Curs TCM II.pdf

Lucian Grama

Editura Universitii Petru Maior" TRGU-MURE

2013

TEHNOLOGIA CONSTRUCIEI DE MAINI

- TCM II

Tehnologii de fabricare

-Tehnologii electrofizice i cu energie concentrat-

EDITURA UNIVERSITII PETRU MAIOR TRGU - MURE

- 2013 -

UNIVERSITATEA PETRU MAIOR" TRGU MURE

T.C.M. II - Tehnologii de Fabricare, Tehnologii Electrofizice i cu Energie Concentrat

3

Prefa

Lucrarea de fa TEHNOLOGIA CONSTRUCIEI DE MAINI - TEHNOLOGII DE FABRICARE, TEHNOLOGII

ELECTROFIZICE I CU ENERGIE CONCENTRAT se adreseaz viitorilor specialiti, ingineri n tehnologia construciei de maini, ct i n domeniul ingineriei manageriale. Se urmrete conturarea cunotinelor de specialitate, insistnd asupra laturii tehnologice. Capitolele lucrrii trateaz att tehnologiile

clasice de prelucrare prin achiere a metalelor ct i tehnologiile neconvenionale mai importante, prezentate deja n majoritatea ntreprinderilor constructoare de maini. Despre unele capitole s-au scris chiar tratate ntregi, prezenta

lucrare fiind doar un punct de plecare n contextul formrii de baz a viitorului specialist ca inginer.

Recomand celor ce o vor studia, utilitatea bibliografiei prezentate n finalul lucrrii, atunci cnd vor dori a investiga mai n amnunt domeniul specializrii pe care i-o aleg. Aduc mulumiri recenzenilor pentru complexul aport adus prin sugestii la redactarea final a materialului, fiindu-mi de un real ajutor tiinific, profesional.

Mulumesc tuturor celor care m-au ajutat i ncurajat n publicarea lucrrii mele.

Autorul


5

Cuprins

Prefa ......................................................................................................................................... 3

Cuprins ....................................................................................................................................... 5

Introducere .................................................................................................................................. 6

PARTEA I - Tehnologii de fabricare ....................................................................................... 10

Capitolul 1: Tehnologia de prelucrare a suprafeelor exterioare de revoluie ..................... 11

Capitolul 2: Tehnologia de prelucrare a suprafeelor interioarea de revoluie (alezaje)...... 90

Capitolul 3: Tehnologia de prelucrare a suprafeelor plane ............................................... 124

Capitolul 4: Tehnologia de prelucrare a suprafeelor profilate .......................................... 157

Capitolul 5: Tehnologia de prelucrare a filetelor ............................................................... 187

Capitolul 6: Tehnologia de prelucrare a roilor dinate ...................................................... 223

Capitolul 7: Tehnologii de prelucrare de mare productivitate ........................................... 280

Bibliografie - Partea I ........................................................................................................ 296

PARTEA II - Tehnologii electrofizice i cu energie concentrat ........................................... 300

Capitolul 8: Tehnologii neconvenionale cu ndeprtare sau cu depunere de material ..... 301

Capitolul 9: Tehnologii neconvenionale fr ndeprtare de material .............................. 392

Bibliografie - Partea II ....................................................................................................... 405


6

I N T R O D U C E R E

PRELUCRABILITATEA, CA FACTOR TEHNOLOGIC

Fabricarea, aciunea de a fabrica a provocat apariia tehnologiei, ca tiin a metodelor i a mijloacelor de prelucrare a materialelor, mai precis a ansamblului proceselor, metodelor, operaiilor etc. utilizate n scopul obinerii unui anumit produs. Aa cum s-a prezentat, legtura ntre concepie i materializare (proiectare-fabricaie) este realizat prin nsi tehnologia de fabricare (fig.1.).

Fig.1.

Dup cum se observ, prelucrabilitatea constituie una dintre principalele caracteristici ale sistemului tehnologic elastic: main-unealt, dispozitiv, pies, scul, constituind un al cincelea element distinct, influenndu-le pe toate celelate n ansamblul complex al tehnologiilor de fabricare. Istoricete vorbind, folosirea termenului de prelucrabilitate; machinability - n limba englez, are loc pentru prima oar la jumtatea anului 1920, n comunicrile tiinifice ale acelor timpuri (Herbert,

PRODUS

MATERIALIZARE- fabricaie -

CONCEPIE- proiectare -

Flux:INFORMAIIMATERIALE

ENERGIE

TEHNOLOGIA DEFABRICARE

SISTEMULMain Unealt Dispozitiv Pies Scul

PRELUCRABILITATEA


7

Rozenheim, Sturney), succednd pe cele ale lui F.Taylor (On the Art of Cutting Metal - 1907) i inspirndu-se din aceasta din urm. Orice specialist este tentat s defineasc prelucrabilitatea prin achiere n legtur cu domeniul su de activitate. Astfel, pentru productorul de scule, un material prelucrabil este n primul rnd acela, care uzeaz mai puin scula achietoare. Un energetician de formaie, consider un material uor prelucrabil acela care va consuma prin acest mecanism o cantitate minim de energie. n alt ordine de idei, un productor de maini-unelte va considera c se poate atribui calificativul de uor prelucrabil, cazul n care solicitrile mecanice care apar n lanul cinematic al utilajului respectiv, puterea consumat n timpul regimului de lucru sunt ct mai sczute (de preferin minime). Din punctul de vedere al productorului de piese de schimb (chiar diverse ca varietate contructiv) n serie mare sau n mas, materialul considerat uor prelucrabil este acela care permite obinerea unei ct mai mari cantiti de piese (organe de maini) ntr-un interval ct mai scurt de timp i dac e posibil la un cost de fabricaie ct mai redus. Din punct de vedere al tehnologului (al autorului n spe) un produs este uor prelucrabil (de fabricat, de confecionat, etc.) dac acesta n ntregul ansamblu al lui necesit un efort minim de pregtire a fabricaiei, n vederea producerii acestuia la un volum de serie (sau mas). Pregtirea fabricaiei nseamn nu numai proiectarea regimurilor tehnologice de prelucrare, normarea tehnic, S.D.V.-izarea procesului tehnologic ci i anumite msuri de natur invers (mergnd de la tehnolog la proiectant), viznd reproiectarea unor repere considerate netehnologice, adic foarte greu sau practic irealizabile n condiiile unor dotri existente. Aici, autorul, consider necesar definirea unui criteriu, numit de complexitate tehnologic a piesei ce urmeaz a fi realizat printr-o anume tehnologie de fabricare. Acest criteriu trebuie s porneasc de lamaterialul ales, complexitatea formei geometrice a reperului n cauz, precizia dimensional, calitatea suprafeelor care urmeaz a fi prelucrate, proprietile prin care piesa respectiv rspunde solicitrilor fizico-mecanice n ntregul ansamblu din care face parte i n care funcioneaz. Se face din ce n ce mai mult apel la analiza acestor parametrii de proprietate folosind metodele de calcul pe baza elemntului finit, sub aspectul particular care nglobeaz ntregul departament al fabricaiei organelor de maini. Revenind la prelucrabilitatea prin achiere a metalelor (obiectul principal de care ine seama oricare tehnologie de fabricare n construcia de maini) se poate constata i din lucrarea [70], organizaia


8

internaional de standardizare ISO, prin proiectul su de norm ISODIS/3685, i-a propus standardizarea condiiilor de efectuare a ncercrilor de achiere, ncercri care s permit n primul rnd compararea proprietilor de prelucrare ale mai multor materiale, respectiv a prelucrabilitii acestora, dar i a calitii sculelor, privid durabilitatea lor.

n sintez, prelucrabilitatea prin achiere, ca factor tehnologic caracterizeaz un ansamblu de proprieti legate de tehnologia de execuie prin achiere a unui reper dat, proprieti capabile s asigure desfurarea n condiii avantajoase a operaiilor de achiere (viteze mari de achiere, uzuri minime ale sculelor achietoare, consum redus de energie, obinerea unei caliti ct mai bune a suprafeelor prelucrate, etc.).

Fig.2. Influena diferitelor factori asupra indicatorilor de prelucrabilitate,

n condiiile specifice ahierii metalelor se prezint n schema bloc din fig.2.

Parametriiregimului de lucru

Caracteristicilesculei achietoare

Natura lichidelorde rcire-ungere

Factori exteriori materialului

ncercarea de prelucrabilitateMaterialsemifabricat

Indicator deprelucrabilitate

Factori interni legai denatura materialului

Compoziia chimic iprocedeul de elaborare a

semifabricatului

Proprieti fizico-chimico-mecanice

Tratamentultermic aplicatmaterialului


9

Cu ct o pies se poate executa cu eforturi mai mici, cu att se poate afirma, c este mai tehnologic. Corelarea tuturor parametrilor constructivi- tehnici i tehnologici constituie viabilitatea soluiilor alese n fabricaia modern.

Se poate afirma din ce n ce mai mult, c cele mai puternice fore industriale sunt acelea care dein o tehnologie de fabricare capabil s produc o ct mai mare diversitate de produse ntr-un timp ct mai scurt, i la costuri ct mai accesibile.

Nu ne rmne dect s ne orientm tot efortul gndirii spre acest el, al adevratei deontologii a profesiunii de inginer.

PARTEA I

Tehnologii de fabricare

T.C.M. II - Tehnologii de Fabricare

11

C A P I T O L U L 1

1. TEHNOLOGIA DE PRELUCRARE A SUPRAFEELOR EXTERIOARE DE REVOLUIE

Majoritatea organelor de maini, componente ale subansamblelor i ansamblelor sunt piese aflate n micare de rotaie, avnd un rol bine definit i fiind executate tehnologic dup form, caracteristici, mrime si material. n aceast categorie intr piesele de tip "arbori", avnd n componena lor: arborii drepi, cotii i excentrici (axe cu came). Vom cuta s parcurgem n ordine, tehnologia de fabricaie a fiecrui tip de piese din aceast categorie.

1.1. Prelucrarea arborilor drepi Arborii drepi se caracterizeaz prin faptul c toate suprafeele lor au o ax dreapt comun. n figura 1.1. se poate vedea o clasificare a diferitelor categorii de arbori drepi.

Tipurile reprezentative de arbori n clasa arborilor a)- arbore n trepte simetrice; b)- arbore n trepte asimetrice

Fig. 1.1. A.


12

Diferite categorii de arbori drepi a)- netezi; b)- cu trepte ntr-un sens; c)- cu trepte n ambele sensuri d)- tubulari

Fig. 1.1. B. a.) - arbori netezi b.) - arbori cu trepte ntr-un sens c.) - arbori cu trepte n ambele sensuri

d.) - arbori tubulari

De asemenea, o clasificare n funcie de raportul dintre lungimea (l) i diametrul mediu (d) se poate face astfel:

ld

< 3 arbori scuri

3 ld

10 arbori mijlocii

ld

>10 arbori lungi

n categoria arborilor, din punct de vedere al greutii i dimensiunii intr ncepnd de la piesele de aparatur fin si pn la arbori grei (diametre ce depesc 1500 mm, lungimi peste 10m i greuti mai mari de 60100 tone. Condiii tehnice de execuie : - precizia dimensiunilor (diametrelor) suprafeelor importante s corespund n general claselor 6-7 I.S.O., iar n anumite cazuri chiar clasei 5 I.S.O.


13

- privitor la calitatea suprafeelor, n afar de zonele corespunztoare montrii n lagre, acestea nu depesc des nivelul corespunztor cotelor libere STAS 2300-75. - erorile de form: ovalitate, poligonalitate, abateri de la circularitate n general (pe seciune) i n lungul axei de rotaie (conicitate, form de butoi, etc.), acestea trebuie s se nscrie n limitele condiiilor prescrise de proiectant. - erorile de poziie: - coaxialitatea suprafeelor cilindrice importante (btaia radial), perpendicularitatea fa de ax (btaie frontal), paralelismul flancurilor canelurilor i a canalelor de pan cu axa arborelui, simetria canalelor de pan fa de ax; toate acestea sunt erori n general mici, tolerate si trebuiesc respectate (tehnologic fie spus: inute sub control). - rugozitatea suprafeelor arborilor: depinde de densitatea lor de ex.: la acele tronsoane, care formeaz ajustaje cu piesele care se monteaz pe arbore, rugozitatea este cuprins ntre limitele:

Ra = 1,6 0.4 m - duritatea superficial: - ndeosebi a poriunilor fusurilor trebuie prescris i respectat conform cerinelor (clire superficial, cementare, nitrurare, durificare prin deformare plastic, etc. )

1.1.1. Operaii pregtitoare Enumerm n continuare succesiunea tehnologic a acestora: 1.1.1/a. Debitarea suprafeelor Este necesar pentru a aduce semifabricatul la dimensiunea prelucrabil, ct mai apropiat de cea final, cu posibilitatea de-a putea fi prins n dispozitivul mainii-unelte, dup care se va trece la prelucrarea mecanic. Aceast operaie se poate face cu ajutorul ferstraielor cu pnz sau circulare (fig. 1.2.) pe maini de tiat cu ghilotin sau pe maini de debitat, destinate special acestui scop (fig. 1.3). n anumite cazuri debitrile se pot face chiar pe mainile unelte existente, utilizndu-se frecvent: - debitarea prin frezare cu freze disc, prin strunjire pe strunguri special amenajate sau cu discuri abrazive.


14

Fig.1.2

Fig.1.3. Desigur, n funcie de tipurile de producie (individual, serie, mas), debitarea se mai poate face pe maini de debitat anodo-mecanice (cu band sau disc), fie prin procedeul tierii cu flacr (oxiacetilenic), cu plasm, laser, etc. De reinut c debitarea, ca procedeu trebuie neaprat corelat cu tipul de producie i cu precizia cerut. Ca orice procedeu tehnologic i debitarea trebuie s aib eficiena maxim. 1.1.1/b.ndreptarea semifabricatelor Se face cu scopul eliminrii deformaiilor semifabricatelor n urma operaiei de debitare, fie de corectare a acestora dac ele existau n prealabil. Este cu att mai necesar cu ct lungimea lor este mai mare, fie raportul l/d este mare. Se urmrete creterea preciziei de prelucrare. Operaia de ndreptare poate fi fcut la cald i la rece. ndreptarea la cald se poate recomanda de exemplu n urma operaiilor de forjare (imediat dup), la un timp scurt pn piesa nu s-a rcit. n producia individual ndreptarea se poate face n diverse moduri: ncepnd de la prinderea n maini unelte i ndreptarea cu o scul ce exercit doar o for de apsare, i mergnd pn la utilizarea preselor sau dispozitivelor simple de ndreptat (pe baz de supori i prghii).


15

ndreptarea la rece n producie de serie i mas se face cu ajutorul unor maini speciale (de ndreptat i calibrat) O astfel de main este prezentat n fig. 1.4. Aceast main se compune din trei perechi (1,2,3) de role de form hiperboloidal, nclinate cu un unghi =70 (sau 20 fa de vertical), ele fiind fixate pe un cadru 5 care se rotete (n) antrenat fiind de un reductor de turaie (cu roi dinate). Ca urmare a acestei rotiri, rolele vor primi i ele o micare de rotaie n jurul axei lor proprii. astfel rotindu-se perechea de role (1) va produce micarea de avans (s) a barei (4) urmnd ca perechile de role (2) i (3) s produc chiar ndreptarea.

Fig. 1.4. Dac dorim, s repetm operaia, prin simpla schimbare a sensului de rotaie (n) a cadrului (5), micarea se va produce n sens invers lui (s) , iar bara va trece de mai multe ori printre role. Unele maini au posibilitatea ca dup ndreptarea rolelor (3) s se produc i calibrarea barelor cu ajutorul unei filiere (7) (conform fig. 1.1/c.). O soluie diferit, dar existent se poate vede i n fig. 1.4/b., unde una din cele trei role este constructiv altfel (de tip butoi). Condiii tehnice privind ndreptarea: - se admit curburi de 1/4 - 1/6 din valoarea adaosului de prelucrare, dar nu mai mari de 0,5-1 (mm) la o lungime de 1000 mm. - precizia de ndreptare poate s se situeze ntre 0,5 - 0,2 mm/1000mm lungime - precizia de calibrare a diametrului: 0,030,05 mm n aceast situaie se poate obine o calitate superioar a suprafeei. n produciile de mas, mainile de ndreptat i calibrat sunt cuplate (destul de frecvent) cu mainile de decojit i degroat.


16

1.1.1/c. Realizarea bazelor tehnologice Statistic, majoritatea tipurilor de arbori se prelucreaz ntre vrfuri. Aceste vrfuri materializeaz axa de rotaie a lor, impunnd precizia de generare, precum i posibilitatea de controla cotelor efectiv-realizate n urma prelucrrii. Realizarea gurilor de centrare poart numele de centriure. Ele realizeaz bazele tehnologice de prelucrare i de control (msurare). naintea operaiei de centriure (care constituie prelucrarea propriu zis a gurilor de centrare) se impune prelucrarea obligatorie a suprafeelor frontale, adic planarea. n acest mod se realizeaz de altfel precizia necesar gurilor de centrare prin obinerea perpendicularitii dintre suprafaa frontal i axa gurii de centrare (respectiv axa de simetrie a arborelui). Prelucrarea de planare se poate face prin strunjire sau frezare pe maini universale, n funcie de seria de fabricaie. n cazul particular al produciilor de serie i mas, aceast operaie se execut pe maini agregat specializate i de productivitate mare, realiznd dup planarea prin frezare frontal i centruirea din aceeai prindere (fig. 1.4/A.). Forma gurilor de centrare sunt dependente de diametrul i greutatea arborelui n cauz, fiind standardizate conform STAS 1361-73 (vezi fig. 1.5). Dimensiunile gurilor de centrare se dau n tabelele din fig. 1.6., respectiv fig. 1.7.

Fig. 1.4. A


17

Forma A- fr con de protecie Forma B- cu con de protecie

Forma C- cu degajare pentru finisarea frontal ulterioar a pieselor centruite Forma R- cu raz

Fig. 1.5.


18

Forma A Forma B d l1 l2 l1 l2 min min (0,5) 0,8 0,48 - - (0,63) 0,9 0,60 - - (0,8) 1,1 0,78 - - 1,0 1,3 0,97 1,3 1,27 (1,25) 1,6 1,21 1,6 1,60 1,6 2,0 152 2,0 1,99 2,0 2,5 1,95 2,5 2,54 2,5 3,1 2,42 3,1 3,20 3,15 3,9 3,07 3,9 4,03 4,0 5,0 3,90 5,0 5,05 (5,0) 6,3 4,85 6,3 6,41 6,3 8,0 5,98 8,0 7,36 (8,0) 10,1 7,79 10,1 9,35 10,0 12,8 9,70 12,8 11,60

Fig. 1.6

Forma C Forma D d l1 l2 d D1 D r min min max

1 1,3 0,97 0,6 5 2,12 2,5 3,15 (1,25) 1,6 1,21 0,6 6 2,65 3,15 4

1,6 2 1,52 0,9 7 3,35 4 5 2 2,5 1,95 0,9 8,5 4,25 5 6,3

2,5 3,1 2,42 1,1 10 5,3 6,3 8 3,15 3,9 3,07 1,7 13 6,7 8 10

4 5 3,90 1,7 16,5 8,5 10 12,5 (5) 6,3 4,85 2,3 20,5 10,6 12,5 16 6,3 8 5,98 2,9 25 13,2 16 20 (8) 10,1 7,79 3,5 30 17 20 25 10 12,8 9,70 4,3 36 21,2 25 31,5

Fig. 1.7.


19

Reamintim c e important de tiut aplicarea notrii simplificate a gurilor de centrare pentru care dm n continuare exemplele din fig. 1.8. Se tie, din cunotinele dobndite la Achiere i Scule Achietoare c asemenea gurii de centrare se pot obine utiliznd centruitoarele (burghie de centruire), fie mai multe scule ori scule combinate (fig. 1.9/a,b,c,d.) Gurile de centrare trebuiesc executate precis i bine dimensionate fa de greutatea arborelui sau mrimea forelor de achiere, ele fiind baze tehnologice pentru un ntreg ir de operaii, trebuind s aib i o durabilitate corespunztoare. Deteriorarea acestora poate duce la fixri necorespunztoare, uzarea prematur a mainii unelte. Tot n mod negativ se repercuteaz execuia lor necorespunztoare (compromind rolul vrfurilor de centrare) fig. 1.10/a i b.

Gaura de centrare trebuie s rmn pe piesa finit Exemplu: gaura de centrare A4, rugozitatea Ra 0,4 STAS 1361-73

Gaura de centrare nu trebuie s rmn pe piesa finit Exemplu: gaura de centrare B5, STAS 1361-73


20

Fig. 1.8

Fig. 1.9

Fig. 1.10/a Fig. 1.10/b

O importan deosebit o are i respectarea coaxialitii gurilor de centrare, n vederea achierii cu un adaos de prelucrare uniform, neuniformitatea ducnd (dup cum tim de la capitolul "precizia de prelucrare") la obinerea abaterilor de form, excentricitilor, suprafee cu pete, etc. (fig. 1.11/b).


21

Fig. 1.11.

n afar de precizia de poziie, gurile de centrare trebuie s mai asigure i precizia de form pentru ca contactul cu vrfurile de prindere s fie ct mai corespunztor realizat. n caz de nerespectare a acestei recomandri (fig. 1.12) presiunea dintre vrf i pies crete, frecarea va fi mai mare, producndu-se nclziri accentuate, eventual grupri ale suprafeelor, ducnd n final la compromitarea preciziei de prelucrare. n cazul n care nu se respect precizia dimensional a gurilor de centrare (fig. 1.13.), precizia de prelucrare a arborelui scade proporional cu abaterea (gurii de centrare).

a) b)

Fig. 1.12.


22

Fig. 1.13.

Exemplul din fig. 1.13. este edificator. Aici dac nu s-a respectat adncimea gurii de centrare (de tip "A") care vine n contact cu vrful din ppua fix a strungului, la prelucrarea arborelui din figur, atunci eroarea de bazare b care apare astfel, va produce variaia cotei "b" a arborelui n limitele a1 i a2, influennd proporional tolerana cotei b. Aceast eroare de bazare va fi:

b

D

tgD D

tg=

=

2 2max min

(1.1) Problema expus apare cu att mai pregnant, cu ct n situaia arborelui din fig. 1.13. acesta se prelucreaz pe un sistem tehnologic reglat (n prealabil) la cot (respectiv cotele C i A). n vederea contracarrii (anihilrii) efectului acestor erori se pot utiliza vrfuri de centrare special construite (culisante n direcia axial) cu posibilitatea prelurii erorii de lungime (fig. 1.14.). Astfel, deplasarea axial a vrfului poate compensa erorile provocate de variaiile adncimii gurilor de centrare, fcnd nul eroarea de bazare b n direcie axial, ntruct baza de aezare va coincide cu baza de msurare. n situaia cnd avem de-a face cu arbori tubulari, acetia se prind ntre vrfuri cu ajutorul unor dopuri de centrare (avnd gurile de centrare gata prelucrate) sau n anumite cazuri chiar sprijinind vrfurile n alezajul arborelui.

Fig. 1.14.


23

1.1.2 Strunjirea arborilor Strunjirea, ca procedeu tehnologic, este cel mai des utilizat n prelucrarea arborilor. Prin acest mod se obine o calitate bun a suprafeei prelucrate (de la degroare la finisare), o cretere a preciziei dimensionale, mrirea preciziei de form (prin nsi generarea suprafeei) i de poziie, axa de rotaie a semifabricatului fiind aceeai cu axa de simetrie a piesei (arborelui). n tabelul din fig. 1.15. se prezint legtura dintre treapta de precizie economic (I.S.O.), clasa de precizie economic (vechiul STAS) i rugozitatea suprafeei (Ra) care se obine astfel:

Felul prelucrrii

Treapta de precizie economic (ISO)

Clasa de precizie economic (vechiul STAS)

Rugozitatea suprafeei

Strunjire - Degroare

14-15 9-10 12,5 - 25

Strunjire - Semifinisare

12-13 7-8 6,3 - 12,5

Strunjire - Finisare

9-10 4-6 3,2 - 6,3

Fig. 1.15.

Referitor la schemele de strunjire , n cazul prelucrrii cu un cuit, acestea sunt prezentate n fig. 1.16. Se observ, c diferena dintre ele se refer la divizarea adaosului de prelucrare. Analiznd cele trei variante: a), b) i c) se pot afirma, c: - varianta a) este economic privind eforturile reduse la achiere, adaosurile de prelucrare pe treapt fiind mici durabilitatea sculei crete. nsumnd ns timpii de baz necesari celor trei treceri, acetia sunt cei mai mari (n comparaie cu celelalte variante b. i c. ).


24

Schema b) este cea mai convenabil din punct de vedere al productivitii; aici adaosul de prelucrare din prima treapt a trebuit s fie divizat prin dou treceri, altfel durabilitatea sculei era periclitat (forele de achiere fiind prea mari). n schema c), aceasta fiind o combinaie a primelor dou se reduce timpul de baz prin realizarea primelor dou trepte dup achierea unui adaos echivalent cu adaosul treptei a treia. Dac ntlnim astfel de situaii n cazul produciilor de serie mare i mas se va recurge la prelucrarea cu multicuite (fig. 1.17). Montarea lor se poate face pe strunguri speciale fie pe strunguri normale modernizate. n varianta a), cuitele sunt reglate n funcie de lungimea treptelor arborelui di diametrele lui efective. Cursa de lucru n acest caz este reglat cu lungimea L a arborelui (respectiv suma lungimilor celor trei trepte l1+l2+l3). Strunjirea n varianta b) prevede o ptrundere cu un avans Sp (de ptrundere) necesar cuitelor 1 i 2, urmnd ca apoi s se achieze cu avansul S1. Se combin astfel divizarea pe lungime cu reglarea pe adncime a sculelor. Varianta a treia c), utiliznd un cuit suplimentar (1a), este eficient doar cnd lungimea treptei respective (a treia) este in multiplu ntreg al lungimii treptei celei mai mici. Pentru a ne putea permite prelucrarea cu multicuite, strungurile destinate acestor prelucrri trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii: - putere suficient de mare (necesar achierii cu multicuite) - rigiditate sporit - construcie special - snii mai multe (cel puin dou) n vederea fixrii cuitelor i posibilitii de-a lucra cu avans longitudinal i transversal. n vederea creterii productivitii, sniile lucreaz simultan (fig. 1.18.)

Fig.1.16.


25

Aplicarea prelucrrii cu multicuite nu se face doar la arborii n trepte ci i la cei drepi, cu scopul mririi productivitii (fig. 1.19) Referitor la forma umerilor treptelor la arborii care se prelucreaz, este bine s se rein c acetia se pot realiza odat cu strunjirea treptelor, dac diferena n lungimea treptelor este mai mic dect adaosul de prelucrare. n acest caz, se pot utiliza cuite cu unghiurile de atac "x" corespunztoare (fig1.20/a,b) Dac diferena dintre diametrele treptelor este mai mare, atunci este necesar ca prelucrarea umerilor s se fac cu avans transversal (fig. 1.20.c.).

n cazul prelucrrii arborilor lungi i subiri, din motive de rigiditate (a semifabricatului) se recomand utilizarea lunetelor. Acestea sunt dispozitive speciale de susinere cu scopul mririi rigiditii piesei, de preferin chiar n imediata vecintate a zonei de achiere. Crete astfel stabilitatea sistemului tehnologic, ameliorndu-se i fenomenele vibratorii nedorite.


26

Fig. 1.17.

Fig. 1.18.


27

Fig. 1.19.

Fig. 1.20.

. Fig. 1.21


28

n fig.1.21. i 1.22. se prezint dou tipuri de lunete: fixe i mobile (de urmrire). Luneta fix (1.21.) se monteaz pe batiul strungului normal. Arborele (1) se centreaz pe reazemele (2), care se regleaz cu ajutorul uruburilor (3). n acest caz, reazemele (2) sunt inele exterioare ale unor rulmeni (pot fi i bacuri simple de bronz sau oel).

Fig. 1.22.

Partea superioar (6) se poate fixa de cea interioar (5) cu urubul (4), n vederea unei manevrri mai uoare. Uneori, la strunjit, aceste lunete pot ine locul i ppuii mobile (n cazul arborilor lungi - la strunjiri frontale). De regul strunjirea cu lunete nu permite viteze mari, din cauza sistemului lor de ungere. Lunetele mobile (de urmrire) fig.1.22.,acestea sunt fixate pe cruciorul strungului n imediata vecintate a cuitului. Ele pot avea de asemenea dou sau trei bacuri reglabile, folosindu-se la prelucrarea arborilor netezi (lungimi pn la 1500 mm i diametre 20 d 50). Desigur, n producia de serie i mas prelucrarea arborilor drepi i de lungimi mari se face folosind mainile speciale, asemntoare utilajelor de ndreptat i decojit, utiliznd de asemenea dispozitive de ghidare, iar datorit motivelor de rigiditate arborele execut micarea de avans iar micarea principal este executat cu un cap cu multicuite.


29

Totodat, un capitol aparte l constituie prelucrarea arborilor prin copiere sau pe maini cu comand program (clasic) sau numeric.

1.1.3. Frezarea arborilor Dup cte am vzut i cunoatem, strunjirea este unul din cele mai obinuite procedee de prelucrare a arborilor de dimensiuni mari (turnai, forjai sau matriai). Acest procedeu devine nerentabil, din cauza productivitii sczute i al exploatrii neavantajoase a sculelor. S artm deci care sunt dezavantajele strunjirii acestor tipuri de arbori: - viteza de achiere este limitat de forele centrifuge mari care pot s apar in timpul lucrului - cuitele de strunjit, ca scule, nu se comport prea bine n cazul degrorii semifabricatelor turnate, n care caz incluziunile de nisip (cuar) influeneaz nefavorabil durabilitatea sculei. - creasta superficial (dur) a semifabricatelor matriate sau forjate influeneaz n acelai mod (negativ) uzura i respectiv durabilitatea cuitului de strung. Fa de dezavantajele enumerate, n cazul strunjirii arborilor, prezentm comparativ cu acestea avantajele frezrii lor: - creterea durabilitii muchiei achietoare; - posibilitatea utilizrii vitezelor mari de achiere; - chiar n cazul adaosurilor neuniforme; - productivitate mult sporit; - posibilitatea adaptrii capetelor de for chiar pe diferite strunguri. n cazul frezrii arborilor, att piesa ct i scula se rotesc n jurul axelor proprii avnd viteze de rotaie diferite. Viteza de achiere rezultant se obine astfel din compunerea celor dou micri, plus micarea de avans executat fie de pies sau de scul. Ca scule, se utilizeaz freze-disc, cilindro-frontale, capete de frezat, etc.

Fig. 1.23.


30

Posibilitile de frezare a arborilor sunt ilustrate n fig. 1.23. Aici se pot observa diferite tipuri de freze monobloc (a,b,c) sau combinate (joc de freze -d) cu care se execut capetele de arbori. Ca regul general, la degroare se aleg freze cu diametru mic, avnd dini mai mari i dispui mai rar (pentru a permite achierea pe un dinte i o adncime mai mare). La prelucrrile de finisare se aleg freze cu diametru mai mare i cu dini mai muli i mai mici. Frecvent se utilizeaz i frezarea cu capete de frezat (fig.1.24. a. i b.). n situaia din fig.1.24.a. procedeul se preteaz la frezarea poriunilor scurte (capete de arbori de orice fel). Se poate utiliza fie cnd piesa se rotete, fie cnd piesa st pe loc. Desigur, procedeul de frezare al arborilor se preteaz ndeosebi pe maini specializate. Un astfel de exemplu se poate vedea n fig. 1.25.

Fig. 1.24.b.

Cazul "a" se refer la situaia n care cele dou seturi de freze sunt identice. Astfel prelucrarea arborelui se termin dup o jumtate de rotaie a piesei (mai precis 180+5).

Fig.1.24.a.


31

a) b) Fig. 1.25.

n cazul n care grupele de freze nu sunt identice (cazul b"), atunci prelucrarea arborelui se termin dup 360+10.

Fig.1.26.

Acest procedeu este cel mai productiv, justificndu-se n producia de serie mare i mas, ndeosebi la prelucrrile de degroare, utilizndu-se jocurile de freze. Fazele frezrii, pe aceste tipuri de maini sunt identice n fig.1.26. Ca regul general se pretinde construcia capetelor de frezat (prin joc de freze) n aa fel nct s se realizeze echilibrarea ct mai corect din punct de vedere al forelor de achiere. n faza a) are loc o apropiere a semifabricatului de scule. Faza b) execut cursa de lucru, arborele deplasndu-se doar cu avansul de lucru i rotaia (np) a acestuia. n faza c) are loc achierea definitiv ncheindu-se rotaia (np) cu 180+5 respectiv 360+10, de la caz la caz (freze simetrice sau asimetrice). n final, n faza d) are loc o ndeprtare rapid a


32

semifabricatului (piesei) urmnd desprinderea ei din dispozitivul de prindere.

1.1.4.Broarea arborilor Ca i n cazul precedent al frezrii arborilor, broarea este un procedeu modern, aplicat acolo unde se justific (producie de serie mare i mas), adic unde trebuie s se obin o productivitate ridicat. Broarea clasic (obinuit) permitea lucrul cu o vitez de achiere v = 4-20 (m/min). n cazul de fa, vitezele de achiere pot fi: v=50-80 (m/min) broe din oel rapid, respectiv v=180-260 (m/min) broe armate cu plcue din carburi metalice. Avantajul principal al aplicrii acestui procedeu la fabricarea arborilor l const realizarea cu ajutorul unei singure scule (broa) a tuturor fazelor: degroare, semifinisare, finisare, calibrare. Sculele utilizate pot fi plane sau circulare (fig.1.27. respectiv 1.28.). Ca modalitate de prelucrare, broarea circular se poate face cu scule avnd dini exteriori fie dini interiori (fig.1.29/a i b), fie cu dini exteriori dar cu micare planetar (fig. 1.30.). Referitor la ndeprtarea adaosului la prelucrare, aceasta se face fie succesiv (fig. 1.31/a) fie progresiv (fig. 1.31/b). n cazul brorii succesive, adaosul de prelucrare pe dinte trebuie s fie mai mic, deoarece este constant pe toat lungimea de prelucrat (grosimea "t"). n cazul brorii progresive, adaosul de prelucrare pe dinte a" se ia progresive ntreaga lungime a poriunii arborelui (care se broeaz).

Fig. 1.27.

Aceast broare (progresiv) se caracterizeaz prin faptul c adncimea de achiere este mare i limea mic; doar ultimii 1-2 dini (de finisare) trebuie s aib limea ct lungimea suprafeei care se prelucreaz (a arborelui). n fig. 1.32. se poate vedea aplicarea brorii cu

Fig. 1.28.


33

broe plane pe o main de frezat orizontal (piesa este prins n arborele principal al mainii).

Fig. 1.29.

Referitor la precizia de prelucrare n cazul brorii circulare (fig. 1.33.), aceasta depinde n mare msur de modul de generare a suprafeei (inclusiv uzura sculei, rigiditatea sistemului,..etc.). Dup cum se observ din fig. 1.33. grosimea achiei variaz dup arcul MN. n acelai mod variaz i seciunea achiei. Astfel, drept consecin, se va produce o eroare de form (conform fig.1.34).

Eroarea "" se poate calcula astfel:

Fig. 1.30.

Fig. 1.31.

Fig.1.32

Fig.1.34.

Fig.1.33.


34

= r rv f (1.2.)

unde rv - raza maxim i rf - raza minim (raza care trebuie obinut) din OMO1 rezult:

r A R ARv = + 2 2 2 cos

(1.3.) sau r A R ARv = + ( ) ( cos )2 2 1 (1.4.) dar rf =A-R (1.5.) deci r r ARv f= +

2 2 1( cos ) (1.6.)

tiind c: 1 22

2 =cos sin (1.7.)

i =sin SR0

2 (1.8.)

rezult:

1 22

22

24

216 8

22

02

02

202

2 =

=

= =cos sin SR

SR

SR

(1.9.)

deci r r AR SR

rAS

Rv f f= + = +2 0

2

22 0

2

28 4

(1.10.)

= = + = +

r r rAS

Rr r

ASRrv f f f f f

2 02

02

2

12

41

41

considernd ASRr

xf

02

24= (1.11)

rezult ( )1 12+ x , care dezvoltat n serie TAYLOR n jurul punctului x=0 devine:

adic: 14

1 12 4

02

2

12

02

2+

= + +

ASRr

ASRrf f

.........

Am neglijat ceilali termeni ai seriei, ei fiind infinit mici. Relaia (1.11.) devine:


35

= +

=rASRr

ASRrf f f

18

18

02

202

(1.12.)

deci = ASRrf

02

8

(1.13.)

Particulariznd n cazul unei broe plane, cnd raportul A/R tinde la limit ctre 1

AR

R rRR

f=

+

=

lim 1 (1.14.)

atunci eroarea va fi:

=Srf

02

8 (1.15.)

Concluzii: Dac se prevd broele cu dini de calibrare astfel nct ei s fie dispui pe o traiectorie deplasat fa de cea a ultimului dinte achietor, atunci erorile de form se diminueaz, repartizndu-se pe conturul seciunii conform fig.1.35.a i b. n cazul brorii circulare turaia piesei (np) trebuie s fie mai mare dect turaia broei (nb).Acelai lucru e valabil i la broarea plan. Aceste brori prezentate au fost brori libere. n fig.1.36. se prezint prelucrarea unui sector circular, fapt ceea ce reprezint o broare forat.

Aici, specific este viteza mare de lucru a broei (vo) combinat cu viteza de avans (rotaia "") a piesei. Deci regimul este invers (sub aspectul raportului de viteze) ca la broarea liber. Din combinarea celor dou micri, rezult i aici erori de form (fig.1.37.), sub forma unei mici poligonaliti

Fig. 1.35.


36

.

Ca o concluzie final, procedeele de broare a arborilor, din punct de vedere tehnologic trebuiesc corelate cu cerinele serie de fabricaie, ele justificndu-se doar prin prisma productivitii (sculele fiind costisitoare).

1.1.5. Rectificarea arborilor Este o operaie de finisare care poate fi final sau anterioar unor operaii de superfinisare (honuirea, lepuirea). Se efectueaz cu discuri abrazive din granule de oxid de aluminiu cristalizat, carbur de siliciu, nitrat de bor, diamant, etc. Printre cele mai utilizate sunt discurile din oxid de aluminiu i carbur de siliciu. Alegerea adecvat a discului se face n funcie de materialul care se prelucreaz. Ca orice operaie se face n dou etape:- degroarea - finisarea. n anumite situaii (mai puin pretenioase) se poate ngloba degroarea i finisarea ntr-o singur operaie. Prin degroare se ndeprteaz 70% din adaosul de prelucrare, iar la finisare 30%. Ca procedee, se disting dou metode folosite: A: rectificarea ntre vrfuri B: rectificarea fr vrfuri (fr centre)

A: Rectificarea ntre vrfuri: Se cunosc mai multe procedee: a) Rectificarea cu avans longitudinal (obinuit) b) Rectificarea cu avans longitudinal, avnd discul de rectificat reglat la dimensiune c) Rectificarea cu avans transversal (de ptrundere) d) Rectificarea cu avans transversal pe segmente (urmat de trecere cu avans longitudinal ) S analizm aceste metode n amnunt:

Fig.1.36.

Fig.1.37.


37

a) Rectificarea cu avans longitudinal (obinuit) Procedeul este cel mai rspndit n aproape toate uzinele constructoare de maini (fig.1.38.). Se disting urmtoarele micri: S1 - micarea de avans longitudinal, executat fie de ctre pies (cazul a) fie de ctre disc (cazul b) St - avansul transversal-necesar realizrii adncimii de achiere. Acesta acioneaz la fiecare sfrit de curs dubl. np - rotaia piesei nd - staia discului abraziv (al sculei) Acest procedeu se recomand rectificrii arborilor drepi. Ca prescripie, se recomand ca avansul longitudinal (S1) s se aleag n funcie de limea discului de rectificat (B). Astfel: - pentru degroare S1=(0,03 - 0,7) B unde B - limea discului - pentru finisare S1=(0,2 - 0,3)B

b) Rectificarea cu avans longitudinal, avnd discul de rectificat reglat la dimensiune Din fig.1.39 se observ c ntreg adaosul de prelucrare "t" se ndeprteaz dintr-o singur trecere. S1 - avansul longitudinal (executat de pies) np - micarea de rotaie a piesei nd - rotaia discului (a sculei)

Dezavantajul metodei const n uzarea prii de atac a discului abraziv. Remediul l constituie profilarea discului sub form conic (partea de atac) sau n trepte dac adaosul de prelucrat este mare. Acest lucru se vede n fig.1.40.a respectiv b).

Fig.1.38.

Fig.1.39.


38

a) b) Fig.1.40.

Procedeul se recomand pieselor cu adaos de prelucrare cuprins ntre 0,1 - 0,3 mm. n cazul unui adaos i mai mare, atunci se trece la profilarea n trepte (fig.1.40.b). c) Rectificarea cu avans transversal (de ptrundere) Procedeul este redat n fig.1.41.; se caracterizeaz prin inexistena avansului longitudinal (S1=0). Avansul transversal St are un caracter continuu. Este firesc, ca limea discului de rectificat s fie mai mare dect a suprafeei rectificate (cu 2-3 mm). Pentru o precizie mai mare se recomand pendularea discului de-a lungul generatoarei (cu civa milimetri, n funcie de mrimea suprafeei).

Fig.1.41.

Str - avansul transversal nd - turaia discului a - adaosul de prelucrare pe raz t - adncimea de achiere


39

Avantajul metodei: se pot rectifica i suprafee profilate (avansul Str fiind continuu). Totodat, prin fixarea mai multor segmente de disc pe axul principal al mainii se pot rectifica suprafee complexe, chiar deplasate axial pe aceeai pies.

Dezavantajul metodei: Apare o mare degajare de cldur datorit unei rciri insuficiente. Uzarea mai rapid a formei discului de rectificat impune mai multe reascuiri sau reprofilri (deci consum mai mare de abraziv). n final trebuie menionat totui utilitatea metodei la piese scurte, ntruct permite rectificarea pieselor scurte n producie de serie mare i mas, cu o productivitate ce depete cu 20 - 35% celelalte metode de rectificare ntre vrfuri. d) Rectificarea cu avans transversal pe segmente (urmat de trecere cu avans longitudinal

Metode deriv de la cazurile a) i c) fiind o combinaie a celor dou, nlturnd dezavantajele fiecreia n parte. Figura 1.42. ilustreaz aceast metod. VKP - viteza de achiere (imprimat de disc) Va - viteza de avans (dat de micarea circular a piesei)

t1 - adncimea de achiere eliminat prin metoda avansului transversal (Str) t2 - adncimea de achiere repartizat pentru trecerea cu avans longitudinal. Pentru a nu exista urme de muchii, segmentele la rectificare n prima faz cu avans transversal se suprapun pe o lungime de 3 - 5 mm. Menionm, c t2=0,02 - 0,05 mm. Metoda se preteaz la rectificarea arborilor rigizi avnd lungimea mult mai mare dect limea discului de rectificat. Ca fapt pozitiv se poate evidenia productivitatea mrit n comparaie cu metoda a) (cu cca. 2 ori).

Elemente ale regimului de achiere

Fig.1.42.


40

- viteza periferic a discului de rectificat: se alege n funcie de materialul de prelucrat, n felul urmtor: - 25 - 35 (m/s) pentru oeluri - 20 - 25 (m/s) pentru font i bronz) - 15 (m/s) n cazul rectificrii metalelor uoare n realitate, pe parcursul prelucrrii diametrul discului de rectificat scade (se uzeaz), modificnd astfel viteza lui periferic. De aceea se accept micorarea diametrului pietrei de rectificat pn la 0,65 din valoarea iniial (adic o micorare a vitezei periferice cu 35% max). - viteza periferic a piesei Se alege n funcie de material i faz (degroare sau finisare), vezi tabelul din fig.1.43. Pentru evitarea fenomenului arderii superficiale a piesei, ca regul general, viteza piesei Vp [m/min] se ia ca valoare numeric sub 1% din Vd [m/s] a discului abraziv.

Felul Materialul de prelucrat prelucrrii Oel Font Alam Aluminiu neclit clit Degroare vp [m/min] 12-15 14-16 12-15 18-20 50-70 Finisare vp [m/min] 6-8 6-10 6-10 14-16 30-40

Fig.1.43.

- avansul longitudinal S1 [mm/rot] - se determin n funcie de limea discului abraziv prin relaia S1=B (mm/rot) (1.16) n care "" - este un coeficient (adimensional) B [mm] - limea discului abraziv - n cazul rectificrii de degroare: =0,5 pentru dp 20mm =0,63-0,8 pentru dp > 20mm - n cazul rectificrii de finisare: =0,5-0,75 pentru Ra=2,5 - 1,25m =0,5-0,50 pentru Ra=0,63 m

- avansul transversal St


41

Acesta se determin n funcie de materialul de prelucrat, adaosul de prelucrare i durabilitatea discului. Se disting valori n funcie de procedeul folosit: La rectificare cu avans longitudinal: la degroare St = 0,005 -0,034(mm/curs) la finisare St = 0,003 -0,070(mm/curs) La rectificarea cu avans transversal (de ptrundere): St =0,025 - 0,075 (mm/rot) pentru degroare St =0,001 - 0,005 (mm/rot) pentru finisare

Observaie: Trebuie avut grij la alegerea avansului transversal, astfel ca acesta s fie analizat pentru a nu produce arderea stratului superficial, de asemenea pentru a nu influena rigiditatea sistemului tehnologic i mai ales s nu produc vibraii ale sistemului. Totodat nc de la nceput stabilirii parametrilor tehnologici trebuie cunoscut puterea motorului principal al mainii de rectificat, dimensionarea fcndu-se i n funcie de acesta.

Recomandri tehnologice privitoare la: Precizia de prelucrare, calitatea suprafeei i alegerea discului abraziv. Precizia de prelucrare este cuprins n clasa 6-7 de precizie, rugozitatea ntre Ra =1,6-0,8m (corespunztoare clasei 7-8 de netezime) Calitatea suprafeei depinde de granulaia discului de rectificat. Se subnelege, c la rectificarea de finisare i granulaia discului de rectificat trebuie s fie mic. Referitor la alegerea discului abraziv: - degroare: - pietre dure (liant ceramic) avnd granulaie mare (24-36) - finisare - pietre moi (liant organic) granulaie mic (60-80) Specificm, c la prelucrarea oelurilor dure se recomand folosirea discurilor moi (de duritate mic) iar la oeluri moi discurile dure.


42

B. Rectificarea fr vrfuri (fr centre) Acest procedeu vine ca un avantaj n cazul prelucrrii prin rectificarea arborilor netezi, mai ales cei lungi sau foarte lungi, care n cazul prinderii ntre vrfuri ar fi imposibil de prelucrat (datorit rigiditii lor insuficiente). Aa cum se vede n fig.1.44., piesa (2) este liber ntre cele dou discuri: (1) - discul de rectificat (cu diametrul mai mare) i (3) discul conductor (de antrenare) avnd diametrul mai mic i fiind confecionat fie din material abraziv, font sau aluminiu. Discurile se rotesc n acelai sens ns avnd turaiile diferite. ntruct discul conductor (2) este nclinat cu unghiul (vezi fig.1.45.) viteza lui periferic (Vdc) se descompune n dou: pe direcia deplasrii i pe cea perpendicular pe rigla de reazem (3). Viteza periferic a discului de rectificat (1) este Vdr =25 - 33 (m/s). Viteza discului conductor (de antrenare): Vdc=20 - 30 (m/min).

ntruct coeficientul de frecare este mai mare la viteze mei mici, fora de frecare ntre pies i discul conductor va fi mai mare dect dintre pies i discul de rectificat. Rezult c piesa va fi antrenat de

discul conductor cu o vitez Vp (componenta normal pe reazem), a crei valoare rezult: Vp =kVdc cos (1.17.)

Fig.1.44.

Fig.1.45


43

k - coeficient de alunecare a piesei pe discul conductor. k=f() pentru =1,5 k=0,97 =3 k=0,95 =5 k=0,93 =6 k=0,92 Componenta vS1 (viteza de avans longitudinal) asigur avansul piesei pe reazem, respectiv prelucrarea n lungime a diametrului. Vsl = kVdc sin Supranlarea (h) a centrului piesei pe rigla de reazem, asigur evitarea strngerii nedorite a piesei fa de cele dou discuri, respectiv ajut la meninerea forei de apsare a piesei pe discul conductor (h


44

Se recomand astfel: - pentru arbori scuri din oel: =1,5- 2,5 - arbori lungi din oel: =1,5- 3,5 - arbori din font: =4,5- 5 Datorit nclinrii discului conductor, contactul dintre el i piesa de rectificat se va face punctiform. Pentru a avea un contact "pe generatoare" deci pe toat limea discului, trebuie dat o form de hiperboloid de rotaie acestui disc. La rectificarea cu avans transversal (fig.1.46.b) specific este paralelismul dintre axele de rotaie a celor dou discuri. Totodat avansul transversal "S" se realizeaz prin deplasarea transversal a discului conductor. Dup rectificare, discul de antrenare se retrage, iar piesa este ndeprtat manual sau automat. Prin acest procedeu se pot rectifica arbori scuri netezi, n trepte sau chiar cu suprafee profilate (aa cum se arat n figur). Recomandri privind avansul transversal (Str) se dau n continuare valorile: la degroare : Str = (0,002 - 0,010) mm/rot la finisare: Str = (0,002 - 0,005) mm/rot

Rectificarea cu avans limitat pn la opritor (fig.1.46.c) se caracterizeaz prin: - deplasarea piesei (3) este limitat printr-un opritor (4) Acest procedeu se folosete la rectificarea arborilor scuri n trepte (fig.1.47.), fie a capetelor de arbori de form conic (fig.1.48)

.

Fig.1.47 Fig.1.48.


45

De remarcat, c n ambele situaii se utilizeaz roi de apsare, plasate n direcie opus discului conductor. Concluzii: rectificarea fr vrfuri (fr centre) prezint o serie de avantaje incontestabile: - stabilitate mai mare a dimensiunilor piesei datorit rigiditii mari asigurate de ntreg sistemul tehnologic - elimin operaia de centruire a arborilor - nu apar erori legate de fixarea ntre vrfuri - nu sunt necesare lunete de rigidizare - se pot rectifica piese lungi i subiri - uzura discului de rectificat prezint o prea mic influen asupra preciziei de prelucrare - productivitate mrit - permite semiautomatizarea sau automatizarea procesului tehnologic. Ca dezavantaje se pot enumera: - numr mare de treceri pentru obinerea unei precizii ridicate - durat lung de reglare (mai lung dect la rectificarea ntre vrfuri) - nu se pot rectifica axele cu caneluri sau cu canale de pan. - nu se asigur concentricitatea suprafeei interioare cu cea exterioar - se asigur greu precizia de form - ntruct contactul piesei se face pe trei suprafee (fig.1.19.a): disc de rectificat, reazem i disc conductor, rezult o baza de aezare care nu va fi stabil pe durata achierii i deci apare ca eroare o form de poligonalitate a suprafeei (n seciune) a arborelui. Acest lucru, ilustrat n fig.1.49.b, apare sub aspectul unei seciuni cu trei muchii de aceeai dimensiune (d). El se manifest ndeosebi cnd distana "h" (supranlarea centrului seciunii piesei) este sub valoarea zero sau e nul. De aceea este necesar o supranlare h15 .mm.

Fig.1.49.a i b


46

1.1.5.1. Rectificarea rapid a arborilor Aa cum de fapt s-a observat anterior, principalul inconvenient al rectificrii arborilor este productivitatea sczut. n vederea contracarrii acestui fenomen, mai ales la rectificarea de finisare s-a aplicat procedeul de rectificare rapid. Aici, viteza periferic a discului de rectificat crete la 50 -60 (m/s); a piesei la 40 -50 (m/s). Creterea experimental a demonstrat, c mrind regimul (fcndu-l mai intensiv), fora de achiere scade, ca urmare uzura discului de rectificat se micoreaz, iar precizia i calitatea suprafeei prelucrate este mbuntit vizibil. Pe lng aceste avantaje mai putem enumera i: - mrirea productivitii (fr mrirea avansului sau a turaiei) - mbuntirea calitii suprafeei fr mrirea avansului - dac mrim proporional (cu creterea i a vitezei discului de rectificat) avansul, atunci obinem evident un spor de productivitate Recomandri: avansul longitudinal S1=1- 2[mm/rot] pies adncimea de achiere: t=0,03- 0,06 [mm/c.d.] Lichidul de rcire recomandat este amestecul de ap cu ulei solubil (la viteze de cca. 60 m/s). Acest fapt duce i la mrirea productivitii de 4 ori fa de rectificarea obinuit la viteze de 30 (m/s). n cazuri aparte se poate depi chiar viteza periferic de 60 (m/s). Este vorba de rectificarea "ultrarapid", atingnd viteze de 90 (m/s). Operaia se efectueaz n mod obligatoriu cu rcire sub presiune. n acest caz, productivitate procedeului poate fi comparat cu cea a prelucrrilor de frezare i strunjire obinuit. Remarcm ns c pentru a putea aplica rectificarea rapid i ultrarapid, mainile unelte trebuie echipate cu motoare electrice mai puternice, cu sistem de ungere a lagrului principal adecvat vitezelor superioare (turaii mari), rigidizarea constructiv a mainii, mrirea debitului lichidului de rcire-ungere, pulverizarea lui, folosirea discurilor foarte rezistente mecanic (la turaii superioare), etc.

1.1.6. Procedeul de rectificare cu band abraziv a arborilor (sau a poriunilor de arbori)

Literatura de specialitate prezint n ultimii ani din ce n ce mai des acest procedeu datorit unor avantaje pe care le are: - suprafa mare de contact ntre banda abraziv i materialul de prelucrat - viteze de rectificare constante


47

- posibilitatea utilizrii diferitelor tipuri de pulberi abrazive pe acelai suport - nlocuirea uoar a benzii (fa de piatra-disc de rectificat) - utilaj simplu (nu necesit main specializat) - consum de manoper redus - protecie a muncii mult mai simpl n figurile 1.50.-a,b,c se prezint aceste procedee:

Fig.1.50.a,b,c a) rectificarea cu band abraziv liber b) i c) rectificarea cu suporturi de apsare n spatele benzii (role de contact) n zona de contact cu piesa. Abrazivul sub form de granule sunt din oxid de aluminiu, carbur de siliciu sau diamant, aplicate pe suporturi de pnz sau hrtie. Se poate face o asemnare ntre granulaia granulelor aplicate pe band i cele de pe discuri: Astfel: pentru degroare granulaia: 80- 20 finisare: 11- 8 prelucrare fin: 6-3 (i superfin)


48

La finisare se obine clasa a 9-a de netezime, iar n cazul prelucrrii fine (superfine) clasa 11 de netezime. Precizri privind regimul de achiere: viteze: pentru prelucrarea prin rectificare a oelului carbon: Va=30- 40 (m/s) pentru prelucrarea oelurilor inoxidabili i aliate de scule: Va=20- 30 (m/s) pentru oeluri turnate i fonte cenuii: Va=25- 45 (m/s) avansuri: avansul longitudinal S1 este stabilit n funcie de diametrul piesei prelucrate. pentru d= 5- 10 (mm) S1 = 5 (m/min) d= 10- 25 (mm) S1 = 3- 4 (m/min) d= 25- 40 (mm) S1 = 1- 2 (m/min) d= 40- 60 (mm) S1 = 0,5- 0,8 (m/min) Ca regul general, ns se recomand ncercarea n prealabil pentru fiecare tip de material respectiv abraziv adecvat, regimul de achiere care s dea rezultatul dorit.

1.1.7 Prelucrri de netezire a arborilor Se cunosc patru procedee de netezire a arborilor: a) Lepuirea b) Rodarea c) Honuirea d) Superfinisarea

Lepuirea se face cu ajutorul unor pietre moi (de lepuit) sau netezind suprafaa cu o pnz impregnat cu abraziv. Rugozitatea se mbuntete ajungnd la Ra=0,05- 0,04m, iar precizia dimensional n treapta a 6-a (ISO).


49

Rodarea (fig.1.51) Se face cu ajutorul unui inel elastic reglabil prin uruburile de reglare. Acest inel este manevrat de-a lungul suprafeei piesei (pe poriunea de rodat), realiznd aa-zisul avans longitudinal. Viteza piesei: Vp=10- 30 (m/min), uneori se recomand Vp


50

Superfinisarea (fig.1.53.)

Fig.1.53.

Dispozitivul este realizat din bare abrazive apsate elastic pe suprafaa de prelucrat, avnd o micare rectilinie-alternativ, combinat cu micarea de rotaie a semifabricatului. Procedeul se preteaz arborilor tratai termic sau netratai. se deosebesc micrile scurte (rectilinii alternative) cu frecvena f = 500-2000 (c.d./min) pe o lungime de 1,5-6 (mm) realizate de un mecanism vibrator, de micrile lente de avans a barelor de-a lungul suprafeei ce se prelucreaz (0,1 mm/rot), n vederea acoperirii ntregii lungimi superfinisate. Presiunea de lucru (a barelor) p=1,15 - 2,5 (daN/mm2) Rugozitatea obinut: Ra=0,01- 0,2 (m) Precizia dimensional treapta 6-7 (ISO) Ca lichid se ntrebuineaz un lubrifiant de o viscozitate anumit, care permite (atunci cnd nu mai este strpuns de vrfurile rugozitilor) s ntrerup (prin pelicula care o creeaz) procesul de superfinisare. Un procedeu de finisare este cel cu scule diamantate, utiliznd viteze de achiere foarte mari i avansuri foarte mici. De asemenea intr din ce n ce mai des n aplicare pe scar larg strunjirea de finisare folosind plcue mineralo-ceramice.


51

1.2. Prelucrarea arborilor cotii 1.2.1. Generaliti

Spre deosebire de arborii drepi, studiai ca tehnologie pn acum, arborii cotii prezint cteva deosebiri constructive care vor impune elemente caracteristice procesului tehnologic de prelucrare a lor. Aceste elemente sunt: - fusurile paliere (zonele concentrice i coaxiale pe care se sprijin) - fusurile manetoane (suprafeele cilindrice excentrice cu aceeai cot, dar n plane diferite) - braele arborelui (elemente de legtur dintre fusurile paliere i cele manetoane). n cazul arborilor cotii de dimensiuni mici toate elementele se execut dintr-o singur bucat de material. La cei de dimensiuni medii sau mari, datorit dificultilor de ordin tehnologic, aceti arbori se execut din mai multe buci executate prin presare sau nurubare.

Materiale i semifabricate Trebuie s se asigure urmtoarele condiii: - rezistena mecanic - rezisten la uzur i coroziune - rezisten la solicitri variabile (ncovoire i torsiune) Condiiile de mai sus sunt satisfcute n general de urmtoarele materiale: - oeluri carbon de calitate (OLC 45) - oeluri aliate de cementare i nitrurare - fontele cu grafit nodular - fontele aliate cu crom i cupru Semifabricatele, n general, se obin prin turnare, matriare sau forjare. Cele matriate succesiv (n mai multe matrie nchise, sunt n final debavurate, ndreptate i supuse n final unui tratament de normalizare. Ele se prefer i se justific doar n producia de serie mare sau mas. n situaia produciilor cu volume mai mici (serie mic sau individual) semifabricatele se obin prin forjare liber.


52

Condiii tehnice: - Precizia dimensional (a diametrelor i a altor suprafee) trebuie s corespund claselor 6-7 (ISO) - valori admise ale ovalitii i conicitii: ntre 0,005-0,015 (mm) - neparalelismul axelor: 0,02 (mm) pe 100 (mm) lungime - concentricitatea fusurilor paliere trebuie s asigure acestora o btaie radial mai mic de 0,025-0,035 (mm) - calitatea suprafeelor fusurilor paliere i a manetoanelor: Ra=0,4- 0,8 (m) - duritatea pe suprafaa fusurilor paliere i a manetoanelor: 52-62 HRC.

1.2.2. Prelucrarea mecanic a arborilor cotii n fig.1.54. se prezint un arbore cotit (desen de execuie), pentru a vedea concret alturi de cote i abaterile de form i poziie a produsului finit, necesare elaborrii corecte a procesului tehnologic. Principalele etape ale proceselor tehnologice de fabricare a arborilor cotii sunt: - prelucrarea bazelor tehnologice - degroarea fusurilor paliere i a manetoanelor - prelucrarea gurilor de ungere - prelucrarea suprafeelor axiale de la cele dou capete - tratamentul termic - finisarea fusurilor - controlul final


53

Fig.1.54.


54

Tehnologia tip de prelucrare a arborelui cotit din fig.1.54. material OLC45

Nr. op.

Denumirea operaiei

Schia operaiei, bazarea i poziia unor scule

Maina - unealt folosit

1. Frezarea sup-rafeelor frontale i executarea gurilor de

centrare

Main special de

centruit

2. Strunjirea fusului palier din mijloc

Strung adaptat

operaiei 3.

4.

Strunjirea de degroare a

fusurilor paliere i suprafeelor

cilindrice exterioare de la

capetele arborelui

cotit. Strunjirea de

finisare a fusuri-lor paliere i a

suprafeelor exte-rioare de la cape-

tele arborelui cotit

Strung special

semiautomat multi-cuite, cu

antrena-rea arborelui

din mijlocul

su ; avans i turaii stabilite automat

Idem 5. Rectificarea

fusurilor paliere

Main de recti-ficat

arbori cotii.

Discul de rectificat are avans

radial. 6. Calibrarea guri- Bazarea arborelui cotit pe fusurile Strung


55

lor de centrare paliere 7. Strunjirea unui

canal de readuce-re a uleiului

Readucerea uleiului de pe o suprafa cilindric n spatele

fusului palier 5.

Strung

8. Frezarea suprafe-elor de pe

braele manetoanelor

Bazarea arborelui pe fusurile paliere i suprafaa de bazare a

unui bra.

Frez vertical

9.

10.

Strunjirea mane-toanelor 1 i 4

Strunjirea mane-toanelor 2 i 5

Strung special

semiautomat,

multicuite, avansul i

turaia reglate automat

11. Rectificarea simultan a fusu-rilor manetoane 1i 4 apoi 2 i 5.

Bazarea ca la operaiile 9 i 10. Folosirea dispozitivului pentru

deplasarea fusurilor manetoane n centrul mainii.

Main de recti-ficat

arbori cotii cu dou discuri

abrazive cu avans

radial

12. Gurire simultan a canalelor de

ungere

Agregat de gurit, avansul automat pentru

apropiere rapid, de lucru i

retragere rapid.

13. Executarea a ase guri n flana

Main de gurit


56

arborelui cotit i alezarea lor

14.

Executarea canalelor pentru

ungere n fusurile paliere

Se execut 5 guri strpunse n fusurile paliere

Agregat de gurit

15. Executare canalelor de

ungere n fusurile manetoane i teirea tuturor gurilor exe-

cutate la op. 14

Fiecare fus maneton se gurete deschizndu-se

comunicarea cu canalele de ungere

Main de gurit radial

16. Tratament termic Se clesc simultan fusurile paliere i manetoane la 52-63

HRC

Agregat de clire prin CIF

17. Redresare Btaie maxim 0,1 mm Pres manual 18. Rectificarea de

degroare i finisare a

fusurilor paliere n dou faze

Bazarea arborelui ca la operaia 5.

Main de rectificat arbori cotii. Discul de

rectificat are avans radial.

19. Rectificarea de degroare i

finisare a fusurilor

manetoane n dou faze

succesive 1 i 4, 2 i 5

Bazarea arborelui (ca la operaiile 9 i 10)

Main de rectificat special

pentru arbori cotii cu dou

discuri abrazive, cu avans radial

20. Echilibrare Se execut guri pentru echilibrare

Main de echilibrat

dinamic. Main de gurit

21. Rectificarea suprafeelor cilindrice.

Bazarea ntre vrfuri Main de rectificat rotund cu avans radial

22. Frezarea canalelor de pan

Bazarea arborelui cotit pe fu-suri paliere i pe linete

Main de frezat orizontal


57

(lunete)

23. Ajustare, splare, control final

SDV-uri, bancuri de ajustat arbori

24. Ambalare sau pregtire pentru

montaj

Supori pentru arbori cotii

Dup cte se vede, bazele tehnologice utilizate la prelucrarea arborilor cotii sunt: - gurile de centrare - suprafeele frontale ale capetelor i suprafaa lateral a unui bra (folosit la poziionarea unghiular)

De obicei, pentru a mri rigiditatea arborelui n cursul prelucrrii, se poate aplica un sprijin la unul din fusurile paliere. n producia de serie mic aceste suprafee sunt prelucrate separat, utiliznd maini universale. La producia de serie mare i mas, se folosesc maini agregat cu mai multe posturi, ceea ce permite prelucrarea ntr-o singur operaie a tuturor bazelor tehnologice. Degroarea fusurilor paliere se face prin strunjire, finisare prin rectificare, urmat de netezirea prin lepuire, superfinisare sau chiar lustruire (cu band abraziv). Se subnelege c n cadrul produciilor de serie mic, aceste prelucrri se execut dintr-un numr mare de prinderi pe maini universale , echipate cu dispozitive adecvate (relativ simple). Seriile mari de fabricaie prevd maini-unelte i echipamente tehnologice speciale: strunguri multicuit speciale (folosite la strunjirea palierelor). Aici antrenarea semifabricatului se preconizeaz s se fac la mijloc (fig.1.55.) fie la ambele capete (fig.1.56.), pentru a evita

deformrile ce pot apare datorit forelor de achiere mari.

Fig.1.55 Fig.1.56


58

Strunjirea fusurilor manetoane se realizeaz pe strunguri multicuit speciale (aceste suprafee se prelucreaz simultan). O astfel de schem este prezentat n fig.1.57.a i b. Semifabricatul (1)- arborele cotit, este prins i antrenat la cele dou capete. Fiecare fus-maneton este prelucrat de ctre un cuit (2) fixat ntr-o portscul independent (3), care prin articulaiile (a) i (b) este legat cinematic de arborii cotii etalon (4) i (5), primind de la acetia o translaie cu traiectorie circular (fig.1.57.b.). Att cei doi arbori cotii etalon ct i arborele cotit de prelucrat au aceeai dispunere a axelor fusurilor i se rotesc sincronizai, cu turaia (n). La arborii cotii grei, suprafeele cilindrice (fusurile paliere, manetoane) precum i braele de legtur dintre acetia se frezeaz pn la cotele de rectificare, folosindu-se freze cilindrice de dimensiuni mari ( 500-1000 mm), armate cu carburi metalice i instalate pe maini de frezat prin copiere, de construcie special (fig.1.58.)

Semifabricatul (1), avnd un avans circular lent Sp este antrenat n corelare cu micarea de translaie Sc a frezei (2), astfel nct s se poat genera suprafaa cilindric a manetonului, a palierelor sau a altor suprafee ovale (bra de legtur) sau cilindrice coaxiale cu aceste suprafee. Corelarea micrii se realizeaz printr-un lan cinematic: angrenaje melcate 11-12 i 13-14, apoi angrenajul (perechea) de roi cilindrice 10, angrenajul conic 9, melcat 15-16, rola 8, montat la

Fig.1.57. Fig.1.58.


59

excentricitatea variabil Re n sania 6 i ablonul 7 solidar cu sania portcuit 3. Motoarele hidraulice, avnd cilindrii 4 fixai pe sania 3 a sculei asigur meninerea n contact a ablonului cu rola i preluarea forei de respingere a frezei, toate prin tijele pistoanelor care sunt solidarizate cu sania longitudinal 6. Dac se d ablonului o form circular i se regleaz excentricitatea Re ls valoarea Rm corespunztoare fusurilor manetoane se poate freza un fus. n cazul, cnd Re=0 se pot freza fusurile paliere precum i orice alte suprafee concentrice cu acesta. n vederea frezrii suprafeelor ovale ale braelor, se d ablonului o form corespunztoare (n funcie de desenul de execuie). Dup ce s-a prelucrat o suprafa, sania 6 se deplaseaz longitudinal, ducnd scula n poziia corespunztoare prelucrrii urmtoarei suprafee. Burghierea (gurirea) canalelor de ungere (fig.1.59.) urmeaz dup frezare. n acest caz semifabricatul este prins ntr-un dispozitiv prevzut cu buce de ghidare.

Deoarece gurile au diametru mic i sunt lingi, trebuie rezolvat problem rcirii sculei i evacuarea achiilor. Din acest motiv prelucrarea se realizeaz n dou faze. n prima se execut pregurirea cu burghie scurte i de diametru mai mare. n cea de-a doua faz, are loc gurirea cu burghie lungi, ce se centreaz bine n locaurile anterior realizate. Din cnd n cnd (periodic) n scopul rcirii i evacurii achiilor, burghiele sunt retrase din alezaj (apoi reintroduse). Aceast operaie se execut pe agregat (n producie de serie mare i mas) evitndu-se din timp ruperea sculei sau blocarea din cauza achiilor, prin senzori de automatizare.


60

Fig.1.59.

Pentru rectificarea fusurilor paliere sau manetoane, se aduce axa arborelui cotit n poziia n care axa suprafeei prelucrate coincide cu axa mainii de rectificat, prin dispozitive de prindere ca cel din fig.1.60.

Fig.1.60.

Condiii tehnice privind tratamentul termic: - se prescrie n funcie de material i de scopul urmrit (normalizare, cementare, nitrurare sau clire superficial, etc.)


61

n general, normalizarea se aplic semifabricatului dup forjare, pentru obinerea unor indici favorabili de prelucrabilitate prin achiere. Tratamentul termic de cementare, nitrurare sau clire superficial asigur suprafeelor fusurilor paliere i manetoane o rezisten la uzur corespunztoare. De regul, aceste tratamente sunt plasate naintea ultimelor operaii de finisare (nitrurare) sau urmnd imediat dup operaiile de degroare (cementarea sau clirea superficial).

Controlul tehnic al arborilor cotii const n operaii de control interoperaional sau final, n funcie de condiiile tehnice impuse. Depinznd de mrimea seriilor de fabricaie, se pot utiliza aparate universale de control sau dispozitive complexe special construite (vezi fig.1.61).

Fig.1.61.

ntr-un astfel de dispozitiv arborele este aezat i verificat ntr-un timp foarte scurt. Verificarea se face dimensional, calitatea suprafeei fusurilor fiind controlat cu ajutorul truselor cu cale de rugozitate i aparate optice de comparaie. Mai rar este controlat duritatea suprafeelor mai importante, controlul urmnd n primul rnd omologarea ciclului de tratament termic. Privitor la echilibrare, aceasta se controleaz n timpul executrii nsi a operaiei respective, dup care se iau msuri. n cazul fabricaiei arborilor cotii grei, acestora li se aplic i un control defectoscopic n diferite zone, cu scopul constatrii din timp a anumitor neomogeniti de structur sau eventualele fisuri.


62

1.3. Prelucrarea axelor cu came 1.3.1. Generaliti

Elementele caracteristice sunt suprafeele profilate ale camelor i suprafeele cilindrice ale fusurilor de sprijin. Pe acelai arbore cu came, mai pot exista suprafee danturate, alezaje, excentrice, filete, etc. n vederea reducerii greutii lor, unele semifabricate au o gaur central prevzut pe toat lungimea.

Ca materiale, datorit solicitrii la uzur a fusurilor cilindrice i ale camelor, precum i solicitrile la oboseal (ciclu alternant la ncovoire), se prefer oelul carbon de calitate OLC 45 AT i fonta cu grafit nodular. Semifabricatele se obin prin forjare liber sau matriare ori prin turnare de precizie.

n fig.1.62 se arat realizarea matririi n mai multe etape, folosind matrie nchise, dup care se aplic semifabricatului un tratament termic de normalizare, urmat de sablare (pentru ndeprtarea prii superficiale a crustei) i apoi de ndreptare la rece (btaia admis 1 mm/m). Prin turnare se asigur semifabricatului o precizie superioar matririi, cea ce permite evitarea complet a prelucrrii suprafeelor de legtur dintre fusuri ct i prelucrarea prin rectificare a fusurilor cilindrice i a camelor. n vederea mririi duritii superficiale a camelor i fusurilor de sprijin, n form se introduc rcitori, care determin rcirea rapid a acestor zone i deci o formare de structur mai fin.

Condiii tehnice de prelucrare: n vederea unei funcionri corespunztoare a axelor cu came se impune: - respectarea condiiilor de precizie - realizarea calitii corespunztoare a suprafeelor fusurilor de sprijin.

Fig.1.62.


63

- realizarea ntocmai a suprafeelor profilate ale camelor (calitativ i din punct de vedere al preciziei). La fusurile de sprijin se prevede ca diametrele s corespund clasei de precizie 6 (ISO), conicitatea i ovalitatea s nu depeasc 0,01-0,002 (mm) iar btaia fusurilor de reazem s fie mai mic de 0,015-0,04 mm.

Pentru suprafeele profilate se impun urmtoarele condiii: - tolerana razei prii cilindrice a camelor s fie mai mic de 0,04-0,05 mm. - abaterile profilului camelor s nu depeasc 0,02-0,05 mm. - poziia unghiular a camelor s aib abateri mai mici de 1-2. - nlimea camelor s nu difere cu mai mult de 0,1-0,12 mm (pe raz) fa de valoarea sa nominal. - suprafaa fusurilor i camelor s se ncadreze calitativ ntre Ra=0,4-0,2m.. - duritatea suprafeelor camelor s se afle n domeniul 54-62 HRC.

1.3.2. Prelucrarea mecanic a camelor Principalele grupe de operaii sunt: - prelucrarea bazelor de aezare (suprafee frontale, guri de centrare, etc.) - degroarea i a camelor fusurilor cilindrice - prelucrarea suprafeelor necaracteristice tratamentului termic i finisarea suprafeelor strns tolerate. De remarcat este c prelucrarea bazelor tehnologice se execut prin aceleai procedee care se utilizeaz i n cazul arborilor drepi. Se prezint n continuare un proces tehnologic tip corespunztor axelor cu came executate din diferite materiale, utiliznd diferite semifabricate. n cazul fabricrii axelor cu came, n producia de serie mare i mas a motoarelor, acestea se prelucreaz pe maini agregat semiautomate, care permit prelucrarea bazelor tehnologice ntr-o singur operaie i cu productivitate deosebit de ridicat.

Nr. op.

Denumirea operaie

Schia pentru operaia respectiv, strngerea i poziia unor scule

Maina unealt pe care se

execut


64

operaia 1. Frezarea

capetelor i centruirea

Main special de centruit

2. Strunjirea prealabil a celor trei fusuri paliere

Strung

3. Strunjirea axului la capt

Strung

4. Strunjirea simultan a tuturor feelor frontale ale camelor

Strung semiautomat multicuit

5. Strunjirea simultan a tuturor intervalelor dintre came n dou faze

Strung semiautomat multicuite

6. Strunjirea de finisare a fusului palier de mijloc

Strung

7. Strunjirea de finisare a celorlalte fusuri paliere

Axa cu came se aeaz ntre vrfuri Strung

8. Executarea gurii de orientare a camelor

Main de gurit


65

9. Executarea gurii de ungere

Gaura de ungere se execut la unul dintre fusurile paliere la un capt

Main de gurit

10. Executarea gurii de ungere la fusul palier din mijloc

Main de gurit

11. Strunjirea simultan a tuturor camelor

Strung semiautomat de copiat multicuite

12. Rectificarea de degroare a camelor

Axa cu came este prins ntre vrfuri Main de recti-ficat prin copiere

13. Tratament termic

Clire prin CIF, adncimea stratului 2-5 mm, duritate 54 HRC

Instalaie special de clire prin CIF

14. Controlul interoperaional i redresare

Axa cu came se prinde ntre vrfuri Main de ndrep-tat (pres) prev-zut cu aparatur de msur

15. Rectificarea de degroare a fusurilor paliere

Axa cu came se prinde ntre vrfuri Main de rectificat rotund

16. Frezarea locaului de pan

Aezare i prindere pe prisme Main de frezat universal

17. Rectificare de finisare a fusurilor paliere

Main de rectificat rotund

18. Rectificarea de finisare a camelor

Main de rectificat prin copiere


66

19. Ajustare Se ajusteaz canalul de pan i se rotunjesc muchiile

20. Splare Se spal cu petrol, se sufl cu aer i se pregtesc axele pentru controlul final

Baie i instalaie de aer

comprimat 21. Control final Se controleaz toate cotele funcionale Aparatur

de control 22. Gresare-

depozitare Se greseaz i se depoziteaz pe rastele speciale n poziie orizontal

Referitor la strunjirea camelor, se utilizeaz maini speciale care prelucreaz profilul camei propriu-zise prin copiere mecanic. Deosebit de important la strunjirea camelor este asigurarea geometriei corespunztoare a sculei n cursul prelucrrii zonelor ascendente i descendente ale profilului camelor, datorit modificrii unghiurilor i n cursul prelucrrii profilului (fig.1.63.). Soluia care rezolv aceast situaie este cea din fig.1.64 (Schema mainii speciale destinat strunjirii camelor). Aa cum se vede din figur, toate camele axului (1) sunt strunjite simultan, folosind pentru fiecare cte un ansamblu format dintr-un portcuit oscilant (7) i o sanie transversal (3), (realizat prin intermediul camei 4), cu oscilaia portcuitului (7), n jurul bolului (6), comandat de cama (5). Att axul camelor (4) ct i cel al camelor (5) se rotesc sincron cu axul cu came care trebuie prelucrat. Astfel, n acest mod se asigur valori corespunztoare unghiurilor i funcionale ale sculei. Rectificarea fusurilor

Fig.1.63.

Fig.1.64.


67

cilindrice se execut prin metodele caracteristice arborilor drepi. Suprafeele camelor se rectific, prin copiere, succesiv, utiliznd avansul de ptrundere. n fig.1.65. se prezint schema mainii de rectificat axe cu came. Axul (1), care se prelucreaz este prins ntre vrfurile sniei (2) care poate oscila n jurul articulaiei (3). Camele (4), al cror ax este solidar cu piesa, sunt decalate corespunztor camelor acesteia. n vederea prelucrrii unei came, rola (5), care se rotete liber pe un ax solidar cu batiul, este adus n contact cu cama (4) corespunztoare.

Fig.1.65.

La rotirea piesei, sania (2) oscileaz mpreun cu aceasta, realiznd astfel micarea de copiere. Discul abraziv (6) execut doar rotaia i avansul de ptrundere necesar. Controlul tehnic: Ca probleme specifice controlului dimensional al acestor tipuri de piese, sunt cele ridicate de: - verificarea profilului (camelor) - verificarea poziiei camelor n caz c se folosesc (n acest scop) aparate universale, productivitatea operaiei de control tehnic va fi foarte sczut. De aceea, cnd seria de fabricaie permite, se recurge la aparate de control complex,


68

bazate pe comparaia formei i dimensiunilor suprafeelor axului prelucrat, cu cele ale unui ax etalon, considerat ca referin (fig.1.66).

Fig.1.66.

1.4. Prelucrarea arborilor canelai 1.4.1. Generaliti

Arborii canelai servesc la realizarea unor asamblri care primesc i transmit micarea de rotaie i n mod secundar contribuie la susinerea unor organe de maini. Prin caneluri se preiau i transmit momente de torsiune, fiind supuse deci suplimentar ncovoierii i strivirii. Ca utilitate, ei sunt folosii la cutiile de viteze ale automobilelor i tractoarelor, la transmisiile acestora, la cuplaje i n general oriunde este necesar i o deplasare axial a unor organe (roi, discuri, etc.). Numrul canelurilor unui arbore poate varia de la 3 la 24 i chiar mai mult.

Clasificare i materiale Aa cum se vede n fig.1.67. se ntlnesc urmtoarele tipuri de caneluri: - dreptunghiulare (1.67.-a) - triunghiulare (1.67.-b) - evolventice (1.67.-c) n ultimii ani se utilizeaz tot mai frecvent arborii tip "K" (1.67.-d) i cei de form ptrat (1.67.-e)


69

Fig.1.67.

Ca materiale se recomand oelurile de construcie aliate sau nealiate, mbuntite sau clite n funcie de solicitrile pe care trebuie s le suporte. n plus, n funcie de destinaia lor, se pot solicita condiii i garanii suplimentare la livrarea acestor oeluri cum sunt: - mbuntirea indicelui de prelucrabilitate i clibilitate, elaborndu-se oeluri cu Pb i B; garantarea gruntelui austenitic n limitele prescrise, ncercri suplimentare la nevoie pentru verificarea indicilor de clibilitate, refulare la cald i la rece, ncercarea la torsiune.

1.4.2. Tehnologii tip de fabricare a arborilor canelai

Acestea depind de tipul arborelui, n funcie de diametru, de locul unde sunt plasate canelurile, de tipul, configuraia i precizia arborilor, ordinea operaiilor i procedeele prin care se obin acetia, felul de centrare a canelurilor, etc. Dei tehnologia de fabricare difer de la arbore la arbore, totui aceasta are unele pri comune, care formeaz aa-zisa tehnologie tip, fa de care, cu unele modificri reclamate de tipul arborelui canelat se poate ajunge la tehnologia de prelucrare, n general a oricrui arbore canelat.


70

1.4.2.1.Tehnologia de fabricare a arborilor canelai avnd centrarea dup diametrul interior

Tipul centrrii impune prelucrarea cu respectarea unor tolerane strnse ale diametrelor interioare ale acestora. Ordinea succesiunii operaiilor este urmtoarea: 1. Se alege semifabricatul n funcie de tipul, configuraia i destinaia arborelui (bar laminat, semifabricat forjat, matriat, etc.) 2. Debitarea. n cazul cnd semifabricatul ales este o bar laminat (sau calibrat) se debiteaz, iar cnd semifabricatul stabilit este turnat sau forjat se execut operaiile adecvate pn la aducerea arborelui n stadiul la care poate fi strunjit.

Fig.1.68. 3. Se execut strunjiri de degroare a prilor cilindrice i frontale

n funcie de forma dorit, concomitent cu executarea gurilor de centrare.


71

4. Se execut strunjiri de finisare a suprafeelor exteriore ale treptelor, sau operaii de acest fel, necesare a fi executate naintea frezrii canelurilor. 5. Se execut operaia de frezare a canelurilor, n care se ine seama de volumul produciei, prin copiere (fig.1.68.a,b,c) sau prin rulare (fig.1.69.a,b). Precizia n cazul frezrii canelurilor cu o frez melc este de 0,05-0,08mm.

n figurile anterioare (1.68. i 1.69.) sunt artate canelurile la arbori, obinute cu adaosul tehnologic prevzut pentru operaia de rectificare 6. Dup operaia de frezare se execut un tratament termic corespunztor oelului din care este confecionat arborele canelat. Aceast operaie este necesar mai ales pentru arborii canelai care sunt mai greu solicitai. 7. Se execut operaii de rectificare a suprafeelor pe flancurile laterale (dac este cazul), pe diametrele interioare i exterioare ale canelurilor. Aceast operaie se execut pe maini speciale de rectificat caneluri, cu unul sau mai multe discuri simultan sau cu discuri profilate. La rectificarea cu discuri profilate se prelucreaz simultan trei suprafee. Aceasta este metoda cea mai productiv. 8. Dup rectificare se execut operaia de control intermediar conform desenului de execuie. n aceast operaie se controleaz aspectul tuturor prelucrrilor efectuate pn la aceast faz, vizual i cu aparate. Se controleaz abaterile dintre centrul canelurii i axa arborelui precum i cotele tolerate. 9. Se debavureaz toate muchiile canelurilor printr-o operaie de ajustare fin, teindu-se uor muchiile la vrfuri. 10. Se spal curat axul canelat (n white spirt) apoi se sufl cu aer pentru uscare i n final se terge cu bumbac. 11. Se execut operaia de control final, conform desenului de execuie al arborelui canelat n modul urmtor:

Fig.1.69.


72

- se controleaz aspectul i rugozitatea suprafeelor(vizual dup etaloane de rugozitate) - se controleaz canelurile dac sunt debavurate peste tot, i dac muchiile sunt teite; - se controleaz coaxialitatea treptelor (dac arborele are trepte), cu axul arborelui i cu canelurile; - se controleaz distanele tolerate sau netolerate - se controleaz diametrul la vrf al canelurilor, cota peste dou bile la caneluri (plasate pe diagonal), diametrul la fundul canalelor canelurilor i alte detalii ale arborelui canelat. 12. n final se greseaz, unge i se depoziteaz Este necesar ca proiectantul tehnolog s indice pe desenele de execuie unele date caracteristice ale canelurilor, cu sunt: - modulul, diametrul bilei de msurare, numrul canelurilor, diametrul de fund, lungimea arcului (Sd), unghiul evolvent (la canelurile n evolvent), tipul de centrare, etc.

1.4.2.2 . Tehnologia de fabricare a arborilor canelai avnd centrarea dup diametrul exterior.

Particularitile acestei tehnologii fa de cea anterioar (1.4.2.1.) sunt: - la operaiile de frezare a profilului canelat al acestor arbori rezult o simplificare nsemnat, deoarece nu se rectific la o clas superioar de rugozitate dect diametrul exterior al canelurilor. Operaia aceasta se realizeaz pe maini de rectificat rotund mai simple. Arborele se prinde ntre vrfuri; utilajul pentru aceast operaie fiind obinuit (universal). La prelucrarea arborilor canelai de acest tip (cu centrare dup diametrul exterior) se consum mai puin manoper, iar precizia cerut i realizat este mai mic. Dac canelurile se trateaz termic, atunci este necesar s se rectifice i flancurile canelurilor. Dei tehnologia este puin mai simpl ca n cazul anterior, n schimb este foarte complicat i dificil tehnologia piesei conjugate. Cele mai multe operaii rmn deci identice ca la punctul 1.4.2.1.


73

1.4.2.3. Tehnologia de fabricare a arborilor canelai avnd centrarea dup suprafeele laterale ale canelurilor

Dei n aparen simpl, din punct de vedere tehnologic, totui se impune executarea canelurilor cu o frez melcat, n scopul realizrii unei precise. Operaiile de rectificare de degroare i finisare se execut numai pe flancurile canelurilor arborelui (fig.1.70.).

Operaia de debavurare (a muchiilor) se face mai atent i uneori la maini specializate cu freze clopot sau cilindro-frontale (fig.1.71.). Acest lucru are ca scop evitarea atingerii i deteriorrii suprafeei flancurilor canelurilor n timpul montrii i funcionrii. Celelalte operaii sunt asemntoare cu cele prezentate anterior. Menionm, c frezele melc utilizate la prelucrarea canelurilor pot fi cu un nceput sau mai multe. n general, se recomand la degroare freze melc cu 2-3 nceputuri, iar la finisare freze melc cu un singur nceput, fapt care atrage dup sine mbuntirea preciziei de prelucrare i a indicilor tehnico-economici de utilizare a sculelor i utilajului.

1.4.3. Tehnologia frezrii arborilor canelai Este cea mai utilizat metod de prelucrare. Aceasta se poate face prin metodele urmtoare:

1.4.3.1. Frezarea canelurilor prin copiere Formarea profilului canelurilor arborelui pe ntreaga lungime se obine de regul prin deplasarea arborelui de-a lungul axei sale. Scula asigur, de obicei, formarea unui singur gol ntre dinii canelurilor (fig.1.72. a,b,c).

Fig.1.70.

Fig.1.71.


74

Fig.1.72.

Divizarea corect, cu erori ct mai mici de pas depinde de precizia dispozitivului de divizare a canelurilor. Se utilizeaz, n cazurile cele mai obinuite capetele divizoare. Plecarea cu frez disc trapezoidal (1.72.b) este mai avantajoas dect cea cu frez deget-modul (1.72.a.). Freza disc fiind nedetalonat (deci mai ieftin), ndeprteaz cea 85% din materialul golului, uurnd finisarea (de obicei prin metoda rostogolirii). Ca maini, se folosesc mainile de frezat orizontale, cu cap divizor, dar pot fi utilizate i freze verticale (n cazul folosirii frezelor deget). Semifabricatul este prins ntre vrfuri, axa frezei fin paralel cu axa semifabricatului. Frezarea se poate realiza i cu freze disc profilate (fig.1.73.), de obicei pn la modulul de 24 mm.

La prelucrarea canelurilor de modul mai mic, n vederea mririi preciziei i productivitii se pot cupla freze de degroare cu cea de finisare, care achiaz mpreun (fig.1.74.).

Fig.1.73. Fig.1.74.


75

Aceasta prelucreaz dou goluri nvecinate, combinndu-se degroarea i finisarea. Frezarea se poate face cu dou sau trei freze simultan. n scopul obinerii dinilor i golurilor canelurilor simetrice se va da o atenie sporit poziiei frezei fa de axa arborelui de canelat. Axa de simetrie a profilului frezei trebuie s treac prin centrul arborelui.

1.4.3.2.Frezarea canelurilor prin generare (rostogolire-rulare) Se bazeaz pe principiul angrenrii unui urub fr sfrit (freza-melc) cu o roat dinat (arborele de canelat). Canalele pe frez se taie n plan normal pe linia elicoidal. Astfel iau natere tiurile sculei i canalele de evacuare a achiilor. Frezele melc se detaloneaz. n cazul cnd dorim frezarea diverselor tipuri de profiluri canelate, se construiesc freze melc profilate. Scula i semifabricatul din care se confecioneaz arborele execut micri de rotaie continue i uniforme, fr a mai fi necesar micarea de divizare. Astfel, la un numr de rotaii ale sculei egal cu numrul de caneluri ale arborelui, freza melc trece odat peste toate canelurile. n fig.1.75. se reprezint arborele n trepte cu caneluri care se execut prin frezare de rostogolire-rulare cu frez melc profilat (fig.1.76.)

Considerndu-se conjugarea frezei melc cu canelurile arborelui de prelucrat drept o angrenare elicoidal, se poate scrie relaia:

n

n

z

z

p

f

f= (1.18.)

unde: np - turaia arborelui canelat (al piesei semifabricat) [rot/min] nf - turaia frezei (sculei) [rot/min] zf - numrul de nceputuri ale frezei melc z - numrul de caneluri ale arborelui

Curs TCM II.pdf

Documents

Transcript of Curs TCM II.pdf