curbura şi excentricitate: 22

excp ρρρ +=

Eroarea de instalare este formată din două erori: 1. eroarea de orientare orε ; 2. eroarea de fixare fε ; Aceşti vectori 0ε şi fε trebuie însumaţi. Dacă se prelucrează suprafeţele plane, aceşti

vactori sunt coplanari, deci foric εεε += .

Pentru suprafeţe circulare: 22foric εεε += .

94

Nu pentru toate operaţiile trebuie luaţi în cosniderare aceşti factori pentru că, chiar dacă intervin în realitate, operaţia pentru care se calculează adaosul, prin natura ei, nu-i poate elimina. De exemplu, în cazul prelucrării unei găuri, ea este înclinată faţă de sueţele frontale. În cazul prelucrarii găurii prin alezare cu alezoare reglabile datorită prelucrării cu autocentrare, nu se poate îndepărta abaterea de poziţie reciprocă a axei. Aceeaşi situaţie şi în cazul honuirii găurii. Deci, cu toate că se cunoaşte ρ , nu putem înlătura această abatere, deci nu are nici un rost să mărim adaosul de prelucrare. În cazul pS : strat superficial, trebuie înlăturat stratul degradat dar după tratament termic el dispare,. Prin urmare, pentru toate operaţiile de după tratamentul termic, nu se mai foloseşte termenul pS în cazul prelucrării adaosului de prelucrare. În cazul rectificării pe maşini de rectificat fără centre, nu există erori de instalare, deci icε dispare şi dacă este după operaţia de tratament termic dipare şi ps . În cazul operaţiilor de netezire, hornuiri, lepuiri, supraneteziri, se urmăreşte în principal îmbunătăţirea asperităţilor de suprafaţă. Prin modul în care se execută operaţiile nu pot fi îndepărtate pρ , ele sunt după tratament 0=ps . De altfel, şi eroarea de instalare este 0, deci, pentru aceste suprafeţe adaosul de prelucrare este

zppc RTA 22 max += ; Calculul dimensiunilor intermediare

Adaosul de prelucrare stabilit pentru fiecare operaţie este necsesar fie pentru

stabilirea adâncimii de aşchiere, fie pentru calculul dimensiunilor intermediare (fig.5.75 ). În funcţie de rugozitate, precizie, fiecare suprafaţă are nevoie de prelucrări

succesive deci pe fiecare suprafaţă sunt necesare un număr oarecare de operaţii. Cunoaştem dimensiunea după desen şi cea a semifabricatului. Deci trebuie

stabilită dimensiunea la care se face fiecare operaţie.

Fig. 5.75.Arbore drept.

95

Exemplu:

- ne uităm în traseul tehnologic: 1. strunjire de degroşare: m27002 max μ=cA ; m1100 μ=pT ; 2. strunjire de finisare: m12002 max μ=cA ; m300 μ=pT ; 3. Rectificare de degros.: m6002 max μ=cA ; m120 μ=pT ; 4. Rectificare de finisare: m2002 max μ=cA ; m60 μ=pT ; Pentru suprafeţele exterioare de revoluţie dimensiunile intermed.pentru faza sau operaţia curentă se calculează cu relaţia:

⎪⎩

⎪⎨⎧

−Δ=Δ

+Δ=Δ

pcc

cpc

T

A

maxmin

maxmaxmax 2; maximmax curentc Δ=Δ ;

Pentru suprafeţe interioare:

⎪⎩

⎪⎨⎧

+=

−=

pcc

cpc

Tdd

Add

minmax

maxminmin 2

Calculul dimens. intermediare pleacă de la piesa finită la semifabricate astfel: 1. Dimensiuni intermediare înaintea rectificării de finisare (după rectificarea de

degroşare)

⎩⎨⎧

=−=Δ=+=Δ

mm 17,2906,023,29mm 23,292,003,29

cmin

maxc

Pentru suprafeţele exterioare de revoluţie, dimens. nominală se calculează astfel:

1

234

29+

0,03

−0,0

1

29,1

9+

0,04

−0,0

2

29,7

5+

0,03

−0,0

4

30,8

+0,

2−0

,1

Fig.5.76 Modul de calcul a dimensiunilor intermediare.

96

pi

ps

icscN

TA

TA

AA

3132

minmax

=

=

+Δ=−Δ=Δ

La suprafeţele interioare :

;31

;32

ps

pi

Ta

Ta

=

=

Pentru cazul nostru: mm 19,2906,03117,2906,0

3223,29 =+=−=ΔN ;

2. Dimensiuni intermediare înainte de rectific. de degroşare (după strunjirea de

finisare):

mm 75,2908,083,29mm 71,2912,083,29mm 83,296,023,29

N

cmin

max

=−=Δ=−=Δ=+=Δ c

3. Dimensiuni intermediare înainte de strunjirea de finisare (după strunjirea de

degresare):

30,80,130,7 mm 83,301,073,3030,70,3-31 mm 73,303,003,31

3,10 mm 03,312,183,29

N

cmin

max

=+=−=Δ==−=Δ

≅=+=Δ c

Observaţie: Deoarece la strunjirea de degroşare nu se obţin preciz. de sutimi ** Recomandare: în calculul dimensiunilor intermediare se impune rotunjirea dimensiunilor în concordanţă cu precizia operaţiei care se execută. 4. Dimensiunea. intermediară la strunjirea de degroşare (după dimensiunea

semifabricatului.)

mm 6,321,17,3334,7 7,337,20,31

cmin

max

=−=Δ≅=+=Δ c

- dacă este semifabricat laminat trebuie aleasă dimensiunea imediat standardizată (să presupunem că este 34 mm);

)7,0(4,034 +−=ΔN Aici se pune toleranţa ca în standard şi se recalculează mm 6,331,17,34min =−=Δ c ; Observaţie: Atunci când se fac rotunjiri de dimens.iuni se impun recalcularea adaosului de prelucrare.

mm 7,30,317,342 maxrecalcmaxrecalc max =−=Δ−Δ= pccA

97

Atunci când calculând dimens. intermediare la ultima operaţie nu ajungem la dimensiunea. standard a semifabricatului se calculează ultima operaţie cu relaţia

maxmax psemifc Δ−Δ=Δ ; Deci în acest caz, pentru prima operaţie, adaosul de prelucrare este mai mare

decât cel calculat precedent. Trebuie avut în vedere şi care treaptă stabileşte mărimea semifabricatului, uneori

aceasta este stabilită de treapta cea mai mare, dar nu întotdeauna. 5.3.5 Calculul regimurilor de aşchiere

Conţine rezolvarea următoarelor aspecte: - definitivate caracteristicile alegerea sculei şi a maşinii unelte (alegerea sculei

şi a maşinii unelte); - adâncimea de aşchiere; - stabilirea avansului şi verificări necesare; - stabilirea vitezei de aşchiere şi a turaţiei şi numărului de curse; - calculul forţelor de aşchiere; - puterea necesară şi verificarea ei;

1. Alegerea sculelor şi a maşinii unelte. Pentru suprafeţele care nu pot utiliza scule standardizate, proiectantul tehnolog are obligaţia să le proiecteze. 2. Stabilirea adâncimii de aşchiere

- diferenţa între dimensiunile succesive sau a trecerilor se recomandă [ ]mm maxcAt = pentru suprafeţe plane

[ ]mm 2

2 maxcAt = pentru suprafeţe simetrice..

Dacă rigiditatea sistemului tehnologic nu permite îndepărtarea într-o singură trecere se recomandă împărţirea adaosului pe adâncimi de aşchiere pentru treceri succesive

ntttt ,,, 21 3. Avansul

- deplasarea sculei la o rotaţie a piesei în mm/ rot sau mm/cd Pentru avans se fac recomand.: - în cazul operaţiilor de degroşare a unor suprafeţe exterioare de revoluţie să

se aleagă în funcţie de adâncimea de aşchiere şi de dimensiunea suprafeţei. - pentru degroşarea unor suprafeţe interioare de revoluţie, avansul se alege

funcţie de adâncimea de aşchiere şi de lungimea în consolă a sculei. Pentru acestea există tabelele STAS:

mm D t mm

1-15 15-30 30-45

<2 0,01-0,05 0,04-0,08 0,07-0,15 2-5 5-8

Din intervalul recomandat a avansului se alege o valoare existentă în gama de avans a maşinii unelte mm/rot 1,0=as

98

Sistemele tehnologice impun anumite limitări din punct de vedere a avansului, limitări ce impun verificarea avansului pe baza acestora şi anume:

a) verificarea avansului în funcţie de rezistenţa sculei; b) verificarea avansului în funcţie de plăcuţa dură c) verificare avansului în funcţie de rezistenţa mecanismului de avans; d) verificarea avansului în funcţie de rigiditatea piesei;

a) Verificarea avansului în funcţie de rezistenţa sculei Pentru strunjire

schema de lucru este prezentată în fig. 5.77.

- solicitarea principală este încovoierea corpului cuţitului

azi wlFM σ⋅=⋅= ; 6

2BHw = ;

Fzfz yxFzZ stcF ⋅⋅= ;

FzFz

yx

Fz

ac tCl

ws

⋅⋅⋅

=σ

; ac ss ≥ ;

b) verificarea avansului în funcţie de plăcuţa dur În mod experimental s-au

determinat pentru avansuri următoarele relaţii:

zm

y

xs

c Rtc

s⋅⋅

=δ

unde:

sc - coeficient; δ - grosimea plăcuţei dure; t - adâncimea de aşchiere;

mR - rezistenţa la rupere a materialului;

ca ss ≤ ;

l

H

B

Fz

Fig.5.77.Verificarea avansului funcţie de rezistenţa sculei. Schema de calcul a momentului de încovoiere.

99

c) verificare avansului în funcţie de rezistenţa mecanismului de avans

adm xx FF ≤

adm xF - forţa admisibilă a mecanismului de avans care are valoare dată în cartea tehnică a maşinii unelte;

admxyx

Fx FstcF FxFx

x≤⋅⋅=

FxFx

xx

xC t

Fs

⋅=

xF

adm

c;

ca ss ≤ ; Dacă admxF nu este specificat în cartea maşinii, el trebuuie să fie calculat. d) verificarea avansului în funcţie de rigiditatea piesei. Aceată verificare se

impune pentru piese mari cu raportul dl ;

Relaţia de calcul a avansului depinde de metoda de fixare a piesei.

-fixarea piesei între vârfuri ( )l

xlxEIP

y y22

3−

⋅=

- fixarea piesei în universal cu un capăt în consolă EIlP

f y

48

3

max

⋅=

-fixarea piesei în universal şi celălalt capăt în vârf mobil EI

lFf y

3

3

max

⋅=

PyPy yxpyy stcP ⋅⋅= ;

3max 48

ltcIEfs

PyxPy ⋅⋅

⋅⋅⋅= , în literatura de specialitate apare sub o altă formă

deoarece apar multe constante; ac ss ≥ ;

Pentru săgeată se recomandă:

- în direcţie componentei yP să fie Tf 25,0= ; T – toleranţă dimensională a suprafeţei care se prelucrează;

- în direcţia rezultantei mm5,02,0 ÷=f ;

În cazul operaţiei de finisare, avansul se recomandă în funcţie de rugozitatea de suprafaţă. Atunci când avansul nu se alege funcţie de rugozitate se impune verificarea avansului din acest punct de vedere.

rsRc 8

2

= ;

crRs 8= ; ac ss ≥ ;

100

1ctgkctgksRc +

= ;

xa scR ⋅= ;

Dacă la una din verificări nu se respectă ac ss ≥ , atunci se alege un avans mai mic din domeniul recomandat dacă nu se poate duce şi spre stânga (până) la domeniul vecin şi se face recalcularea pentru restricţia care nu a fost îndeplinită. 4.Viteza de aşchiere, turaţie sau numărul de curse duble

În mod experimental, s-a stabilit că viteza de aşchiere depinde de foarte mulţi

factori printre care: - durabilitatea sculei aşchietoare; - parametrii regimului de aşchiere t şi s; - materialele sculă piesă; - geometria sculei aşchietoare; - natura lichidului de răcire-ungere; - starea suprafeţei prelucrate;

constTv =⋅ ; T - durabilitatea [ ]min ; v [ ]min/m ; Experimental, această legătură este respectată pentru prelucrarea cu scule din oţel

rapid a tuturor materialelor şi pentru prelucrarea cu plăcuţe dure a fontei fig . 5.78. La oţeluri prelucrate cu plăcuţe dure, această legătură se respectă de la o anumită viteză (curba 2). Deci serecomandă folosirea de viteze mari 0v ;

- pentru oţeluri: K21 kkstT

Cv yvxvmv ⋅⋅⋅⋅

= ; k – coeficienţi ce ţin seama de

material, etc.

2

1

vo v [m/min]

T [min]

Fig. 5.78. Viteza de aşchiere funcţie de durabilitatea sculei aşchietoare.

101

- La burghiere: K21 kksT

Dcv

v

v

ym

xv ⋅⋅⋅⋅

= ;

Care este legătura dintre cele două durabilităţi: 1 – durabilitate pentru productivitatea maximă; 2 – durabilitate pentru cost minim;

1. Durabilitate pentru productivitatea maximă Când se obţine productivitate maximă? Atunci când timpul de prelucrare efectiv este minim.

abe ttT += ;

m

m

b Tc

Tcc

vci

nsLt ⋅===⋅⋅

= 21

; i – numărul de treceri;

ns ⋅ - viteza; sa tt → - timpul pentru schimbarea sculei;

12

−⋅⋅=⋅=⋅= ms

bsssa Tct

Tt

tntt ;

sn - numărul de schimburi a sculei pentru prelucrarea acelei suprafeţe

smm

e tTcTcT ⋅⋅+⋅= −122

- determinăm extremele:

( ) 01 22

12 =⋅⋅−+⋅⋅=

∂∂ −−

smme tTmcTcm

TT

;

( )[ ] 0122 =⋅−+⋅ −

sm tmmTTc ; ( ) 01 =−+⋅ stmTm ;

spr tm

mT ⋅−

=1 ; - durabilitatea la producţie maximă;

2. Durabilitate pentru cost minim

ab CCC +=

bbb tcC ⋅= ; bc - salariul orar al muncitorului care execută în timpul de bază; m

bb TCcC ⋅⋅= 2 ; 1

2−⋅⋅=⋅=⋅= m

asasaa TccncncC ; ac - salariul orar al muncitorului care execută schimbarea;

122

−⋅⋅+⋅⋅= ma

ms TccTccC - cost minim

( )

( )[ ] 01

01

22

22

12

=−+⋅⋅⋅

=⋅−⋅+⋅⋅=∂∂

−

−−

abm

ma

mB

cmTcmTc

TmccmTccTC

b

aec c

cm

mT ⋅−

=1 ; ecT - durabilitate economică;

102

CAPITOLUL 6

PROGRAMAREA TEHNOLOGIEI CU AJUTORUL CALCULATORULUI

1. Necesitatea şi oportunitatea aplicării sistemelor automate de tehnologie.

Problemele care au impus sunt cele cu volum mare de lucru cum ar fi: - calculul roţilor dinţate; - calculul arcurilor; - reglarea maşinilor complexe.

2. Proiectarea proceselor tehnologice la care costul prelucrării este mare 3. Eliminarea activităţilor de rutină şi eliberarea tehnologiilor cu orientare spre activitatea creativă Fondul total de timp afectat proiectării tehnologice se distribuie astfel:

- 20% elaborare traseu tehnologic; - 20% editare scriere fişă tehnologică; - 40% consultare normative şi adaptarea acestora; - 10% activitate pentru calculul manoperei specifice şi alte calcule; - 10% multiplicare, înregistrare fişă tehnologică;

Implicarea calcul electronic Fluxul informaţional al atelierului de proiectare tehnologică. Datele de intrare la serviciul de proiect sunt:

- desenele de execuţie; - desene ansamblu şi subansamblu; - dotare cu maşini unelte; - necesarul de dispozitive şi scule; - datele finale;

Rezultatele proiectării tehnologice reprezintă documente tehnologice prezente sub forma fişelor tehnologice la producţia de serie mică, mijlocie şi planele de operaţii la producţia de serie mare şi masă. Trecerea de la datele de intrare la cele de ieşire presupune o activitate de proiectare ce are algoritmii:

- stabilirea succesiunii fazelor şi operaţiilor de prelucrare; - algoritmul stabilirii adaosului de prelucrare şi a adaosurilor intermediare; - algoritmul stabilirii. parametrii regimului de aşchiere; - algoritmul de calcul al costurilor prelucrărilor

103

Sistem informaţional decizional pentru proiectarea algoritmică a proceselor tehnologice Sistem de programare elaborat de Universitatea din Braşov SIDEF Principalele etape pentru utilizarea acestui sistem: Avantajele utilizării sistemului SIDEF

- elimină subiectvismul; - elimină diferenţele între tehnologiile elaborate de diferite persoane; - reduce timpul de proiectare şi elimină considerabil erorile; - elimină şi simplifică activitatea de rutină a inginerului tehnolog

Algoritmul proiectării proceselor tehnologice pentru piesa reprezentativă Cuprinde etapele:

1. gruparea pieselor şi obţinerea piesei reprezentative ce conţine toate detaliile constructive a pieselor din grupă;

2. Constituirea grupelor; 3. Codificarea suprafeţelor elementare ale piesei reprezentative (pentru piesa

reprezentativă) 4. Introducerea în calculator a informaţiilor ce caracterizează piesa reprezentativă 5. Selectarea procesului tehnologic optim pentru piesa reprezentativă – se face prin

apelarea unui sistem de programe ce au scop: a) sabilirea succesiunii operaţiilor de prelucrare pentru fiecare itinerariu

tehnologic; apelarea subprogramului de calcul a adaosului de prelucrare şi a dimensiunilor intermediare;

b) stabilirea regimurilor de lucru; c) stabilirea normelor de timp şi costurilor;

Schema generală de proiectare a piesei reprezentative se prezintă astfel fig. 6.79.:

Algoritmul de proiectare tehnologică pentru piese concrete. Presupune parcurgerea următoarelor etape:

- identificarea piesei şi stabilirea piesei reprezentative sau a grupei ce o caracterizează;

START

READ date initiale

CALLADAOS

CALLSECVENTA

k = 1

Declararetablouri

Fig. 6.79. Schema generală de proiectare a piesei reprezentative.

104

- codificarea suprafeţelor piesei utilizând trei grupe de cifre astfel: 1. prima grupă precizează forma geometrică a suprafeţei piesei; 2. precizează clasa de precizie a acestei suprafeţe; 3. precizează numărul suprafeţei piesei aşa cum se regăseşte în piesa

reprezentativă; - traseul tehnologic pentru piesa concretă se stabileşte astfel: din traseul optim

tipizat al piesei reprezentative se selectează traseul tehnologic pentru fiecare suprafaţă a piesei, se apelează subprogramul pentru calcul, adaosuri, regimuri, norme;

- se editează fişele tehnologice şiplanele de operaţie

Algoritm pentru determinarea succesiunii operaţiilor de prelucrare.Aceştia folosesc elemente din teoria grafului.

Unui traseu tehnologic i se ataşează un graf tehnologic. Graful este compus din noduri şi arce de legătură. Vârfurile grafului tehnologic reprezintă stări succesive între semifabricat şi piesa finită. Arcele grafului tehnologic reprezintă operaţiile, fazele prelucrărilor ce realizează modificarea formei constructive şi preciziei dimensionale între două stări succesive ale piesei fig.6.81. 1-2: strunjire frontală; 2-3: prima burghiere 3-4: a doua burghiere Prin grafic înţelegem mulţimea vârfurilor şi a relaţiilor dintre acestea. Un grafic ( )FXG ,= unde { }nxxxX K,, 21= F – reprezintă relaţiile de legătură între vârfuri sau arcele; F – este o matrice definită astfel:

( )( )( )⎪⎩

⎪⎨⎧

∉

∈=

i

i

xFxF

jiFj

j

xdacă ,0

xdacă ,1,

vârfuridouăceleuneascăsăcarearcun existănu dacă-

în x ajunge şi x vârfulla de pleacă care arcun există dacă - ji

1

23

4

Fig.6.80. Piesă reprezentativă.

105

Rezolvarea problemelor de teoria grafului utilizând calculul matricial. Matricile ataşate grafului tehnologic sunt:

Matricea conexiunilor

( ) ( )ijajiA =, , unde ⎪⎩

⎪⎨⎧

→/

→=

j

jij x

xa

i

i

xdacă ,0 xdacă ,1

;

Matricea costurilor

( )ijcC = , unde ⎪⎩

⎪⎨⎧

→/

→=

j

jij x

xCosta

i

i

xdacă ,0

xdacă ,;

C – cuprinde valorile costurilor tehnologice pentru fiecare operaţie şi fază de prelucrare; Matricea timpilor tehnolocigi

( )ijtT = , unde ⎪⎩

⎪⎨⎧

→/

→=

j

jpij x

xtt

i

i

xdacă ,0

xdacă ,;

Problema rezolvării grafului tehnologic constă în stabilirea drumului care permite trecerea de la vârful iniţial la vârful final (trecând prin toate stările), ce trebuie să aibă valoarea minimă. Algoritmii cei mai folosiţi pentru determinarea drumurilor optime sunt:

Algoritmii FOLKES Algoritmul BELLMAN – KALABA

Pentru determinarea drumului minim se construieşte o matrice astfel:

( ) ( )ijajiA =, , unde ⎪⎩

⎪⎨

⎧

=

→/

→

=

1i dacă ,0

xdacă ,0

xdacă ,

i

i

j

j

ij x

xj

a ;

Pentru exemplul nostru:

1 2 3 4

Fig. 6.81. Schema unui graf aplicat pe piesa reprezentativă.

106

⎟⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

=

0320402043004320

A ;

Se utilizează matricea A pentru determinarea drumurilor hamiltoniene. Aceasta reprezintă o succesiune de arce adiacente care trec prin toate vârfurile, de la vârful iniţial la cel final.

Drumul 1d : ( )4,3,2,11 =d

Drumul 2d :

( )( )( )( )( )2,3,4,1

3,2,4,12,4,3,14,2,3,13,4,2,1

6

5

4

3

2

=====

ddddd

Se calculează lungimea (costul şi timpul) drumurilor hamiltoniene stabilite anterior iar apoi se adoptă ca optimă succesiunea de timp sau cost minim.

Algoritmul pentru determinarea parametrilor regimului de aşchiere prin metoda programării matematice Metoda programării matematice prezintă două etape:

1. Stabilirea mediului matematic necesar; a. Determinarea funcţiei obiective sau scopului

- determinarea timpului de prelucrare - determinarea costului prelucrării

b. Stabilirea relaţiilor restrictive (sunt impuse de procesele tehnologice complete)

2. Rezolvarea ei, deliberarea soluţiilor obţinute 1. a) Determinarea funcţiei obiective

sb nctcC ⋅+⋅= 21 - costul

1c - cheltuielile pentru salariul muncitorilor;

bt - timpul de bază;

2c - cheltuielile legate de scula aşchietoare;

sn - numărul de schimbări ale sculei aşchietoare;

sc

scaas N

CCtctC +⋅+⋅= 12 ;

st - timpul de schimbare a sculei;

aaCt - timpul şi costul ascuţitorului pentru recond. sculei şi salariul acestuia;

scC - costul sculei;

scN - numărul de schimbări ale sculei;

107

tnlA

ts

cb = ; l - lungimea suprafeţei prelucrate;

cA - adaosul de prelucrare; stn - parametrii de lucru: turaţie, avans, adâncime;

Ttn b

s = ; T - durabilitatea sculei;

TtCtCC b

b ⋅+⋅= 21 ;

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⋅+⋅=

TCCtCC b 1

1 21

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⋅

+⋅⋅

⋅⋅=

TCC

tsnAClCC

1

21 1 - funcţie de cost avâd în vedere costul prelucrării;

Pentru timpul de prelucrare o altă funcţie obiectivă. ssbbuc tntt ⋅+= ;

buct - timpul pe bucată;

bt - timpul de bază;

ss tn ⋅ - timpul afectat schimbării sculei sau reglajului scule

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

⋅⋅⋅

=Tt

tsnAlt sC

buc 1 , unde st - timpul pentru schimbarea sculei sau reglarea poziţiei

acesteia; b. Stabilirea relaţiilor restrictive

1. Relaţii restrictive impuse de scula aşchietoare; 2. Relaţii restrictive impuse de maşina unealtă; 3. Relaţii restrictive impuse de precizia de prelucrare; 4. Relaţii restrictive impuse de condiţiile tehnico-organizatorice ale locului de

muncă. 1.Relaţii restrictive impuse de scula aşchietoare.

- pentru strunjire Restricţia durabilităţii sculei aşchietoare se pleacă de la relaţia lui Taylor generalizată:

91k

200

kHBstT

cv n

yxm

V

vv

K

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⋅

=

m

nyx

v kkHBstnD

cT

vv

1

91

200

1000

⎟⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

⋅

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⋅⋅⋅

⋅= K

π

108

21 TTT ≤≤ , în care 1T , 2T reprezintă un interval al durabilităţii situat în şirurile durabilităţii optime.

2

1

91v

1 k

200

c 1000Tk

HBstnDT

m

nyx vv

≤

⎟⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⋅⋅⋅⋅

⋅≤ K

π

Restricţia impusă de rezistenţa corpului sculei aşchietoare.

ac

3

T 6L

hbHBstc

FF

FzFzFz nyxFz

admisz

⋅≤⋅⋅⋅

≤

acT - efortul admisibil la încovoieri a materialului cuţitului; Restricţia impusă de rezistenţa plăcuţei aşchietoare

- se aplică la sculele armate 5

3

2

sin4

k

k

kk

kk

TCts i ⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛≤⋅ ;

ts ⋅ - parametrii de lucru; C - grosimea plăcuţei; T - efortul de compresie admisibil pentru plăcuţă; k – unghiul de atac principal al sculei; 2. Restricţiile impuse de maşina unealtă a) Restricţia impusă de rezistenţa mecanică de avans a maşinii unelte

mec a admisFQ ≤

( )yzx FFFQ ++= μ ; zy

zx

FFFF

4,02,0

≅≅

; 1,0=μ - pentru ghidajele strungurilor

L

h

b

Fz Fx

Fy

Fig. 6.83. Schema sculei aşchietoare şi modul de acţiune a forţelor de aşchiere.

109

( )[ ]

admnyx

F

zz

FHBstc

FFQ

FzFzFz

z≤⋅⋅⋅⋅

⋅≅++=

34,0

34,04,011,02,0

b) Restricţia impusă de puterea maşinii unelte.

mn PP ⋅≤⋅ ηη ; mP - puterea motorului;

mz

n PvFP ⋅≤⋅

= η6120

;

mnFz

yx

m

nyxFz

PDHBc

stn

PnDHBstc

Fz

FzFz

FzFzFz

⋅⋅⋅⋅

⋅≤⋅⋅

⋅≤⋅

⋅⋅⋅⋅⋅⋅

μπ

μπ

3

3

106120106120

c) Restricţiile impuse de cinematica maşinii unelte. Turaţiile respectiv, avansul de lucru, trebuie să se încadreze în gamele impuse de m.u.

⎩⎨⎧

≤≤≤≤

maxmin

maxmin

sssnnn

;

3. Restricţiile impuse de precizia de prelucrare: a) Restricţia produsă de deformarea piesei:

4ed

yTf ≤ ; unde, edT - toleranţa; yf - săgeata

43

3 TolEI

LF

z

y ≤⋅

; 405,0 DI z ⋅= - pentru piese circulare;

43

3 TolEI

LHBtc

z

nxFy

FyFy

≤⋅⋅⋅

;

L – distanţa între vârfuri;

343

LHBcTolEI

stFy

FyFy

nFy

zyx

⋅⋅

⋅≤⋅ ;

b) Restricţia rugozităţii piesei

( ) RRR vnRa

ada

rsvCR

RR

εμ ⋅⋅⋅=

≤

v - viteza; s - avansul; εr - raza de rotunjire a vârfului sculei;

RRR vn ,,μ - sunt funcţie de material, condiţiile de lucru, lichidele de răcire ungere.;

( ) RadrsnDC RR

Rv

n

R ≤⋅⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅⋅⋅ ε

μπ1000

110

( ) RR

RRvn

R

n

rDCRadsn

ε

μ

π ⋅⋅⋅

≤⋅1000

4. Relaţia restrictivă impusă de condiţiile tehnico-organizatorice ale locului de muncă - restricţia ritmului tehnologic sau al ritmului de fabricaţie şi se exprimă cu relaţia:

tuQkRAltsn

muie

c

⋅⋅⋅⋅

≥⋅⋅ ; buc

osz

buc

te N

nnnNFR ⋅⋅

==

muQ - numărul de maşini unelte afectate prelucrării;

ut - timpul unitar calculat astfel:

piodau ttttt +⋅+=

at - timp auxiliar;

od tt ⋅ - timpi pentru deservirea tehnico-organizatorică;

pit - timpul pregătire încheiere;

eR - ritmul linie tehnologice

zn - numărul de zile lucrătoare;

sn - număr schimb;

on - număr ore;

ik - coeficient de încărcare a maşinii unelte;

9,08,0 ÷=ik ;

tot

ii t

tk = ;

it - timpul efectiv aplicat prelucrării mecanice;

tott - timpul total;

Rezolvarea modelului matematic Este dificilă din cauza formei matematice complicate a modelului matematic. Etapele de rezolvare sunt:

- simplificarea modelului prin transformarea lui într-un model liniar; - aplicarea unor algoritmi ai program. liniare şi obţinerea soluţie

pentru liniarizarea modelului se procedează astfel: ( )( )( )tx

sxnx

100log100log

log

3

2

1

===

; ( )Bxxn

ksnn

ksn

RR

RR

n

R

RR

≤⋅+⋅≤⋅+⋅

≤⋅

21

100log100loglogμ

μ μ

ϖ

;

Liniarizarea funcţiei obiective.

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⋅⋅⋅⋅

=TC

CtsnAlCC c

1

21 1 ;

Pentru a putea face liniarizarea, calculăm:

βαρ

ρ

T

TCC

⋅=

+=

1

1

21;

111

ρΔ să fie minimă ( )21TT - minim

⎪⎪⎩

⎪⎪⎨

⎧

⋅=⋅

+

⋅=⋅

+

β

β

α

α

221

2

111

2

1

1

TTc

C

TTc

C

βα1⇒

- funct. obiectiv devine

m

nyx

Vc

HBstnD

kgkctsn

AlCC

vv

β

π

α

⎟⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅

=

200

100 11 K;

formă ce permite logaritmarea:

( ) ( ) ktm

xsm

ynm

c vv +⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅

−−+⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ⋅

−−+⋅⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −−= 100log1100log1log1log βββ

Cu această formă liniară se aplică algoritmul simplex şi se determină soluţia. DETERMINAREA ŞI CALCULUL PUTERII NECESARE AŞCHIERII

Puterea se determină ţinând seama de cinematica m.u. în sensul că, depinde de modul cum sunt acţionate mişcările principale şi de avansuri.

Există maşini unelte care au un singur motor pe toate mişcările, dar şi maşini unelte care au motoare electrice separat.

Când există un singur motor, puterea se determină astfel:

( )[ ][ ]kW

61201000

6120

nsFFFvFN

yzxez

n

⋅++

+⋅

=μ

ev - viteza economică; 1,0≅μ De multe ori cel de-al doilea termen este neglijat. Asupra puterii necesare se fac verificări.

η⋅≤ mn NN ; mN - puterea motorului; η - randamentul;

Dacă nu este respectată această restricţie se impune recalcularea turaţiei.

n

mar N

Nnn η⋅⋅= ;

Mişcarea principală

Mişcare de avans 2÷3%

112

an - turaţia adoptată; Alegerea variantei tehnologice din punct de vedere tehnic-economic

!0=−V ; v – variante; o – operaţii;

Deci, numărul de variante este foarte mare dar, având în vedere şi unele restricţii, se ajunge la 2÷3 variante admisibil tehnică, iar de aici să o alegem pe cea optimă.În vederea alegerii variantei optime tehnico-economică se folosesc criterii tehnice şi economice. Acestea sunt materializate sub forma unor indici (coeficienţi).

1. Indicele timpului de bază:

t

bb N

t=η - determină care este ponderea timpului de bază în norma de timp;

Se urmăreşte ca proiect. struct. op. să se facă astfel încât bη să fie cât mai mare să se apropie de 1. Având în vedere acest scop ar putea exista tendinţa să crească bt .

ins

Ltb ⋅⋅

= - creşte bt micşorând sins ;

De aceea, se precizează că se pot compara prin acest coeficient operaţii similare (strunjiri între ele, rectificări între ele, etc.) şi numai atunci când se folosesc valori optime pentru parametri regimului de aşchiere.

K+++= abB

t ttn

TN

- preocuparea ar fi să creştem bη prin micşorarea timpilor auxiliari din tN ;

pr

pr

prt

bb N

t=η ; ∑

=

=m

ibib mpr

1

1 μη ; m- numărul de operaţii;

- debitare cu fierăstrău circular sau cu cuţit: 0,45÷0,5; - operaţii de centruire pe maşini de centruit: 0,4÷0,45; - operaţii de frezare şi centruire pe maşini de frezat şi centruit: 0,5÷0,55; - operaţii de găurire pe maşini de găurit; 0,5÷0,65; - operaţii de adâncire şi alezare pe maşinile de găurit: 0,45÷0,55; - prelucrarea pe strunguri universale: 0,55÷0,65; - prelucrarea pe maşini de frezat; 0,55÷0,75; - operaţii de frezare continuă: 0,85÷0,90; - operaţii de rectificare plane, exterioare, interioare: 0,6÷0,8; - operaţii de broşat cu maşini de broşat: 0,35÷0,45; - prelucrarea danturii R.D: 0,75÷0,85; - frezarea filetelor: 0,7÷0,75;

113

2. Coeficient de continuitate în funcţionarea maşinilor

ab

b

e

bc tt

tTt

+==μ , unde eT - timp efectiv;

0≅at ca 1≅cη - maşini cu alimentare şi control în timpul lucrului; - maşini de frezat tip carusel sau cu tambur precum şi maşini de rectificat Acest indicator presupune comparaţii la operaţii similar

3. Coeficientul de uzilizare a m.u

FnTpN pît ⋅+⋅

=μη

P - volumul de producţie; piT - timp prog. Încheiere;

n - numărul loturilor de piese ce se prelucrează pe maşină; F - fondul anual de timp al maşinii;

În cazul producţiei de serie mare sau masă 0≅piT ;

FPNt=μη

4. Coeficientul de utilizare a materialului

Gg

=χ ; g – greutatea piesei finite;

G – greutatea semifabricatului; La noi în ţară există un HCM care spune că 85,08,0 ÷=χ . Operaţii de turnare din fontă cenuşie în forme de nisip cu formare mecanică în

modele metalice - pentru carcase: 0,8÷0,9 - pentru bucşe: 0,5÷0,6 - pentru roţi de curea şi volanţi de dimensiuni mici: 0,7÷0,9

Operaţii de matriţare a semifabricatelor din oţel pe ciocane - pârghii şi furci: 0,8÷0,95 - pentru arbori în trepte cu flanşă la unul din capete: 0,7÷0,85; - pentru roţi dinţate prelucrate prin aşchiere şi arbori netezi cu gaură centrală:

0,35÷0,55; 5. Productiv. Operaţie

t

schbuc N

TN = ;

R Ritmul de fabricaţie

114

schT - durata schimbului;

bucN - număr buc; 6. Volumul total de muncă:

∑=

=m

ititot NT

1;

7. Coeficientul al timpului de pregătire încheiere

lott

pipi nN

T⋅

=η ; 0,05÷0,25

8. Costul

Preţul de cost este principalul indice de evaluare a gradului de economie, fie al întregului proces tehnologic, fie al operaţiei luate separat. Preţul de cost se compune:

RSMPc ++= unde, M – costul materialului; S – salariul muncitorilor productivi; R – cheltuielile generale de fabricaţie (regie); Pentru semifabricatele laminate

( )gGkmGmM −⋅−⋅= 1 , unde: m – costul unui kg de material (lei)

1m - costul unui kg de deşeu G – greutatea semifabricatului (kg) g – greutatea piesei finite k – coeficientul de utilizare a deşeurilor

85,08,0 ÷=k Pentru semifabricatele forjate, matriţate turnate

sfsfsfcsf RSMPM ++== , în care:

csfP - preţul de cost al semifabricatului;

sfM - costul materialului iniţial;

sfS - salariile muncitorilor productivi din secţia de obţinere a semifabricatului;

sfR - cheltuielile generale ale secţiilor de obţinere a semifabricatelor;

∑=

⋅=m

iiti sNS

1

, unde:

tN - norma de timp pe bucată la operaţia analizată, etc.;

is - salariul tarifar orar; m - numărul operaţiilor;

115

100 a

a

scR = (%), unde: aC - suma cheltuielilor generale de fabricaţie ale secţiei pe

un an; aS - fondul anual de salarii ale muncitorilor direct productivi;

Determinarea preţului de cost folosind această relaţie pentru cheltuielile secţiei de fabricaţie poate duce la concluzii eronate la analiza economică a variantelor comparate deoarece, prin această metodă, nu se poate stabili cota efectivă a cheltuielilor generale de fabricaţie ale secţiei care revin pe o piesă, pentru variantele analizate. Din acest motiv, se foloseşte metoda localizăriicheltuielilor.

Compararea, din punct de vedere economic, a variantelor tehnologice pe baza preţului de cot, se face pentru un anumit lot de fabricaţie şi concluziile care rezultă rămân valabile numai pentru aceste condiţii. La modificarea numărului de piese care se prelucrează variantele tehnologice luate comparativ îşi schimbă gradul de economicitate.

Pentru a putea stabili economicitatea diferitelor variante se întocmesc grafice de variaţie a preţului de cost în raport cu numărul pieselor care se prelucrează.

Cheltuielile care compun preţul de cost se împart în două categorii principale: - cheltuieli variabile (se efectuează pentru fiecare piesă în parte) - cheltuieli constante (se efectuează pentru tot lotul de piese) Preţul de cost pentru executarea tuturor pieselor dintr-un lot.

cnvPc +⋅= v – cheltuilei variabile; c – cheltuieli constante; n – numărul pieselor din lot;

Compararea preţului la două variante ale procesului tehnologic se face grafic fig.6.84:

0 – corespunde numărului de piese crn denumit program de fabricaţie critic. Pentru un program de fabricaţie egal cu programul de fabricaţie critic se poate utiliza oricare din cele două variante. Pentru n < II var crn

Pretulde cost

n [nr.pieselor]

I

II

0

ncr

c1c2

Fig.6.84. Grafic de comparaţie a preţului de cost a două variante tehnologice.

116

n > I var crn

( )

21

12

1221

2211

vvccn

ccvvncnvcnv

cr

cr

crcr

−−

=

−=−+⋅=+⋅

Dacă 0=crn sau crn <0 ⇒ aplicarea uneia dintre variante este raţională pentru orice program. Există situaţii în care, pentru realizarea programului de producţie sunt necesare investiţii suplimentare. Mărimea programului la care se recuperează investiţiile suplimentare poate fi determinată pe cale grafică sau analitică. Pe cale grafică, se face prin trasarea pe ordonată a segmentului dc1 fig. 6.85 egal cu

mărimea ai

c tcc

D 21 −= ;

21 cc − - diferenţa între investiţiile celor două variante;

ait - termnul de amortizare; - din d: paralelă cu P1 şi intersect. P2;

en - mărimea rpogramului critic efectiv

en calculat pe cale analitică: ai

eai

e tccnv

tccnv 2

221

11 ++⋅=++⋅ ;

Pretulde cost

n [nr.pieselor]

I

II

0

ncr

c1c2

d

nc

Fig. 6.85. Preţul de cost funcţie de numărul pieselor prelucrate.

117

CAPITOLUL 7

PRELUCRAREA SUPRAFEŢELOR CILINDRICE ŞI CONICE EXTERIOARE LA CORPURI DE REVOLUŢIE

7.1.CLASIFICAREA PIESELOR DE TIPUL CORPURILOR DE REVOLUŢIE ŞI

PROCEDEE DE PRELUCRARE.

Piesele de tipul corpurilor de revoluţie se clasifică în trei grupe astfel: a) arbori; b) bucşe; c) discuri. În grupa arbori se întâlnesc următoarele tipuri de piese: arbori drepţi, arbori cotiţi,

axe cu came, tije şi bolţuri. Aceste piese se caracterizează prin suprafeţe cilindrice sau conice exterioare şi mai multe suprafeţe frontale plane.

Din grupa bucşe fac parte piesele cu suprafeţe cilindrice interioare şi exterioare coaxiale, uneori şi suprafeţe conice. Dimensional sunt caracterizate de raportul lungime/diametru astfel: 0,5 ≤ L/D < 3. În această grupă se întâlnesc următoarele tipuri de piese: cămăşi de cilindru, bucşe, cuzineţi etc.

În grupa discuri se pot considera piesele cu diametrul exterior mult mai mare decât lungimea, raportul lungime/diametru fiind: L/D < 0,5. Aceste piese au suprafeţele frontale relativ mari, exemplu: roţi de curea, discuri, volanţi etc.

Suprafeţele cilindrice exterioare se pot prelucra prin: strunjire, frezare rotativă, broşare exterioară şi rectificare. Dacă se impun suprafeţelor ce urmează a fi prelucrate condiţii de precizie severe, prelucrarea va fi continuată cu operaţii de netezire astfel: lepuire, supranetezire (suprafinisare), strunjire fină, lustruire, etc. Suprafeţele conice se prelucrează prin: strunjire şi rectificare. 7.2.STRUNJIREA SUPRAFEŢELOR CILINDRICE.

Această operaţie de prelucrare a suprafeţelor cilindrice exterioare în funcţie de mărimea adaosului de prelucrare poate fi divizată astfel:

a) strunjire de degroşare; b) strunjire de semifinisare; c) strunjire de finisare. Strunjirea de degroşare asigură în mod curent treptele de precizie 13 – 11 şi

rugozităţi Ra cuprinse în intervalul 100 – 12,5 μm.

118

Strunjirea de semifinisare asigură în mod curent treptele de precizie 11 – 10 şi rugozităţi Ra cuprinse în intervalul 25 – 6,3 μm.

Strunjirea de finisare asigură în mod curent treptele de precizie 10 – 8 şi rugozităţi Ra cuprinse în intervalul 12,5 – 1,6 μm.

La piesele de tip arbori prinderea se face între vârfuri, cu ajutorul găurilor de centrare, sau în universal şi vârf eliminându-se cinci grade de libertate, rămânând numai rotaţia în jurul axei de revoluţie. Găurile de centrare sunt standardizate şi clasificate astfel:

- gaură de centrare forma A - nu este prevăzută cu con de protecţie fig.7.86; - gaură de centrare forma B - este prevăzută cu con de protecţie la 120o fig. 7.87; - gaură de centrare forma R – se utilizează la strunjirea suprafeţelor conice prin

metoda deplasării transversale a păpuşii mobile fig 7.88.

La executarea găurii de centrare se foloseşte burghiul combinat de centrare, sau în cazul găurilor mari, executarea găurii de centrare se realizează în două etape: o găurire cu burghiu clasic şi o adâncire conică cu teşitor conic. La piesele din clasa bucşe dacă se cer condiţii de coaxialitate foarte ridicate a suprafeţelor exterioare cu gaura centrală, se recomandă a se prelucra cu prinderea pe dornuri: cilindrice, conice sau extensibile. La celelalte piese din aceeaşi clasă – bucşe – la care condiţiile de coaxialitate sunt normale prelucrarea se va face cu prinderea în mandrină universal. Pentru piesele din clasa disc, prinderea în vederea prelucrării se va face numai în mandrină universal.

7.2.1.Strunjirea suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri universale.

Strunjirea suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri universale se poate realiza în două variante:

Fig. 7.87 Gaură de centrare forma B.

Fig. 7.86 Gaură de centrare forma A.

Fig.7.88 Gaură de centrare forma R

119

- după metoda generatoarei materializate; - după metoda generatoarei cinematice. Strunjirea suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri universale după metoda

generatoarei materializate se foloseşte la prelucrarea suprafeţeleor cilindrice simple sau în trepte, cu condiţia ca lungimea acestora să fie relativ mică (50 – 70 mm), deoarece pentru lungimi mai mari operaţia de strunjire poate fi însoţită de vibraţii. Se execută cu cuţite late cu avans transversal a cărui valoare st = 0,01 … 0,1 mm/rot. Această metodă de prelucrare este des întâlnită la prelucrarea fusurilor palier la arborii cotiţi.

Strunjirea suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri universale după metoda generatoarei cinematice se foloseşte la prelucrarea suprafeţelor cilindrice cu lungimi mari. La strunjirea de degroşare la arbori în trepte pe strunguri universale, se pot folosi următoarele scheme de prelucrare (fig.7.89 a,b,c):

La prelucrarea după schema din fig.7.89 a – adâncimea de aşchiere pe fiecare trecere este mică, la fel şi forţele de aşchiere, deci precizia de prelucrare este ridicată. Dezavantajul acestei scheme de prelucrare constă în faptul că lungimea totală a cursei de lucru este mare, timpul de prelucrare este mare şi deci costul prelucrării este ridicat.

a)

b)

c)

Fig.7.89 Scheme de strunjire de degroşare a suprafeţelor cilindrice pe strunguri universale, exterioare

120

La prelucrarea după schema din fig. 7.89 b – fiecare treaptă a arborelui se strunjeşte separat. La treapta „C” adaosul de prelucrare fiind mare sunt necesare două treceri. Lungimea totală a cursei de lucru este mai mică faţă de varianta 89 a.

Prelucrarea după schema din fig. 7.89 c – reprezintă o combinaţie a variantelor prezentate în fig. 7.89 a şi fig. 7.89 b.

Alegerea uneia din cele trei variante se face în funcţie de mărimea adaosului de prelucrare care trebuie înlăturat.

La strunjirea de finisare a arborilor în trepte la care trebuiesc finisate suprafeţele frontale şi degajările, se poate utiliza una din schemele de prelucrare (fig 7.90 a,b,c): Fig.7.90 a – Iniţial se finisează toate suprafeţele cilindrice după care se execută finisarea suprafeţelor frontale. Fig. 7.90 b,c – Se finisează suprafaţa cilindrică după care se execută finisarea suprafeţei frontale ce urmează. Aceste metode sunt posibile dacă scula aşchietoare utilizată poate

a)

b)

c)

Fig. 7.90 Scheme pentru strunjirea de finisare a suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri universale.

121

executa strunjire cilindrică cât şi strunjirea suprafeţelor frontale. Asupra succesiunilor fazelor de strunjire influenţează şi bazele de măsurare la lungimile treptelor arborilor. 7.2.2.Strunjirea suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri automate multicuţit.

Creşterea productivităţii operaţiei de strunjire a suprafeţelor cilindrice exterioare se obţine prin suprapunerea curselor de lucru ale cuţitelor corespunzător prelucrării suprafeţelor cilindrice şi frontale. Pe strungurile semiautomate multicuţit, cuţitele sunt fixate pe o sanie longitudinală care execută prelucrarea simultană a suprafeţelor cilindrice şi pe o a doua sanie transversală ce lucrează simultan cu cea longitudinală pe care sunt instalate cuţite pentru strunjirea frontală a canalelor, degajărilor, teşiturilor şi chiar pentru strunjirea suprafeţelor cilindrice scurte după metoda generatoarei materializate. Operaţia de strunjire se poate realiza prin trei metode:

a. strunjirea cu avans longitudinal, fig.7.91 a; b. strunjirea cu avans de pătrundere urmată de avans longitudinal, fig.7.91 b; c. strunjirea cu avans transversal, fig. 7.91 c.

a)

b)

122

Fig. 7.91 a – Cuţitele sunt reglate de la începutul operaţiei, reglarea făcându-se după o piesă etalon. Lungimea totală a cursei longitudinale L = l1 + l2 + l3. Fig. 7.92 b – Cuţitele nu mai sunt reglate la dimensiunea de lucru de la începutul operaţiei pentru că sania longitudinală execută iniţial un avans de pătrundere sp sub un unghi de 30o, fiind comandată de un mecanism special de copiere după care cuţitele ajungând la diametrele corespunzătoare execută mişcarea de avans longitudinal sl. Dacă se calculează timpul de bază tb la strunjirea suprafeţelor cilindrice pe strunguri universale după metoda generatoarei cinematice (fig. 7.89 a) acesta are expresia:

tb = (l1 + l2 + l3) + ( l2 + l3 ) + l3 s n

la acest strung semiautomat tb = lmax / s n unde: lmax – lungimea celei mai lungi trepte În cazul în care o treaptă are lungimea mult mai mare decât celelalte, atunci se pot plasa două cuţite pe treapta respectivă pentru reducerea timpului de bază. Fig. 7.91 c – Pentru prelucrarea cu avans transversal a degajărilor cu diferite adâncimi prelucrarea începe cu cuţitul a cărui canal este cel mai adânc. Această schemă de prelucrare se combină cu una din cele prezentate anterior.

Precizia de prelucrare în cazul strungurilor multicuţit este afectată în special de uzura sculelor şi de erorile datorate deformaţiilor elastice a elementelor sistemului tehnologic. Întrucât cuţitele sunt reglate la dimensiunile finale ce trebuie obţinute în cazul schemei de prelucrare cu avans longitudinal (fig. 7.91 a), uzura sculei aşchietoare are o pondere mare în cazul erorii totale de prelucrare. După un număr de piese prelucrate uzura creşte conform legilor de variaţie a acesteia în timp. Dacă pentru una din sculele aşchietoare cota obţinută depăşeşte câmpul de toleranţă prescris, este necesar schimbarea reglajului acelei scule. Mai frecvent în asemenea situaţie se face schimbarea forţată a tuturor sculelor aşchietoare. Deformaţia elastică a sistemului tehnologic poate provoca erori importante întrucât este variabilă în timpul ciclului de lucru. Astfel în timpul strunjirii după schema avansului longitudinal la care cuţitele intră succesiv în aşchiere forţele tehnologice variază în trepte fig. 7.92 Această variaţie duce la variaţia în trepte a

c)

Fig.7.91 Scheme de strunjire a suprafeţelor cilindrice exterioare pe strunguri automate multicuţit.

123

deformaţiei elastice a sistemului tehnologic din această cauză precizia de prelucrare la strungurile multicuţit este relativ inferioară, în treptele de precizie 10 –12, fiind recomandate pentru operaţiile de degroşare. Dacă se execută operaţii de finisare după operaţia de degroşare pe aceste strunguri multicuţit se poate obţine o precizie de prelucrare în trepta 9.

Pentru a micşora viteza de uzare a cuţitelor şi deci pentru a reduce frecvenţa opririlor necesare pentru refacerea reglajului, se utilizează viteze de aşchiere cu valori medii cuprinse între 20 – 60 m/min. Dar acest domeniu a vitezei de aşchiere favorizează formarea mai intensă a tăişului de depunere, conducând la creşterea rugozităţii suprafeţei prelucrate. 7.2.3.Strunjirea suprafeţelor conice exterioare.

Strunjirea suprafeţelor conice exterioare se poate executa pe strunguri universale prin metodele:

a. strunjirea cu cuţit profilat, fig 7.93; b. strunjirea prin înclinarea săniei port cuţit, fig 7.94; c. strunjirea prin deplasarea transversală faţă de linia normală a vârfului păpuşii

mobile, fig 7.95; d. strunjirea prin copiere.

Fig. 7.92 Modul de variaţie în trepte a forţei tehnologice în cazul strunjirii

cu avans longitudinal.

l

ts

Fig.7.93 Strunjirea suprafeţelor conice cu cuţit profilat.

124

a. Strunjirea conică cu cuţit profilat se efectuează după metoda generatoarei materializată şi se aplică suprafeţelor conice scurte l = 50 – 70 mm. La aplicarea acestei metode se poate utiliza şi un cuţit lat obişnuit poziţionat înclinat. b. Pentru realizarea strunjirii conice prin înclinarea saniei port cuţit, trebuie să se îndeplinească următoarele:

- lungimea generatoarei să nu depăşească lungimea cursei de lucru; - unghiul de înclinare a saniei port cuţit să fie egal cu semiunghiul la vîrf al conului

şi se calculează cu relaţia: pentru trunchi de con tg α = (D – d)/2 l1, pentru con complet tg α = D /2 l2;

- avansul s se execută manual, deci este neuniform şi de aceea calitatea surafeţei este relativ scăzută;

- productivitatea prelucrării este scăzută.

D d

l1l2

s

α

Fig. 7.94 Strunjirea suprafeţelor conice exterioare prin înclinarea

săniei port cuţit.

l

d

D

h

L

a

Fig. 7.95 Strunjirea conică a suprafeţelor cilindrice exterioare prin

deplasarea transversală a vârfului păpuşii mobile.

125

c.Strunjirea prin deplasarea transversală faţă de linia normală a vârfului păpuşii mobile prezintă dezavantajele:

- la unghiuri α mari se înrăutăţesc condiţiile de prindere a piesei deoarece înălţimea h este mare, contactul între vârful de centrare şi gaura de centrare nu se realizează pe toată lungimea conului de centrare care se uzează neuniform;

- nu se pot prelucra din aceeaşi prindere suprafeţe conice şi suprafeţe cilindrice; - nu se pot prelucra suprafeţe conice interioare deoarece piesa este prinsă numai

între vârfuri. Deplasarea transversală a păpuşii mobile se calculează cu relaţia:

h = L sin α dacă se consideră ca tg α ≅ sin α pentru unghiul α de valori mici atunci

h = L (D – d)/2l, conicitatea k = (D – d)/ l, h = L k / 2 d. Strunjirea conică se poate executa cu ajutorul dispozitivelor de copiere prevăzute cu riglă de copiat aşezată înclinat în partea din spate a batiului. Se prelucrează prin această metodă suprafeţe conice cu unghi la vârf mic a căror lungime nu depăşesc 300 – 400 mm.

7.3. FREZAREA SUPRAFEŢELOR CILINDRICE ŞI CONICE EXTERIOARE Este un procedeu de mare productivitate. care se realizează pe maşini specializate la

care atât piesa de prelucrat, cât şi frezele au o mişcare de rotaţie în jurul axelor proprii.

1. piesa de tip arbore este fixată în poziţie orizontală şi pe ambele părţi este montat

un joc de freze ce prelucrează suprafeţele alternative;

Fig.7.96.Frezarea suprafeţelor cilindrice şi conice exterioare.

126

2. toate cele teri axe se rotesc în acelaşi sens, axul care antrenează piesa se roteşte lent pentru a asigura avansul circular;

Prelucrarea completă a unei piese se termină după ce aceasta a efectuat o rotaţie completă +150 (360+15=3750).

Există şi alte tipuri de maşini de frezat pentru frezarea rotativă a suprafeţelor de revoluţie, de exemplu frezarea cu avans longitudinal ca în schema următoare (fig.7.97):

În funcţie de cinematica maşinii unelte avansul longitudinal poate fi executat astfel: 1- avansul sl este efectuat de sculă; 2- avansul sl este efectuat de piesa de prelucrat.

Frezarea rotativă se mai poate executa prin înclinarea arborelui port sculă ca în fig.7.98.

Fig. 7.97. Frezarea cu avans longitudinal.

Fig.7.98. Frezarea rotativă cu înclinarea arborelui port sculă.

127

- arborele port sculă este poziţionat înclinat sub un unghiα faţă de o direcţie perpendiculară pe axa piesei de prelucrat;

Toate aceste procedee se aplică la producţia de serie şi de masă şi asigură precizia diametrelor în treptele de precizie 8-10. 7.4. RECTIFICAREA SUPRAFEŢELOR CILINDRICE ŞI CONICE EXTERIOARE.

Rectificarea suprafeţelor cilindrice şi conice exterioare poate fi o operaţie finală,

când asigură precizia diametrelor şi rugozitatea indicată în desenul de execuţie, sau o operaţie premergătoare unor operaţii de prelucrare fină cum sunt lepuirea sau suprafinisarea.

Rectificarea suprafeţelor cilindrice exterioare se poate executa: A. rectificarea între vârfuri; B. rectificarea fără vârfuri.

Rectificarea între vârfuri este posibilă prin procedeele: 3.1 rectificarea între vârfuri cu avans longitudinal; 3.2 rectificarea cu avans transversal.

7.4.1 Rectificarea între vârfuri cu avans longitudinal. Rectificarea între vârfuri cu avans longitudinal este o metodă de finisare a

suprafeţelor des întâlnită în practică. Procedeul implică următoarele mişcări de lucru (fig.7.99):

B

st

Fig.7.99. Rectificarea între vârfuri cu avans longitudinal.

128

• mişcarea de rotaţie a piesei cu turaţia pn pentru a realiza o viteză periferică a piesei între m/min 4015 ÷=pv ;

• mişcarea de rotaţie a pietrei cu turaţia dn (disc) pentru a realiza o viteză periferică m/s 3525 ÷=v ;

• mişcarea de avans longitudinal rectilinie alternativă ( ) mm/rot 8,02,0 Bsl ÷= ; • mişcarea de avans transversal. a discului

abraziv ( ) mm/c mm/col, 05,0001,0 ÷=ts avans periodic. La această rectificare se observă că, deoarece ( )Bsl 8,02,0 ÷= mm/rot, discul

abraziv este încărcat complet numai pe %8020 ÷ din lăţimea sa. Această caracteristică face ca, în comparaţie cu rectificarea prin pătrundere (cu avans trasversal), se vor obţine suprafeţe de bună calitate cu o precizie ridicată, însă cu o productivitatea mai scăzută.

Pentru o încărcare completă pe întreaga lăţime ar trebui ca Bsl = mm/rot la o rotaţie a piesei. Aceasta condiţie nu se poate îndeplini decât la piese la care există spaţii de ieşire mari la capetele de cursă. Deoarece viteza de avans ajunge la valori excesiv de mari, pnBmin mm/ ⋅≠⋅= plf nsv Practic, aceste rectificări se execută într-o fază de degroşare unde se adoptă o valoare mai mare a lui ( ) rotmmBsl / ;8,05,0 ÷=

O variantă particulară a rectificării cu avans longitudinal este rectificarea cu o singură trecere. 7.4.1.1.Rectificarea cu o singură trecere – la care adaosul de prelucrare este înlăturat la o singură trecere. Calitatea suprafeţei este inferioară. După această metodă se rectifică cu avans longitudinal alternativ cu 0=ts până la dispoziţia scânteilor (fig.7.100).

n p

n d

Fig.7.100. Rectificarea suprafeţelor cilindrice exterioare întro singură trecere.

129

Este posibil ca suprafaţa de rectificat să fie mărginită la un capăt de o treaptă cu diametrul mai mare decât tronsonul care trebuie rectificat (fig.7.101). În acest caz, rectificarea piesei cu avans de pătrundere se execută astfel:

• discul abraziv pe lângă mişcarea de rotaţie va executa o mişcare de avans transversal st până se ajunge la adâncirea de rectificare dorită, după care va primi o mişcare de avans longitudinal sl, astfel încât să se rectifice tronsonul pe întreaga lungime.

Productivitatea acestei metode este de %4030 ÷ mai mare decât la rectificarea cu avans longitudinal în mai multe treceri.

7.4.2. Rectificarea cu avans transversal (rectificarea prin pătrundere la care direcţia mişcării de avans este perpendiculară pe axa piesei) Această metodă de rectificare se utilizează în următoarele situaţii:

1. rectificarea suprafeţe scurte cu l<80 mm (fig.7.102, fig7.103); 2. rectificarea fusurilor arborilor cotiţi; 3. rectificarea axelor cu came. Procedeul asigură încărcarea completă a discului abraziv. Productivitatea este cu

%4030 ÷ mai mare decât la rectificarea cu avans longitudinal. Pentru suprafeţele scurte se aplică o singură poziţionare a discului, dar această metodă se poate folosi şi pentru piesele mai lungi (fig.7.104) având următoarele particularităţi:

1. la această metodă se aplică şi o serie de treceri cu avans longitudinal; 2. prin aplicarea acestei metode norma de timp este mai mică decât la rectificarea cu avans longitudinal clasic; 3. la această rectificare prin pătrundere,o deosebită importanţă în privinţa preciziei în special cilindricitatea, o are uzura discului abraziv precum şi abaterea de la

n p

n d

st

sl

Fig.7.101. Rectificarea întro singură trecere atunci când suprafaţa rectificată este mărginită de o suprafaţă cu diametrul mai mare.

130

rectilinitate a generatoarei discului abraziv. Tocmai de aceea, la rectificarea de pătrundere sunt necesare treceri longitudinale pentru eliminarea abaterii de la cilindricitate.

tB

n p

n d

Fig.7.102. Rectificarea suprafeţelor cilindrice exterioare cu avans de pătrundere.

tB

n p

n d

Fig. 7.103. Rectificarea suprafeţelor cilindrice exterioare cu avans de pătrundere.

131

La piesele tip arbori, instalarea se poate face între vârfuri. O mare imporanţă

asupra preciziei exercită găurile de centrare şi starea vârfurilor maşinii de rectificat. Înaintea operaţiei de rectificare găurile de centrare se rectifică pe maşini de rectificat

speciale prevăzute cu bare abrazive conice (fig. 7.105).

Transmiterea momentului de.torsiune la piesa de rectificat se face cu un antrenor pe capătul piesei şi, dacă nu este posibil, cu un bolţ de antrenare care pătrunde într-un orificiu pe capătul piesei care se rectifică. La piesele tip arbori, rectificarea între vârfuri, în cazul unui raport

dl >5, utilizează rezemarea

suplimentară a piesei în lunetă.

Pentru 1510 ÷=dl se folosesc

două lunete egal distanţate pe suprafeţele rectificate.

În ceea ce priveşte piesele cu găuri axiale, atunci când se cere o precizie mare de coaxialitate se utilizează instalarea pe dorn cu condiţia ca gaura să fie prelucrată precis.Astfel, piesele cu gaura prelucrată precis, au toleranţe ce nu depăşesc valorile

mm 03,0015,0 ÷ , se execută prin presare pe dorn, iar dacă toleranţele sunt peste 0,03 mm, se recomandă utilizarea unui dorn extensibil.

n p

n d

tB

Fig.7.104.Rectificarea suprafeţelor cilindrice exterioare lungi cu avans transversal.

Fig.7.105. Rectificarea găurilor de centrare.

132

Dacă este necesară orientarea după alezaj şi cu sprijin pe o suprafaţă frontală a piesei se utilizeazăun dorn cilindric cu ajustaj alunecător. B. Rectificarea fără vârfuri

Maşina de rectificat fără vârfuri se caracterizează prin lipsa păpuşei port piesă şi a

păpuşei mobile, piesa de prelucrat fiind aşezată liber între discul rectificat şi discul de antrenare şi fiind sprijinită pe un linear de reazem (fig.7.106). Elementele ce alcătuiesc schema prezentată în fig.7.106 sunt:

1. disc rectificator; 2. disc de antrenare – disc conducător; 3. linearul pentru sprijinirea piesei;

Discul 2 se execută cu liant de vulcanită pentru a asigura o frecare mai mare cu piesa necesară antrenării piesei în mişcare de rotaţie. În plus, acest disc are o granulaţie mai fină decât discul1, pentru ca proprietăţile lui de aşchiere să fie mai slabe.

Discul de antrenare este poziţionat sub un unghi α pentru a se asigura o componentă de avans care să contribuie la avansul longitudinal, av - viteza avansului longitudinal. Piesa este sprijinită prin două ghidaje iar mişcarea de avans a piesei între cele două discuri este kvv dca ⋅⋅= αsin unde:

k – coeficient de alunecare a piesei pe discul de antrenare care este 9,098,0 ÷=k ; Cu cât unghiul α este mai mare, cu atât k este mai mic, alunecarea fiind mai mare. În

ceea ce priveşte viteza piesei, aceasta se obţine dintr-o relaţie de forma: ( )εα +⋅= 1 cosdcp vv , unde:

ε+1 - factor de majorare; 07,004,0 ÷=ε ;

1 32

vp

va

vdc

α

Fig.7.106. Schema de rectificare fără vârfuri (fără centre)

133

La începutul procesului de rectificare are loc o mişcare de avans radial rs a discului conducător.Axa piesei este supraînălţată faţă de linia ce uneşte centrele celor două discuri cu o entitate h ce se calculează astfel:

mm1210hmm51,0

÷≤+⋅= dh

d – diametrul piesei;

Dacă h este prea mare (>12 mm), în timpul rectificării pot apărea vibraţii în

sistemul tehnologic şi se măreşte ovalitatea suprafeţei rectificate. Dacă 0=h , s-a constatat că apar abateri de la cilindricitate şi anume,

poligonilitatea. Rectificarea cu avans longitudinal fără vârfuri se poate aplica pieselor fără trepte,

care să permită trecerea lor completă printre cele două discuri abrazive. Se poate aplica într-o variantă modificată şi la piesele cu trepte folosindu-se avansul transversal (radial).

La această metodă se practică o înclinare cu un unghi foarte mic ( 015,0 ÷ ) a discului de antrenare. Astfel se creează o componentă mică de avans axial care apasă piesa pe opritorul axial 2.

134

CAPITOLUL 8.

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII PE STRUNGURI AUTOMATE DE STRUNJIT LONGITUDINAL

8.1. NOŢIUNI INTRODUCTIVE. SCHEMA DE LUCRU A UNUI AUTOMAT DE STRUNJIT LONGITUDINAL

Aceste automate sunt destinate prelucrării din bară calibrată a unor piese la care

raportul dl este relativ mare şi care au o formă complexă şi o precizie ridicată. Domeniul

diametrelor şi a lungimilor este cuprins între: mm 324 ÷=d şi mm22070 ÷=l .Schema de principiu a acestui automat de strunjit longitudinal este prezentată în fig. 8.107.

Bara de prelucrat 1 în afară de mişcarea de rotaţie I, mai execută şi mişcarea de

avans longitudinal II. Cuţitele care sunt montate radial în jurul barei pot fi în număr de 64 ÷ şi sunt montate pe săniile 3 (fig.8.108) care execută numai mişcări de avans radial

1

23 4

5

67

8

II s lVIV ns

III sr

I

Fig.8.107. Schema de principiu a strungului automat de strunjit longitudinal.

135

rs III. Săniile 3 sunt montate pe suporţii 4 a lunetei 8, care sunt plasaţi în faţa arborelui principal. Luneta sprijină bara mărindu-i rigid în zona prelucrării. În multe cazuri este o lunetă rotativă.

În cazul pieselor de lungime mică, prelucrarea din bară cu d mare, cazul în care rigiditatea este suficient de ridicată, strunjirea se poate face fără sprijinirea barei în lunetă. În felul acesta nu mai este necesar consumul unui timp pentru reglarea lunetei.

Avansul ls se realizează fie împreună cu păpuşa 5, fie numai cu arborele princial 6. Pentru filetări strungurile automate pot fi echipate cu un dispozitiv special 7 în care pot fi montate mai multe scule în 1-6 axe portsculă. În acestea se pot fixa burghie, alezoare, tarozi, filiere.

8.2.CATEGORIILE DE SUPRAFEŢE CE POT FI PRELUCRATE. 8.2.1. Strunjirea suprafeţelor cilindrice.

Suprafeţele cilindrice se prelucrează cu ajutorul cuţitului montat într-o sanie port cuţit reglat la cotă.. Bara execută mişcarea de avans longitudinal (fig.8.109).

Se pot strunji şi suprafeţe cilindrice în trepte cu un singur cuţit prin avans radial succesiv şi cu avansul longitudinal al barei (fig.8.110).

Când piesa de prelucrat are o suprafaţă cilindrică cu lungime mare, dispusă în partea s-a de mijloc, strunjirea se poate face prin pătrunderea radială a cuţitului, urmată de strunjirea pe lungime cu avansul longitudinal al barei (fig.8.111). a -poziţia pe care o are cuţitul în timpul pătrunderii fără ca bara să execute ls .Se foloseşte un cuţit cu tăiş lat.

nap

Fig. 8.108. Schema de amplasare a cuţitelor radiale.

1 2

Fig. 8.109. Schema de strunjire a suprafeţelor cilindrice întro singură treaptă.

136

b. s-a strunjit o singură treaptă, d1; c. cuţitul se retrage până la adâncimea corespunzătoare diametrului

2d ; d. se prelucrează o nouă treaptă, d2

a b

c Fig.8.110. Schema de strunjire a suprafeţelor cilindrice exterioare în mai multe trepte.

a b

sr

Fig. 8.111. Schema de strunjire a unei suprafeţe cilindrice amplasată între două tronsoane de

diametrul mai mare.

137

8.2.2 Strunjirea suprafeţe conice şi profilate. Aceste categorii de suprafeţe se prelucrează prin mişcări de avans simultane ale cuţitului, precum şi a barei după anumite legi.

Pentru suprafeţele conice lungi, avansul cuţitului şi al barei trebuie să aibe valori constante. Suprafeţele conice şi profilate scurte dispuse aproape de lunetă, se pot prelucra numai cu avansul radial al cuţitului profilat, ca în fig.8.112.

8.2.3 Găuri de centrare

Aceste găuri de centrare se realizează pe suprafeţele frontale a unor piese înaintea unei găuriri ce va urma (fig. 8.113)

Fig. 8.112. Schema de strunjire a suprafeţelor conice şi profilate scurte.

a

b

c

Fig. 8.113. Schema de prelucrare a găurilor de centrare.

138

a) piesa execută mişcarea de rotaţie în jurul axei de revoluţie, iar scula aşchietoare se poziţionează pe această axă;

b) piesa pe lângă mişcarea de rotaţie execută şi mişcarea de avans longitudinal ls ,scula aşchietoare staţionând în poziţia iniţială în acest fel se obţine gaura de centrare;

c) piesa primeşte o mişcare ls în sens invers şi se retragerea scula aşchietoare. 8.2.4. Prelucrarea suprafeţelor striate se pot obţine cu ajutorul unor role de striere montate pe oricare dintre săniile transversale. Dacă suprafaţa striată este scurtă, atunci prelucrarea se execută cu avans transversal a saniei cu rola de striere. Dacă suprafaţa striată este mai lungă, decât lăţimea rolei de striere, ea se obţine prin avans longitudinal al barei.

Pentru prelucrări de găuri avem acest dipozitiv special 7 (fig.8.107). Prelucrarea cu scule fixate în axele port-scule poate fi suprapusă peste prelucrarea cu scule fixate în săniile radiale. Fiecare ax port-sculă poate executa mişcare de avans axial V.

Pentru execuţia unor găuri cu diametrul mic sunt necesare burghie sn stânga care primesc o mişcare de rotaţie IV cu o mişcare de rotaţie, de sens invers mişcării arborelui principal cu turaţia sn . În acest caz, viteza de aşchiere se obţine prin sumarea rotaţiilor barei şi a burghiului.

( )minm/

1000sap nnd

v+

=π

;

Pentru execuţia unui filet pe dreapta, axul port-sculă va executa iniţial o rotaţie în acelaşi sens cu bara, însă cu o valoare a turaţiei sn′ > apn pentru a asigura o viteză de aşchiere relativ scăzută corespunzătoare filetării cu tarodul.

Deoarece rotaţiile sunt de acelaşi sens, viteza de aşchiere va fi: ( )

minm/ 1000

aps nndv

−′=π

;

Retragerea sculei de filetat se realizează prin faptul că axul port-sculă primeşte o rotaţie de acelaşi sens dar cu o turaţie sn ′′ < apn cu %5040 ÷ .

Pentru un filet pe stânga, scula primeşte iniţial o turaţie sn ′′ < apn , însă de acelaşi sens prin care se realizează filetarea. La terminarea cursei de filetare, scula primeşte turaţia sn′ > apn prin care se realizează retragerea sculei. Se recomandă ca faza de filetare să nu fie suprapusă la prelucrarea tehnologiei peste orice fază de strunjire longitudinală pentru că va rezulta o calitate de suprafaţă scăzută.

Ciclul de lucru se termină cu mişcarea de alimentare a barei pentru ciclul următor (fig. 8.114).

În timpul fazei de alimentare cuţitul de retezat 1 stă în poziţie avansată în faţa barei ca şi cum ar juca rolul unui opritor. După ce a fost comandată deschiderea bucşei elastice B are loc retragerea păpuşii 2 spre dreapta pe o lungime egală cu lungimea de alimentare L alim. Lungimea de alimentare trebuie să fie egală cu lungimea totală a piesei, plus lungimea cuţitului de retezat.

Bara este menţinută în contact cu cuţitul 1 cu ajutorul împingătorului 3. Forţa de apăsare F este creată de o greutate la capătul unui cablu trecut peste un sistem de scripeţi.

139

Ţeava de protecţie 4 a barei este prevăzută cu un canal frezat în partea superioară pentru tija împingătorului. La începutul unui ciclu de lucru, cuţitul de retezat se retrage radial, după care prin combinarea mişcării radiale a cuţitelor şi a avansului longitudinal al barei, se prelucrează diferite suprafeţe ale piesei.

Ciclul de lucru este programat cu ajutorul unor came montata pe axul de comandă

existând câte o camă pentru fiecare sanie port-cuţit. La o rotaţie completă a axului de comandă (3600) are loc execuţia completă a unei piese. Pe aceste automate se pot transmite axul cu came două turaţii:

3- o turaţie tehnologică pentru realizarea fazelor de prelucrare propriu-zisă; 4- o turaţie mai rapidă pentru execuţia fazelor auxiliare.

Trecerea de la turaţia lentă la cea rapidă se realizează cu ajutorul unor came de impuls

prin intermediul unor mecanisme cu pârghii ce comandă nişte semicuplaje. 8.3.PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE PRELUCRARE.

Procesul de proiectare a tehnologiei de prelucrare pe strunguri automate de strunjit longitudinal presupune parcurgerea următoarelor etape:

1. repartizarea fazelor de prelucrare pe săniile dispuse radial şi, eventual, pe axele dispozitivului auxiliar;

2. calculul timpului de bază şi a duratei de lucru; 3. calculul coordonatelor polare, adică unghiuri şi raze ale camelor de comandă; 4. întocmirea fişei de reglaj a automatului: 5. întocmirea desenelor de execuţie a camelor de comandă.

La repartizarea fazelor de prelucrare pe săniile port-cuţit trebuie să se ţină seama de

principiul ca fiecare cuţit, pe cât posibil, să prelucreze o singură suprafaţă.Dacă acel cuţit

F

Lalim.Lalim.

1

2

4

3B

Fig. 8.114. Schema de alimentare cu semifabricat.

140

prelucrează succesiv mai multe suprafeţe, atunci poziţiile radiale ale cuţitelor vor fi programate prin profilul camei, iar precizia de poziţionare a cuţitelor va depinde de eroroarea profilului camei.Săniile radiale la care raportul de transmitere a pârghiilor este mai mare (3/1 în loc de 1/1) asigură o precizie de poziţionare mai ridicată a cuţitului. Acest raport de transmitere este raportul dintre lungimea braţului port tachet al pârghiei care este în contact cu cama şi lungimea braţului de acţionare a saniei respective. 8.3.1. Repartizarea fazelor de prelucrare pe săniile dispuse radial şi eventual pe axele dispozitivului auxiliar. În fig.8.115 se prezintă un reper pentru care se realizează succesiunea fazelor de prelucrare pe un strung automat de strunjit longitudinal în fig.8.116.

II

1

I

2

Fig. 8.115. Reper ce poate fi prelucrat pe un strung automat de strunjit longitudinal.

141

III

3

I

4

5

’n sn a p>n s’

n a p

I V

6

Etapele reprezentete în fig.8.116 sunt: 1. are loc retragerea cuţitului de retezat II;

I I

7

Fig.8.116. Succesiunea fazelor de prelucare.

142

2. strunjirea treptei care va fi ulterior filetată prin avans longitudinal al barei cu cuţitul I;

3. execuţia degajării cu cuţitul III pentru care bara nu are ls ; 4. strunjirea treptei Ø8 cu acelaşi cuţit I; 5. este o fază de alimentare suplimentară pentru a crea o lungime suficientă pentru

fazele 6 şi 7; 6. constă în preretezarea cu cuţitul IV care realizează şi teşirea la diametrul Ø10 şi la

capătul din faţă se execută filetul sn′ > apn ; 7. execuţia retezării complete cu cuţitul II urmată de un nou ciclu.

8.3.2. Calculul duratei ciclului de lucru presupune parcurgerea următoarelor etape:

1. calculul regimului de aşchiere pentru fiecare fază; 2. calculul timpului de bază bt pentru execuţia în totalitate a fazelor de lucru; 3. calculul timpului pentru fazele auxiliare; 4. calculul timpului duratei totale a ciclului de lucru.

[ ]min ap

ib n

Nt ∑= ;

unde: iN - numărul de rotaţii ale fazelor nesuprapuse în timp şi se calculează cu relaţia:

i

ci

sLNi = , iar în cazul cuţitelor profilate 52 ÷+=

i

ciprof s

LN ;

unde: ciL - lungimea curselor de lucru ale fazelor nesuprapuse în timp; is - avansul de lucru a fazelor nesuprapuse în timp; apn - turaţia arborelui principal.

Pentru calcularea timpului auxiliar se determină unghiurile de rotaţie aiα ale axului de comandă pentru diferite faze auxiliare – avansuri rapide şi retrageri rapide (exp.faza de alimentare a barei, comutarea axului de comandă de la valorile normală la cea rapidă, etc.)

Valorile aiα sunt date în cartea automatului calculându-se prin sumarea fazelor auxiliare nesuprapuse astfel:

∑= aia αα ; Unghiul total aα poate fi executat de axul de comandă cu turaţie lentă a lui, fie că

o parte se execută cu turaţie lentă aα′ , iar aα ′′ se execută cu turaţie rapidă.

aaa ααα ′′+′= Timpul auxiliar at′ corspunzător aα′ se calculează pe baza faptului că la o rotaţie

completă a axului de comandă se execută un ciclu de lucru complet. 360=+ ba αα ; bα - unghi de rotaţie corespunzător bt (de lucru)

b

aba ttαα′

=′ ;

143

r

aa n

t 0360α ′′

=′′ , unde: rn - turaţia rapidă a axului de comandă;

at ′′ - timp auxiliar pentru turaţia rapidă a axului de comandă; [ ]min aabc tttT ′′+′+= ; cT - durata ciclului

[ ]buc/min 1cT

Q = ; Q - productivitatea automatului

Pentru calcularea sectorului de comandă ale camelor se rapartizează pentru fiecare sector un unghi liα proporţional cu numărul de rotaţii iN ale arborelui principal.

∑=

i

bili N

N αα

ab αα −= 0360

144

CAPITOLUL 9.

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII PE STRUNGURI AUTOMATE MONOAX CU CAP REVOLVER

Aceste automate sunt destinate prelucrărilor din bară calibrată a pieselor de

complexitate medie la care 52 ÷=dl , piese care au mai multe suprafeţe concentrice

exterioare şi interioare având utilizare largă în industria construcţiilor de maşini cât şi în cea de automobile.Sunt prevăzute cu un număr de 53÷ sănii transversale şi un cap revolver cu axa perpendiculară pe axa arborelui principal pentru care există 86 ÷ alezaje pentru scule în care sunt fixate sculele care lucrează cu avans longitudinal.

Existenţa în afara săniilor transversale şi a capului revolver permite prelucrarea unor piese mai complicate decât automatele de strunjit longitudinal.Caracteristica principală este diametrul de trecere al barei prin arborele principal care poate fi

mm 6512 ÷ . Se fabrică la SARO Târgovişte automatele SARO-16, SARO-25, SARO-42 şi

SARO-60. În prezent se fabrică şi SARO 16 C , SARO 25 C, SARO 42 C şi SARO 65C Cifra după denumirea de SARO reprezintă diametrul maxim a barei semifabricat ce poate fi utilizată pe acel strung automat revolver orizontal. 9.1. POSIBILITĂŢI TEHNOLOGICE

Pe automatele revolver se pot executa următoarele tipuri de prelucrări: 1. strunjirea longitudinală cu scule prinse în capul revolver şi poziţionate radial. 2. strunjirea transversală cu cuţite profilate fixate în săniile transversale (fig. 9.117); 3. prelucrarea alezajelor axiale prin găurire, lărgire, alezare; 4. filetarea exterioară sau interioară cu filiere respectiv tarozi sau cu capete de

filetat. În cazul filetelor, după umăr filetarea se face cu un cuţit şi un dispozitiv special pentru filetat (fig.9.118, fig. 9.119).

Strunjirea longitudinală se poate face cu cuţite radiale (fig. 9.120)şi cuţite tangenţiale (fig.9.121)

145

nap apn

apn apn

Fig. 9.117. Scheme de strunjire transversalăcu cuţit profilat.

f i l e ta r e a c u f i l i e r a

Fig. 9.118. Schema de filetare cu filiera.

f i l e t a r e a c u t a r o d u l

Fig. 9.119. Schema de filetare cu tarodul.

146

Ciclul de lucru a automatelor monoax revolver începe cu faza auxiliară de

alimentare cu semifabricat. Aceasta se realizează automat prin avansul barei până la opritorul montat în unul din locaşele capului revolver şi dacă toate sunt ocupate cu alte scule, până la opritorul basculant.

Alimentarea se realizează cu ajutorul mecanismului de avansare şi strângere cu bucşă elastică montată în arborele principal tubular sau cu bucşă de avans exterioară.

Pentru aducerea în poziţie de lucru a fiecărei scule din capul revolver este necesară o mişcare auxiliară de rotire periodică a capului revolver după care, în prealabil, s-a produs retragerea saniei până la un opritor (fig. 9.122.)

nap

Fz

Fy

α

γ

strunjire longitudinala cu cutit tangential

Fig. 9.121. Schema de strunjire longitudinală cu cuţit tangenţial.

nap

strunjire longitudinala cu cutit radial

Fig. 9.120. Schema de strunjire longitudinală cu avans radial.

147

Când rola B a ajuns în punctul cel mai înalt a porţiunii de comandă a camei k, rola B cade pe porţiunea joasă a camei k şi atunci sania se retrage rapid până la opritorul A după care are loc indexarea care se face cu un mecanism cruce de Malta.

Pentru asigurarea vitezei de aşchiere necesară diferitelor faze de prelucrare pe strunguri automate cu cap revolver, există posibilitatea de a realiza, în cadrul aceluiaşi ciclu de prelucrare, două valori pentru turaţia arborelui principal. O turaţie mai ridicată utilizată pentru faze de strunjire şi găurire şi altele de acelaşi gen pentru care rotirile sunt pe stânga şi o turaţie mai lentă utilizată pentru fazele de filetare la care rotirea este pe dreapta, valorile acestor turaţii sunt reglabile prin roţi de schimb. La automatele mari cu d>40 se pot schimba 4 turaţii – 2 mai ridicate şi 2 mai lente.

Deplasarea automată ale săniilor transversale precum şi a capului revolver sunt comandate de came schimbabile montate pe axul de comandă a automatului numit ax cu came principal.

Pentru ca fazele auxiliare de avans rapid al săniilor de rotire a capului revolver, precum şi de comutare a sensului de rotire a arborelui principal, să se execute într-un timp mai scurt, acestea sunt comandate de un ax cu came auxiliar ce are o turaţie constantă. 9.2. Proiectarea tehnologiei de prelucrare pe aceste automate implică parcurgerea următoarele etape: 1. studiul desenului de execuţie şi verificarea tehnologicităţii construcţiei piesei; 2. alegerea semifabricatului, calcularea lungimii l şi a cantităţii de material necesară; 3. alegerea strungului automat; 4. stabilirea succesiunii fazelor de prelucrare;

Fig. 9.122. Schema de acţionare a capului revolver.

148

5. alegerea sculelor, portsculelor, dispozitivelor şi verificatoarelor necesare; 6. determinarea parametrilor regimului de aşchiere; 7. calculul lungimilor curselor de lucru; 8. calculul numărului de rotaţii echivalente ale arborelui principal pentru fazele de lucru; 9. stabilirea turaţiei optime; 10. calculul duratei ciclului de lucru; 11. determinarea distanţelor de închidere; 12. stabilirea poziţiei centrului rolei pe camă la începutul şi sfârşitul curselor de lucru; 13. determinarea poziţiei de reglare a capului revolver; 14. determinarea unghiurilor pentru mişcările neproductive; 15. calculul unghiurilor aferente mişcărilor de lucru; 16. completarea fişei de calcul; 17. întocmirea ciclogramei; 18. completarea planului de operaţii; 19. elaborarea desenelor de execuţie ale camelor. Cele mai importante momente în realizarea procesului de proiectare a tehnologii de fabricaţie pe aceste strunguri monoax cu cap revolver sunt:

1. stabilirea succesiunii fazelor de lucru; 2. calculul de reglare a automatului; 3. proiectarea camelor;

1.Stabilirea succesiunii fazelor de prelucrare La această etapă trebuie să se realizeze o repartizare a fazelor pe sculele aşezate

pe săniile transversale cât şi a sculelor din capul revolver cu suprapunere a acestor faze astfel încât să se asigure o durată minimă a ciclului de prelucrare. 2.Calculul de reglare a automatului

În acest caz se parcurg foarte multe subetape: • se calculează lungimile de cursă ciL ; • se calculează numărul de rotaţii echivalente ale arborelui principal pentru fazele

de lucru eiN ; • se calculează durata totală a fazelor de lucru eT ; • se calculează durata aproximativă a ciclului de lucru glc TTT += ; • se calculează durata aleasă alescT ; • se determină lungimile de închidere.

3. Proiectarea camelor. Presupune parcurgerea următoarelor subetape: • se determină razele camelor: raza de sfârşit de cursă ( fiR ), raza de început de

cursă ( miR ); • unghiul total pe camă a fazelor neproductive gtα

• se determină unghiul total pe camă pentru fazele auxiliare gtlt αα −= 0360 ; • se repartizează pe fazele de lucru liα ; • se trasează cama.

149

CAPITOLUL 10

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII PE AUTOMATE MULTIAX

Strungurile automate multiax sunt maşini de mare productivitate utilizate la producţia de serie mare şi masă. Acestea permit prelucrarea unor piese mai complexe şi cu un număr mai mare de suprafeţe decât strungurile monoax, dar precizia de prelucrare este mai scăzută. În societăţile comerciale le întâlnim sub denumirea de SAM 25/8 unde:

25 -prezintă diametrul semifabricatului ce poate fi utilizat: 8 – numărul de axe. 10.1. POSIBILITĂŢI TEHNOLOGICE. Pe aceste automate se pot prelucra următoarele tipuri de suprafeţe:

1. strunjirea suprafeţelor cilindrice interioare şi exterioare; 2. găurire; 3. alezare; 4. filetare; Strungurile multiaxe pot lucra după principiile: SAM cu prelucrare succesivă. Prelucrarea completă a piesei se realizează prin

trecerea succesivă a fiecărui ax principal împreună cu semifabricatul prin faţa unor grupe de scule montate pe sănii astfel ca în cadrul unui ciclu de lucru se prelucrează o singură piesă.

SAM cu prelucrare simultană. Fiecărui ax principal îi este afectat câte un grup de scule, aceleaşi pentru fiecare ax care realizează la fiecare post prelucrarea completă a unei piese. La un ciclu de lucru se prelucrează un număr de piese egal cu numărul de axe principale;

SAM cu prelucrare simultan -succesivă. Este o combinaţie a celor două sisteme deoarece prelucrarea completă a unei piese are loc la jumătate. La un ciclu de lucru sunt prelucrate 2 piese.

Schema de lucru a SAM cu prelucrare succesivă (fig. 10.123) Pe batiul 1 sunt montaţi, montanţii 2 şi 3 uniţi prin traversala 4 la partea

superioară. În montantul 2 este amplasat tamburul 5 cu axele principale 6. Pe ghidajul cilindrului 8 se depalsează sania longitudinală 7 care este prevăzută cu un număr de posturi pentru scule egal cu numărul axelor principale.

Sculele montate pe sania 7 execută numai mişcare de avans axial. Fiecare dintre săniile transversale 9 deserveşte câte un ax principal.

a. mişcare principală;

150

b. mişcare de avans transversal; c. mişcare de avans longitudinal; d. mişcare intermitentă a tamburului.

După retezarea din bară a piesei cu cuţitul de pe sania transversală de retezare şi retragerea tuturor săniilor se execută următorul ciclu.

1. eliberarea barei din arborele principal aflat în dreptul saniei de retezare;

2. avansul barei până la opritor; 3. stingerea barei în acel arbore principal;

4. deblocarea tamburului cu axe principale, rotirea lui cu un unghi z

0360

blocarea tamburului 5. avansul rapid, avansul tehnic lent; 6. retragerea rapidă a săniilor trasversale şi totodată a săniilor

longitudinale; 7. retezarea piesei din bară;

Atât fazele de lucru cât şi cele auxiliare sunt programate prin intermediul camelor montate pe axul de comandă care are o turaţie lentă ( lentn ) reglabil prin roţi de schimb pentru rotirea cu unghiul total lα şi o turaţie rapidă rn pe timpul ce axul de comandă se roteşte cu unghiul aα (auxiliar).

0360=+ al αα ; 10.2.PROIECTAREA OPERAŢIILOR DE PRELUCRARE.Comportă parcurgerea următoarele etape:

1. repartizarea fazelor pe posturile de lucru; 2. calculul de reglare a automatului multiax;

2

345

7 8

III

II

I

9IV

6

Fig. 10.123. Schema de lucru a unui strung automat multiax.

151

10.2.1.Repartizarea fazelor pe posturile de lucru

Se repartizează fazele de prelucrare cât mai uniform pe diferite posturi de lucru, adică pe diferite axe principale. Este preferabil ca timpul de prelucrare pe fiecare ax să fie acelaşi. Dacă timpul de lucru nu este acelaşi, atunci durata totală a ciclului de lucru în care se obţine o piesă finită va fi egală cu durata maximă de la unul din posturile de lucru. Se recomandă suprapunerea cât mai raţională între sculele de pe cele două sănii:

- să se evite suprapunerea la acelaşi ax a prelucrării de degroşare cu prelucrarea de finisare; - degroşările să se facă la primele posturi, iar finisările să fie executate la ultimele posturi;

10.2.2.Calculul de reglare a automatului multiax Se utilizează la calcularea lungimilor curselor de lucru.

[ ]mm 21 llll ici ++=

1l - distanţa de pătrundere a sculei cu avans de lucru;

2l - distanţa de depăşire; Dacă se notează cu pi raportul de transmitere a mişcărilor de la cama de comandă de

pe axul cu came la sania comandată atunci se determină ridicarea pe camă cipi lih ⋅= . Cunoscând ih se alege din setul camelor schimbabile cama corespunzătoare valorii ih

calculate, sau ih imediat superioară. Fiecare camă se caracterizează prin ih şi prin unghiul de rotire α a axului de comandă corespunzător parcurgerii ridicării pe came.

Având alese camele pentru toate fazele de lucru se poate construi ciclograma funcţională automată fie în coordonate polare, fie în coordonate rectangulare. Este necesar să se calculeze numărul de rotaţii iN al axelor principale pentru execuţia unei rotaţii complete a axului de comandă în ipoteza că axul cu came se roteşte în permanenţă cu turaţia de lucru ln ( lentn ).

zi K1=

ii

cii s

lNα

0360⋅= - din aceste valori se alege valoarea { }iNN max= şi această valoare va

servi pentru reglarea turaţiei tehnologice ne a axului de comandă.

0360l

b nNt α⋅= ;

r

aa n

t 13600 ⋅=α ; la αα −= 0360 ; min abc ttT +=

152

CAPITOLUL 11

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII FILETELOR 11.1.FILETAREA CU CUŢITE ŞI CU PIEPTENI DE FILETAT

Strunjirea filetelor cu cuţite se aplică la producţia individuală sau de serie. Pentru obţinerea unei precizii corespunzătoare a filetelor este necesară îndeplinirea

condiţiilor la filetarea cu cuţit: 1. profilul părţii aşchietoare a cuţitului să corespundă cu filetul ce se prelucrează;

• la filetele metrice 060=α • la filetele trapezoidale 030=α

2. tăişul cuţitului să fie conţinut în planul orizontal care trece prin axa piesei. În cazul abaterii cuţitului faţă de acest plan filetul prelucrat va prezenta erori ale unghiului profilului.

3. axa profilului să fie perpendiculară pe axa piesei. Filetarea cu cuţit se face în mai multe treceri, numărul acestora depinând de:

• pasul şi înălţimea filetului; • materialul piesei; • rigiditatea piesei; • precizia filetului.

După fiecare trecere „i” se dă cuţitului un avans transversal de reglare la adâncimea corespunzătoare trecerii.

La strunjirea filetelor metrice (triunghiulare) avansul de reglare se poate determina astfel (fig.11.124): a) avansul transversal se aplică pe direcţia perpendiculară pe axa piesei, cuţitul are unghiul 00=γ se caracterizează prin:

1. cuţitul aşchiază cu tăişul din stânga şi dreapta şi cu vârful său, grosimea aşchiilor de pe flancul din dreapta este egală cu grosimea aşchiilor de pe flancul din stânga, sd aa = ;

2. forţele de aşchiere sunt mai mari faţă de b); 3. are loc o uzură intensă a vârfului cuţit; 4. la piesele nerigide apar vibraţii; 5. aşchierea după profil;

153

b, c, d) avansul este oblic paralel cu flancul filetului din dreapta;

c) axa corpului cuţit este sub unghiul 2α faţă de direcţia perpendiculară pe axa piesei;

Se caracterizează prin: 1. pe tăişul din dreapta grosimea aşchiei ad. teoretic este 0, practic ea este

0≠ dar foarte mică; 2. forţele de aşchiere sunt mici; 3. uzura redusă a sculei aşchietoare.

Dezavantaje: Pe flancul din dreapta a filetului va rezulta o calitate de suprafaţă necorespunzătoare şi precizia va fi mai mică.

Metodele b şi c sunt recomandate la prelucrarea de degroşare la filetarea cu pas mare (>2 mm), urmând ca la trecerile de finisare să se realizeze după schema din fig.11.124 d.

Schemele b, c se numesc scheme prin generare. Mărimea avansului de reglare pe fiecare trecere poate fi cuprinsă între:

mm 2,005,0 ÷ - la a, b; mm 5,03,0 ÷ - la c;

Dezavantajul filetării cu cuţit constă în numărul relativ mare de treceri, ceea ce presupune un timp de bază tb. mare.

α adas

p

a)

α

p

asad = 0

b)

p

α

c)

as

p

α

Fig. 11.124. Avnsului de reglare în cazul prelucrării filetului metric.

154

Pentru filetarea cu cuţite într-o singură trecere se pot folosi blocuri de cuţite prevăzute cu plăcuţe din C.M.S ca în fig.11.125:

Blocul de cuţite armate cu carburi metalice sinterizate lucrează astfel:

1. realizează degroşarea; 2. realizează semifinisarea; 3. realizează finisarea;

La viteze mari cuţitele se dilată.Aceste blocuri de cuţite se realizează pentru filetele de precizie mai mică cu pasul până la 3 mm. Pentru mărirea preciziei se pot folosi cuţite pieptene de filetat care permit filetarea într-o singură trecere.

O secţiune printr-un cuţit pieptene este prezentată în fig.11.126. - dinţii de calibrat au rolul de a conduce scula şi de a calibra filetul; - partea de atac realizează filetul; La producţia de serie mare şi masă este necesară filetarea cu capete de filetat. Productivitatea este mare.

Există trei tipuri constructive de capete de filetat (fig.11.127). a) cu cuţite radiale; b) cu cuţite tangenţiale;

p

1 3

Fig. 11.125. Blocuri de cuţite armate C.M.S.

Fig.11.126. Secţiune printr-un cuţit pieptăne.

155

c) cu pieptene disc

a) Capete de filetat cu cuţite pieptene radiale.Aceste capete au o utilizare

mai redusă deoarece numărul de reascuţiri posibile este mai mic în comparaţie cu celelalte (maxim 10).

b) Capete de filetat cu cuţite pieptene tangenţiale permit un număr mai mare de reascuţiri (20-30) datorită lungimii mai mari a pieptenilor.

c) Capete de filetat cu cuţite pieptene disc. Numărul cel mai mare de reascuţiri este la cel cu cuţite disc (40-50 reascuţiri) care tind să înlocuiască celelalte tipuri.

Filetarea cu capete de filetat se poate realiza pe două tipuri de maşini: 1. maşini speciale de filetat şuruburi - capetele de filetat se rotesc, iar piesa execută

numai mişcarea de avans. 2. maşini cu capete de filetat nerotative - se folosesc la strungurile revolver

automate şi semiautomate. Piesa are mişcarea de rotaţie, iar capul de filetat o mişcare de avans longitudinal.

La terminarea cursei de filetare, capul de filetat se deschide automat, deci pieptenii ies automat din piesă, ceea ce permite retragerea rapidă a capului de filetat. La începutul filetării pieselor următoare capetele se închid automat.

Avantajele filetării cu aceste capete de filetat: 1. pierioada de exploatare este mai mare datorită numărului mai mare de

reascuţiri, permit eliminarea cursei în gol pentru deschiderea care se face lent; 2. vitezele de aşchiere permise sunt mai mari; 3. precizia de execuţie a filetului este mai mare, în clasa de execuţie mijlocie

sau fină; 4. durabilitatea sculei este mai mare.

a) b)

c)

Fig. 11.127. Capete de filetat.

156

11.2.FREZAREA FILETELOR

Este aplicabilă atât pentru filetele triunghiulare cât şi pentru filetele trapezoidale, atât pentru cele exterioare cât şi interioare, pentru filetele cilindrice dar şi conice.Nu este posibilă frezarea filetelor pătrate deoarece frezele de filetat au profil rectiliniu, iar erorile de formă ar depăşi erorile admisibile. Frezarea filetelor se poate face cu freze disc şi freze pieptene.

Frezarea filetelor cu freze disc se aplică la filetele lungi la care dl >2,5 şi pasul

mm5≥p . De asemenea, o restricţie, unghiul elicei filetului nu poate să depăşească 100. La

filetele cu unghiuri mai mari a elicei, prin frezare se face numai degroşarea şi pentru eliminarea erorii de formă se face prin strunjire cu cuţit sau prin rectificare Frezarea filetelor se face cu o singură trecere după schema următoare (fig. 11.128):

2dptg⋅

=π

ϕ ; 10≤ϕ ;

1. mişcarea principală a frezei sn ; 2. mişcare lentă pn ; 3. avansul ls ;

Profilul frezei disc corespunde cu profilul filetului. Tăişurile frezei sunt rectilinii deoarece freza este aşezată înclinat. Pentru a se obţine un profil corect al filetului ar fi trebuit ca freza să aibă tăişuri curbilinii care să corespundă cu profilul curb al filetului din secţiunea normală pe elicea medie a filetului . Abaterile de formă sunt admisibile pentru

010≤ϕ (unghiul elicei). Frezarea cu freze disc se execută pe maşini de frezat filete FCF-200 (maşină de

frezat caneluri şi filete).

sl = p

ψ

Fig. 11.128. Frezarea filetelor cu freze disc într-o singură trecere.

157

Filetele scurte se pot freza cu freze pieptene cu schema (fig. 11.129):

Această metodă de prelucrare se aplică când unghiul de înclinare a

eliciei 03≤ϕ .La începutul filetării freza pieptene execută o mişcare de pătrundere pe direcţie radială şi are loc pe ¼ din rotaţia pn şi filetul este complet când piesa a executat 1,25 rotaţii.

Dacă se frezează un filet cu z începuturi, atunci avansul longitudinal pzPs hl ⋅== .Acest procedeu are o productivitate ridicată.

Maşinile sunt maşini speciale de frezat filete. În cazul pieselor cu dimensiuni mari, care nu pot efectua mişcarea de rotaţie, se poate aplica frezarea cu freze pieptene pe maşini de frezat filete cu mişcare planetară fig.11.130.

s l = p

Fig. 11.129. Frezarea filetelor scurte cu freză pieptăn.

sl = p

n pl

n s

Fig. 11.130. Frezarea filetelor cu freze pieptăn pe maşini de frezat planetar.

158

La frezarea filetelor lungi se va folosi frezarea cu freze disc. Filetele cu diametru mare se vor realiza cu bacuri sau cu role de filetat.Pentru filete plasate pe suprafeţe cu canal de pană nu se recomandă filetarea cu cuţite. 11.3. RECTIFICAREA FILETELOR

Se rectifică filetele unor scule de filetare cum sunt tarozii, frezele de filetare, rolele pentru rularea filetelor, calibrele filetate pentru controlul filetelor, şuruburile conductoare a maşinilor unelte, suruburile micrometrice. Rectificarea filetelor se poate realiza prin mai multe procedee, astfel:

1. rectificarea cu disc abraziv monoprofil cu avans longitudinal; 2. rectificarea cu disc abraziv multiprofil cu avans longitudinal; 3. rectificarea cu disc abraziv multiprofil cu avans transversal; 4. rectificarea fără centre.

11.3.1. Rectificarea cu disc abraziv monoprofil cu avans longitudinal este indicată pentru filete de precizie mare în clasa de execuţie fină şi în cazul când lungimea filetată este de peste 40 mm, fig.11.131.

11.3.2 Rectificarea cu disc abraziv multiprofil cu avans longitudinal se aplică pentru filete lungi când este necesară o productivitate mai mare a rectificării, fig.11.132

sl = p

n p

ns

ψ ψ

sl = p

n p

sn

Fig. 11.131. Rectificarea filetelor cu disc abraziv monoprofil.

159

- precizie este mai mică decât la varianta anterioară; 11.3.3. Rectificarea cu disc abraziv multiprofil cu avans transversal este recomandată pentru filetele scurte (fig.11.133)..

a. discul abraziv trebuie să aibă lăţimea mai mare decât lungimea filetului cu 2-3 paşi;

b. precizia este mai mică decât la prima variantă;

nssl = p

n p

III

Fig. 11.132. Rectificarea filetelor cu disc abraziv multiprofil.

n s

n p

t

Fig. 11.133. Rectificarea cu disc abraziv multiprofil cu avans transversal.

160

11.3.4. Rectificarea filetelor fără centre.Procedeul cel mai productiv este rectificarea fără centre, care se aplică la producţii de masă pentru filetele în clasa de precizie medie şi de lungime mică, la piesele ce nu au gulere şi trepte (fig.11.134).

Discul de antrenare 2 trebuie să fie înclinat cu un unghi ϕ2 care să asigure o componentă. axială a vitezei care să determine avansul longitudinal. Discul 1 are profilul corespunzător cu al filetului, iar discul 2 are formă hiperboidală pentru a asiguracontactul după o dreaptă. Piesa rectificată este aşezată pe linearul de ghidare 3, sub unghiul ϕ faţă de axa discului rectificator.

ns

n p

2ψ

ψ

1

2

3

4

nd

Fig. 11.134. Rectificarea filetelor prin metoda fără centre.

161

CAPITOLUL 12

TEHNOLOGIA PRELUCRĂRII CANELURILOR

Canelurile pot fi clasificate după forma geometrică a profilului astfel: 1. cu profil dreptunghiular; 2. cu profil evolventric; 3. cu profil triunghiular; Îmbinările canelate se întâlnesc frecvent la cutiile de viteze a autovehiculelor şi

maşinilor unelte. Cea mai largă răspândire o au canelurile dreptunghiulare, ele fiind standardizate în trei serii:

a. uşoară; b. mijlocie; c. grea; Ansamblurile fixe şi mobile din seria uşoară se caracterizează prin înălţime minimă a

canelurilor şi a transmiterii momentelor de torsiune mai mici la sarcini fără şocuri. Ansamblurile fixe şi mobile din seria mijlocie transmit momentele de torsiune medii

la sarcini fără şocuri sau la sarcini pulsatorii. Ansamblurile din seria grea au un număr maxim de caneluri, înălţimea est emaximă şi

transmit momente mari în condiţii grele de funcţionare. În ceea ce priveşte canelurile evolventrice, ele asigură o centrare mai bună decât cele

dreptunghiulare, se caracterizează prin rezistenţă mai mare la sarcini variabile şi pot fi executate cu sculele folosite la danturare. Aceste caneluri se folosesc în construcţia autovehiculelor, centrarea fiind pe flancuri (CEF) şi, mai rar, centrare exterioară (CEE).

Canelurile triunghiulare au o înălţime mică şi număr mare de caneluri, ceea ce permite o bună centrare. Se folosesc pentru îmbinarea unor pârghii, manivele, etc..

Tehnologia de prelucrare a canelurilor şi precizia ansamblării sunt funcţie de tipul centrării (interioare, exterioare sau pe flancuri). Astfel, centrarea interioară se caracterizează prin contractul pe diametrul interior a arborelui canelat, în timp ce pe diametrul exterior există joc (fig.12.135).

Este cea mai bună centrare dar, din punct de vedere tehnologic, prezintă următoarele dezavantaje:

a. arborele canelat trebuie rectificat pe diametrul d şi pe flancuri; b. în butucul canelat este necesară rectificarea interioară.

162

Centrarea exterioară - contactul de centrare se face pe diametrul exterior al arborelui D, iar la diametrul interior există joc.

Tehnologia de execuţie este mai simplă ca şi precizia: a. arborele se rectifică pe suprafaţa diametrului exterior, pe maşini obişnuite

de rectificat rotund, şi pe flancuri; b. în butucul canelat nu mai este necesară rectificarea cilindrică interioară ci

numai calibrarea cu broşă a flancului canelurii şi a diametrului exterior; Se foloseşte această centrare dacă duritatea canelurilor permite calibrarea cu broşă a flancurilor.

40≤HRC

Centrarea pe flancuri se realizează dacă condiţiile de precizie sunt reduse. Se

folosesc la ansamblurile care trebuie să transmită momente de torsiune cu schimbări de sens. În acest caz,prin tehologia de fabricaţie trebuie să asigure rectificarea canelurii la arbore precum şi calibrarea suprafeţelor laterale.Se foloseşte la îmbinarei cardanice, la diferenţialele de automobile. 12.1.METODE DE PRELUCARE A CANELURILOR.

Canelurile dreptunghiulare ale arborilor canelaţi se pot executa prin:

12.1.1 Frezarea canelurilor exterioare.Se poate face prin două metode: 7.1.1.a cu freze disc sau freze profilate utilizând cap divizor; 7.1.1 b cu freze melc după principiul rostogolirii;

12.1.1.a Frezarea cu freze disc profilate. Schema de prelucrare este prezentată în fig.12.136

Dd

Fig. 12.135. Schema de centrareinterioară a ansamblărilor canelate.

163

La acest procedeu se asigură o precizie de prelucrare ridicată dar scula este complicată şi ascuţirea ei la fel. Pentru fiecare număr de caneluri şi diametru trebuie folosită o altă freză.

Timpul de bază ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

⋅++

= df

b nsLLLt ξ21

1L - lungime de pătrundere; ( )hDhL f −=1 ;

2L - lungime de depăşire; h - înălţimea canelurii;

fD - diametrul frezei; L - lungimea canelurii;

O productivitate superioară se poate asigura la acest procedeu dacă se dispune de maşini speciale de frezat caneluri cu 2 arbori principali la care se pot prelucra simultan două piese cu 2 freze profilate montate pe acelaşi dorn. Frezarea cu freze disc în două operaţii.Această metodă de prelucare prezintă avantajul unei productivităţi ridicate precum şi utilizarea unor freze cu o complexitate scăzută.

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

′′⋅′′

+′′++

′⋅′+′+

= db fnsLLL

fnsLLL

zt ξ22121 ;

dξ - timp de divizare;

Datorită productivităţii scăzute ea se foloseşte la producţia de serie mică. Mai există o variantă de frezare cu freze profilate de asemenea în două operaţii (fig. 12.138). Operaţia I – prelucrarea golurilor ce învecinează o canelură.

D

Fig. 12.136. Prelucrarea canelurilor cu freze disc profilate.

164

Operaţia II – obţinerea lăţimii b utilizând freze frontale cu plăcuţe CMS.

La toate variantele de frezare cu freze disc, precizia pasului canelurilor este mai mică, decât la frezarea cu freză melc care este o frezare continuă. (datorită erorilor de divizare pe care le introduce capul divizor). 12.1.1 b Frezarea prin rostogolire cu freză melc

Din punct de vedere cinematic este la fel ca la frezarea roţilor dinţate cilindrice cu

dinţi drepţi.

D

D

operatia I operatia II

Fig. 12.137. Prelucrare canelurilor cu ajutorul frezelor disc în două etape.

operatia I operatia II

Fig. 12.138. Prelucrarea suprafeţelor canelate cu freze profilate în două etape.

165

fn şi pn - cele două turaţii ale mişcării de rulare care sunt dependente cinematic

zkn

n fp

⋅= ;

k – nr. începuturi; z – nr. de caneluri;

Timpl de bază knsLLLzt

fb ⋅⋅

++⋅= 21 ;

bt este invers proporţional cu k. Se pot folosi freze melc cu 1=k şi 2=k . Frezele melc cu 2=k asigură o productivitate mai ridicată, însă precizie este ceva

mai scăzută. Se vor folosi la degroşare frezele melc cu 1=k se folosesc la operaţii de finisare sau atunci când frezarea se realizează într-o singură trecere la diametre mici sau

mm30≤D . Arborele de canelat se orientează pe maşină astfel:

1. orientare între vârfuri; 2. prinderea în universal; 3. prinderea în bucşă elastică pe fusul de la un capăt şi cu reazem pe vârf în

capătul opus; 4. prinderea la ambele capete în bucşe elastice;

Precizia cea mai ridicată se obţine la prinderea între vârfuri. 12.1.2 Rabotarea canelurilor

Se aplică pentru arbori cu caneluri de lungime mare şi se execută pe maşini speciale de rabotat caneluri, dotate cu un cap multicuţite. Acestea fiind poziţionate radial

nf

n p

protuberante

Fig. 12.139. Prelucrarea suprafeţelor canelate prin rostogolire cu freza melc modul.

166

în jurul arborelui de canelat astfel încât toate cele z caneluri sunt rabotate în acelaşi timp cu z cuţite.

Maşini folosite sunt de tip MA-4 (fosta URSS). Piesa este fixată în poziţie orizontală şi execută mişcări rectilinii alternative intrând în capul multicuţite care este fix. Pot fi executate caneluri deschise şi caneluri mărginaşe.

Rabotarea canelurilor este mult mai productivă decât frezarea, însă nu este economică pentru caneluri scurte (cu o lungime sub 50 mm). Pentru fiecare număr de caneluri z este necesar alt set de cuţite deoarece profilul cuţitelor se modifică odată cu z. Procedeul este economic la producţia de serie mare.

Mortezarea este indicată la acei arbori la care în apropierea părţii canelate există un singur guler sau o treaptă cu diametrul mai mare care împiedică ieşirea frezei melc la capăt de cursă. Ea se execută cu cuţit rotativ similar cu danturarea roţilor dinţate cilindrice şi se foloseşte pentru caneluri scurte. 12.1.3. Prelucrarea canelurilor prin deformarea plastică.

Prin rulare, utilizate la fabricarea de masă a arborilor canelaţi mici şi mijlocii, se obţin caneluri cu precizie medie.

1. Rularea cu cremaliere de rulat: Metoda Roto-flow Se aplică la caneluri evolventrice

• dinţii de atac apucă semifabricatul şi începe să se imprime în acesta, iar

dimensiunea dinţilor canelurilor se obţine la capătul acestor cremaliere; • este necesar ca cele două cremaliere să aibă o lăţime egală cu lungimea

canelurilor.

2. Rularea canelurilor cu role

Fig. 12.140. Prelucrarea canelurilor prin Metoda Roto – flow.

167

Acest procedeu se aplică pentru caneluri în evolventă sau pentru cele triunghiulare şi nu pentru cele dreptunghiulare la care profilul suprafeţei active ale rolelor ar trebui să fie mai complicat. Rolele au o parte de atac (cea conică).

12.1.4.Rectificarea canelurilor la arbori canelaţi

Canelurile cu profil evolventic se rectifică prin procedee de rectificat a roţilor dinţate cilindrice. Canelurile dreptunghiulare se rectifică în funcţie de tipul centrării. Se pot utiliza următoarele variantele:

a) cu disc abraziv profilat b) rectificarea cu trei discuri abrazive fixate pe acelaşi dorn; c) rectificarea cu două discuri.

a) Rectificarea cu disc abraziv profilat. Procedeul asigură o precizie ridicată a profilului, productivitatea este ridicată însă maşina de rectificat caneluri trebuie să fie echipată cu un dispozitiv complex de îndreptare-profilare cu trei diamante (fig.12.142).

Fig. 12.141. Schema de rularea a canelurilor cu role.

168

Discul abraziv execută mişcarea principală de rotire şi în acelaş timp execută o mişcare de avans radial intermitent mm/cd 025,0015,0 ÷=rs . Arborele canelat execută o mişcare rectilinie alternativă caracterizată de un avans longitudinal, precum şi mişcarea de divizare. b) Rectificarea cu 3 discuri abrazive fixate pe acelaşi dorn

Se vor folosi discuri cu duritate diferită pentru a se obţine o uzură cât mai uniformă.Pentru arbori cu z<6 caneluri este indicată rectificarea cu 1 disc abraziv, fig.12.143.

Pentru arbori cu z>6 caneluri este indicată rectificarea cu 3 discuri abrazive.

D

sr

Fig. 12.142. Schema rectificării arborelor canelaţi cu disc abraziv profilat.

D

sr

Fig. 12.143. Schema rectificării cu trei discuri abrazive fixate pe acelaşi dorn.

169

c) Rectificarea cu două discuri (procedeu nou de rectificare)

La productivitate mică şi mijlocie rectificarea canelurilor se poate realiza pe

maşini de rectificat plan folosind discuri circulare (fig.12.145).

Dezavantajul constă în faptul că aceeaşi piesă este rectificată prin două aşezări, pe

două maşini de rectificat, ceea ce micşorează precizia de execuţie a canelurilor şi se

Fig. 12.144. Schema rectificării arborelor canelaţi cu două discuri abrazive.

operatia I operatia II

Fig. 12.145. Schema de rectificare cu discuri obişnuite in două operaţii.

170

măreşte timpul total de rectificare cu 30-40% faţă de rectificarea unde se foloseşte un singur disc.

1. în ceea ce priveşte bazare arborele este orientat între vârfuri utilizând o inimă de antrenare. Înainte de rectificarea canelurilor este necesară rectificarea găurilor de centrare cu piatră abrazivă conică.

Prelucrarea butucilor canelaţi

Canelurile de pe butuci se pot executa prin următoarele metode: 1. broşare în cadrul unei producţie de serie mare; 2. mortezarea în cadrul unei producţie de serie mică şi individuală.

Broşarea găurilor canelate se poate realiza în două moduri: a) se broşează mai întâi gaura cilindrică; b) se broşează canelurile folosind o broşă profilată.

La operaţia de broşare se mai poate folosi o broşă combinată ce prelucrează atît gaura cilindrică cât şi canelurile.La acestă sculă dinţii broşei cilindrice alternează cu dinţii broşei canelate. Mortezarea se poate executa astfel:

a) cu cuţit; b) cu cuţit roată. La mortezarea cu cuţit este necesar existenţa unui cap divizor, pe când la

mortezarea cu cuţit roată prelucrarea este continuă. În ceea ce priveşte controlul canelurilor se verifică lăţimea cu calibre iar pentru verificarea toleranţei se folosesc calibre canelete complexe.

171

CAPITOLUL 13.

TEHNOLOGIA DE FABRICAŢIE A ROŢILOR DINŢATE.

13.1. TIPURI CONSTRUCTIVE DE ROŢI DINŢATE.

Roţile dinţate utilizate în industria constructoare de maşini se pot clasifica astfel: a)după poziţia axelor arborilor între care se transmite mişcarea - roţi dinţate cilindrice care transmit mişcarea între arbori paraleli - roţi dinţate conice care transmit mişcarea între arbori cu axele concurente - angrenaje melcate care transmit mişcarea între arbori cu axele încrucişate. b)după formă - roţi dinţate cu o singură coroană de tip disc fără sau cu butuc - blocuri de roţi dinţate cu 2-4 coroane - coroane dinţate - arbori pinion

La roţile dinţate de tip disc cu sau fără butuc alezajul poate fi neted, cu canal de pană sau cu caneluri fig. 13.146.

Coroanele dinţate sunt caracterizate prin raportu lungime diametru subunitar.

1<<dl . (fig.13.147).

a b c

Fig. 13.146. Roţi dinţate cu o singură coroană tip disc.a) roată dinţată fără butuc, cu alezaj neted.b) roată dinţată cu butuc cu canal de pană. c) roată dinţată cu butuc canelat.

172

Arborii pinion pot fi prevăzuţi cu dantură exterioară la un capăt sau cu dantură în zona centrală.(fig. 13.148). În funcţie de direcţia dinţilor roţile dinţate se pot clasifica şi astfel:

- roţi dinţate cu dinţi drepţi; - roţi dinţate cu dinţi înclinaţi; - roţi dinţate cu dinţi în V (fig.13.149) – fără degajare între dinţi

- cu degajare. - Roţi dinţate cu dinţi curbi.

Fig. 13.147. Coroană dinţară.

Fig. 13.148. Arbore pinion.

173

Roţile dinţate care trebuie să efectueze deplasare axială în cutiile de viteză pentru

cuplare, se execută cu dinţi rontunjiţii la un capăt sau la ambele capete. Această operaţiune în practică poartă denumirea de raionare fig 13.150.

13.2 MATERIALE ŞI SEMIFABRICATE FOLOSITE LA FABRICAREA ROŢILOR DINŢATE.

Alegerea materialului la fabricarea roţilor dinţate se face în funcţie de solicitarea mecanică şi de uzură, în funcţie de gabaritul impus şi de tehnologia de fabricaţie a acestora.Materialele se pot grupa astfel: 1. fonte;

a) b)

Fig. 13.149. Roţi dinţate cu dinţi în V a) fără degajare între dinţi; b) cu degajare între dinţi.

Fig.13.150. Dantură raionată.

174

2. oţeluri de cementare sau de îmbunătăţire; 3. aliaje neferoase; 4. materiale nemetalice. 1. Semifabricatele din fontă pot fi din fontă cenuşie F 200 sau F400 (SR ISO 185-94) pentru prelucrarea roţilor dinţate cu viteze periferice mici (v < 2m/s) şi supuse la solicitări nu prea mari; fonte cu grafit nodular. 2. Oţelurile de cementare sau îmbunătăţire sunt folosite în stare turnată, forjată sau laminată. Oţelurile tunate se utilizează pentru executarea roţilor dinţate cu diametrul mare (> 600 mm) şi se folosesc oţeluri nealiate sau oţeluri turnate aliate cu Mo+Cr+Ni. Roţile dinţate care lucrează la presiuni specifice mari şi sunt solicitate prin şocuri, se execută din oţeluri carbon nealiate de îmbunătăţire cu un procent de 0,3 – 0,5%C sau din oţeluri de înbunătăţire slab aliate cu Cr, Cr-Mo, Cr-Ni. Pinioanele ce angrenează cu acestea sunt mai intens solicitate la uzură şi se execută din oţeluri de cementare 0,1-0,3%C. Pentru roţile dinţate care lucrează la solicitări mari şi foarte mari se utilizează oţeluri complex aliate cu Cr, Ni şi Mo. La serii mijlocii şi mari de fabricaţie semifabricatele din oţeluri sunt matriţate. Oţelurile laminate se folosesc pentru fabricarea roţilor dinţate, cu construcţie simplă, cu diametru exterior < 50 mm. 3. Aliajele neferoase sunt indicate pentru fabricarea roţilor dinţate cu diametre foarte mici la care consumul de material este scăzut şi anume la construcţia aparatelor de măsură precum şi pentru fabricarea roţilor melcate la care frecarea în timpul angrenării este foarte mare se recomandă bronz cu aluminiu sau bronz cu staniu. 4. Materialele nemetalice se folosesc la roţile dinţate supuse unor solicitări foarte reduse. Se obţin costuri reduse de fabricaţie şi se poate realiza o productivitate mare prin injectarea în matriţă a materialului plastic.Aceste roţi nu se folosesc în medii cu umiditate deoarece sunt hidroscopice şi prin absorbţia apei îşi modifică dimensiunile. Principalele condiţii tehnice de fabricare a roţilor dinţate se referă la:

1. Precizia de formă; 2. Precizia dimensională ; 3. Precizie de poziţie a danturii în raport cu suprafaţa de centrare (alezajele la roţile

dinţate propriu zise şi fusurile la arbori pinion). In primul rând trebuie asigurate precizia de formă şi precizia dimensională. pentru

suprafeţele de centrare şi pentru suprafeţele frontale plane. Se impun o serie de condiţii tehnice pentru material şi tratamentul termic aplicat. In ceea ce priveşte precizia danturii, aceasta se exprimă prin treapta de precizie, jocul între flancuri şi abaterile distanţei între axe. Acesti indici sunt înscrişi într-un tabel din desenul de execuţie sau de ansamblu.

Treptele de precizie conform STAS 6273-81 sunt 12, dintre care se folosesc în construcţia de maşini 5÷9, pentru trepte mai mici de 5 se folosesc în mecanică fină.

Precizia alezajului roţii trebuie realizată cu diametrul în câmpurile de toleranţă H7÷H9.

Pentru fusuri se prescrie toleranţă a bătăii frontale a suprafeţelor frontale faţă de axa alezajului între 0,01 si 0,015 pentru diamentrul de 100mm.HRC după călire 58-60 iar pentru oţel de îmbunătăţire HRC 48-60. Rugozitatea suprafeţei flancurilor Ra = 1,6 – 0,8 μm.

175

13.3.PRELUCRAREA MECANICA A ROTILOR DINTATE Etapele principalecare trebuiesc parcurse sunt: - obţinerea semifabricatului. - operaţia de prelucrare mecanică a suprafeţelor nedanturate; - danturarea; - tratamentul termic; - operaţii de finisare a danturii: - şeveruire - rulare - rectificare - control final. In cazul arborilor pinion prelucrarea suprafeţelor nedanturate se face ca la arborii în

trepte fără danturi. Pentru seriile de fabricaţie mari frezarea capetelor şi centruirea se realizează pe maşini de frezat şi centruit, iar strunjirea diferitelor suprafeţe de revoluţie şi frontale se realizează pe strunguri de copiat SP 125 Co.

Pentru roţile dinţate operaţiunea de strunjire se realizează pe strunguri normale, frontale, şi pe strunguri Carussel.

Canalul de pană se execută prin mortezare. Canelurile prin broşare Un traseu tehnologic tip pentru prelucrarea roţilor dinţate este cel propus de ICTCM

Bucureşti care presupune parcurgerea următoarelor etape: 1. Strunjire I

− strunjire frontala cu respectarea cotei L− strunjire exterioara la d2 cu respectarea cotei l− strunjire interioara la d1− tesire exterioara si interioara

SHS 2X280

1. STRUNJIRE I

Fig. 13.151. Stunjire I pe SHS 2X280

176

2. Strunjire II

3. Broşare canal pană

SHS 2X280

2. STRUNJIRE II

− strunjire frontala cu respectarea cotei L1− strunjire exterioara la diametru d5− strunjire interioara la d4− strunjire interioara de finisare la d3− tesire exterioara

Fig. 13.152. Strunjire II pe SHS 2X280

3. BROSARE CANAL PANA

BVI 10/1000

Fig. 13.153. Broşare canal pană pe BVI 10/1000

177

4. Danturarea

5. Raionarea danturii - rotunjirea danturii pe o faţă - rotunjirea danturii pe cealaltă faţă, se execută pe maşina RRD 320

6.Tratamentul termic 7. Rectificare 1

4. DANTURAREA

Fig. 13.154. Prelucrarea danturii

5. RAIONAREA DANTURII

− rotunjirea danturii pe o fata− rotunjirea danturii pe cealalta fataRRD 320

Fig. 13.155. Raionarea danturii pe RRD 320

178

- se execută pe maşina de rectificat RIF 10/ 1000; Dacă desenul de execuţie a reperului o cere, atunci poate să existe şi rectificarea suprafeţelor opuse 8.Rectificarea II

- rectificare frontală A; - rectificare frontală sup. B cu respectarea cotei l3

9.Finisarea danturii prin şeveruire sau rectificare

A

0,02 A

7. RECTIFICARE I

− rectificare frontala cu respectarea cotei L2− rectificare interioara la d6 si frontala− rectificare interioara la d7RIF 10/100

Fig. 13.156. Rectificarea pe RIF 10/100

8. RECTIFICARE II

− rectificare frontala suprafata A− rectificare frontala suprafata B curespectarea cotei l3RIF 10/100

A

B

Fig. 13.157. Rectificarea celorlalte suprafeţe pe RIF 10/100

179

10. Controlul tehnic final.

13.4. DANTURAREA ROŢILOR DINŢATE CILINDRICE. Se poate realiza utilizând următoarele metode:

1. Danturare prin metoda copierii; 2. Danturarea prin metoda rostogolirii.

13.4.1.Danturare prin metoda copierii, se poate realiza prin: a. danturare cu freze disc modul; b. danturare cu freze deget modul; c. danturare prin mortezare cu cuţite profilate; d. danturare prin broşare cu generstoarea materializată. 13.4.1.1. Danturarea prin metoda copierii cu freză disc modul. A. Roţi dinţate cu dinţi drepţi.

Se realizează pe maşină de frezat universală echipată cu cap divizor sau pe maşină de frezat specializată cu sistem de divizare automată. unde:

- ns mişcarea principală de rotaţie a sculei în jurul axei proprii de revoluţie; - mişcarea de avans logitudinal sl executată de piesă; - mişcare de reglare sr,cu scopul prelucrării dintelui pe toată înălţimea; - mişcarea de divizare D (realizată cu cap divizor pe maşini specializate)

9. FINISAREA DANTURII SEVERUIRE SAU RECTIFICARE

0,8

Fig.13.158. Finisarea danturii

180

Pentru mărirea productivităţii se recomandă danturarea mai multor semifabricate fixate în pachet pe dorn sau se va recurge la frezarea cu mai multe freze disc modul montate pe acelaşi dorn danturând mai multe semifabricate. În acest caz este nevoie de cap divizor special multiax care să facă simultan divizarea.

O productivitate mai ridicată se obţine pe maşini specializate produse de firma Brown

– Sharpe, după ce se frezează un gol, freza disc modul revine în poziţia iniţială apoi

s

s

D

n

r

l

s

Fig. 13.159. Schema de danturare prin metoda copierii cu freză disc modul.

sn

Dlssr

Fig. 13.160. Schema de danturare simultană cu freze disc modul fixate pe acelaşi dorn.

181

mecanismul de divizare execută automat rotirea semifabricatului cu z

0360 şi apoi, tot

automat, urmează cursa de lucru pentru următorul gol. La frezarea cu freza disc modul se folosesc seturi de freze pentru fiecare modul. Pentru module până la 8 inclusiv, setul este format din 8 freze numerotate 1 ÷ 8; pentru module peste 8, seturi de 15 freze notate 1; 1,5; 2; 2,5;…; iar pentru roţi dinţate precise şi pentru module mari se folosesc seturi de 20

freze la care numerotarea se face astfel: 3; 413 ;

213 ;

433 ; 4.

Fiecare număr de freză din set se utilizează pentru un anumit domeniu de număr de dinţi. Profilul fiecărei freze corespunde golului pentru roata cu cel mai mic număr de dinţi prevăzut pentru freza respectivă, pentru celelalte numărul de dinţi mai mari profilul evolventei rezultă deformat dar cu erori acceptabile.

Datorită acestor erori acest procedeu este considerat un procedeu cu precizie redusă clasa de precizie 8÷11, iar m 3,62,3 μ÷=aR . B. Roţi dinţate cu dinţi înclinaţi.

Apar unele deosebiri ce sunt prezentate în schiţa din fig.13.161. La aceste roţi este necesar ca masa maşinii unelte cu piesa R să fie rotită faţă de

poziţia zero cu unghiul φ0 de înclinare a dinţilor.

Freza disc modul îşi va dispune profilul evolventic al dinţilor în secţiune N-N

normală pe elicea cilindrului de divizare, dar mai este necesar în plus şi ca piesa să efectueze în timpul frezării unui gol între dinţi o mişcare de rotaţie np. De aceea axul capului divizor trebuie să fie cuplat cu şurubul conducător (prin roţi de shcimb) al mesei care asigură avansul. De altfel se respectă condiţia cinematică.

n

N

N

s l

R

p

Fig. 13.161. Schema de danturare a roţilor dinţate cu dinţi înclinaţi prin metoda copierii cu freză disc modul.

182

minmm/ pEl nps ⋅=

Ep - pasul elicei dinţilor; βπ ctgdpE ⋅⋅=

d - diametrul de divizare;

βcoszm

d n ⋅= ;

Freza disc modul se alege în funcţie de nm care este standardizat şi indicat în desenul de execuţie. Din numărul setului se alege în funcţie de numărul de dinţi a roţii

echivalente notate cu β3cos

zze = . Roata dinţată echivalentă este acea roată dinţată cu

dinţi drepţi din planul N-N, care înlocuieşte roata cu dinţi înclinaţi. 13.4.1.2. Danturarea prin metoda copierii cu freză deget modul.

După principiul copierii se realizează frezarea danturii roţilor dinţate cilindrice cu

dinţi drepţi şi înclinaţi şi cu ajutorul frezei deget modul. (fig. 13.162) Procedeul de prelucrare presupune următoarele mişcări: • mişcarea de rotaţie a frezei deget modul în jurul axei de rotaţie caracterizată de

turaţia ns;

• mişcarea de avans longitudinal sl executat de către freza deget modul; • mişcarea de poziţionare pe direcţie radială sr executată de semifabricat; • mişcarea intermitentă de divizare executată de către semifabricat după prelucrarea

unui gol.

s s

D

n

r l

s

Fig. 13.162. Prelucrarea roţilor dinţate cilindrice cu dinţi drepţi cu ajutorul frezei deget modul.

183

Procedeul de danturare prin copiere cu freza deget este folosit mult pentru danturarea roţilor cu m >20 şi pentru roţi cu dantură în V. Freza deget fiind puţin rigidă condiţionează divizarea operaţiei în mai multe treceri (fig. 13.163).

În cazul prelucrării roţilor dinţate cu dinţi în V pentru obţinerea celor două elicii cilindrice care alcătuiesc curba directoare, este necesară translaţia frezei deget de-a lungul generatoarei cilindrului piesei, corelată cu rotaţia alternativă pn a piesei.Translaţia şi rotaţia sunt corelate cinematic respectând relaţia epl pns ⋅= ;

s s

D

n

r l

s sn

D

rs sl

sn

D

rs sl

Trecera 1se foloseste o frezascurta

Trecerea 2− se foloseste frezadeget conica

Trecerea 3− se foloseste frezadeget modul

−

Fig. 13.163. Prelucrarea danturi roţilor dinţate cilindrice cu dinţi drepţi cu freza deget în mai multe treceri.

sn

sl

n p

Fig. 13.164. Prelucrarea roţilor dinţate cu dinţi în V cu freza deget modul.

184

Avantajul în cazul utilizării maşinii unelte de frezat este costul redus al sculei. Dezavantajul constă în productivitate scăzută, mai ales în cazul frezării cu freză

deget care sunt scule mai puţin rezistente, nerigide, cu o durabilitate scăzută datorită numărului redus de dinţi. Aceste procedee sunt indicate numai la producţia de serie mică şi individuală, folosindu-se la roţi cu module mari, precum şi la activităţi de reparaţii şi întreţineri. Precizia este scăzută în trapta 9÷11. 13.4.1.3. Mortezarea cu cuţite profilate

- se aplică la prelucrarea roţile dinţate cu dinţi drepţi; - nu este posibilă prelucrarea roţilor dinţate cu dinţi înclinaţi;

Se foloseşte un dispozitiv de mortezat cu un număr de cuţite egal cu numărul de dinţi,

fiecare dinte materializând un gol. Semifabricatul fixat pe un dorn face mişcare rectilinie alternativă cu n cd/ min în

interiorul capului port-cuţite care este fix. După fiecare cd/ min. cuţitele primesc simultan un avans radial rs .

Înainte de începerea cursei în gol, cuţitele sunt retrase radial pe o mică distanţă 0,5 mm pentru a se evita frecarea de suprafeţele prelucrate.

Dacă este necesar să se dantureze roţi dinţate cu dimensiuni apropiate dar cu

profile diferite ale găurilor dintre dinţi, atunci va fi suficient să se schimbe cuţitele profilate păstrându-se celelalte elemente componente.Producţia de 8-10 ori mai mare faţă de freza melc modul. Costul capului cu cuţite profilate este ridicat aplicându-se numai la producţia de serie mare şi masă.

n cd/min

sr

0,5 mm

Fig. 13.165. Prelucrarea roţilor dinţate prin mortezare cu cuţite profilate.

185

13.4.1.4. Broşarea danturilor cilindrice

Acest procedeu de prelucare a roţilor dinţate se aplică atât pentru danturi interioare cât şi mai rar pentru danturi exterioare.

Pentru danturi exterioare se foloseşte un dispozitiv de broşare care are atâtea broşe câţi dinţi are roata de prelucrat (fig. 13.166).

Broşele profilate B sunt solidarizate într-un dispozitiv comun sub forma unui tub fiind despărţite între ele printr-o bară de ghidare care determină poziţia relativă a lor. Broşele descriu mişcarea rectilinie cu viteza v. Degroşarea în funcţie de modul se poate face într-o singură trecere sau în două treceri. Calibrarea se execută cu un dispozitiv de broşare separat la care fiecare din broşe are doi dinţi de calibrat.

Broşele utilizate în prezent au forţa de tracţiune până la 1000 kN.

piesa

brosa

ghidarebucsa de

s l

Fig. 13.166. Prelucrarea roţilor dinţate cu dantură exterioară cu ajutorul broşelor.

piesa

brosa

Fig. 13.167 Prelucarea roţilor dinţate cu dantură interioară cu ajutorul broşei.

186

13.4.2. Danturarea prin metoda rostogolirii. Această metodă de prelucare a roţilor dinţate presupune: - danturare cu freză melc modul; - mortezarea cu cuţit roată; - mortezarea cu cuţit pieptene;

13.4.2.1.Danturarea prin metoda rostogoliri cu freză melc modul.

Este foarte răspândit de la module 0,2÷36, atât pentru piese din oţel carbon şi aliate

cu condiţia ca HRC≤ 20÷30 cât şi pentru piese din aliaje neferoase. Se obţin danturi în treptele de precizie 7 şi 8 (fig.13.168).

Sunt necesare următoarele mişcări de lucru:

a) mişcarea de rulare care are două componente. 1. rotaţia piesei cu turaţia pn ; 2. rotaţia sculei cu turaţia sn ;

Pentru roţi dinţate cu dinţi drepţi între cele două mişcări de rostogolire trebuie să se realizere următoarea legătură cinematică:

ps

p

zk

nn

= , unde: k - numărul de începuturi ale frezei melc;

pz - numărul de dinţi a piesei. b) mişcarea de avans axial as executată de sculă pe direcţia axei

piesei.

La începutul prelucrării se stabileşte adâncimea de aşchiere prin mişcarea de poziţionare. radială pozs .

np

spoz

sa

n s

Fig. 13.168. Schema de prelucrare a danturii prin metoda rostogolirii cu freză melc modul.

187

Freza melc este montată pe maşină prin intermediul unui dorn portsculă pe o poziţie înclinată cu unghiul ω în cazul roţilor cu dinţi drepţi şi respectiv înclinată sub unghiul β ± ω în cazul roţilor dinţate cu dinţi înclinaţi. Frezarea danturii se poate efectua într-o singură trecere pentru module 2≤ , precum şi pentru roţi cu precizie mai redusă până la

4≤m şi se face în 2 sau 3 treceri pentru module >4, respectiv la roţile precise >2, iar la modulele m>8 sunt 3 treceri. Pentru creşterea productivităţii se poate efectua danturarea mai multor semifabricate prinse în pachet pe acelaşi dorn. Există mai multe tipuri de cicluri de lucru:

a. frezarea cu avans axial b. frezarea cu avans radial-axial c. frazarea cu avans diagonal sau axial trangenţial

a). Frezarea cu avans axial.

Cursa de lucru L, 2lBxL ++= unde: x - distanţa de pătrundere; 2l - distanţa de depăşire. Dezavantaje metodei

Din cauza distanţei x mari, timpul de bază este mai mare decât la celelalte variante.Durabilitatea sculei este scăzută deoarece freza lucrează cu dinţii din zona centrală, uzura se concentrează pe aceşti dinţi şi va impune ascuţirea frezei deşi ceilalţi dinţi de la capete nu sunt uzaţi. Expresia timpului de bază:

( )βcos

44

minmin 2

−=

⋅++

=⋅

=

f

papab

dx

nslBx

nsLt

sa

df

Fig. 13.169. Schema de frezare cu avans axial.

188

se recomandă mm522 ÷=l b).Frezarea cu avans radial axial

Această metodă de frezare a roţilor dinţate se aplică cu scopul eliminării dezavantajelor frezării cu avans axial.

rs - avans radial;

as - avans axial; Expresia timpului de bază:

min pa

axial

pr

radb ns

Lns

Lt

⋅+

⋅=

22lBLaxial +=

bt - este mai mic decât în cazul a

ar

rad

ss

hL

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ ÷=

+=

41

31

min1;

La pătrunderea radială dinţii frezei se uzează mai rapid. Nu se elimină dezavantajul uzurii pe mijlocul frezei. c). Frezarea cu avans diagonal sau axial tangenţial.

La acest procedeu este eliminat dezavantajul uzurii pe o anumită zonă a frezei

melc modul (fig. 13.171). Avantajele metodei: - uzura uniformă;

sa

f

s r

Fig. 13.170. Schema frezării cu avans radial axial.

189

- durabilitate mai mare a frezei; - freze melc cu lungimi mai mare decât lungimea standardizată cu scopul de a mări

durabilitatea sculei în special pentru dantura coroanelor dinţilor cu lăţime mare sau la danturarea în pachet.

La această variantă la reglarea maşinii unelte de danturat trebuie să se includă un lanţ cinematic de rulare şi diferenţialul maşinii deoarece roata ce se danturează trebuie să se rotească suplimentar corespunzător mărimii avansului tangenţial ts . La unele maşini avansul ts este înlocuit cu un avans intermitent executat la terminarea ciclului de lucru când platoul este retras. Acest avans intermitent se numeşte shifting.

Scula aceasta reprezintă un şurub melc evolventric, pe care s-au executat canale

normale pe elicea melcului pentru evacuarea aşchiilor. Numai freza care provine dintr-un şurub melc evolventric asigură o dantură a roţii cu profilul evolventric corect. Datorită unor defecte de execuţie a şurubului melc în evolventă, se recurge la realizarea unor şuruburi melc de înlocuire fie melcul arhimedic de tip ZA, care are profil rectiliniu în secţiune axială, fie de tip ZN1 , rectificat pe secţiune normală a dintelui, sau de tip ZN2, profil rectiliniu pe secţiunea normală pe golul dintelui.

Acestea se execută mai simplu deoarece detalonarea se face prin metoda detalonării radiale.

Se folosesc freze melc cu un singur început pentru frezarea de finisare şi se folosesc freze cu 3 ,2=k pentru frezarea de degroşare, după care urmează o frezare de finisare, sau severuire sau rectificare a danturii. Freza cu mai multe începuturi asigură o productivitate mai mare cu 40-50% faţă de freza cu un singur început ( 1=k ).

np

sa

n s

sn

s t

Fig. 13.171. Schema de frezare cu avans diagonal sau axial tangenţial.

190

13.4.2.2 Mortezarea danturii cilindrice cu cuţite roată

Se foloseşte pentru roţi dinţate cu dantură exterioară sau interioară şi pentru roţi dinţate cu dinţi în V, mai ales în cazul când danturarea cu freze în V nu poate să fie aplicată.

Scheme de mortezare a roţilor dinţate cilindrice este prezentată în fig. 13.172. Mişcările de lucru necesare danturării cilindrice cu cuţite roată sunt: - mişcarea principală n; - mişcarea de rulare compusă din două mişcări: sn şi pn , care trebuie să

îndeplinească următoarea cerinţă cinematică:

p

s

s

p

zz

nn

=

- mişcarea de avans rs executată de sculă la începutul lucrului şi este comandată de

o camă specială; - mişcarea de retragere radială pe distanşă mică a piesei sau a sculei pentru evitarea

frecării dintre dintele sculei aşchietoare şi suprafaţa prelucrată.

Mortezarea se execută pe maşini de mortezat cu ax vertical iar pentru arbori pinion

sau pentru danturi în V se folosesc maşini de mortezat cu ax orizontal. Pentru roţile în V sunt necesare două cuţite tip roată care lucrează simultan câte unul

pentru fiecare elice. Pentru roţile cu dinţi înclinaţi se folosesc cuţite roată cu dinţi înclinaţi. Sensul înclinării dinţilor pe cuţit sunt invers decât pentru piesă.

- cuţite de tip I, cuţite SYKES, se caracterizează prin faptul că tăişurile dinţilor sunt cuprinse într-un plan frontal;

- cuţite de tip II, cuţite FELLOWS, se caracterizează prin faptul că tăişurile sunt într-un plan normal pe elicea dinţilor sculei.

n cd/min

sr

n s

n p

Fig. 13.172. Schema mortezării roţilor dinţate cilindrici cu cuţite roată.

191

La aceste roţi se impune cuţitului roată în timpul curselor rectilinii alternative să primească o mişcare de rotaţie suplimentară. Această mişcare suplimentară fiind obţinută de la o bucşă cu ghidaj elicoidal de la berbecul port sculă. Pasul elicei bucşei cu ghidaj elicoidal trebuie să fie egal cu pasul elicei dinţilor cuţitului roată, iar înclinarea elicei dinţilor cuţitului trebuie să fie egală cu înclinarea elicei dinţilor piesei.

Precizia la mortezare este superioară faţă de frezarea cu freză melc, se asigură treapta 5 pe maşini de danturat precise şi treapta 6 la maşini de danturat normale. Rugozitatea flancurilor dinţilor este mai mică m6,12,3 μ÷=aR .

13.4.2.3 Mortezarea roţilor dinţate cu cuţit pieptene.

Acest procedeu este o metodă de prelucrare ce se bazează pe principiul rostogolirii însă, spre deosebire de frezarea cu freze melc sau mortezarea cu cuţit roată la care rularea este continuă, la acest procedeu este discontinuă, fiind întreruptă pentru divizare.

Cuţitul pieptene are forma unei cremaliere cu flancurile detalonate. Se aplică pentru toate tipurile de roţi cu dantură exterioară:

- cu dinţi drepţi; - cu dinţi înclinaţi; - cu dinţi în V. Se utilizează pentru roţi dinţate cu module foarte mari 60≤m şi cu diametre de până

la 12000 mm.

Mişcările de lucru sunt: - mişcarea principală – mişcarea rectilinie alternativă a cuţitului pieptăn n cd/ min

( ) mincd/ 21000

d

m

lBv

n+⋅

=

mv - viteza medie a berbecului

n, cd/min

s r

s t

np

Fig. 13.173. Schema de prelucrare a danturilor prin mortezare cu cuţit pieptăn.

192

- mişcarea de rulare: rotaţia piesei pn corelată cu mişcarea de translaţie ls care este

executată sau de piesă, sau de cuţitul pieptene; - mişcarea de avans radial rs : până ce scula ajunge la adâncimea de aşchiere dorită; - mişcarea oscilantă de retragere a cuţitului la cursa în gol. Prelucrarea se execută pe maşini speciale astfel:

I - maşină ce lucrează după principiul generării evolventei cu rularea după dreaptă mobilă numită maşina Parkinson (Sunderland), mişcarea de translaţie este executată de cuţitul pieptene, iar mişcările rectilinii alternative au loc în plan orizontal. II – maşina care lucrează după principiul generării evolventei cu dreaptă fixă tip Magg.

- mişcarea de translaţie este executată de piesă iar mişcarile rectilinii alternative au loc în plan vertical.

Aceste maşini lucrează în mai multe cicluri de lucru deoarece nu se pot construi cuţite pieptene aşa de lungi astfel ca toţi dinţii piesei să se prelucreze într-un ciclu.

Fiecare ciclu este alcătuit din: - poziţionarea sculei în plan radial; - aşchierea propriu-zisă; - retragerea sculei La fiecare ciclu se prelucrează o grupă de kz dinţi: 1, 2, 3 dinţi. Divizarea se

realizează astfel:după ce s-a danturat o grupă kz de dinţi cuţitul se retrage în afară se întrerupe mişcarea de rotaţie, cuţitul se deplasează tangenţical II pe aceeaşi lungime care a înaintat. În procesul de danturare se deplasează radial III şi începe un nou ciclu.

Pentru roţile dinţate cu dinţi în V sunt necesare două cuţite pieptene fiecare cu câte o latură a V-ului.

Numărul de cicluri, respectiv numărul de divizări, depinde de numărul de dinţi ai roţii şi de modul Roţile cu dinţi înclinaţi se danturează după acelaşi principiu, deosebirea fiind că berbecul port cuţit este înclinat cu unghiul de înclinare a dinţilor roţii. Pentru module mari a roţilor dinţate se recomandă ca degroşarea să se facă cu cuţite de formă simplificată care execută canale dreptunghiulare apoi există o fază de finisare.

Se foloseşte un cuţit în trepte deoarece s-a constatat că prezintă o mai bună stabilitate faţă de un cuţit trapezoidal care ar putea fi folosit. Lăţimea totală a aşchiei b pe un flanc este la acel cuţit mai mică decât la cuţitul trapezoidal. Avantajele procedeului:

1. cuţitul pieptăne de forma unei cremaliere se poate executa cu o precizie mai ridicată decât cuţitele roată şi frezele melc;

2. simplitatea profilului rectiliniu a cuţitelor permite să se respecte abateri ale pasului de cel mult mμ2± şi abateri de unghi de 1′± .

Datorită preciziei mari a sculei se pot obţine chiar la module mari danturi cu precizie ridicată în treptele 6 şi 7 şi o rugozitate m3,66,1 μ÷=aR Dezavantaje

1. procesul de lucru este discontinuu fiind întrerupt periodic pentru revenirea sculei, respectiv a piesei în poziţia iniţială în vederea divizării din care cauză productivitatea este de 30-40% mai mică decât la celelalte procedee prezentate.

2. cinematica maşinii unelte mai complicată şi reglarea mai dificilă;

193

13.4.3.Finisarea danturilor

Urmăreşte realizarea a două scopuri: • obţinerea preciziei profilului evolventric al dinţilor care să asigure angrenarea fără

zgomot a roţilor dinţate; • îmbunătăţirea calităţii suprafeţei flancurilor dinţilor pentru ca funcţionarea

angrenajului să fie lină şi în scopul creşterii durabilităţii; Procedeele de finisare se pot împărţi:

1. Pentru roţile netratate termic a căror duritate permite folosirea de scule din oţel rapid ( pR ) sau oţeluri pentru scule (OSC)

2. Procedee de finisare pentru roţile tratate termic – călite care necesită utilizarea discurilor abrazive

Din prima categoria fac parte: 1.a) rularea; 1.b) severuirea;

Din categoria 2 fac parte: 2.a) rectificarea danturii; 2.b) rodarea danturii;

Rularea are ca scop îmbunătăţirea calităţii suprafeţei flancurilor printr-o ecruisare

superficială care se obţine la angrenarea roţii de prelucrat cu două sau trei roţi sculă şi care au acelaşi modul.

În timpul angrenării se realizează o apăsare cu forţa P a sculelor pe piese cu un

mecanism de acţionare hidraulic, sau pneumatic şi datorită acestei apăsări se produce ecruisarea flancurilor dinţilor. Prin această prelucrare se produc şi modificările unor erori a danturii. În timpul rulării se utilizează lichid de ungere dar fără pulberi abrazive.

P

Roti scula

Fig. 13.174. Schema de finisare a danturii prin rulare.

194

Procedeul nu se aplică roţilor care ulterior se supun la tratamente termice pe motiv că ecruisarea dispare la aplicarea tratamentului termic.

Dezavantajul metodei constă în aceea că prin ecruisare se introduc tensiuni interne suplimentare în stratul superficial. De aceea, în locul rulării, unele societăţi prevăd operaţia de şeveruire. Prin rulare rezultă trepta a 7-a de precizie dacă înainte de rulare piesele erau în treptele 8 sau 9 de precizie.

Severuirea. Răzuirea unor aşchii fine de pe flancul dinţilor cu ajutorul muchiilor aşchietoare ale unor canale cu profil dreptunghiular, practicate pe flacurilor dinţilor sculei şeveruite, care poate fi de forma unei roţi dinţate sau de forma unei cremaliere ce angrenează cu roata piesei. Se aplică dacă duritatea roţii danturate este HRC 35≤ În caz contrar apare uzura rapidă a severului. S-au experimentat şi severe cu dinţi din carburi metalice sinterizate reuşind să se şeveruiască şi roţi dinţate tratate termic.

Prin şeveruire se obţine o calitate foarte bună a suprafeţei flancurilor cu m 6,18,0 μ÷=aR , valori comparabile cu cele obţinute la rectificarea danturii.Se

corectează eroarea de profil a dintelui şi se reduce bătaia radială a dintelui cu condiţia ca înainte de şeveruire bătaia radială să nu aibă valori mari. La şeveruire o bătaie radială mare se transformă într-o eroare de pas a danturii.

La acest procedeu de şeveruire axele şeverului şi piesei sunt înclinate la unghi δ

pentru a putea angrena. La o roată cu dinţi înclinaţi, şeverul are dinţi înclinaţi cu un alt unghi de înclinare faţă de roata dinţată. δββ += ps ;

Pentru a se şeverui întreaga lăţime B a danturii este necesară şi o mişcare de avans ce se poate efectua în trei variante:

1. pe direcţia longitudinală, ca în cazul schiţei (fig. 13.176); 2. pe direcţie transversală; 3. pe direcţie diagonală.

n p

seversr

s

p

sn

vpvsp

vf

Fig. 13.175. Schema de şeveruire cu şever roată.

195

La fiecare capăt de cursă roata piesă mai capătă şi o mişcare de avans radial pentru a se executa mişcarea pentru trecerea următoare. În general presiunea între sculă şi piesă, necesară aşchierii, se obţine fie radial, prin micşorarea distanţei între axele roţilor, fie tangenţial, prin frânarea roţii antrenate care poate fi piesa sau scula.

În practică, unghiul δ se recomandă 150 pentru roţi dinţate din oţel şi 100 pentru roţi dinţate din fontă

pv . – viteza periferică a roţii piesă;

sv - viteza periferică a severului;

v - viteza de aşchiere ps vvv −=

În triunghiul vitezelor se aplică teoria sinusului astfel:

( )

p

pss

p

s vp

vvβββ

βδ

βπδ cossin

cossinv v

2sinsin s

−⋅==⇒

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +

= ;

La această variantă cu avans longitudinal, lungimea de cursă a roţii piesei dpc llBL ++= .

unde: pl - lungimea de pătrundere; dl - lungimea de depăşire; ( )mm 10,5 ÷== dp ll ; Dezavantaje:

- uzura sculei se concentrează pe zona centrală din lăţimea şeverului: 2. Şeveruirea cu avans transversal. În acest caz roata dinţată realizează un avans rectiliniu alternativ pe direcţie perpendiculară pe axă. Avantajul metodei constă în: - cea mai productivă; - calitatea flancurilor dinţilor puţin mai scăzută; - uzura şeverului este uniformă pe întreaga lăţime a lor datorită disecţiei avansului. Astfel se măreşte durabilitatea sculei.

Dezavantajul este că lăţimea sculei este mai mare; 3. Şeveruirea cu avans în direcţie diagonală. Avantajul acestei metode constă în: - lăţimea Bs poate să fie mai mică decât lăţimea piesei datorită avansului diagonal; - prin operaţii de şeveruire a danturii se asigură precizia în treptele de precizie 6÷7. În orice caz, cu 1÷2 trepte de precizie mai ridicată decât precizia înainte de şeveruire.

Productivitatea şeveruirii în comparaţie cu productivitatea rectificării aceeaşi roţi dinţate este de 4÷6 ori mai mare. Finisarea danturii roţilor tratate termic. Rectificarea danturii trebuie să fie precedată de rectificarea alezajului roţii, alezaj ce va constitui baza tehnică la operaţia de rectificat a danturii şi totodată să se facă rectificarea suprafeţei frontale a butucului roţii dinţate.

Pentru rectificarea alezajului la fabricaţia de serie mică prinderea roţilor dinţate se face pe diametrul exterior al danturii.

196

Centrarea se poate face manual utilizând un comparator cu cadran a cărui palpator este în contact cu suprafaţa alezajului. La această variantă de centrare se recomandă ca înainte de rectificat alezajul să se rectifice şi diametrul exterior a danturii pentru a se obţine o bună coaxialitate cu gaura.

La producţia de serie mare, pentru operaţia de rectificare a alezajelor se utilizează dispozitive speciale de prindere în care roata dinţată este orientată după suprafaţa flancurilor dinţilor prin intermediu unor role la roţile cu dantură dreaptă şi cu ajutorul unor bile la roţile dinţate cu dinţi înclinaţi. Rectificarea danturii se poate realiza prin: a). Procedee de copiere - cu disc abraziv cu profil dublu; - cu disc abraziv cu profil simplu; b). Procedee de rulare Rectificarea danturii prin copiere cu disc abraziv cu profil dublu se realizează prin materializarea ambelor flancuri a unui gol dintre doi dinţi (fig.13.176).

Procedeu presupune următoarele mişcări de lucru:

1. mişcarea de rotaţie a discului abraziv realizată cu o turaţie astfel ca viteza periferică m/s 3530 ÷=v

2. mişcarea de avans longitudinal a piesei care este o mişcare lentă după rectificarea fiecărui gol;

3. divizarea D 4. după ce s-a efectuat o rotaţie completă de 3600 în urma divizării are loc mişcarea

de avans radial a roţii dinţate pentru obţinerea adâncimii de aşchiere la trecerea următoare;

s

D

n rs

Fig.13.1768. Schema de rectificare prin copiere cu disc abraziv cu profil dublu.

197

Acest procedeu se numeşte procedeul Ortcutt;

Profilarea discului abraziv cu un dispozitiv de profil după şablon se foloseşte pentru acest procedeu.

Caracteristicile acestui procedeu:

1. productivitatea este relativ redusă faţă de alte variante deoarece cele două flancuri ale dinţilor sunt materializate de părtiţe frontale ale discului abraziv. De aceea intensitatea procesului de rectificare este relativ scăzută;

2. Precizia danturii rectificate este întrucâtva mai mică pentru că uzura discului abraziv este neuniformă din cauza diferenţei dintre maxd şi mind a părţii active a discului ceea ce reprezintă o viteză diferită.

Aceste dezavantaje sunt parţial eliminate la rectificarea cu disc abraziv cu profil simplu - procedeul AFEDR SCHAUDT

sablon

Fig. 13.177.Schema de profilare a discului abraziv cu un dispozitiv de profilat după şablon.