proiectare scule aschietoare

ELEMENTE GENERALE DE PROIECTARE A PROCESELOR

TEHNOLOGICE DE PRELUCRARE MECANICĂ

Capitolul 2.

ELEMENTE GENERALE DE PROIECTARE A

PROCESELOR TEHNOLOGICE DE PRELUCRARE MECANICĂ

OBIECTIVELE CAPITOLULUI:

2.1. Principii tehnico-economice la proiectarea proceselor tehnologice

La proiectarea proceselor tehnologice de prelucrare mecanică trebuie să se respecte două

principii de bază: cel tehnic şi cel economic.

Conform principiului tehnic, procesele tehnologice trebuie să asigure respectarea tuturor

cerinţelor impuse cu privire la precizia dimensională, a formei geometrice, a poziţiei reciproce şi

a calităţii suprafeţelor , deci să permită obţinerea condiţiilor tehnice prevăzute în desenele de

execuţie ale pieselor.

În conformitate cu principiul economic, execuţia pieselor trebuie să se realizeze cu

cheltuieli minime de muncă, energie, materiale, adică produsele să se obţină la un cost minim şi

cu o productivitate cât mai mare (proces tehnologic optim).

2.2. Date iniţiale necesare proiectării proceselor tehnologice de

prelucrare mecanică

La elaborarea proceselor tehnologice de prelucrare mecanică sunt necesare următoarele

date (elemente) iniţiale: proiectul de execuţie al produsului; programul de producţie; utilajul

tehnic disponibil; documentaţia tehnică-auxiliară (ajutătoare).

Proiectul de execuţie al produsului constituie documentul de bază pentru proiectarea

procesului tehnologic şi realizarea produsului; acesta cuprinde următoarele elemente: borderoul

de desene; desenele de ansamblu; desenele de subansamblu; desenele de execuţie pentru piesele

componente; cartea tehnică a produsului; lista pieselor de rezervă

27

Prezentarea principiilor tehnico-economice de proiectare a proceselor tehnologice de prelucrare prin aşchiere. Însuşirea datelor iniţiale necesare proiectării proceselor tehnologice şi a etapelor de proiectare a acestora; Principiile de bază şi metodologia de calcul a adaosurilor de prelucrare, dimensiunilor intermediare, a regimurilor de aşchiere şi a normelor tehnice de timp; Metodologia de alegere a variantei optime de proces tehnologic de prelucrare. Prezentarea principalelor măsuri de management tehnologic pentru eficientizarea proceselor tehnologice de prelucrare.

MANAGEMENTUL FABRICAŢIEI PRODUSELOR

Borderoul de desene conţine enumerarea desenelor pieselor, subansamblelor şi

ansamblelor care fac parte din proiect şi acesta serveşte la identificarea fiecăruia şi orientarea

tehnologului asupra volumului de muncă pentru proiectarea proceselor tehnologice şi modul de

organizare a fabricaţiei.

Desenele de ansamblu, cuprind toate vederile şi secţiunile necesare pentru definirea

clară a poziţiilor relative ale tuturor pieselor componente şi pentru poziţionarea acestora. Din

desenele de ansamblu trebuie să se identifice dimensiunile de gabarit, dimensiunile care se

realizează la asamblare, caracteristicile şi condiţiile tehnice ale produsului, etc.

Desenele de subansamble, conţin toate elementele necesare identificării pieselor

componente şi condiţiile tehnice pentru montarea subansamblului: jocurile sau strângerile

constructive, cotele de legătură cu piesele sau subansamblurile învecinate, etc. Din desenele de

subansamblu se deduce destinaţia fiecărei piese componente şi condiţiile impuse acestora în

funcţionare.

Desenele de execuţie ale pieselor, conţin toate vederile şi secţiunile necesare unei

reprezentări complete a formei constructive a piesei, cu dimensiunile şi toleranţele acestora,

rugozitatea suprafeţelor prelucrate, toleranţele geometrice, materialul piesei, caracteristicile

materialului după tratamentul termic sau termochimic (duritate, grosimea stratului tratat etc.),

indicaţii asupra prelucrărilor care se vor executa la montare, precizia echilibrării, etc.

Cartea tehnică cuprinde: denumirea produsului, domeniul de utilizare, caracteristici

tehnice, schemele cinematice, electrice, hidraulice sau pneumatice, schema de ungere, descrierea

construcţiei şi a modului de funcţionare, instrucţiuni de exploatare, etc.

Programul de producţie conţine nomenclatura produselor şi numărul pieselor de schimb

livrate odată cu acestea.

Procesele tehnologice de prelucrare mecanică depind într-o măsură hotărâtoare de

programul de producţie şi seria de fabricaţie . Pentru fabricaţia de serie mare şi de masă, procesul

tehnologic se realizează pe maşini-unelte de mare productivitate, semiautomate sau automate. În

acest caz procesul tehnologic se proiectează amănunţit (în detaliu) pe operaţii şi faze,

întocmindu-se manual sau asistate de calculator plane de operaţii. În condiţiile producţiei

individuale sau de serie mică, procesul tehnologic de prelucrare mecanică se realizează pe

maşini-unelte universale (sau de tip M.U.C.N.) şi se detaliază numai pe operaţii (faze) prezentate

într-o fişă tehnologică, în ordinea normală (logică) de execuţie.

Utilajul tehnic disponibil

Procesele tehnologice se pot întocmi în două situaţii diferite: în cazul realizării acestora

în societăţi economice de producţie nou înfiinţate; în cazul unor societăţi economice de producţie

existente de un anumit timp.

28



În primul caz, procesele tehnologice, procedeele de prelucrare şi de asamblare constituie

baza întregului proiect al societăţii şi determină utilajele necesare, suprafeţele de producţie,

mijloacele de transport uzinal şi interoperaţii necesarul de resurse umane etc. Utilajele tehnice se

aleg în acest caz din condiţia execuţiei variantei celei mai economice a pieselor pentru planul de

producţie impus sau de perspectivă.

În a doua situaţie, procesele tehnologice se întocmesc astfel încât piesele să se poată

realiza pe utilajele existente (eventual pe unele posibile a fi cumpărate sau proiectate), ţinându-se

seama şi de încărcarea diferitelor maşini-unelte cu prelucrarea altor piese. Totodată se va avea în

vedere posibilitatea introducerii unor procese tehnologice perfecţionate, (performante), prin

modernizarea, echiparea cu dispozitive şi scule eficiente sau automatizarea utilajului existent şi

chiar, aşa cum s-a mai precizat anterior posibilitatea dotării cu unele utilaje noi.

Documentaţia tehnică auxiliară (ajutătoare)

La proiectarea proceselor tehnologice se foloseşte o documentaţie formată din: cataloage

de maşini-unelte, STAS-uri sau norme interne pentru scule aşchietoare, scule auxiliare (pentru

fixarea sculelor aşchietoare) şi instrumente de măsurare, standarde şi norme de tipizare pentru

elemente şi subansambluri de dispozitive, normative de regimuri de aşchiere, normative de

timpi auxiliari; programe asistate de calculator pentru automatizarea proiectării

proceselor tehnologice şi a SDV-urilor.

2.3. Succesiunea etapelor de proiectare a proceselor tehnologice de

prelucrare mecanică

Proiectarea proceselor tehnologice de prelucrare mecanică trebuie să se facă în

următoarea succesiune a etapelor de lucru:

1. controlul tehnologic al desenelor de execuţie;

2. stabilirea tipului producţiei şi a lotului optim de piese ce se prelucrează;

3. alegerea semifabricatului;

4. stabilirea succesiunii operaţiilor şi fazelor care compun procesul tehnologic şi a structurii acestora;

5. alegerea maşinilor-unelte, sculelor aşchietoare, dispozitivelor şi verificatoarelor;

6. determinarea adaosurilor de prelucrare şi a dimensiunilor intermediare;

7. calculul (sau adoptarea după caz) a regimurilor de aşchiere;

8. normarea tehnică;

9. alegerea variantei economice de proces tehnologic;

10. completarea documentaţiei tehnologice.

29


În continuare se vor prezenta câteva date (elemente) orientative asupra modului de

rezolvare a etapelor menţionate mai sus.

2.3.1. Controlul tehnologic al desenelor de execuţie

Înainte de a începe proiectarea procesului tehnologic, tehnologul trebuie să studieze

desenul de execuţie al piesei, condiţiile tehnice şi de funcţionare în subansamblul din care face

parte; totodată se analizează desenul de execuţie şi din punct de vedere al posibilităţilor de

aplicare a unei tehnologii raţionale de fabricaţie (tehnologicitatea construcţiei propuse). Se

analizează dacă piesa este complet definită, dacă sunt evidenţiate condiţiile tehnice ce

caracterizează complet precizia de prelucrare.

Dacă se constată că cerinţele de precizie şi rugozitate sau toleranţele geometrice sunt mai

ridicate decât este necesar în funcţionare, tehnologul poate propune constructorului

(proiectantului) modificarea acestora.

Controlul tehnologic al desenelor de execuţie, presupune deci analizarea concordanţei

dintre forma constructivă a pieselor proiectate şi tehnologicitatea acestora în condiţii de eficienţă

economică maximă.

În cazul în care se deduce că forma pieselor proiectate conduce la cheltuieli mari în

fabricaţie, prin colaborare cu proiectantul de produs se încearcă proiectarea unor forme de piese

avantajoase şi din punct de vedere tehnologic, nu numai funcţional sau estetic.

Dacă nu este posibilă schimbarea formei constructive a pieselor, atunci trebuie căutate

soluţii de SDV-uri adecvate pentru un proces tehnologic optim.

În anumite situaţii, tehnologul trebuie să schimbe, de cele mai multe ori nu în mod

substanţial forma constructivă a piesei, pentru a putea fi prelucrată în condiţii optime (spre

exemplu, mai ales în cazul pieselor de tip carcasă, se prescriu: prevederea unor bosaje, pentru

crearea suprafeţelor de aşezare a piesei sau a unor alezaje (găuri) tehnologice.

2.3.2. Stabilirea tipului producţiei şi calculul lotului optim de piese

Pentru stabilirea tipului producţiei, se calculează ritmul de fabricaţie (sau ritmul liniei

tehnologice) al piesei considerate, cu relaţia:

(2.1.)

în care, Fr este fondul anual real de timp de lucru al utilajului, în min; N - planul de producţie

anual pentru piesa considerată în bucăţi, (în care se include şi piesele ce pot fi rebutate în timpul

prelucrării, piesele de schimb, etc.

Fondul anual real de timp de lucru al unei maşini-unelte se determină astfel:

(2.2.)

30



în care, Fn este fondul nominal anual de timp de lucru al utilajului, în ore pentru un schimb de

lucru; m - numărul de schimburi de lucru; k - coeficient de utilizare a fondului nominal de timp

care ţine seama de pierderile de timp pentru repararea maşinii-unelte (k = 0,98 pentru un schimb

de lucru, k = 0,97 pentru două schimburi, k = 0,96 pentru trei schimburi).

Ritmul de fabricaţie Rl calculat se compară cu norma de timp medie a principalelor

operaţii de prelucrare ale piesei.

Norma de timp medie orientativă se determină astfel: se stabileşte în mod sumar procesul

tehnologic, se aleg câteva operaţii caracteristice (reprezentative) şi se determină normele de timp

pentru aceste operaţii, fie cu ajutorul normativelor de timpi de muncă, fie prin analogie cu

normele unor piese similare prelucrate în societatea respectivă (aflate în baza de date, în cazul

existenţei unor programe de proiectare asistată de calculator a proceselor tehnologice).

a). Dacă valoarea ritmului Rl calculat, este apropiată sau mai mică decât norma de timp medie

orientativă , atunci prelucrarea piesei se va face după principiile producţiei de

masă.

În acest caz, la fiecare loc de muncă se repartizează o singură operaţie care se execută în

permanenţă şi se va asigura o încărcare suficient de mare a maşinilor unelte (85 - 90%) prin

măsuri de sincronizare (divizarea sau concentrarea fazelor sau operaţiilor, prelucrare mai multor

repere, etc.).

b). Dacă valoarea ritmului Rl, este cu mult mai mare decât norma de timp medie

orientativă a operaţiilor aproximativ de peste 2 ori, prelucrarea piesei se va organiza după

principiile producţiei de serie. În acest caz datorită încărcării insuficiente a utilajelor cu

prelucrarea pieselor de o singură tipodimensiune, se adoptă prelucrarea pe loturi de piese cu

diferite tipodimensiuni, care se succed la anumite intervale de timp.

Pentru producţia de serie, în acest caz, este necesar să se calculeze valoarea optimă a

lotului de piese lansate în fabricaţie simultan. Ca mărime optimă a lotului se consideră numărul

pieselor din programul de fabricaţie care asigură cele mai reduse cheltuieli totale de producţie pe

unitatea de produs.

Lotul optim de piese χopt, exprimat în bucăţi se poate determina spre exemplu,

aproximativ cu relaţia:

[buc] (2.3.)

în care: Bp reprezintă cheltuielile corespunzătoare timpului de pregătire-încheiere consumate cu

lansarea în fabricaţie a fiecărui lot, în lei; N - numărul total de piese executate anual în buc/an;

31


c - costul unei piese până la intrarea în atelierul de prelucrare mecanică, în lei/buc; (cheltuielile

necesare pentru obţinerea semifabricatului); cp - costul prelucrării mecanice (salarii directe, plus

cheltuieli indirecte, exclusiv cele de pregătire-încheiere), în lei/buc; ε - coeficient dependent de

pierderile suportate prin imobilizarea mijloacelor circulante pe perioada de timp necesară

prelucrării lotului de piese.

Elementele de bază din punct de vedere teoretic cu privire la calculul loturilor de piese

lansate în fabricaţie sunt detaliate în subcapitolul 2.3.12.

2.3.3.Alegerea semifabricatului prezintă o deosebită importanţă pentru eficienţa tehnico-

economică a procesului tehnologic de prelucrare.

Proiectantul piesei stabileşte calitatea materialului şi eventual tratamentul termic care

trebuie aplicat; de asemenea poate indica metoda preferenţială de obţinere a semifabricatului,

dacă aceasta este indispensabilă pentru asigurarea calităţii piesei, spre exemplu: forjare în locul

turnării, sau în locul semifabricatului laminat. Însă, procedeul concret de obţinere a

semifabricatului (turnare în forme de nisip, cochilie, etc.) este stabilit de către tehnolog.

Alegerea procedeului de obţinere a semifabricatului este determinată de următoarele

elemente:

proprietăţile tehnologice ale materialului piesei, adică proprietăţile de turnare, sau

capacitatea de a suporta deformaţii plastice la prelucrarea prin presare, precum şi modificările

structurale pentru diferite semifabricate (dispunerea fibrelor în semifabricatele forjate, mărimea

grăuntelui de bază în semifabricatele turnate, etc.).

precizia necesară de execuţie a semifabricatului;

mărimea programului de producţie;

durata necesară pentru pregătirea echipamentelor tehnologice (execuţia matriţelor, a

modelelor pentru turnare, etc.);

existenţa utilajului pentru obţinerea semifabricatului;

consumul de metal şi cheltuielile necesare pentru execuţia semifabricatului şi prelucrarea

mecanică ulterioară.

În urma analizei detaliate a acestor factori se alege semifabricatul optim.

2.3.4. Stabilirea succesiunii operaţiilor, fazelor şi a structurii acestora

În etapa stabilirii succesiunii operaţiilor şi fazelor se precizează următoarele elemente:

32



- operaţiile şi fazele necesare pentru prelucrarea mecanică, operaţiile de

tratament termic, trasare, ajustare, control intermediar şi final, etc;

- bazele tehnologice pentru operaţiile şi fazele de prelucrare mecanică;

- schiţele operaţiilor de prelucrare mecanică (dacă se elaborează un plan de operaţii)

sau fişa tehnologică (pentru producţia individuală).

La stabilirea succesiunii de desfăşurare a operaţiilor şi fazelor care compun procesul

tehnologic, se ţine seama de anumite principii de bază:

a) primele operaţii ale procesului tehnologic sunt cele care creează bazele tehnologice

şi de măsurare ce vor servi ulterior la prelucrarea celorlalte suprafeţe ale piesei;

b) prelucrările de degroşare se efectuează la începutul procesului tehnologic, iar cele

de finisare spre sfârşitul acestuia;

c) suprafeţele care au precizia dimensională şi geometrică cea mai ridicată şi

rugozitatea minimă se vor prelucra în ultimele operaţii (faze) pentru a se evita

rebutarea accidentală a acestor suprafeţe (în această categorie intră şi suprafeţele

filetate, mai ales exterioare);

d) se va ţine cont şi de modul de cotare din desenul de execuţie al piesei, în sensul că se

prelucrează mai întâi suprafeţele care sunt adoptate drept baze de măsurare şi

apoi suprafeţele poziţionate prin cote faţă de acestea;

e) suprafeţele pentru care se impun condiţii restrictive severe referitoare la precizia

poziţiei reciproce şi orientării, de exemplu condiţii de concentricitate, de

perpendicularitate, etc, se recomandă să se prelucreze dintr-o singură aşezare a piesei,

deoarece astfel se obţine în modul cel mai simplu precizia impusă de desen.

Pe baza recomandărilor de mai sus, succesiunea normală a operaţiilor de prelucrare a

unei piese este, în general, următoarea:

1. prelucrarea suprafeţelor care devin baze tehnologice şi baze de măsurare pentru

operaţiile şi fazele următoare;

2. prelucrarea de degroşare a suprafeţelor principale (funcţionale) ale piesei;

3. prelucrarea de degroşare a suprafeţei secundare (nefuncţionale);

4. prelucrarea de finisare a suprafeţelor principale;

5. prelucrarea de finisarea suprafeţelor secundare;

6. tratamentul termic, în cazul în care este necesar;

7. operaţii secundare legate de tratamentul termic (detensionări, etc.);

8. prelucrări de rectificare şi de netezire a suprafeţelor principale, dacă se impun.

33


După precizarea procedeelor şi metodelor de prelucrare şi a succesiunii operaţiilor

(fazelor) se trece la proiectarea structurii operaţiilor şi fazelor.

În privinţa structurii operaţiile şi fazele pot fi proiectate pentru prelucrarea unei singure

piese pe maşina-unealtă sau a mai multor piese concomitent: în paralel (simultan), succesiv sau

combinat (paralel-succesiv).

În fig. 2.1. se prezintă principiul de prelucrare pentru cele trei variante prezentate mai sus

şi anume:

- strunjirea în paralel a două semifabricate (fig. 2.1.b);

- strunjirea succesivă a mai multor semifabricate aşezate şi fixate pe dorn (fig. 2.1.a);

- rectificarea paralel-succesivă a unor piese de tip inel pe maşini de rectificat plan cu masă

rotativă (fig.2.1.c).

În funcţie de numărul sculelor care lucrează simultan, operaţiile sau (fazele) de

prelucrare se pot realiza în două moduri şi anume prin:

a) divizarea fazelor de prelucrare în una sau mai multe operaţii (fig. 2.1.a şi c);

b) concentrarea fazelor de prelucrare în cât mai puţine operaţii (fig. 2.1.b).

a). În primul caz suprafeţele piesei se execută cu o singură sculă aşchietoare sau cu mai

multe scule, care intră succesiv în lucru; cu alte cuvinte, prelucrările diferitelor suprafeţe ale

piesei nu sunt suprapuse în timp şi deci productivitatea este relativ scăzută.

b) Al doilea caz se caracterizează prin reunirea într-o singură operaţie a mai multor

prelucrări elementare, care se execută simultan cu mai multe scule sau cu o sculă combinată;

prin suprapunere în timp a prelucrării mai multor suprafeţe, se obţine o productivitate mai mare

prin micşorarea timpului de bază.

Fig. 2.1 Diverse structuri de prelucrări mecanice pe maşini unelte

Aceste operaţii şi faze concentrate se pot executa prin:

34



- folosirea sculelor aşchietoare combinate (burghiu-lărgitor, lărgitor în trepte, etc.);

- prelucrarea cu garnituri (seturi) de scule (seturi de cuţite într-un singur port-cuţit; seturi

de freze, etc.);

- prelucrarea pe maşini-unelte cu mai multe posturi de lucru prin folosirea unor seturi de

scule la fiecare post;

- reunirea mai multor maşini-unelte cu mai multe scule într-o linie automată.

2.3.5. Alegerea maşinilor-unelte, sculelor, dispozitivelor şi verificatoarelor

Criteriile (cerinţele) de alegere a maşinilor-unelte sunt următoarele:

- să asigure realizarea condiţiilor tehnice impuse piesei de prelucrat (precizie

dimensională, calitatea suprafeţei şi abaterile geometrice);

- dimensiunile zonei de lucru ale maşinilor-unelte să corespundă cu dimensiunile de

gabarit ale piesei sau ale mai multor piese prelucrate simultan, pentru a permite aşezarea şi

fixarea lor sigură şi stabilă;

- productivitatea maşinilor-unelte să concorde cu programul de fabricaţie impus;

- puterea maşinilor unelte să corespundă cu cea necesară aşchierii, pentru a se putea

realiza regimul de aşchiere optim;

- să se asigure costul minim al prelucrării mecanice.

Din punct de vedere al dispozitivelor, dacă acestea se află în dotarea maşinilor-unelte

(menghine, lunete, capete divizoare, universal, platou, etc.), în documentaţia tehnologică se

indică numai denumirea acestora. Dacă este necesar un dispozitiv special, tehnologul indică

numai principiul construcţiei acestuia, elaborând eventual o schemă orientativă, ce se transmite

proiectantului specializat de dispozitive, care elaborează proiectul de execuţie al dispozitivului.

Tipul sculei aşchietoare se alege în funcţie de procedeul de prelucrare, materialul piesei

de prelucrat, precizia de prelucrare, tipul producţiei (individuală, serie, masă). Dimensiunea

sculei se determină fie pe baza calcului dimensiunilor intermediare (pentru lărgitoare, alezoare,

broşe şi alte scule cu „dimensiuni fixe”), fie după determinarea regimului de aşchiere prin

calcule de rezistenţă, în funcţie de forţa de aşchiere (pentru cuţite de strunjit, bare de alezat, etc.).

Alegerea verificatoarelor se face în funcţie de precizia de prelucrare impusă pe desen,

care condiţionează valoarea diviziunii instrumentului sau aparatului de măsurare, de control

(calibre)precum şi de factorii economici: costul instrumentului de măsurare sau control, timpul

necesar efectuării controlului sau măsurării, verificării preciziei de prelucrare, etc.

Verificatoarele se pot alege respectând condiţia ca valoarea erorii de măsurare să fie

egală cu 1/5 – 1/20 din toleranţa prescrisă la parametrul de verificat.

35


La măsurătorile de cote se pot folosi instrumente de măsură conform recomandărilor

practice din tabelul 2.1.

Corespondenţa dintre toleranţa piesei şi instrumentul de măsurare Tabelul 2.1.

Câmp de toleranţă al piesei Tp [mm]

Instrumente de măsurare şi precizia de citire

0,5 Şubler 1/100,25 Şubler 1/200,1 Micrometru 1/1000,05 Micrometru 1/1000,01 Micrometru cu pârghie 1/5000,005 Minimetru, ortotest, etc.

2.3.6. Calculul adaosurilor de prelucrare şi al dimensiunilor intermediare

Adaosul de prelucrare reprezintă stratul de material care se îndepărtează prin aşchiere

de pe suprafeţele semifabricatului, în scopul obţinerii preciziei şi rugozităţii impuse prin desen

suprafeţelor prelucrate ale pieselor.

Se deosebesc următoarele noţiuni referitoare la adaosurile de prelucrare şi dimensiunile

intermediare.

Adaosul de prelucrare intermediar, reprezintă stratul de material care se îndepărtează

la fiecare operaţia (fază, trecere) de pe suprafaţa semifabricatului.

Adaosul de prelucrare total, este stratul de material îndepărtat în toate operaţiile

(fazele, trecerile) succesive de prelucrare mecanică a suprafeţelor semifabricatului considerat

pentru a se obţine suprafaţa finită a piesei.

Atât adaosurile intermediare cât şi cele totale pot fi simetrice sau asimetrice.

Adaosurile simetrice sunt cele prevăzute la prelucrarea suprafeţelor exterioare şi

interioare de revoluţie sau la prelucrarea simultană a două suprafeţe plane paralele opuse.

Adaosurile asimetrice sunt cele care au valori diferite pentru suprafeţele opuse ce se

prelucrează în faze diferite, sau adaosurile prevăzute numai pentru prelucrarea uneia din

suprafeţele opuse ale pieselor.

Dimensiunile intermediare reprezintă valorile dimensiunilor succesive care se obţin la

operaţiile (fazele) de prelucrare prin aşchiere ale suprafeţelor considerate, după îndepărtarea

adaosurilor de prelucrare intermediare.

La ultima operaţie (fază) de prelucrare a fiecărei suprafeţe, rezultă dimensiunea finită

(finală) a suprafeţelor respective. Dimensiunile intermediare sunt dimensiuni tehnologice care

se înscriu în documentaţia de fabricaţie (planul de operaţii sau fişa tehnologică).

Determinarea valorii optime a adaosurilor de prelucrare şi calculul dimensiunilor

intermediare are o deosebită importanţă tehnico-economică la proiectarea proceselor tehnologice

36



de prelucrare mecanică, deoarece valoarea acestora influenţează direct asupra preciziei de

prelucrare, productivităţii şi costului prelucrării.

Adaosurile de prelucrare prea mari necesită treceri, faze sau operaţii suplimentare de

prelucrare mecanică, măresc consumul de metal pentru execuţia piesei, consumul de scule

aşchietoare, de energie electrică şi prin urmare, conduc la mărirea costului final al pieselor.

Adaosurile de prelucrare prea mici nu asigură întotdeauna îndepărtarea prin aşchiere a

straturilor superficiale cu defecte ale semifabricatelor, pe suprafaţă pot rămâne „pete”

neprelucrate, şi ca urmare creşte numărul de piese rebutate.

Ca valoare, adaosurile de prelucrare se pot determina (calcula):

- prin metoda experimental-statistică;

- prin calcul analitic.

Metoda experimental-statistică constă în stabilirea adaosurilor de prelucrare cu ajutorul

unor standarde sau tabele normative, alcătuite pe baza experienţei în proiectare a tehnologului

sau a datelor statistice din societatea respectivă.

Dezavantajul metodei constă în faptul că adaosurile sunt determinate fără a se ţine seama

de procesul tehnologic concret de prelucrare, de modul de aşezare a semifabricatului la diferite

operaţii sau faze şi de erorile de prelucrare ale operaţiilor (fazelor) precedente. Din această

cauză, adaosurile astfel determinate sunt orientative şi în general, au valori mai mari decât este

strict necesar.

Calculul analitic al adaosurilor de prelucrare se bazează pe analiza factorilor care

determină mărimea adaosurilor şi stabilirea elementelor componente ale acestora.

La calculul analitic se porneşte de la premiza că mărimea adaosului intermediar pentru

faza (operaţia) curentă, trebuie să fie suficientă pentru a putea fi înlăturate toate erorile de

prelucrare apărute la faza (operaţia) precedentă de prelucrare, la care se adaugă eroarea de

aşezare la faza curentă de lucru.

Factorii (mărimile) care se iau în considerare la calculul analitic al adaosului de

prelucrare intermediar sunt următoarele:

1. Înălţimea neregularităţilor microprofilului în 10 puncte Rz, rezultată la faza

precedentă, depinde de procedeul de prelucrare, de modul de formare a aşchiei (de rupere, de

curgere, etc.), regimul de aşchiere folosit, vibraţiile de înaltă frecvenţă ale maşinii-unelte sau

sculei, natura sau calitatea lichidului de aşchiere utilizat în prelucrare.

2. Adâncimea stratului superficial defect S, rezultat la faza precedentă de prelucrare a

suprafeţei. Pentru semifabricatele turnate din fontă cenuşie stratul superficial constă dintr-o

crustă perlitică dură.

37


La semifabricate forjate din oţel, stratul superficial se caracterizează printr-o zonă

decarburată şi existenţa unor oxizi de suprafaţă.

În urma prelucrării prin aşchiere în stratul superficial se formează o zonă ecruisată. Din

această cauză în faza curentă trebuie înlăturată nu neaparat întreaga adâncime a stratului

superficial ecruisat, ci numai adâncimea zonei superioare intens deformate.

3. Abaterile de la poziţia şi orientarea reciprocă corectă (impusă) a suprafeţei de

prelucrat faţă de suprafeţele de bazare ale piesei, denumite pe scurt abateri spaţiale notate cu w.

Ca exemplu de astfel de abateri se pot menţiona:

- abaterea de la coaxialitatea suprafeţei exterioare (de bazare) faţă de suprafaţa unui

alezaj;

- abaterea de la coaxialitatea treptelor arborilor;

- abaterea de la perpendicularitatea suprafeţei frontale faţă de axa suprafeţei cilindrice de

bazare;

- abaterea de la paralelism a suprafeţei plane prelucrate, faţă de suprafaţa plană de bazare

la piese de tipul carcaselor, etc.

Abaterile spaţiale apar datorită erorilor de execuţie (prelucrare) şi deformării

semifabricatelor forjate, turnate, datorită deformărilor la tratamentele termice, precum şi ca

urmare a erorilor geometrice ale maşinii-unelte, pe care se execută operaţiile de prelucrare. În

calculul adaosului intermediar se iau în consideraţie întotdeauna abaterile spaţiale de la faza

precedentă (ca de altfel şi factorii Rz şi S amintiţi anterior).

4. Abateri cauzate de eroarea de instalare (poziţionare, orientare) sau de verificare

a semifabricatului la prelucrarea curentă

Aceste abateri intervin în relaţia de calcul a adaosului de prelucrare prin: eroarea de

orientare şi fixare (instalare) ic la operaţia curentă, dacă prelucrarea se face prin metoda

obţinerii automate a preciziei dimensiunilor piesei (deci reglarea la dimensiune nu se face după

fiecare piesă prelucrată), respectiv prin eroarea de verificare la operaţia curentă, dacă

prelucrarea se realizează prin metoda obţinerii individuale a preciziei dimensionale.

În relaţiile de calcul ale adaosului, componentele acestuia ce rezultă din faza precedentă

se notează de obicei cu indicele p, iar cele care corespund fazei curente sunt notate cu indicele c.

Valoarea adaosului de prelucrare intermediar minim, se obţine prin însumarea mărimilor

componente .

Abaterile spaţiale w şi eroarea de orientare şi fixare reprezintă vectori, deoarece au

atât o valoare numerică, cât şi o direcţie şi un sens şi deci însumarea acestora se va face

vectorial.

38



Astfel, la prelucrarea suprafeţelor plane, vectorii sunt coliniari, şi deci:

(2.4.)

iar la prelucrarea suprafeţelor exterioare şi interioare de revoluţie pot avea direcţii oarecare,

de aceea însumarea se face la valoarea cea mai probabilă, prin regula rădăcinii pătrate, conform

relaţiile:

(2.5.)

Adaosul de prelucrare intermediar minim, notat 2Ac.min pentru prelucrarea prin

metoda obţinerii automate a preciziei dimensionale se calculează cu relaţiile:

pentru adaosuri simetrice (pe diametru) la prelucrarea suprafeţelor exterioare şi

interioare de revoluţia:

(2.6.)

pentru adaosuri simetrice (la prelucrarea suprafeţelor plane opuse), înlăturate

simultan:

(2.7.)

pentru adaosuri asimetrice la prelucrarea suprafeţelor plane opuse prelucrate în faze

(operaţii) diferite sau pentru adaos pe o singură suprafaţă plană:

(2.8.)

În cazul în care prelucrarea se face prin metoda obţinerii individuale a preciziei

dimensionale, cu verificarea poziţiei fiecărui semifabricat fixat pe maşina-unealtă, în relaţiile

(2.6), (2.7) şi (2.8), se înlocuieşte eroarea de orientare şi fixare cu eroarea de verificare la

operaţia curentă.

Valorile componentelor adaosului de prelucrare din relaţiile de mai sus sunt date în

literatura de specialitate pentru diverse tipuri de semifabricate şi procedee de prelucrare.

Calculul adaosurilor de prelucrare intermediare se face în ordinea inversă celui în care se

execută operaţiile sau fazele de prelucrare ale fiecărei suprafeţe, în vederea stabilirii

dimensiunilor intermediare corespunzătoare fiecărei operaţii sau faze.

Schema adaosurilor şi dimensiunilor intermediare la prelucrările prin aşchiere prin

metoda obţinerii automate a preciziei dimensionale se prezintă în fig. (2.2.).

39


Fig. 2.2. Schema de calcul a adaosurilor de prelucrare şi dimensiunilor intermediare

La prelucrarea arborilor pe maşini unelte reglate la dimensiune (metoda obţinerii

automate a dimensiunilor în cazul în care semifabricatul are dimensiunea dp.min, prin prelucrare se

va obţine în general dimensiunea dc.min la operaţia curentă, iar la prelucrarea semifabricatului cu

dimensiunea dp.max, se obţine dimensiunea maximă dc.max.

Deci, adaosurile de prelucrare minime se calculează pentru prelucrarea arborilor folosind

relaţia (fig. 2.2.a.).

(2.9)

În mod asemănător, pentru prelucrarea alezajelor (fig. 4.2.b.) adaosul minim se

calculează cu relaţia:

(2.10)

Determinarea dimensiunilor intermediare în cazul prelucrării suprafeţelor exterioare şi

interioare de revoluţie rezultă pe baza aceloraşi scheme din fig. 2.2.

Astfel, pentru suprafeţele de tip arbore:

sau

iar pentru suprafeţe de tip alezaj:

sau

40



În cazul adaosurilor asimetrice, la prelucrarea suprafeţelor plane:

(2.19)

(2.20)

În legătură cu relaţiile de calcul ale adaosului de prelucrare prezentate mai sus, se fac

următoarele observaţii:

a). În primul rând pe schiţa corespunzătoare operaţiei (fazei) respective din cadrul

planului de operaţii se trece o singură cotă caracterizată de dimensiunea nominală şi abaterile

limită admisibile.

Având în vedere şi sensurile în care muncitorul poate rebuta iremediabil piesa, se

recomandă ca pe desenul piesei aferente operaţiilor (fazelor) respective să se treacă:

- pentru arbori: (2.21)

- pentru alezaje: (2.22)

În cazul dispunerii abaterilor la dimensiunea finală sub altă formă decât cea corespunzătoare

pieselor (arbori, alezaje) unitare, se respectă acest mod şi pentru dimensiunile intermediare ale

proceselor de prelucrare impuse suprafeţelor respective.

b) O altă observaţie care se impune, este aceea că nu trebuie să se exagereze cu precizia

de calcul a dimensiunilor nominale care trebuie corelate cu ordinul de mărime al toleranţelor

corespunzătoare naturii şi tipului operaţiei (fazei). În acest sens, ordinul zecimalelor cotei

nominale trebuie să fie mai mic cu o unitate decât ordinul zecimalelor câmpului de toleranţă

impus.

Spre exemplu: dacă dc= Φ30 – 0,0120, 2Ac.min.= 0,095, iar Tp= 0,062, rezultă că:

dp.min.= dc.min.+ 2Ac.min= 29,988 + 0,095 = 30,083 mm

Pe schiţa corespunzătoare operaţiei (fazei) respective se va trece cota de proiectare sub

forma: Φ30,08 – 0,062 şi nu Φ30,083 – 0,062.

2.3.7. Principiile de bază ale calculului regimurilor de aşchiere

2.3.7.1. Regimul de aşchiere. Noţiuni de bază

Regimul de aşchiere reprezintă factorul principal care determină valoarea normei de lucru

(timp), şi deci influenţează asupra productivităţii prelucrării. Acesta este caracterizat de valorile

optime ale următorilor parametrii: adâncimea, avansul şi viteza de aşchiere (t, s, v).

41


Parametrii regimului de lucru sunt determinaţi de anumite mişcări ale sculei şi

semifabricatului de prelucrat.

Adâncimea de aşchiere se realizează prin deplasarea liniară a sculei către piesă sau

invers. Această deplasare de poziţie reciprocă a sculei şi piesei de prelucrat se efectuează la

începutul unei treceri, sau al unei curse de lucru, după cum piesa are mişcare de rotaţie sau de

translaţie.

Avansul se realizează prin aşa numita mişcare de avans, care poate fi realizată (fig. 2.3.)

prin una sau mai multe mişcări astfel:

- prin deplasare longitudinală sau transversală a cuţitului (fig. 2.3.a) la strunjire;

- prin deplasarea longitudinală a piesei (fig. 2.3.b) la frezare;

- prin deplasarea axială a burghiului (fig. 2.3.c) la burghiere;

- prin deplasarea transversală a piesei (fig. 2.3.d) la rabotare.

Fig. 2.3 Tipuri de mişcări ale sculei şi piesei la prelucrările prin aşchiere

Avansul se determină după procedeul de prelucrare. În cazul maşinilor unelte la care

mişcarea de avans este legată cinematic cu mişcarea principală (strunguri, maşini de frezat, de

găurit, de rabotat, etc.), mărimea avansului se determină în mm la o rotire a piesei, sau sculei,

(mm/rot), spre exemplu la strunjire, frezare, găurire, sau în (mm/cursă dublă) la rabotare şi

mortezare.

Avansurile se pot prezenta sub formele următoare:

- avans pe minut (sau viteza de avans):

, (2.23)

42



s fiind după caz, mm/rot sau mm/cursă dublă, iar n – numărul de rotaţii sau de curse duble pe

minut;

- avansul pe dinte (la frezare):

, (2.24)

unde z este numărul de dinţi ai frezei.

Viteza principală de aşchiere vp este distanţa parcursă de tăişul sculei în unitatea de

timp, în direcţia mişcării principale, care poate fi de rotaţie (la strunjire, frezare, rectificare etc.)

şi rectilinie (la rabotare, mortezare, etc.).

Viteza de aşchiere se notează cu vp şi se măsoară în m/sec la prelucrarea prin rectificare şi

în m/min în cazul celorlalte prelucrări prin aşchiere.

Formulele pentru calculul vitezei se determină pe baza mişcării principale de lucru:

când mişcarea principală este de rotaţie:

, (2.25)

sau

, (2.26)

unde D este diametrul piesei sau sculei, în mm, iar n – numărul de rotaţii al piesei sau sculei pe

minut.

când mişcarea principală este de translaţie:

, (2.27)

unde, L este lungimea cursei de lucru dată de mişcarea principală în mm; v cl- viteza cursei de

lucru; vcg – viteza cursei de mers în gol; nc.d.- numărul de curse duble pe minut ale mişcării

principale.

Când vcl = vcg atunci:

, (2.28)

Adâncimea de aşchiere t şi avansul s (fig. 2.4) determină direct secţiunea aşchiei

(grosimea de aşchiere a, şi lăţimea de aşchiere, b).

Adâncimea de aşchiere t, este distanţa măsurată pe normală dintre suprafaţa iniţială a

piesei şi cea prelucrată.

Avansul s, este distanţa dintre două poziţii succesive ale sculei la o rotaţie a piesei sau

sculei la o cursă dublă a sculei sau a piesei.

43


Fig. 2.4. Parametrii regimului de aşchiere (t,s) şi secţiunii aşchiere a,b, la strunjire

Fig. 2.5. Schema forţelor de aşchiere la strunjire

Forţele, momentele şi puterea de aşchiere

Forţa de aşchiere poate fi descompusă după cele 3 axe ale sistemului de coordonate

rectangulare (fig. 2.5) astfel:

- componenta tangenţială Fz, tangentă la suprafaţa de prelucrat;

- componenta axială Fx, sau de avans, îndreptată în direcţia avansului;

- componenta radială Fy, îndreptată înspre piesa de prelucrat.

Forţa de aşchiere rezultantă F, este dată de suma vectorială a celor trei componente:

,

(2.29)

iar algebric se determină cu relaţia:

, (2.30)

în care xF, yF, CF sunt constante de aşchiere şi depind de condiţiile concrete de lucru.

Momentul de torsiune Mt şi puterea de aşchiere Ne, se calculează astfel:

, (2.31)

, (2.32)

unde vp este dat în m/min, Fz, în daN şi D în mm. (

reprezintă în mod similar cu CF, xF, yF, coeficienţi specifici procesului de aşchiere).

2.3.7.2. Date iniţiale necesare calculului parametrilor regimurilor de aşchiere

Determinarea regimului de aşchiere are loc după elaborarea succesiunii tehnologice de

prelucrare când se cunosc următoarele elemente:

- forma, dimensiunile, poziţia dimensional-geometrică şi rugozitatea suprafeţei piesei finite;

- forma şi dimensiunile semifabricatului;

- caracteristicile mecanice ale materialului de prelucrat;

- numărul, natura şi succesiunea operaţiilor şi a fazelor de lucru;

44



- adaosurile de prelucrare şi dimensiunile intermediare ale operaţiilor şi fazelor procesului

tehnologic;

- materialul şi parametrii geometrici ai sculelor;

- tipul maşinii-unelte şi sistemul de prindere (orientare) şi fixare a semifabricatelor.

Stabilirea regimului de lucru constă în determinarea valorilor parametrilor de bază, -

adâncimea, avansul şi viteza de aşchiere, în concordanţă cu condiţiile concrete, specificate

anterior.

La alegerea unui regim de aşchiere raţional (ştiinţific) se iau în considerare valorile cele

mai avantajoase ale parametrilor de lucru, în ceea ce priveşte productivitatea, costul precizia de

prelucrare şi rugozitatea suprafeţei prelucrate.

În cazul fazelor (operaţiilor) de degroşare se impune utilizarea spre maxim a puterii

maşinii-unelte (prin folosirea capacităţii de prelucrare a sculelor sau prin aşchierea cu mai multe

scule simultan).

2.3.7.3. Succesiunea etapelor la determinarea parametrilor regimurilor de aşchiere

prin „metoda clasică”

La proiectarea regimurilor de prelucrare se au în vedere următoarele etape de lucru:

alegerea maşinii-unelte;

alegerea sculei aşchietoare;

determinarea adâncimii, avansului şi a vitezei de aşchiere;

determinarea turaţiei de lucru şi recalcularea vitezei de aşchiere şi a durabilităţii sculei;

determinarea forţelor şi puterii efective de aşchiere.

Alegerea maşinii-unelte se face în funcţie de tipul operaţiilor şi fazelor necesare, forma,

dimensiunile, gradul de precizie şi lotul de fabricaţie ale piesei ce se prelucrează.

Adoptarea definitivă a maşinii-unelte se face după stabilirea regimului de lucru, când

utilajul se va verifica, după cum se va arăta în continuare, la solicitările de lucru, precum şi la

gama de turaţii şi avansuri impuse de regimul adoptat sau calculat.

Alegerea sculei aşchietoare se face în funcţie de modul de proiectare a procesului

tehnologic de prelucrare.

După stabilirea tipului sculei aşchietoare şi cunoscându-se natura procedeului suprafeţei

impuse de prelucrat şi faza de lucru – degroşare, semifinisare, sau finisare se alege scula cu

geometria optimă corespunzătoare.

45


În funcţie de natura materialului de prelucrat, şi caracteristicile fizico-mecanice, se alege

materialul sculei (oţel carbon pentru scule, oţel aliat pentru scule, oţel rapid sau din aliaje dure,

materiale metalelor şi mineralo-ceramice, diamante industriale etc.).

2.3.7.4. Determinarea parametrilor regimului de aşchiere

Adâncimea de aşchiere are o influenţă mică asupra durabilităţii şi a vitezei de aşchiere,

care pentru strunjire se determină astfel:

, (2.33)

în care, T este durabilitatea sculei, în minute; Cv – coeficient care depinde de caracteristicile

materialului ce se prelucrează; xv, yv – exponenţii mărimilor t şi s; ki – coeficienţi dependenţi de

condiţiile concrete de prelucrare.

Exponenţii xv şi yv sunt mai mici ca unitatea, iar xv < yv.

Rezultă că adâncimea de aşchiere t are cea mai mică influenţă asupra durabilităţii, iar

viteza are cea mai mare pondere. De aici, se deduce ordinea în care se face alegerea sau calculul

parametrilor regimului de aşchiere: adâncimea, avansul, viteza (t,s,v).

Adâncimea de aşchiere se ia la valoarea maximă admisă de rezistenţa sculei aşchietoare

şi de precizia de prelucrare. În general, cum adaosurile de prelucrare sunt variabile (mai mari sau

mai mici în funcţie de tipul şi precizia semifabricatului, acestea se aleg în aşa fel încât să se

utilizeze cât mai puţine treceri prin aşchiere.

Determinarea (adoptarea) avansului

Avansul are influenţă mică asupra durabilităţii şi acţionează pozitiv asupra diminuării

ponderii vibraţiilor care apar în procesul de aşchiere. De aceea, la prelucrările de degroşare se

recomandă stabilirea (adoptarea) avansului maxim admis de factorii ce-l limitează, dintre care

cei mai importanţă sunt: rezistenţa sculei, rigiditatea sistemului tehnologic, precizia

dimensional-geometrică şi calitatea suprafeţei prelucrate.

La degroşare, valoarea avansului este limitată de primii doi factori, iar la finisare de

precizia dimensional-geometrică şi calitatea suprafeţei prelucrate. Metoda determinării sau

adoptării avansului constă în următoarele:

a) în cazul prelucrărilor de degroşare, se alege (sau se determină) avansul în funcţie de

rezistenţa sculei şi de rigiditatea sistemului tehnologic, iar valoarea adoptată se verifică din

condiţia rezistenţei mecanismului de avans al maşinii-unelte şi precizia suprafeţei prelucrate.

b) în cazul prelucrărilor de finisare avansul se alege (sau se determină) în funcţie,

îndeosebi de calitatea suprafeţei prelucrate, verificându-se apoi în funcţie de precizie, rezistenţa

sculei şi a mecanismului de avans şi rigiditatea sistemului tehnologic (dacă este cazul).

46



Determinarea vitezei de aşchiere

După alegerea (calculul) adâncimii de aşchiere şi avansului, cunoscându-se durabilitatea

sculei aşchietoare, viteza de aşchiere se calculează cu relaţia (2.33).

Viteza de aşchiere depinde în afară de factorii menţionaţi anterior şi de: geometria sculei,

de starea suprafeţei piesei şi de lichidul de aşchiere, (răcire-ungere)prin intermediul

coeficienţilor ki (relaţia 2.33).

2.3.7.5. Determinarea puterii efective şi turaţiei de lucru

Puterea efectivă de lucru Ne se determină cu relaţia (2.32) şi se verifică îndeplinirea

condiţiei:

(2.34)

unde Nmu este puterea maşinii-unelte, iar w – randamentul lanţului cinematic al mişcărilor de

aşchiere (w = 0,7 – 0,8).

Turaţia piesei se calculează cu relaţia:

, (2.35)

iar numărul de curse duble pe minut astfel:

, (2.36)

Aceste valori calculate se adoptă la valorile cele mai apropiate aflate din gama de turaţii

şi de avansuri ale maşinii unelte adoptate pentru operaţia respectivă.

Valorile t,s,v se pot adopta şi din normative de regimuri de aşchiere şi apoi se fac

aceleaşi verificări ca mai sus.

2.3.8. Bazele normării tehnice

2.3.8.1. Norma de timp şi norma de producţie

La proiectarea proceselor tehnologice de prelucrare mecanic se urmăreşte realizarea unor

consumuri minime de timp atât pentru fiecare operaţie în parte cât şi pentru întreg procesul

tehnologic. Pentru aceasta trebuie avute în vedere analiza definiţiei şi structurii normei de muncă

Norma de muncă se poate determina ca normă de timp sau normă de producţie.

Norma de timp Nt, reprezintă timpul necesar executării unui produs de către unul sau

mai mulţi muncitori care au calificarea corespunzătoare şi lucrează cu intensitatea normală, în

anumite condiţii tehnico-organizatorice precizate.

Norma de producţie Np, exprimă cantitatea de produse executate în unitatea de timp, în

aceleaşi condiţii ca la norma de timp.

47


Între norma de timp şi norma de producţie există relaţia:

, (2.37)

În industria constructoare de maşini, ca indice de bază se foloseşte norma de timp.

2.3.8.2. Structura normei de timp

În fig. 2.6. este prezentată schematic conform STAS 6909-75 structura normei de timp.

Timpul de pregătire Tpî, este timpul în cursul căruia muncitorul, înainte de începerea

lucrului, creează la locul de muncă condiţiile necesare efectuării prelucrării şi după terminarea

lucrului aduce locul de muncă în starea iniţială. Activităţile practice incluse în acest timp sunt:

primirea comenzii, studiul documentaţiei tehnologice, primirea şi predarea sculelor,

dispozitivelor şi verificatoarelor, primirea semifabricatelor, predarea pieselor finite şi a

restului de material, etc..

Acest timp se ia o singură dată în structura normei de timp pentru întregul lot de piese

prelucrate la operaţia respectivă.

Timpul operativ Top, este timpul în cursul căruia muncitorul efectuează sau

supraveghează lucrările necesare, pentru modificarea cantitativă şi calitativă a produsului.

Acesta este format din timpul de bază tb şi timpul ajutător ta.

a) Timpul de bază tb, la operaţiile şi fazele de prelucrare prin aşchiere, reprezintă timpul

consumat pentru prelucrarea efectivă pe maşina-unealtă a materialului (semifabricatului) în

vederea modificării formei, dimensiunilor şi calităţii suprafeţei acestuia.

Acest timp depinde direct de regimul de aşchiere şi se poate determina prin calcul cu relaţia

de forma:

, (2.38)

în care li reprezintă suma lungimilor de intrare, ieşire din aşchiere, şi lungimea suprafeţei

prelucrate; va – viteza de avans, i – numărul de treceri sau prin cronometrare.

b) Timpul ajutător, ta este timpul consumat pentru efectuarea mânuirilor (mişcărilor)

necesare executării produsului, timp în care piesa, în general, nu suferă transformări

dimensionale.

Acest timp se consumă pentru prinderea şi desprinderea piesei de prelucrat pe maşina-

unealtă, comanda maşinii-unelte, măsurători la luarea aşchiilor de probă, evacuarea aşchiilor (la

operaţii de burghiere, tarodare), măsurători de control, etc.

48



Fig. 2.6 Structura normei tehnice de timp

Timpul de deservire a locului de muncă Tdl, este timpul în decursul căruia muncitorul

asigură pe toată durata schimbului de lucru menţinerea în stare normală de funcţionare a

utilajului, a sculelor, precum şi organizarea, ordinea şi curăţenia la locul de muncă.

Acesta are două componente: timpul de deservire tehnică, tdt şi timpul de deservire

organizatorică tdo.

a) Timpul de deservire tehnică tdt, este consumat pentru înlocuirea sculelor uzate,

reglarea maşinii unelte, ascuţirea sculelor şi reglarea acestora în vederea prelucrării.

b) Timpul de deservire organizatorică tdo, se referă la: aşezarea semifabricatelor, a

sculelor, primirea şi predarea schimbului de lucru, ungerea şi curăţirea utilajului, etc.

Timpul de întreruperi reglementate Tîr, este timpul în cursul căruia procesul de muncă

este întrerupt pentru odihna şi necesităţile fiziologice ale muncitorului ton şi pentru a avea loc

întreruperile condiţionate de tehnologie şi de organizarea muncii tto.

a) Timpul de odihnă şi necesităţi fiziologice ton, este folosit pentru odihnă şi satisfacerea

necesităţilor fiziologice şi de igienă personală a muncitorului.

b) Timpul de întreruperi condiţionate de tehnologie şi de organizarea muncii tto,

reprezintă timpul de întrerupere a procesului de muncă ce rezultă inevitabil din prescripţiile

tehnice de folosire a utilajului, din tehnologia de prelucrare şi din activitatea muncitorilor la locul

de muncă respectiv .

49

NORMA DE TIMP(Nt)

Timp de pregătire încheiere

(Tpî)

Timp operativ(Top)

Timp de deservire a locului de muncă (Tdl)

Timp de întreruperi

reglementare(Tîr)

Timp de bază

(tb)

Timp ajută-

tor(ta)

Timp de deservire tehnică

(tdt)

Timp de deservire

organizatorică (tdo)

tim

p de

odi

hnă

şi

nece

s.fi

ziol

ogic

e (t

on)

tim

p de

într

erup

eri

cond

iţio

nate

de

tehn

olog

ie ş

i or

gani

zare

a m

unci

i (t o

)


Norma de timp pentru operaţia sau faza de prelucrare a unei singure piese se calculează cu

relaţia:

, (2.39)

în care Nlot este numărul de piese din lotul lansat în fabricaţie.

Pentru simplificarea calculului normei de timp, timpul de deservire tehnică se exprimă în

procente din timpul de bază, iar timpul de deservire organizatorică precum şi cel de odihnă şi

necesităţi fiziologice se exprimă în procente din timpul operativ, astfel că norma de timp se poate

calcula folosind relaţia:

, (2.40)

în care: kdt este procentul timpului de deservire tehnică, din timpul de bază (pentru strunguri

mijlocii spre exemplu: kdt = (2 ... 5)%; kdo şi kon – procentul timpului de deservire

organizatorică, respectiv de odihnă şi necesităţi fiziologice, din timpul operativ; spre exemplu

pentru strunguri: kdo = 1 ... 2,5%; kon = 3 ... 5,5 %.

De reţinut că la fabricaţia de masă şi de serie mare, timpul de pregătire încheiere nu se

include în norma de timp a muncitorului care efectuează operaţii de prelucrare, deoarece reglarea

maşinii-unelte , a sculelor, dispozitivelor, precum şi pregătirea locului de muncă se fac de reglori

specializaţi şi muncitori auxiliari.

Pentru stabilirea normelor de timp se folosesc în mod curent următoarele metode:

- metoda experimental-statistică când norma de timp se stabileşte experimental sau pe bază

statistică, prin analogie cu alte prelucrări similare la piese din aceeaşi grupă (arbori, bucşi, roţi

dinţate, corpuri complexe, etc). Această metodă conduce la valori aproximative ale normelor de

timp;

- metoda analitică se bazează pe analiza procesului tehnologic pe elementele sale componente:

operaţii, faze, treceri, mânuiri, mişcări.

Metoda analitică are două variante: a) metoda analitico-experimentală, când

consumurile de timp sunt determinate pe baza măsurătorilor directe ale timpului consumat la

locul de muncă; b) metoda analitico-teoretică, pentru care consumul de timp pe operaţii şi faze

se determină pe baza normativelor de timp existente (tabele, grafice) sau a unor metode rapide de

normare asistate de calculator.

Principalele metode de analiză experimentală, prin măsurători a consumurilor de timp

sunt:

- cronometrarea;

- fotografierea timpului de muncă.

50



Cronometrarea se face în scopul determinării timpilor care se repetă ciclic în cadrul

operaţiei sau fazei, adică a timpului de bază şi a celui ajutător. Datele obţinute servesc la

elaborarea normativelor de timp utilizate la calculul analitic al normelor de timp.

Fotografierea timpului de muncă constă în măsurarea tuturor consumurilor de timp în

decursul unui schimb de lucru, pentru determinarea timpului de deservire a locului de muncă, a

timpilor de întreruperi reglementate şi a pierderilor de timp de lucru nejustificate.

Ambele metode permit descoperirea rezervelor de productivitate, cu privire în special la

încărcarea într-un procent mai mare a utilajelor, descoperirea deficienţelor tehnico-

organizatorice legate de procesul tehnologic, etc.

2.3.9. Alegerea variantei optime (economice) de proces tehnologic

Procesul tehnologic de prelucrare mecanică se poate concepe în mai multe variante

tehnologice care pot fi echivalente din punct de vedere tehnic, dar care pot diferi prin numărul de

operaţii, conţinutul şi modul de organizare al acestora, etc. Alegerea celei mai economice

variante tehnologice se poate face cu ajutorul unor indici tehnico-economici care caracterizează

economicitatea şi rentabilitatea variantelor comparate.

Aceşti indici se pot împărţi în: indici absoluţi şi relativi.

a) Indici tehnico-economici absoluţi

Principalii indici tehnico-economici absoluţi sunt:

1) Timpul de bază total pentru cele n operaţii de prelucrare:

, (2.41)

Varianta tehnologică pentru care timpul de bază total este cel mai mic se consideră mai

avantajoasă din punct de vedere al productivităţii prelucrării. Acest indice economic este simplu,

însă nu permite estimarea completă a variantelor comparate.

2) Manopera de timp totală a procesului tehnologic, se determină prin însumarea

normelor de timp Nt pentru toate operaţiile de prelucrare:

, (2.42)

Manopera totală este indicele principal ce caracterizează procesul tehnologic în privinţa

cheltuielilor de muncă efectivă curentă, însă nu dă posibilitatea aprecierii variantelor tehnologice

şi după cheltuielile de muncă materializată în mijloacele de producţie şi în materialele utilizate în

fabricaţie.

Compararea variantelor cu ajutorul acestui indice permite să se aleagă cel mai productiv

proces tehnologic.

51


3) Costul piesei, Pc este principalul indice tehnico-economic de evaluare a

economicităţii variantelor tehnologice, caracterizând procesele tehnologice după cheltuielile

totale de muncă efectivă curentă şi materializată.

Costul piesei se compune din costul materialului sau semifabricatului M, salariul

muncitorilor productivi ocupaţi direct cu executarea piesei S, şi cheltuielile generale ale secţiei

de fabricaţie R, adică:

, (2.43)

În cazul prelucrării piesei direct din material laminat, costul materialului necesar pentru

executarea unei piese este dat de relaţia:

, (2.44)

în care: c este costul unui kilogram de material laminat, lei/kg; m – masa semifabricatului, kg; c 1

– costul unui kilogram de deşeu recuperat, lei/kg; k = 0,8 – coeficient de recuperare a deşeurilor;

m1 – masa piesei finite, kg.

În cazul executării piesei dintr-un semifabricat forjat, matriţat sau turnat, parametrul M

se calculează cu relaţia:

, (2.45)

în care: Msf este costul materialului iniţial pentru execuţia semifabricatului, în lei; S sf – salariile

muncitorilor productivi din secţia de semifabricate, în lei; Rsf – cheltuielile generale de fabricaţie

(regia) secţiei de semifabricate, în lei.

Salariile muncitorilor direct productivi S, se calculează cu relaţia:

, (2.46)

în care: este norma de timp la operaţia i, ore; s i – salariul orar corespunzător încadrării

operaţiei care se execută, lei/oră; n – numărul operaţiilor.

Cheltuielile generale de fabricaţie R ale secţiei de prelucrări mecanice (regia de

fabricaţie) se determină proporţional cu salariile muncitorilor direct productivi, (sau alţi

parametri) adică folosind relaţia:

, (2.47)

în care: CR este procentul cheltuielilor generale de fabricaţie ale secţiei mecanice.

Pentru a putea stabili economicitatea diferitelor variante tehnologice se întocmesc

grafice de variaţie a costului în funcţie de numărul pieselor care se prelucrează. În acest scop

cheltuielile care compun costul piesei, se împart în două grupe:

- cheltuieli curente (variabile) A, care se fac pentru fiecare piesă prelucrată;

- cheltuieli constante B, care se fac o singură dată pentru întregul lot de piese.

52



Cheltuielile din grupa A cuprind:

- salariile muncitorilor direct productivi;

- costul materialului;

- cheltuielile pentru consumul de energie electrică, aer comprimat, etc.

În grupa B se includ:

- cheltuieli de investiţii pentru utilaje, dispozitive speciale, matriţe şi forme speciale;

- cheltuieli pentru reglarea maşinii-unelte pentru întregul lot de piese, etc.

În aceste condiţii, costul întregului lot format din n piese va fi dat de relaţia:

, (2.48)

Compararea costurilor aferente proceselor tehnologice de prelucrare se poate face grafic

ca în fig. 2.7, în care variaţia costului, spre exemplu pentru două variante luate în studiu sunt

reprezentate de dreptele . Punctul de intersecţie 0 al celor două drepte corespunde pe

abscisă unui număr de piese ncr denumit program de fabricaţie critic (optim).

Pentru np < ncr, se alege ca variantă tehnologică

economică cea de-a doua, deoarece în acest domeniu

.

În cazul în care np >ncr, se utilizează prima variantă

tehnologică, deoarece în acest domeniu .

Valoarea

programului de fabricaţie critic se poate determina analitic

prin egalarea costurilor celor două variante tehnologice:

, (2.49)

de unde,

, (2.50)

b) Indici tehnico-economici relativi

Dintre indicii tehnico-economici relativi (adimensionali) fac parte:

1) Coeficientul timpului de bază reprezintă raportul între timpul de bază tb şi norma de

timp pe operaţie, Nt:

, (2.51)

53

Fig. 2.7. Dependenţa grafică dintre preţul de cost al piesei şi

numărul de piese prelucrate


şi caracterizează ponderea timpului de bază în norma de timp a operaţiei; cu cât este mai mare

valoarea acestui coeficient, cu atât structura operaţiei este mai judicios elaborată.

Coeficientul timpului de bază se poate calcula şi pentru estimarea ponderii acestora în întregul

proces tehnologic:

, (2.52)

în care: Tb este timpul de bază total, calculat cu relaţia (2.41); T t – manopera totală a procesului

tehnologic, determinată cu relaţia (2.42).

2) Coeficientul de utilizare a materialului δ, se determină cu relaţia:

, (2.53)

în care: gpf este masa piesei finite, în kg; Gsf – masa semifabricatului, în kg. La fabricaţia de

masă, acest coeficient ajunge la valoarea de 0,85, la fabricaţia de serie 0,7, iar la cea individuală

0,5 ... 0,6 (valori aproximative).

Pentru mărirea coeficientului de utilizare a materialului, trebuie să se tindă spre

apropierea formei semifabricatului de forma piesei finite, mărirea preciziei de obţinere a

semifabricatelor şi îmbunătăţirea calităţii suprafeţelor acestuia.

3) Coeficientul de încărcare a maşinilor-unelte ηu, reprezintă raportul dintre numărul

de maşini-unelte calculate Qcalc şi numărul de maşini-unelte adoptat, Qad:

(2.54)

Pe de altă parte, numărul de maşini unelte calculat Qcalc, se determină cu relaţia:

, (2.55)

în care: Ttot este timpul total normat, necesar pentru prelucrarea cantităţii anuale de piese, în ore;

Fr – fondul anual real de timp de lucru al utilajului, în ore, calculat cu relaţia:

, (2.56)

unde Fn este fondul nominal anual de timp de lucru al utilajului, în ore, pentru un schimb de

lucru; m – numărul de schimburi de lucru; k – coeficient de utilizare a fondului nominal de timp,

care ţine seama de pierderile de timp pentru repararea maşinilor unelte (k = 0,98 pentru un

schimb; k = 0,97 pentru două schimburi; k = 0,96 pentru trei schimburi de lucru).

Deoarece numărul de maşini-unelte calculat Qcalc poate rezulta fracţionar, se rotunjeşte la

un număr întreg mai mare, obţinându-se astfel numărul admisibil Qadm de maşini-unelte.

Trebuie să se urmărească întotdeauna ca valoarea coeficientului de încărcare u, să fie cât

mai apropiat de unitate.

La fabricaţia de masă, coeficientul de încărcare a maşinii unelte este de aproximativ

0,85 ... 0,9, iar la fabricaţia în serie 0,6 ... 0,7.

54



Acest coeficient se poate folosi atât pentru evaluarea performanţelor diferitelor operaţii,

cât şi la nivelul întregului proces tehnologic.

Indicii tehnico-economici relativi enumeraţi se utilizează în completarea indicilor

absoluţi şi nu au o valoare independentă pentru aprecierea eficienţei variantelor tehnologice.

Aprecierea eficacităţii tehnico-economice a procesului tehnologic se realizează prin

compararea valorilor calculate ale indicilor tehnico-economici absoluţi şi relativi pentru diferite

variante tehnologice elaborate, fie prin compararea acestora cu indicii realizaţi în cadrul

societăţilor cu tehnologie avansată din ramura de producţie respectivă, în ţară sau străinătate.

2.3.10. Măsuri de management tehnologic pentru sincronizarea operaţiilor la

prelucrarea pe linii tehnologice in flux continuu

În cazul prelucrării pieselor pe linii tehnologice în flux continuu după ce procesul

tehnologic a fost proiectat (au fost stabilite operaţiile şi fazele într-o succesiune raţională) şi s-a

calculat timpul de lucru pe bucată la fiecare operaţie, trebuie realizate o serie de modificări

tehnologice (in proiectarea tehnologica si management),necesare în scopul sincronizării

operaţiilor, adică a asigurării condiţiei ca normele tehnice de timp să fie cât mai apropriate de

ritmul liniei tehnologice sau multiplii acestuia.

În acest mod se asigură o încărcare a utilajelor uniformă şi se va evita mersul în gol sau

strangularea la vreunul din locurile de muncă.

Sincronizarea operaţiilor se poate realiza pe următoarele căi [8], [3]:

1) Regruparea fazelor sau a trecerilor în cadrul operaţiilor;

2) Trecerea unor faze dintr-o operaţie la alta;

3) Prelucrarea pieselor pe mai multe maşini-unelte de acelaşi tip, atunci când norma pe

bucată este un multiplu al ritmului liniei tehnologice, sau dacă este posibil mai multe piese pe

aceeaşi maşină.

4) Folosirea sculelor combinate pentru prelucrarea simultană a mai multor suprafeţe

dintr-o singură trecere/fază;

5) Reducerea timpilor auxiliari de prindere/desprindere a piesei prin utilizarea măsurilor

de mecanizare şi automatizare a echipamentelor respective, folosind sisteme mecanice,

pneumatice, hidraulice, electrice, mixte.

6) Schimbarea regimurilor de aşchiere, dacă este posibil, în funcţie de condiţiile

concrete de lucru; în acest sens, adoptarea unui material pentru sculă, care permite intensificarea

regimului de lucru;

7) Schimbarea semifabricatului, pentru reducerea adaosurilor de prelucrare;

55


8) Automatizarea curselor de mers în gol ale maşinilor-unelte;

9) Deservirea simultană a mai multor maşini-unelte de către un singur muncitor;

10) Reglarea sculelor la dimensiune, în afara maşinii unelte ,folosind dispozitive de

prereglare;

11) Utilizarea sistemelor de control automat activ/pasiv în timpul prelucrării (se reduce

astfel timpul de inspecţie).

2.3.11. Principii de management tehnologic în proiectarea succesiunii operaţiilor şi

fazelor proceselor tehnologice de prelucrare prin aşchiere

Cele mai importante recomandări în proiectarea proceselor tehnologice sunt următoarele [17]:

1). Se recomandă ca în limita posibilului, în timpul desfăşurării procesului tehnologic

bazele tehnologice (în special, baza de aşezare) să fie schimbate cât mai rar, pentru a nu

influenţa erorile de prelucrare de erorile de aşezare şi pentru a se reduce timpii auxiliari care

influenţează productivitatea prelucrarii.

2). În cadrul primelor operaţii se recomandă prelucrarea suprafeţelor care joacă rolul

bazelor tehnologice şi al celor de măsurare în operaţiile ulterioare.

3). Succesiunea operaţiilor să aibă în vedere ca rigiditatea piesei să scadă descrescător

cât mai uniform pentru a nu influenţa negativ precizia de prelucrare (de exemplu: la strunjirea

arborilor în trepte se începe prelucrarea de la treapta mare spre cea mică şi nu invers).

4). La începutul prelucrarii se acţionează asupra acelor suprafeţe care ar putea prezenta

defecte ascunse (exemplu: la piesele turnate) pentru ca fabricaţia să fie oprită de la începutul

procesului cu influenţă favorabila asupra productivităţii.

5). Este recomandat ca prelucrarea suprafeţelor să presupună şi faze /operaţii de

degroşare şi de finisare (uneori chiar de semifinisare) pentru că degroşarea înlăturând stratul

mai dur de la suprafaţă, asigură protejarea sculei ,care asigură precizia impusă la finisare

(exemplu: decojirea barelor laminate, spargerea stratului dur la semifabricatele turnate, forjate

sau semifabricate).

6). Suprafeţele cu precizie ridicată se vor prelucra spre sfârşitul procesului tehnologic

(în special, filete) pentru a nu se deteriora în timpul transportului interoperaţional.

7). Pentru operaţiile/fazele cu precizie mare şi cu pericol de apariţie a rebutului din cauze

obiective sau subiective, se recomandă control dimensional intermediar obligatoriu pentru a

nu se continua prelucrarea cu suprafaţa respectivă rebutată.

8). Dacă la prelucrările de degroşare apar tensiuni interne importante, cu consecinţe

asupra preciziei de prelucrare se recomandă să se prevadă operaţii de detensionare naturală sau

56



artificială (spre exemplu, recoaceri de recristalizare după ambutisare, etc.) pentru eliminarea sau

diminuarea acestor tensiuni.

9). În cazul prelucrării suprafeţelor de revoluţie, mai întâi trebuie asigurată realizarea

diametrului şi apoi a lungimii acestuia.

10). Succesiunea operaţiilor şi fazelor să asigure, pe cât posibil, curse auxiliare minime

ale sculelor.

11). La maşinile - unelte care sunt prevăzute cu mai multe axe principale, sau lucrează cu

multiscule (spre exemplu: maşini – unelte agregat de găurit, frezat, strunjit, strunguri automate

monoax sau multiax) să se dispună acestea astfel încât să se asigure o încărcare cât mai

uniformă ,pentru a nu influenţa negativ precizia de prelucrare (mai ales datorită deformaţiilor

elastice), dar şi uzura diverselor elemente ale sistemului tehnologic.

12). Pentru cazul prelucrării pieselor cu rigiditate mică (arbori de lungime mare şi

diametru mic), se recomandă în funcţie de dimensiuni ca să se utilizeze reazeme suplimentare

(linete fixe sau mobile, spre exemplu); pentru scule cu rigiditate mică, în mod asemănător, se

prevăd astfel de elemente (bucşe de ghidare, cepi de ghidare, reazeme suplimentare, etc.).

13). Pentru reducerea lungimii curselor şi creşterea productivităţii în cazul prelucrarii

pieselor în trepte, se prelucrează suprafeţele începând cu diametrul cel mai mic (în general, la

capătul arborelui).

14). Prelucrarea suprafeţelor frontale cu condiţii deosebite de perpendicularitate se

recomandă să se facă cu avansuri transversale.

15). Burghierea găurilor sub 15 mm ,trebuie făcută după o centruire prealabilă cu

burghiu de centruire (scurt şi rigid cu 2 = 900 unghi la vârf); nu este permisă utilizarea ca gaură

de centruire urma vârfului lăsată de burghiul de la prelucrarea precedentă.

16). Burghierea găurilor adânci se efectuează cu diametre ale burghielor variind ca

diametru cu 0,05 ... 0,12 mm, pentru protejarea acestora la rupere; adâncimea primei burghieri să

fie între (3 49D; a doua între (2 2,5)D; iar a treia (1 2); D – diametrul găurii, pentru a se

asigura o bună răcire – ungere şi eliminare uşoară a aşchiilor.

17). Găurile în trepte se prelucrează începând cu cea mare, asigurându-se o

productivitate mai buna şi protecţia sculelor de diametru mai mic respectiv creşterea durabilităţii

acestora şi o răcire – ungere mai bună a sculelor.

!8). Pentru diminuarea efectelor vibraţiilor asupra preciziei de prelucrare la folosirea

sculelor profilate, este bine să se lucreze cu faţa de degajare în jos.

57


19). Succesiunea fazelor în cadrul operaţiilor cu multiscule să se facă în aşa fel încât să

permită evacuarea uşoară a aşchiilor, pentru a evita ruperea sculelor şi înrăutăţirea calităţii

suprafeţei prin frecare.

1. Precizaţi cerinţele impuse de principiul tehnic şi cel economic în proiectarea

proceselor tehnologice de prelucrare numerică;

2. Care sunt datele iniţiale necesare proiectării proceselor tehnologice de proiectare

mecanică ?

3.Pprezentaţi succesiunea etapelor în proiectarea produselor tehnologice;

4. Care sunt principiile de bază care se impun la stabilirea succesiunii de desfăşurare a

operaţiilor şi fazelor din structura procesului tehnologic ?

5. Definiţi noţiunile : adaos de prelucrare şi dimensiune intermediară;

6. Care sunt parametrii ce influenţează mărimea adaosului de prelucrare ?

7. Care sunt parametrii regimului de aşchiere ?

8 Precizaţi succesiunea etapelor la determinarea parametrilor regimului de aşchiere;

9. Ce înseamnă normă de timp şi normă de producţie ?

10. Precizaţi structura normei tehnice de timp cu exemplificări concrete pe componente

dintr-un proces tehnologic de prelucrare mecanică;

11. Enumeraţi principalii indici tehnico-economici absoluţi şi relativi pentru alegerea

variantei optime de proces tehnologic de prelucrare.

12. Ce presupune sincronizarea operaţiilor şi precizaţi principalele măsuri de

management tehnologic pentru optimizarea acestei activităţi.

58

ÎNTREBĂRI DE VERIFICARE A CUNOŞTINŢELOR:

proiectare scule aschietoare

Documents

Transcript of proiectare scule aschietoare