Download - Curs tfp-vlase (1)

Transcript
Page 1: Curs tfp-vlase (1)

1

PROBLEME GENERALE ALE TEHNOLOGIEI CONSTRUCŢIILOR DE MAŞINI

1.1. Procesul de producţie şi procesul tehnologic

Totalitatea activităţilor sau acţiunilor de transformare a materiei prime, materialelor sau semifabricatelor în produse finite formează procesul de producţie.

Produsul finit este produsul în faza de livrare către beneficiar - populaţie sau altă întreprindere, în această accepţiune produse finite pot fi: piese, subansambluri, ansambluri, maşini-unelte etc.

Principalele activităţi ce se îndeplinesc în cadrul unui proces de producţie sunt:- activităţi de concepţie şi proiectare a produselor, tehnologiei de elaborare a

semifabricatelor, de prelucrare mecanică şi a SDV-urilor;- realizarea semifabricatelor în secţii şi ateliere de debitare, turnătorie, forjă,

sudare, tratamente termice primare, etc.;- prelucrare mecanică a semifabricatelor în secţii şi ateliere de prelucrări prin

aşchiere etc.;- tratamente termice intermediare şi finale, în ateliere de tratamente

termochimice;- asamblarea pieselor prelucrate în vederea obţinerii de subansambluri,

ansambluri, maşini, utilaje etc., în secţii şi ateliere de montaj (asamblare);- vopsirea pieselor, subansamblurilor, maşinilor în scopul conservării şi

obţinerii unui aspect plăcut, în secţii şi ateliere de vopsitorie;- controlul tehnic de calitate intermediar şi final în secţii şi ateliere productive,

laboratoare, servicii de control;- activităţi de organizare a producţiei şi a muncii, de întreţinere şi reparare a

maşinilor şi utilajelor din secţii şi ateliere;- aprovizionarea cu materii prime, materiale, semifabricate, SDV-uri etc. de

către serviciul de aprovizionare;- activităţi de transport în cadrul întreprinderii şi de aprovizionare a locurilor

de muncă, desfăşurate de serviciul de transporturi şi depozite;- activităţi financiare şi de contabilitate, analize economice, costuri de

producţie, control financiar intern, desfăşurate de serviciul financiar;- activităţi administrative şi sociale, desfăşurate de serviciul administrativ.Se constată din cele prezentate că activităţile din cadrul unui proces de producţie pot fi

grupate în: activităţi de cercetare şi proiectare, activităţi de bază, activităţi auxiliare şi de deservire.

Diferitele activităţi prin care se realizează procesul de producţie în cadrul compartimentelor întreprinderii se desfăşoară pe locuri de muncă, stabilite pe baza unei anumite diviziuni interne a muncii.

Locul de muncă este caracterizat printr-un anumit spaţiu organizat în concordanţă cu diviziunea internă a muncii. Pe un loc de muncă îşi pot desfăşura activitatea unul sau mai mulţi muncitori.

Totalitatea activităţilor care realizează o anumită etapă a transformării materiei prime în produs finit formează procesul tehnologic, fiind o parte din procesul de producţie (proces tehnologic de turnare, de sudare, de prelucrări mecanice, de asamblare etc.).

1

Page 2: Curs tfp-vlase (1)

1.2. Structura procesului tehnologic de prelucrări mecanice

Procesul tehnologic de prelucrări mecanice face obiectul de studiu al cursului de Tehnologia construcţiilor de maşini şi are structura prezentată în fig. 1.1.

Fig. 1.1. Structura procesului tehnologicOperaţia este partea procesului tehnologic care se execută asupra unui semifabricat

sau mai multe, care se prelucrează simultan, de către un muncitor sau un grup de muncitori în mod continuu şi la acelaşi loc de muncă. Operaţia reprezintă unitatea de bază în pregătirea tehnologică a fabricaţiei. Aceasta poate să conţină una sau mai multe prinderi ale semifabricatului, cu condiţia de a se păstra continuitatea prelucrărilor. Nu se consideră discontinuitate pauzele dintre schimburi sau pauzele de masă, dacă piesa rămâne pe maşină.

Faza activă este partea operaţiei în care se execută, printr-o singură prindere, o suprafaţă sau mai multe suprafeţe simultan cu o sculă (sau complet de scule ce lucrează simultan) şi acelaşi regim de aşchiere. Schimbarea unuia dintre elementele ce caracterizează faza - prinderea, suprafaţa, scula, regimul de aşchiere - implică schimbarea fazei.

Prinderea şi desprinderea semifabricatelor sunt tratate ca faze auxiliare sau inactive, care se trec în conţinutul operaţiilor din planurile de operaţii. Acestea sunt importante şi în cazul maşinile-unelte automate, unde participă ca şi fazele tehnologice active la întocmirea port-programelor.

Trecerea este o parte a fazei active care se execută la o singură deplasare a sculei în raport cu suprafaţa de prelucrat şi în sensul avansului, fiind elementul cel mai simplu al operaţiei. În funcţie de mărimea adaosului de prelucrare, acesta poate fi îndepărtat într-o singură trecere sau în mai multe.

Mânuirea este o parte a fazei care conţine un grup de acţiuni cu o anumită finalitate necesară executării fazei, fără îndepărtare de material (aşchii). Fiind o parte auxiliară, inactivă a fazei tehnologice. Exemple de mânuiri: pornirea sau oprirea maşinii-unelte; apropierea sau retragerea sculei aşchietoare de semifabricat; reglarea cuţitului la cotă; cuplarea sau decuplarea avansului longitudinal sau transversal; controlul dimensiunii obţinute etc.

Mişcarea este o parte a mânuirii care constă într-o singură acţiune simplă a muncitorului (mişcarea mâinii până la manetă, prinderea manetei, deplasarea manetei, etc.)..

În cazul în care controlul unor dimensiuni se execută de muncitor în mod obligatoriu la toate piesele din lot, mânuirile respective devin faze auxiliare (inactive) şi se trec în structura planului de operaţii sub denumirea de control intermediar.

Controlul executat de un alt individ decât cel care prelucrează piesa devine operaţie de control (de exemplu, controlul final). Iată, deci, că un control tehnic poate fi considerat: mânuire, fază auxiliară sau operaţie, în funcţie de condiţiile în care are loc.

2

Page 3: Curs tfp-vlase (1)

În proiectarea proceselor tehnologice de prelucrări mecanice prin aşchiere se au în vedere două principii de bază în stabilirea traseului tehnologic: principiul concentrării prelucrărilor şi principiul diferenţierii prelucrărilor. Se adoptă acel principiu care asigură tehnologia optimă din punct de vedere economic.

De regulă se aplică principiul concentrării prelucrărilor în cazul producţiei de unicate sau individuală, când se păstrează continuitatea prelucrărilor pe aceeaşi piesă, în cazul producţiei de serie mare şi de masă pe maşini automate, la prelucrarea pieselor mari, indiferent de serie, şi la prelucrarea pe maşini-unelte agregat cu mai multe capete de forţă.

În toate aceste situaţii prelucrările se vor face în mai puţine operaţii, fiecare din acestea conţinând mai multe faze.

Principiul diferenţierii prelucrărilor se aplică, de regulă, în cazul producţiei de serie pe maşini universale şi specializate, în aceste situaţii vor rezulta mai multe operaţii, fiecare cu mai puţine faze pentru a se păstra reglajul sculelor.

Pentru înţelegerea mai bună a acestor noţiuni de bază în întocmirea unui traseu tehnologic se vor prezenta în tabelele 1.1 şi 1.2 două variante tehnologice pentru piesa din fig.1.2. Se constată o concentrare a prelucrărilor la operaţia 2, deoarece se păstrează continuitatea lucrului pe aceeaşi piesă şi la acelaşi loc de muncă.

Dacă piesa finită este supusă în exploatare la uzare sau alte solicitări, se mai poate introduce o operaţie de tratament termic înaintea rectificării.

Se observă că la strunjirile de finisare şi la rectificare semifabricatul a fost prins între vârfuri, pentru a se asigura concentricitatea tuturor suprafeţelor.

Tabelul 1.1. Traseu tehnologic pentru prelucrarea unei singure bucăţi a piesei din fig. 1.2Operaţia nr. Denumirea fazelor

1a) Prinderea barei în dispozitiv 1) Debitarea la lungimea L plus adaosul de prelucrare frontală b) Desprinderea barei

2

a) Prinderea semifabricatului 1) Strunjirea frontală la un capăt 2) Executarea găurii de centrare 3) Strunjire de degroşare d2 x (L — /2) 4) Strunjire de degroşare d} x /, b) Desprindere, întoarcere, prindere pe d2

5) Strunjire frontală la cota L 6) Executarea găurii de centrare 7) Strunjire de degroşare d3 x /2

c) Desprindere, orientare şi fixare între vârfuri 8) Strunjire finisare d, x /, cu adaos pentru rectificare 9) Strunjire finisare d2 la gata 10) Stunjire finisare d3 x /2 cu ados pentru rectificare 11) Teşire 2,0 x 45° (adâncă 1,5 + adaosul de rectificat) 12)Teşire 1 x 45° 13) Teşire 1 x 45° 14) Teşire 2,0 x 45° (adâncă 1,5 + adaosul de rectificat) 15) Degajare d4 x 2 16) Degajare d5 x 3 d) Desprinderea semifabricatului

3a) Prinderea semifabricatului în dispozitivul de frezat 1) Frezat canal pană b) Desprinderea semifabricatului

4

a) Prinderea semifabricatului între vârfuri pe maşina de rectificat 1) Rectificarea dl x /, 2) Rectificarea d3 x 12

b) Desprinderea piesei 5 Control final

3

Page 4: Curs tfp-vlase (1)

Tabelul 1.2. Traseu tehnologic pentru prelucrarea unui lot de 100 de piese din fig. 1.2

Operaţia nr. Denumirea fazelor

1a) Prinderea barei în dispozitiv 1) Debitarea la lungimea L plus adaosul de prelucrare frontală b) Desprinderea barei

2

a) Prinderea semifabricatului 1) Strunjirea frontală la un capăt 2) Executarea găurii de centrare 3) Strunjire de degroşare d2 x (L - /2) 4) Strunjire de degroşare d{ x /, b) Desprinderea semifabricatului

3

a) Prinderea semifabricatului pe d2

1) Strunjire frontală la cota L 2) Executarea găurii de centrare 3) Strunjire de degroşare </3 x /2

b) Desprinderea semifabricatului

4

a) Prinderea semifabricatului intre vârfuri 1) Strunjire de finisare d{ x /j cu adaos pentru rectificare 2) Strunjire de finisare d2 la gata 3) Stunjire de finisare d$ x /2 cu ados pentru rectificare b) Desprinderea semifabricatului

5

a) Prinderea semifabricatului intre vârfuri 1) Teşire 2,0 x 45° (adâncă 1,5 + adaosul de rectificat) 2)Teşire 1 x 45° 3) Teşire 1 x 45° 4) Teşire 2 x 45 ° (adâncă 1 ,5 -f adaosul de rectificat) 5) Degajare d4 x 2 6) Degajare d5 x 3 b) Desprinderea semifabricatului

6a) Prinderea semifabricatului in dispozitivul de frezat 1) Frezat canal pană b) Desprinderea semifabricatului

7a) Prinderea semifabricatului intre vârfuri pe maşina de rectificat 1) Rectificarea dl x /, b) Desprinderea semifabricatului

8

a) Prinderea semifabricatului intre vârfuri pe maşina de rectificat, întoarcere la 180° 1) Rectificarea d$ x /2

b) Desprinderea semifabricatului 9 Control final

Fig. 1.2. Arbore

4

Page 5: Curs tfp-vlase (1)

1.3. Aspecte legate de orientarea şi fixarea semifabricatelor

În conţinutul operaţiilor procesului tehnologic, pot intra atât faze tehnologice active, cât şi inactive, cum ar fi: prinderea semifabricatului, controlul intermediar, desprinderea semifabricatului etc.

Prinderea semifabricatului presupune mai întâi orientarea lui în raport cu traiectoria sculei aşchietoare şi apoi fixarea pentru a se conserva orientarea semifabricatului în timpul prelucrărilor.

În cazul pieselor prismatice, orientarea presupune aşezarea şi poziţionarea acestora ca în fig. 1.3,a. La piesele de revoluţie, cu lungimea de prindere mai mare ca diametrul, orientarea se face printr-o dublă ghidare (centrare) şi un sprijin, ca în fig. 1.3,b, iar în cazul pieselor disc (cilindrice scurte), cu înălţimea mai mică ca diametrul, orientarea presupune o aşezare şi o centrare în plan ca în fig. 1.3,c.

Pentru realizarea cotei h, la piesa din fig. 1.3,a, se foloseşte o bază de aşezare simbolizată cu simbolul [1], care leagă trei grade de libertate ale piesei (o translaţie şi două rotaţii). În cazul existenţei bazei de aşezare [1], pentru realizarea cotei l1 se foloseşte o bază de ghidare simbolizata cu simbolul [2], care mai leagă două grade de libertate ale piesei (o translaţie şi o rotaţie). În cazul

existenţei celor două baze, pentru realizarea cotei l3 se mai foloseşte o bază de sprijin simbolizată cu simbolul [3], care leagă cel de-al 6-lea grad de liberate al piesei.

În fig. 1.3,b, axa piesei este materializată prin folosirea universalului de la strung, simbolizat cu simbolul [1], care leagă patru grade de liberate (două translaţii şi două rotaţii), pentru suprafeţele cilindrice lungi (l>d). Pentru realizarea cotei l se mai foloseşte o bază de sprijin simbolizată cu simbolul [2], care mai leagă un grad de libertate (translaţia axială).

La piesa de tip disc (l<d), din fig. 1.3,c, universalul nu poate prelua decât două grade de libertate, de aceea, la existenţa elementului autocentrant [2] trebuie să se folosească şi o bază de aşezare simbolizată cu simbolul [2].

1.4. Caracterizarea tipurilor de producţie în construcţia de maşini

1.4.1. Caracterizarea producţiei individuale

În cazul producţiei de unicate se evidenţiază următoarele caracteristici: prelucrările se fac individual, pe o piesă sau câteva piese; există o nomenclatură variată de piese; se utilizează maşini-unelte şi SDV-uri cu caracter universal; coeficientul de încărcare a maşinilor-unelte este redus; documentaţia tehnologică este sumară, la nivelul fişei tehnologice; nu se calculează regimurile de aşchiere (în majoritatea cazurilor se lasă la latitudinea lucrătorului), cu excepţia pieselor de dimensiuni mari şi complexe; normarea timpilor se face prin metoda comparaţiei sau după normative pentru producţie de unicate; se utilizează larg trasarea înaintea prelucrărilor mecanice; reglarea sculelor aşchietoare la cotă se face prin aşchii de probă sau după trasaj; lucrătorii trebuie să aibă calificare ridicată; amplasarea maşinilor-unelte se face pe grupe omogene de maşini; semifabricatele se realizează cu o precizie relativ scăzută, de exemplu turnarea în forme din amestec de formare nepermanente, forjarea liberă, debitarea etc.; realizarea asamblărilor se face prin

5

Fig. 1.3. Orientarea şi fixarea pieselor prismatice, cilindrice lungi şi scurte

Page 6: Curs tfp-vlase (1)

metoda ajustărilor.

1.4.2. Caracterizarea producţiilor de serie mică şi serie mijlocie

În cazul producţiilor de serie mică şi serie mijlocie se evidenţiază următoarele caracteristici: prelucrările se fac pe loturi de piese de acelaşi fel; există o nomenclatură medie de piese; există perspectiva repetării periodice a fabricării aceloraşi piese; se utilizează maşini-unelte şi SDV-uri universale şi specializate; coeficientul de încărcare a maşinilor-unelte este mediu; documentaţia tehnologică este mai amănunţită, la nivelul planurilor de operaţii; regimurile de aşchiere se aleg din normative sau le calculează computerul, utilizând programe adecvate; normarea tehnică a timpilor de prelucrare se face mai exact după normative; trasarea se aplică parţial la seriile mici de produse şi se elimină aproape total la seriile mijlocii; reglarea sculelor la cotă se face prin diferite metode - metoda pieselor de probă, metoda etaloanelor sau a şabloanelor şi metoda trecerilor de probă la seriile mici; calificarea muncitorilor este medie; amplasarea maşinilor-unelte se face pe grupe omogene în general; semifabricatele se realizează cu precizie mai ridicată; realizarea asamblărilor se face prin metoda interschimbabilităţii limitate folosind sortarea sau reglarea de compensare.

1.4.3.Caracterizarea producţiilor de serie mare şi de masă

În cazul producţiilor de serie mare şi de masă se evidenţiază următoarele caracteristici: prelucrările se fac de regulă în flux tehnologic şi mai puţin pe loturi de piese; există o nomenclatură redusă de produse, în cantităţi foarte mari; fabricarea produselor este neîntreruptă într-un interval mare de timp; se utilizează maşini-unelte specializate, speciale, agregate, linii automate; se utilizează S.D.V.-uri specializate, speciale şi automatizate, complexe; coeficientul de încărcare a maşinilor-unelte este ridicat; documentaţia tehnologică este foarte amănunţită la nivelul planurilor de operaţii şi al fişelor de reglare a maşinilor; regimurile de aşchiere se calculează amănunţit, uneori se preferă optimizările, utilizând diverse modele matematice, cu rezolvare pe calculator; normarea tehnică a timpilor se face amănunţit, până la nivelul mânuirilor şi al mişcărilor; trasajul trebuie eliminat total; reglarea sculelor la cotă trebuie să se facă pe cât posibil automat; calificarea muncitorilor poate fi mai scăzută în cazul maşinilor automate, iar a reglorilor trebuie să fie mai ridicată; amplasarea maşinilor-unelte se face de regulă, în flux tehnologic; transportul trebuie sa aibă un grad ridicat de mecanizare şi automatizare; semifabricatele se realizează cu precizii foarte ridicate şi cu adaosuri mici de prelucrare; asamblarea pieselor se face prin metoda interschimbabilităţii totale.

1.5. Tehnologicitatea construcţiei pieselor

1.5.1. Definirea şi importanţa tehnologicităţii construcţiei pieselor

Tehnologicitatea este însuşirea construcţiei piesei, ansamblului, maşinii, utilajului sau instalaţiei prin care acestea, fiind eficiente şi sigure în exploatare, se pot executa la volumul de producţie stabilit cu consumuri de materiale şi de muncă minime, deci şi cu costuri scăzute.

Minimalizarea importanţei tehnologităţii, ignorarea rolului ei de însuşire de bază a construcţiei produselor tehnice poate duce la mărirea substanţială a volumului de muncă şi a consumului de material necesar fabricării lor şi, în consecinţă, la creşterea cheltuielilor pentru fabricarea acestora.

La aprecierea tehnologicităţii construcţiei maşinilor, utilajelor şi instalaţiilor trebuie

6

Page 7: Curs tfp-vlase (1)

luate în considerare următoarele elemente principale:- raţionalitatea schemelor tehnologice ale acestora;- raţionalitatea schemelor cinematice;- unificarea (tipizarea, normalizarea, standardizarea) pieselor şi ansamblurilor, a

materialelor şi a diverselor elemente constructive ale pieselor, ca filete, module de roţi dinţate, diametre de găuri, canale de pană, caneluri, raze de racordare a suprafeţelor etc., precum şi a preciziei şi rugozităţii suprafeţelor prelucrate;

- masa maşinii, utilajului sau instalaţiei şi consumul de material necesar fabricării acestora;

- concordanţa formei constructive a pieselor şi, în general, a construcţiei ansamblurilor cu particularităţile diferitelor metode şi procese de fabricare optimă a acestora (inclusiv a semifabricatelor lor).

1.5.2. Indicii tehnico-economici de bază pentru aprecierea tehnologicităţii construcţiei pieselor

Aprecierea tehnologicităţii construcţiei maşinii se face cu ajutorul unor indici tehnico-economici absoluţi sau relativi, ca de exemplu:

- masa maşinii sau instalaţiei m, în kg, din cadrul mai multor variante cu aceleaşi performanţe tehnico-economice;

- gradul de utilizare a materialului η = m/mc, în care mc reprezintă masa materialului consumat pentru fabricarea maşinii;

- gradul de unificare a pieselor λp = (nt - nr)/nt , în care nr reprezintă numărul de repere distincte şi nt - numărul total de piese ale maşinii sau instalaţiei; dacă fiecărui reper îi corespunde o singură piesă, atunci nt = nr şi rezultă că λp = 0;

- gradul de unificare a diferitelor elemente constructive ale pieselor (diametre de găuri, filete, canale de pană, caneluri etc.) λe = (et- et, d)/et , în care et, d reprezintă numărul de tipodimensiuni unificate ale unui anumit element constructiv şi et - numărul total de elemente constructive de tipul respectiv; de exemplu, dacă la piesele unei maşini-unelte trebuie prelucrate 600 de găuri cu diametre de 60 de valori diferite, atunci gradul de unificare λe = (et- etfd)/et = (600- 60)/600 = 0,9;

- gradul de standardizare (normalizare) a pieselor ρ = nps /np în care np este numărul total de piese ale maşinii iar nps - numărul de piese standardizate;

- volumul de muncă pentru fabricarea produsului ∑=

=n

iiTT

1

, în care Ti este

norma tehnică de timp pentru fabricarea unei piese oarecare i;n

- costul maşinii sau utilajului ∑∑==

+=mp n

imi

n

ipi CCC

11

, în care Cpi este costul unei piese

oarecare i din componenţa produsului respectiv, Cmi - costul unei operaţii sau grupe de operaţii de montaj oarecare, i şi nm - numărul total de operaţii sau grupe de operaţii de montaj.

Au fost prezentaţi numai o parte din principalii indici de apreciere a tehnologicitaţii construcţiei pieselor. În funcţie de etapa în care se face analiza tehnologicităţii unei construcţii de produs tehnic se folosesc anumiţi indici de apreciere a tehnologicităţii. De exemplu, dacă se face analiza tehnologicităţii înaintea elaborării tehnologiei de fabricaţie, se pot utiliza ca indici gradul de unificare a diferitelor elemente constructive ale pieselor, gradul de repetabilitate a pieselor, gradul de unificare ce a rezultat în faza proiectului tehnic de execuţie. Dacă analiza tehnologicităţii se face după asamblarea produsului, se poate utiliza cel mai complet indice de apreciere a tehnologicităţii, adică costul produsului.

7

Page 8: Curs tfp-vlase (1)

Corelarea cât mai completă a construcţiei pieselor şi ansamblurilor cu particularităţile tehnologice ale metodelor şi procedeelor de fabricare a acestora constituie un factor important de realizare a tehnologicităţii construcţiei maşinilor şi utilajelor. Necorelarea construcţiei cu procedeele tehnologice raţionale pentru executarea lor la producţia dată duce la creşterea volumului de muncă pentru fabricarea produsului respectiv şi a consumului de material, în consecinţă a costului acestuia.

Corelarea dintre particularităţile metodelor şi procedeelor tehnologice de executare a semifabricatelor şi pieselor de maşini cu construcţiile şi materialele acestora poate fi realizată prin respectarea unor cerinţe tehnologice la proiectarea pieselor şi ansamblurilor respective. Aceasta constituie o problemă foarte complexă şi dificilă, datorită diversităţii particularităţilor tehnologice şi faptului că, uneori, acestea vin în contradicţie cu cerinţele funcţionale ale pieselor (care au rol determinant), precum şi cu unele condiţii specifice în care produsul se va executa. De aceea, de cele mai multe ori, pentru a stabilii varianta constructivă optimă, este necesară analiza tehnico-economică a mai multor variante.

Pentru evidenţierea posibilităţii de realizare a acestei corelări se prezintă în continuare numai câteva din multitudinea cerinţelor tehnologice de proiectare a semifabricatelor şi pieselor.

1.5.3. Tehnologicitatea semifabricatelor turnate

Semifabricatele şi piesele turnate trebuie să îndeplinească următoarele cerinţe:- evitarea apariţiei suflurilor datorită ne evacuării

gazelor din formă (fig. 1.4);- reducerea volumului de manoperă prin folosirea

suprafeţelor plane tangente la suprafeţe cilindrice şi evitarea măririi dimensiunilor de gabarit într-o direcţie;

-grosimea pereţilor se determină din condiţiile constructiv-funcţionale ale piesei, proprietăţile tehnologice ale materialului şi tipul procedeului de turnare;

-creşterea rigidităţii piesei prin consolidarea pereţilor cu nervuri şi nu prin creşterea grosimii acestora;

-trecerea lină de la secţiuni mici ale pereţilor la secţiuni mai mari şi racordarea corectă a pereţilor (fig. 1.5);

- evitarea concentraţilor mari de metal în anumite zone ale piesei (fig. 1.6);

- evitarea pe cât posibil a utilizării miezurilor.

1.5.4. Tehnologicitatea semifabricatelor forjate şi matriţate

Pentru semifabricatele forjate şi matriţate la cald este necesar ca la proiectarea lor să se aibă în vedere unele cerinţe specifice acestor procedee de prelucrare:

- se recomandă ca suprafaţa de separaţie să fie plană şi cuprinsă în planul de simetrie al semifabricatului (fig. 1.7), pentru a reduce costul matriţei, uşurează executarea

semifabricatului, a debavurării şi centrarea lui în vederea prelucrării prin aşchiere;- piesele perechi - dreapta, stânga - trebuie să aibă

forma astfel încât să folosească aceeaşi matriţă şi sa poată fi prelucrate prin aşchiere cu aceleaşi dispozitive;

8

Fig. 1.4.

Fig. 1.5.

Fig. 1.6.

Fig. 1.7.

Fig. 1.8.

Page 9: Curs tfp-vlase (1)

- construcţia piesei trebuie să permită executarea semifabricatului cu un grad maxim de apropiere de forma şi dimensiunile piesei finite (fig. 1.8);

1.5.5. Tehnologicitatea semifabricatelor sudate

Sudabilitatea este o proprietate tehnologică definită prin caracteristicile de comportare la sudare a metalului sau aliajului care să corespundă condiţiilor impuse în exploatare din următoarele trei puncte de vedere: metalurgic, constructiv şi tehnologic.

Comportarea metalurgică la sudare se referă la transformările structurale şi schimbările proprietăţilor fizice, chimice şi mecanice ce au loc sub influenţa sudării. Comportarea constructivă la sudare se referă la influenţa configuraţiei geometrice a ansamblului sudat şi a sudurilor asupra rezistenţei la solicitări termice şi corosive. Comportarea tehnologică la sudare se referă la complexitatea condiţiilor tehnologice ce trebuie îndeplinite în fazele de pregătire şi de execuţie a sudării, precum şi în fazele de tratament termic şi prelucrare după sudare.

Pentru aprecierea comportării la sudare a unui metal sau aliaj nu există o metodă cantitativă ştiinţifică, pentru aprecierea acesteia existând însă unele prescripţii şi criterii de apreciere.

Încercarea care permite evaluarea aproximativă a comportării la sudare este măsurarea durităţii în zona influenţată termic. Fiecare element de aliere conţinut de oţel afectează durificarea sub cordon, de aceea este introdusă noţiunea de carbon echivalent Ce

[%], având valori ce depind de elementul de aliere şi de grosimea s a cordonului de sudură.În STAS 7194-79 se prezintă următoarea relaţie de calcul pentru carbonul

echivalent:

[ ] %0024,02%

13%

4%

15%

5%

6%

%% sPCuMoNiCrMn

CCe ⋅+++++++= (1.1)

Se obţine o sudabilitate bună pentru Ce% < 0,45%. Dacă Ce > 0,45, se indică precauţii speciale: preîncălzire, folosirea unor materiale de adaos şi a unor procedee de sudare adecvate etc.

De exemplu, dacă se caută să se determine sudabilitatea oţelului OL37 se procedează astfel: se precizează compoziţia chimică: 0,18% C; 0,5% Mn; 0,05% P; 0,05% S; se face calculul pentru s = 2,5 mm şi rezultă Ce% = 0,294% care este mai mic de 0,45%, deci

oţelul OL37 are sudabilitate bună necondiţionată. La proiectarea schemelor de sudare trebuie să se respecte anumite reguli de sudare: - evitarea îmbinărilor între piese cu diferenţe mari de secţiune (fig. 1.9);

- evitarea deformaţilor produse de tensiunile interne după răcirea cordonului de sudură, prin sudarea

pe ambele părţi sau sub o înclinare inversă cu unghiul de deformare;

- în cazul îmbinării a doua piese cu un raport al secţiunilor s2/s2 > 1,25, se recurge la subţierea piesei cu secţiunea mai mare către capătul de îmbinare (fig. 1.10);

- la sudura de colţ, dacă construcţia nu necesită o precizie şi o rezistenţă ridicată, atunci cea mai economică variantă este cea din fig. 1.11, a, la o rezistenţă mai ridicată a îmbinării fără pretenţii mari de precizie

9

Fig. 1.9.

Fig. 1.10.

Fig. 1.11.

Page 10: Curs tfp-vlase (1)

se alege varianta b, iar dacă se cer atât rezistenţă, cât şi precizia ridicate se alege varianta c, cu condiţia ca acestea să fie acceptate şi de rolul funcţional al îmbinării.

În cazul realizării unor construcţii sudate rezistente, atât la solicitări statice, cât şi dinamice, trebuie să se ţină seama de următoarele indicaţii:

- conceperea unor construcţii sudate cât mai flexibile pentru a reduce cât mai mult efectul deformaţiilor termice;

- evitarea amplasării îmbinărilor sudate în zonele nefavorabile din punctul de vedere al modului de solicitare a construcţiei sudate şi crearea de concentratori de tensiune prin aglomerarea sau intersectarea de cordoane de sudură sau a trecerilor bruşte de la o secţiune la alta;

- orientarea elementelor în construcţia sudată astfel încât direcţia forţei de solicitare să coincidă cu direcţia fibrajului de laminare a semifabricatelor care compun îmbinarea;

- numărul de treceri pentru formarea cordoanelor de sudură şi mai ales acelora executate pe şantiere să fie cât mai mic;

- evitarea îmbinărilor realizate cu cordoane convexe de sudură pentru a reduce concentratori de tensiuni remanente;

- realizarea îmbinărilor sudate, pe cât posibil, cu cordoane continue de sudură, chiar dacă condiţiile de rezistenţă a construcţiei nu impun acest lucru;

- în cazul sudării unor subansambluri sau ansambluri se va alege ordinea optimă de sudare a elementelor componente pentru ca deformaţiile termice şi tensiunile remanente să fie minime;

- în cazul asamblărilor solicitate de forţe orientate perpendicular pe cordonul de sudură se vor folosi, pe cât posibil, numai îmbinări cap la cap.

1.5.6. Tehnologicitatea pieselor sub aspectul prelucrării lor prin aşchiere

La prelucrarea pieselor prin aşchiere se impun următoarele condiţii:

- numărul de prinderi şi de poziţii ale unei piese în cursul prelucrării să fie minim (fig. 1.12);

- accesibilitatea uşoară a sculelor la suprafeţele de prelucrat (1.13);

- asigurarea intrării şi ieşirii libere a sculei la prelucrarea diferitelor suprafeţe prin diferite procedee (fig. 1.14);

- găurile cu conturul incomplet sau cu axele înclinate faţă de suprafeţele plane de la capete sunt netehnologice (fie. l.15);

- trebuie să se evite găurirea pe suprafeţe cu cruste de turnare, sau cu un singur tăiş al burghiului, în astfel de condiţii, burghiul se va uza repede sau se va rupe.

La

proiectarea pieselor, subansamblurilor şi ansamblurilor trebuie să se ţină seama de concordanţa construcţiei impuse de cerinţele

10

Fig. 1.12.

Fig. 1.13.

Fig. 1.14.Fig. 1.15.

Page 11: Curs tfp-vlase (1)

funcţionale cu particularităţi care permit aplicarea celor mai productive şi eficiente tehnologii de fabricaţie a acestora la volumul de producţie stabilit.

1.6. Baze şi sisteme de baze

Prin bază se înţelege elementul geometric al unei piese, de tip plan, linie, punct, care serveşte la stabilirea unor raporturi de poziţie reciprocă cu alte elemente geometrice ale aceleiaşi piese sau ale altor piese conjugate cu piesa dată în cadrul unui ansamblu.

Din punctul de vedere al elaborării proceselor tehnologice importanţă au următoarele tipuri de baze: baze de generare, baze de cotare, baze de orientare, baze tehnologice şi baze de reglare. Toate pot fi reale sau fictive.

a) Bazele de generare sunt elementele geometrice ale unei piese, de tip plan, linie, punct, care se realizează în cadrul unei operaţii sau faze de prelucrare. Aceste baze au semnificaţie numai pentru o anumită prelucrare. La alte prelucrări, acestea pot deveni baze de

cotare, baze de orientare etc.În fig. 1.16, a se prezintă un cilindru la

care S reprezintă suprafaţa generată, iar ZZ - baza generată de tip linie, care este bază fictivă. În fig. 1.16, b se prezintă o placă la care S reprezintă suprafaţa generată iar Q – baza generată de tip plan, care este o bază reală.

b) Bazele de cotare sunt elementele geometrice ale piesei, de tip plan, linie, punct, în funcţie de care se precizează, prin dimensiuni liniare sau unghiulare, poziţia altor elemente

geometrice ale piesei.Din mulţimea bazelor de

cotare, anumite baze se disting prin importanţa pe care o au în definirea generală a piesei, ele servind ca baze de cotare pentru alte baze de cotare. De aceea, acestea se numesc baze de cotare principale. De regulă, de la bazele de cotare principale sunt trasate cele mai multe cote. Totalitatea bazelor de cotare care interesează o anumită prelucrare formează sistemul bazelor de cotare pentru acea prelucrare. De exemplu, în fig. 1.17, pentru prelucrarea celor două găuri Φ10 interesează, ca baze de cotare, S2, X1X1 şi X’1X’1. Dar aceste baze de cotare sunt secundare, deoarece, la rândul lor, sunt

poziţionate prin cote faţă de axele XX, YY şi ZZ, care sunt baze de cotare principale de tip linie şi care formează în acest caz, un sistem de axe triortogonal. De exemplu, baza de cotare secundară S2 este definită ca poziţie faţă de axa XX prin cota unghiulară de 60°, iar faţă de YY, prin cota liniară de 60mm.

În general, bazele de cotare principale sunt ataşate suprafeţelor piesei care au rolul funcţional cel mai important. De exemplu, axa ZZ corespunde cu axa celui mai important alezaj, care se vede şi din desen că are precizia cea mai mare.

c) Bazele de orientare sunt elementele geometrice, de tip plan, linie, punct, care servesc la orientarea piesei în raport cu scula aşchietoare şi traiectoria mişcării de avans, în procesul generării unor suprafeţe ale piesei.

În procesul de orientare, contactul se realizează între suprafeţele de orientare de pe

11

Fig. 1.16.

Fig. 1.17.

Page 12: Curs tfp-vlase (1)

piesă şi suprafeţele de orientare conţinute de reazemele din dispozitiv sau de pe maşina-unealtă. Bazele de orientare coincid sau nu cu suprafeţele de orientare. Oricum, există o corespondenţă biunivocă între bazele de orientare ce aparţin piesei şi bazele de orientare ce aparţin reazemelor din dispozitiv sau de pe maşina-unealtă.

Dacă bazele de orientare de pe piesă coincid cu bazele de cotare de pe piesă, atunci acestea se numesc baze de orientare principale, în cazul unei anumite prelucrări. Aceleaşi baze de orientare îşi pot pierde această calitate la alte prelucrări.

Totalitatea bazelor de orientare utilizate în vederea unor anumite prelucrări formează sistemul bazelor de orientare pentru acele prelucrări. De exemplu, pentru prelucrarea celor două găuri Φ10 din fig. 1.17, sistemul bazelor de orientare utilizat conţine bazele: S1 - ca bază de aşezare, de tip plan; ZZ - ca bază de centrare, de tip linie şi S3 - ca bază de sprijin, de tip plan. Se observă, că aceste baze au fost puse în evidenţă cu simbolurile [1], [2] şi, respectiv, [3], numărul bulinelor pline reprezentând numărul de grade de libertate preluate piesei de fiecare bază,

Dacă bazele de orientare conţinute de reazemele din dispozitiv coincid cu bazele de cotare care interesează prelucrarea respectivă, atunci prelucrarea se realizează fară erori de orientare. Atunci când acest lucru nu este posibil, eroarea de orientare este dată de variaţia distanţei dintre baza de orientare care aparţine reazemelor şi baza de cotare de pe piesă.

d) Bazele tehnologice sunt elementele geometrice, de tip plan, linie, punct, create în scop tehnologic, în primele operaţii ale procesului tehnologic sau chiar în faza de elaborare a semifabricatului, în vederea utilizării ulterioare a acestora ca baze de orientare pentru restul prelucrărilor.

Dacă aceste baze sunt create în procesul de elaborare a semifabricatului, ele au un rol exclusiv tehnologic. De exemplu, bosajele care se prevăd pentru orientarea semifabricatului brut în prima operaţie de prelucrări mecanice, sau adaosurile tehnologice în vederea realizării unor găuri de centrare a căror axă să devină o bază tehnologică pentru celelalte prelucrări. Ulterior, aceste adaosuri tehnologice sunt eliminate, sau nu, în funcţie de rolul funcţional al piesei.

Dacă bazele tehnologice de pe piesă coincid cu bazele de cotare, atunci se numesc baze tehnologice principale, în cazul unei anumite prelucrări, dar îşi pot pierde această calitate la alte prelucrări. De aceea, se impune ca în primele operaţii să fie alese şi create acele baze tehnologice care să îndeplinească, la cât mai multe prelucrări, rolul de baze tehnologice principale. Numai aşa se asigură o precizie de prelucrare ridicată a piesei.

Totalitatea bazelor tehnologice create în primele operaţii ale procesului tehnologic sau în faza de elaborare a semifabricatului formează sistemul bazelor tehnologice.

e) Bazele de reglare sunt elementele geometrice, de tip plan, linie, punct, care pot aparţine piesei, dispozitivului sau maşinii-unelte, faţă de care se realizează reglarea sculei aşchietoare la dimensiune.

Când aparţin dispozitivului, pot coincide cu bazele de orientare, dacă acestea sunt materializate, sau pot fi independente când bazele de orientare sunt fictive. Astfel, dacă se consideră prelucrarea canalului de pană al piesei reprezentate în fig. 1.18, orientată pe un bolţ de reazem, baza de reglare este axa geometrică a bolţului şi coincide cu baza de orientare din dispozitiv, în această figură se prezintă schema reglării la cotă. Cota de reglare CR se stabileşte de la suprafaţa cilindrică exterioară a bolţului, cu ajutorul

unui bloc de cale şi al unui calibru de grosime, numit în producţie lamă spion. Valoarea cotei de reglare se calculează cu relaţia

12

Fig. 1.18.

Page 13: Curs tfp-vlase (1)

CR= db/2 + B + s, (1.3)în care: db este diametrul bolţului; B - dimensiunea blocului de cale; s - grosimea lamei spion.

Un exemplu de bază de reglare care nu coincide cu baza de orientare este prezentat în fig. 1.19. Baza de orientare, raportată cotei A, care defineşte poziţia găurii de diametrul d, este vârful V al suprafeţei conice a dornului. Cum acesta este un punct fictiv, nu poate servi direct la reglarea sculei pe direcţia cotei A şi, de aceea, se consideră bază de reglare suprafaţa plană BR. Pentru a se putea realiza precizia de prelucrare cerută trebuie cunoscută foarte bine poziţia bazelor de reglare faţă de bazele de orientare, pentru a putea stabili cu maximă precizie valoarea cotei de reglare CR.

În activitatea de proiectare a dispozitivelor trebuie să se acorde o atenţie deosebită stabilirii bazelor de reglare, mai ales în cazurile în care bazele de orientare nu pot servi şi pentru reglare, fie din cauza caracterului lor fictiv, fie din cauza inaccesibilităţii sculei la locurile de contact cu elementele materiale ale acestor baze.

Dacă baza de reglare a sculei va fi BR, atunci cota A se va realiza cu erori de prelucrare mai mici sau mai mari, datorită câmpului de toleranţă de la alezajul conic al piesei din lotul de fabricaţie. Dacă aceste erori vor fi mai mari decât toleranta TA, atunci reglarea sculei se va face de la baza de cotare a piesei pentru fiecare reper în parte, în cazul producţiilor suficient de mari, se poate reproiecta dispozitivul astfel încât baza de cotare să coincidă cu baza de reglare, utilizând un dorn conic mobil.

Analiza statistică a preciziei de reglare dă posibilitatea cunoaşterii procedurii de urmat, pentru ca reglarea maşinilor-unelte să fie corespunzătoare, în acest scop trebuie să se studieze stabilitatea procesului tehnologic cu depistarea cauzelor care provoacă perturbarea, pe de o parte, şi precizia de prelucrare care se poate realiza, pe de altă parte. Aplicarea metodei de analiză statistică are importanţă mai ales la producţiile de serie mare şi de masă, unde prelucrarea se face în special pe maşini reglate (automate, semiautomate). Prima problemă de cunoaştere a stabilităţii procesului tehnologic se rezolvă prin determinarea caracterului distribuţiei dimensiunilor unui lot de piese prelucrat în aceleaşi condiţii. Compararea distribuţiei reale cu cea normală dă posibilitatea să se constate abaterile cauzate de anumiţi factori care intervin în procesul de prelucrare şi luarea măsurilor de diminuare a acestor abateri.

A doua problemă, a preciziei de prelucrare, depinde de rezolvarea primei, deoarece prin determinarea gradului de dispersie se poate cunoaşte care este precizia ce se va putea realiza prin procesul tehnologic ales.

2

CLASIFICAREA PIESELOR, PROCESUL TEHNOLOGIC TIP ŞIALEGEREA SEMIFABRICATELOR

2.1. Clasificarea pieselor şi procesul tehnologic tip

La baza clasificării pieselor stau trei factori determinanţi: dimensiunile pieselor, forma lor şi procesul de prelucrare a acestora.

O prima împărţire a pieselor se face în clase, prin clasă înţelegându-se grupele similare ca formă şi tehnologie de execuţie. Nu întotdeauna similitudinea formelor pieselor determină şi similitudinea proceselor tehnologice de fabricaţie a acestora, uneori piese diferite ca formă exterioară pot avea procese tehnologice de fabricaţie similare. Împărţirea pieselor în

13

Fig. 1.19.

Page 14: Curs tfp-vlase (1)

clase trebuie să ţină seama mai ales de similitudinea procesului de prelucrare pe tipuri de utilaje identice. În cadrul unei clase, piesele se pot împărţi în mai multe tipuri în funcţie de complexitatea formei. Fiecărei clase îi este specific un proces tehnologic tip, aşa cum se va prezenta în continuare.

A) Procesul tehnologic tip pentru carcase se aplică, de obicei, pe semifabricate turnate sau sudate în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea uneia sau a două suprafeţe de arie maximă, ca baze tehnologice; b) prelucrarea a două găuri precise pe suprafaţa de bază prelucrată; c) prelucrarea de degroşare a celorlalte suprafeţe mari ale piesei; d) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor mai mici; e) prelucrarea de finisare a suprafeţelor principale la care se impune acest lucru; f) prelucrarea găurilor de degroşare şi finisare; g) prelucrarea filetelor; h) încercarea hidraulică a piesei, unde este cazul; i) tratamentul termic, dacă este cazul; j) prelucrările de netezire a suprafeţelor cu precizie ridicată; k) controlul final.

La carcasele de dimensiuni mari se preferă o concentrare a prelucrărilor în mai puţine operaţii, pentru a elimina problemele de ridicat şi transport şi de depozitare. Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa carcaselor se împarte în piese mari cu dimensiunea de gabarit lmax > 700 mm şi masa m >40 kg; piese mijlocii cu lmax = (700...360) mm şi m = (40... 10) kg; piese mici cu lmax = (360... 150) mm şi m = (10...2) kg; piese mărunte cu ltmx < 150 mm şi m < 2 kg.

B) Procesul tehnologic tip pentru tije rotunde (arbori) se execută, de obicei, pe semifabricate din bară sau ţeava, semifabricate matriţate şi uneori turnate, în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea feţelor frontale şi a găurilor de centrare ca baze tehnologice; b) prelucrarea fusurilor, ca baze tehnologice; c) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor de la un capăt; d) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor de la celălalt capăt; e) prelucrarea de finisare, între vârfuri, a suprafeţelor principale; f) prelucrarea canalelor, canelurilor; g) prelucrarea filetelor sau a altor suprafeţe profilate; h) tratament termic pentru îmbunătăţirea proprietăţilor fizico-mecanice; i) rectificarea găurilor de centrare; j) rectificarea fusurilor şi a altor suprafeţe principale; k) echilibrarea, dacă este cazul; l) prelucrările de netezire, unde este cazul; m) controlul final.

Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa tijelor rotunde se împarte în: piese mari cu lmax > 800 mm şi m > 10 kg; piese mijlocii cu ltnax = (800...250) mm şi m - (10...3) kg; piese mici cu ltnax = (250... 100) mm şi m = (3...0,8) kg; piese mărunte cu lmax < 100 mm şi m < 0,8 kg.

C) Procesul tehnologic tip pentru cilindrii cavi (bucşe) se aplică, de obicei, pe semifabricate turnate, matriţate, din ţeava, tablă sau platbandă, în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea unei suprafeţe frontale şi a unei suprafeţe cilindrice exterioare sau interioare, ca baze tehnologice; b) prelucrarea celeilalte suprafeţe frontale şi a suprafeţelor interioare de degroşare; c) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor cilindrice exterioare; d) prelucrarea de finisare a suprafeţelor cilindrice interioare principale; e) prelucrarea de finisare între vârfuri a suprafeţelor cilindrice exterioare, principale; i) executarea operaţiilor secundare; g) tratament termic; h) prelucrarea de netezire a suprafeţelor de precizie ridicată (rectificare fină, honuire, lepuire etc.); l) control final.

Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa cilindrilor cavi se împarte în: piese mari cu D > 400 mm şi m > 30 kg; piese mijlocii cu D - (400... 150) mm şi m = (30...2) kg; piese mici cu D = (150...70) mm şi m = (2...0,7) kg; piese mărunte cu D < 70 mm şi m < 0,7 kg.

D) Procesul tehnologic tip pentru discuri se realizează, de obicei, pe semifabricate turnate, matriţate la cald sau la rece, din bară sau ţeava, în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea unei suprafeţe frontale şi a unei suprafeţe cilindrice exterioare, ca baze tehnologice; b) prelucrarea celeilalte suprafeţe frontale şi a suprafeţelor cilindrice exterioare şi interioare, dacă este cazul; c) prelucrarea suprafeţelor profilate; d) executarea operaţiilor

14

Page 15: Curs tfp-vlase (1)

secundare; e) tratament termic; f) prelucrările de netezire la suprafeţele cilindrice interioare şi exterioare, de precizie ridicată; g) prelucrările de netezire la suprafeţele profilate de precizie ridicată; h) controlul final.

Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa discurilor se împarte în: piese mari cu D > 400 mm şi m > 30 kg; piese mijlocii cu D = = (400...200) mm şi cu m = (30...6) kg; piese mici cu D = (200... 100) mm şi m = (6.. ..1) kg; piese mărunte cu D < 100 mm şi m < l kg.

E) Procesul tehnologic tip pentru tije nerotunde (pârghii) se aplică, de obicei, pe semifabricate turnate, matriţate la cald, stanţate din tablă, în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea capului tijei şi a unei găuri, ca baze tehnologice; b) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor principale; c) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor secundare; d) prelucrarea de finisare a suprafeţelor principale; e) prelucrarea găurilor; f) tratament termic; g) prelucrarea de netezire a găurilor de precizie ridicată şi a feţelor lor frontale; h) controlul final.

Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa tijelor nerotunde se împarte în: piese mari cu lmax > 800 mm şi m > 20 kg; piese mijlocii cu lmax = (800...300) mm şi m = (20...3) kg; piese mici cu lmax = (300... 150) mm şi m = (3...1) kg; piese mărunte cu lmax < 150 mm şi m < l kg.

F) Procesul tehnologic tip pentru piese mici de formă complexă se execută, de obicei, pe semifabricate turnate, matriţate, din bară laminată sau din tablă, în următoarea ordine aproximativă: a) prelucrarea tuturor suprafeţelor de revoluţie pe strunguri revolver semiautomate sau automate; b) prelucrarea tuturor suprafeţelor plane şi profilate pe maşini de frezat mici, de sculărie; c) prelucrarea tuturor găurilor pe maşini de găurit; d) prelucrarea filetelor pe maşini de filetat; e) tratament termic; f) prelucrările de netezire la suprafeţele cu precizie ridicată; g) controlul final.

Din punctul de vedere al dimensiunilor şi maselor, clasa pieselor mici de formă complexă se împarte în: piese mici cu lmax = (200... 100) mm şi m = (3...0,8) kg; piese mărunte cu lmax < 100 mm şi m < 0,8 kg.

G) Procesul tehnologic tip pentru piese de fixare se realizează, de obicei, pe semifabricate din bară sau din colaci de sârmă, în următoarea ordine aproximativă: a) executarea operaţiilor principale pe strunguri semiautomate şi automate; b) refularea la rece sau rularea filetului; c) operaţiile de frezare a şliţurilor sau a profilurilor de cheie; d) prelucrarea filetelor prin aşchiere; e) calibrarea filetelor de precizie ridicată; f) controlul final.

Clasa pieselor de fixare cuprinde numai piese mărunte cu lmax < 150 mm, d < 50 mm şi m < 0,8 kg. Tehnologia de fabricaţie a unor piese de fixare mai mari este mai apropiată de tehnologia de execuţie a pieselor din clasa tije rotunde sau cilindri cavi.

În funcţie de dimensiunile, forma şi volumul de fabricaţie, schema prelucrărilor prezentată poate suferi modificări.

2.2. Consideraţii privind alegerea semifabricatelor

Alegerea corectă, raţională a metodei şi a procedeului de elaborare a semifabricatului este una dintre condiţiile principale care determină eficienţa procesului tehnologic în ansamblu. Un semifabricat se poate realiza, în general, prin mai multe metode şi procedee diferite ca volum de muncă şi cost de fabricaţie. Costul semifabricatului, fiind parte componentă din costul piesei finite, se impune o analiză atentă şi o alegere raţională a metodei şi a procedeului de elaborare a acestuia.

La alegerea semifabricatului se impune luarea în considerare a costului cumulat al elaborării semifabricatului şi al prelucrării mecanice, realizarea unui calcul economic justificativ.

Factorii care determină alegerea metodei şi procedeului de elaborare a semifabricatului sunt: materialul impus piesei, forma şi dimensiunile piesei, tipul producţiei,

15

Page 16: Curs tfp-vlase (1)

precizia necesară, volumul de muncă necesar, costul prelucrărilor mecanice, utilajele existente sau posibil de procurat.

Metodele mai importante de elaborare a semifabricatelor sunt: turnarea, deformarea la cald (forjarea liberă şi matriţarea), deformarea la rece, laminarea, sudarea. Fiecare metodă menţionată se poate realiza prin mai multe procedee, astfel:

- turnarea se poate realiza în forme din amestec de formare obişnuit realizate manual sau mecanizat; în forme permanente, cu modele fuzibile etc;

- deformarea la cald se poate realiza prin forjare liberă, matriţare de profilare, matriţare etc.;

- deformarea la rece se poate realiza prin: ştanţare, îndoire, ambutisare, fasonare, presare volumică etc.

Pentru alegerea metodelor de elaborare a semifabricatului se fac următoarele recomandări:

- piesele cu formă complexă care nu sunt supuse unor sarcini cu şoc sau la solicitări mari se execută, de regulă, din semifabricate turnate din fontă cenuşie;

- piesele cu configuraţie complexă care lucrează în condiţii grele şi suportă sarcini mari se execută din semifabricate turnate din oţel;

- piesele care nu au configuraţie complicată şi necesită un fibraj bun sub aspectul continuităţii, omogenităţii etc. se recomandă a se executa din semifabricate forjate sau matriţate (producţia de serie şi de masă);

- piesele cu formă complexă din aliaje neferoase (aluminiu, zinc, magneziu) în producţia de serie mare sau de masă, se recomandă să se toarne în forme metalice;

- piesele de dimensiuni relativ mici şi configuraţie simplă şi care nu prezintă diferenţe mari între secţiunile transversale se pot executa din semifabricate laminate.

Caracterizarea fiecărui procedeu de obţinere a semifabricatelor este prezentată amănunţit în diverse lucrări de specialitate. Se pot alege două sau trei procedee care îndeplinesc condiţiile de precizie, rugozitate, gabarit, masă şi serie de fabricaţie, se pot calcula cheltuielile pentru obţinerea semifabricatului şi cu prelucrările mecanice de degroşare, considerând că, la finisare, manopera este aceeaşi, indiferent de procedeul de obţinere a semifabricatului.

În acest sens se pot utiliza următoarele relaţii de calcul:- pentru costul unui semifabricat laminat,

)1001(111 RsTCmC ml ++= (2.1)- pentru costul unui semifabricat forjat liber,

)1001()1001( 2122 RsTRCCmC fml ++++= (2.2)- pentru costul unui semifabricat matriţat,

)1001(/)1001( 3133 RsTnPRCCmC mml +++++=(2.3)

- pentru costul unui semifabricat turnat,)1001(/)1001( 4244 RsTnPRSCmC ml +++++=

(2.4)în care: m1, m2, m3 sunt masele de laminat, în kg; m4 - masa de metal lichid, în kg; Cml

- costul unui kg de laminat, în lei/kg; Cl - costul unui kg de metal lichid, în lei/kg; s - salariul muncitorului, în lei/oră; T1 , T2, T3 , T4 - timpii consumaţi la prelucrările de degroşare, în ore; R - regia secţiei de prelucrări mecanice, în % (R = 150% ... 200%); Cf - costul operaţiilor de forjare, în lei; R1 - regia secţiei de forjă, în % (R1 = 200% ... 300%); Cm - costul operaţiilor de matriţare, în lei; P - preţul matriţei, în lei; n - numărul de piese executate până la deteriorarea matriţei sau volumul de producţie, dacă acesta este mai mic; S - suma cheltuielilor cu turnarea, în lei; R2 - regia secţiei de turnare, în % (R2 = 250% ... 350%); Pm - preţul modelelor şi cutiilor de miezuri, în lei.

16

Page 17: Curs tfp-vlase (1)

3

PRECIZIA DE PRELUCRARE

3.1. Noţiuni ce definesc precizia prescrisă şi precizia de prelucrare

Ansamblul condiţiilor tehnice din desenul de execuţie, prevăzute de proiectant, defineşte precizia prescrisă piesei, întrucât această precizie este prescrisă în faza de proiectare a piesei, în funcţie de condiţiile funcţionale ale acesteia, se mai numeşte şi precizie funcţională.

Piesa din desenul de execuţie, cu dimensiunile medii prescrise, reprezintă modelul ideal sau teoretic. Realizarea exactă în practică a acestui model ideal nu este posibilă datorită unor factori de influenţă ai sistemului tehnologic.

Prin sistem tehnologic se înţelege un complex de elemente care concură la realizarea unei prelucrări de o anumită natură asupra unui semifabricat (fig. 3.1).

În cazul cel mai general, un sistem tehnologic, pentru domeniul prelucrărilor mecanice (fig. 3.1) se compune din: maşina unealtă MU, pe care se execută prelucrarea; semifabricatul SF, asupra căruia se execută prelucrarea; scula aşchietoare SC

care execută aşchierea; dispozitivul de prindere a semifabricatului DPSF; dispozitivul de prindere a sculei DPSC. Rezultatele prelucrării se apreciază cu ajutorul unui mijloc de măsurare MM.

În general, mijlocul de măsurare este manevrat de către operatorul uman, dar există tendinţa de includere a mijlocului de măsurare în sistemul tehnologic (cazul controlului activ).

Dimensiunea rezultată în procesul de prelucrare şi pusă în evidenţă prin măsurare poartă numele de dimensiune efectivă. Gradul de concordanţă între piesa ideală (teoretică) de pe desenul de execuţie şi piesa cu profil efectiv defineşte precizia de prelucrare.

Proiectantul prescrie precizia de prelucrare în raport cu rolul funcţional al piesei, iar tehnologul trebuie să respecte aceste prescrieri, atât în procesul tehnologic, cât şi în fabricaţie.

Trebuie să se evite cu orice preţ acordarea de precizii nejustificate din punct de vedere funcţional, care conduc, în unele cazuri, la creşteri foarte mari ale costurilor de fabricaţie.

Cu cât tolerantele sunt mai mici, deci precizia mai ridicată, cu atât costurile sunt mai mari (fig. 3.2). Trebuie evitată în acest sens, mai ales zona A-B, în care, la variaţii mici ale tolerantelor, rezultă creşteri foarte mari ale costurilor de fabricaţie. În concluzie, proiectantul trebuie să prescrie precizii cât mai scăzute, (tolerante cât mai mari), până la limita

rezolvării condiţiilor tehnice cerute de rolul funcţional al piesei în ansamblu.În construcţia de maşini, precizia de prelucrare se referă la: precizia dimensională,

precizia de forma şi precizia de poziţie relativă a suprafeţelor. Toate aceste precizii sunt standardizate ca valori şi simboluri de reprezentare.

3.2. Definirea erorilor de prelucrare şi clasificarea acestora

17

Fig. 3.1.

Fig. 3.2.

Page 18: Curs tfp-vlase (1)

Prin eroare de prelucrare totală se înţelege diferenţa dintre valoarea efectivă şi cea ideală (teoretică), prescrisă, a parametrului considerat: dimensiune, formă sau poziţie a suprafeţei.

Precizia de prelucrare este influenţată de o serie de tipuri de erori: erori de orientare a semifabricatelor sau a sculelor, erori de fixare, erori de reglare, erori de prelucrare rezultate din procesul de aşchiere, erori de măsurare etc.

Calculul analitic al erorii de prelucrare totale se va prezenta după analiza tuturor factorilor care influenţează precizia de prelucrare.

Pentru ca piesa prelucrată să se încadreze în condiţiile de precizie impuse, trebuie să fie îndeplinită condiţia

TT ≤ε (3.1)în care T este toleranta piesei la cota ce se realizează prin prelucrare, iar εT - eroarea de prelucrare totală.

Erorile de orientare sunt notate cu εo şi sunt cauzate de lipsa coincidenţei bazelor de orientare cu cele de cotare. Valoarea acestor erori corespunde cu valoarea variaţiei bazelor de cotare, în raport cu cele de orientare, determinată pe direcţia de măsurare. Erorile de orientare reale pot fi liniare sau unghiulare.

Erorile liniare pot fi determinate pe baza teoriei lanţurilor de dimensiuni, după cum urmează:

- se identifică elementul fix (baza de orientare) a dimensiunii pentru care se face calculul de erori;

- se stabileşte cota de reglare CR unind elementul fix cu suprafaţa de prelucrare;- se formează un lanţ de dimensiuni în care intră în mod obligatoriu cota de reglare şi

dimensiunea pentru care se face calculul de erori; lanţul porneşte de la elementul fix şi se închide în acelaşi loc;

- se explicitează dimensiunea de calcul L ca o funcţie de restul elementelor din lanţ, adică

∑−

=

==1

1

)(n

iillL ϕ (3.2)

în care n este numărul elementelor care compun lanţul;- pornind de la relaţia (3.2), se poate trece la o altă funcţie în care intră abaterile

dimensiunilor din care este constituit lanţul,

∑−

=

∆=∆=∆1

1

)(n

iillL ϕ (3.3)

cu observaţia că ΔCR = 0 (CR - cota de reglare), deoarece aceasta nu variază de la o piesă la alta pentru acelaşi lanţ de dimensiuni;

- în relaţia (3.3) se pot înlocui variaţiile dimensiunilor cu toleranţele prescrise, obţinându-se

∑−

=

==1

1

)()(n

ililor TTL ϕε (3.4)

- cunoscând că, în acelaşi timp, într-un lanţ de dimensiuni, nu toate elementele intră cu valori extreme, este mai corect să se facă o însumare probabilistică (pătratică) de forma

21

1

)()( ∑−

=

=n

ilior TLε (3.5)

Pentru toate condiţiile determinate, erorile de orientare reale obţinute prin calcul trebuie să fie mai mici decât cele admisibile, adică

18

Page 19: Curs tfp-vlase (1)

)()( LoaLor εε < (3.6)Se consideră în proiectarea de dispozitive o valoare medie acoperitoare pentru

eroarea admisă

3)(L

LoaT=ε (3.7)

Pentru elucidarea noţiunilor teoretice prezentate se va da în continuare un exemplu de prelucrare. în fîg. 3.3 se prezintă frezarea cilindrico-frontălă în vederea obţinerii cotelor a şi b. Se observă că realizarea cotei a = 20-0,06 se face fără erori de orientare, deoarece baza de orientare B (bază de ghidare) coincide cu baza de cotare (de măsurare), în toate aceste situaţii prelucrarea se face fără erori de orientare.

Cota b = 20-0,06 se realizează cu erori de orientare, deoarece baza de orientare A (baza de aşezare) nu mai coincide cu baza de măsurare C. În acest caz se formează lanţul de dimensiuni după direcţia h conform metodologiei prezentate mai înainte,

CR+ b = h (3.8)unde CR este cota de reglare şi uneşte întotdeauna baza de orientare de suprafaţa care se prelucrează pe direcţia considerată.

Conform cu relaţiile (3.3) şi (3.4), se obţine

RChb ∆−∆=∆ (3.9)

adică eroarea de orientare reală pentru cota b va fi( )02,0)( =∆== Rhbor CmmTε (3.10)

iar orientarea admisibilă mmTbboa 02,0306,03)( ===ε (3.11)Deci oaor εε > (3.12)

Măsuri ce pot fi luate pentru a evita rebuturile:Se schimbă baza de orientare A cu C. în această situaţie,

dispozitivul de orientare şi fixare se complică, având strângerea de jos în sus (fig. 3.4).

Se modifică tehnologia de prelucrări mecanice, introducându-se o prelucrare în plus pentru realizarea cotei h mai precis, de exemplu h = 40-0,018. În acest caz eroarea reală

de orientare devinemmThbor 018,0)( ==ε (3.13)

Deci mmboabor 02,0)()( =<εε (3.14)Şi această situaţie scumpeşte prelucrarea, deoarece se introduce în plus o prelucrare de precizie (rectificare).

De la caz la caz se vor face calcule economice pentru varianta optimă. Cu cât volumul de produse este mai mare, cu atât devine mai rentabilă prima metodă, deoarece dispozitivul îşi va transmite asupra costului piesei o cotă de amortizare mai mică.

Erorile de fixare (strângere) sunt notate cu εf, şi sunt cauzate de deformaţiile elastice ale semifabricatului datorită forţelor de strângere a acestuia în dispozitiv sau pe masa maşinii-unelte. Forţele de strângere trebuie să asigure imobilizarea semifabricatului în timpul prelucrării şi valoarea lor diferă în funcţie de mărimea forţelor de aşchiere şi a forţelor de inerţie care apar în timpul mişcării piesei, a momentelor etc. La prelucrările de degroşare, forţele de fixare sunt mult mai mari decât la prelucrările de finisare.

Strângerea semifabricatelor rigide, în cazul fixării unor semifabricate cu o rigiditate ridicată, erorile de fixare se datorează, în principal, deformaţiilor de contact între suprafeţele

19

Fig. 3.4.

Fig. 3.3.

Page 20: Curs tfp-vlase (1)

semifabricatelor şi cele ale reazemelor dispozitivelor sau maşinilor-unelte. Aceste deformaţii provoacă deplasări ale semifabricatelor în raport cu sistemul de orientare (fig. 3.5).

Mai întâi se aplică o strângere de reglare SR până se asigură contactul semifabricatului cu cele două cepuri din peretele lateral al dispozitivului. După aceea se aplică forţa de strângere principală S.

Dacă strângerea se face manual, valoarea forţei va varia în limite largi de la o piesă la alta. Datorită acestor variaţii, în cadrul unui lot de piese vor rezulta două deformaţii elastice de contact limite: f1 şi f2 . După procesul de prelucrare şi înlăturarea forţei de strângere, se produce o revenire a deformaţiilor elastice, conform legii lui Hooke (σ = ε E). Astfel se produce o deplasare a suprafeţei prelucrate faţă de baza de măsurare, după direcţia forţei de strângere. Această deplasare reprezintă eroarea de fixare (strângere). Când forţele de strângere sunt variabile, se obţin erori de fixare variabile calculate cu relaţia

( ) αε cosminmax fffv −= (3.15)

în care fmax şi fmin reprezintă deplasările maxime şi, respectiv, minime ale bazei de rezemare şi α - unghiul dintre direcţia

deplasării şi direcţia dimensiunii realizate.Astfel, în fig. 3.5, se observă că, pentru cota a, unghiul α = 0° şi deci există eroarea

de fixare efv = fmax - fmin . Pentru realizarea cotei b, unghiul α = 90° şi deci eroarea efv= 0.Pe baza cercetărilor experimentale a rezultat că dependenţa dintre deformările de

contact şi forţele de strângere prezintă o caracteristică neliniară şi se poate exprima global cu relaţia

f=C Sn (3.16)în care C este o constantă a materialului semifabricatului, S - forţa de strângere care se

închide prin baza de rezemare iar n un exponent subunitar.

Legea de variaţie a deformaţiilor de contact în funcţie de forţa de strângere este reprezentată în fig. 3.6. Din studiul diagramei se constată că, la începutul încărcării, pentru variaţii mici ale forţelor de strângere se obţin deformaţii relativ mari, iar în zona III, pentru variaţii destul de mari ale forţelor, se obţin variaţii mici ale deformaţiilor.

Forţele de strângere trebuie să aibă astfel de valori încât să asigure păstrarea orientării semifabricatului în tot timpul prelucrării.

Dacă se are în vedere că la forţe de strângere maxime corespund deformaţii maxime şi invers, relaţia (3.15) devine

( ) αε cosminmaxnn

fv SSC −= (3.17)

Din studiul acesteia se constată că mărimea erorii provocate de variaţia forţei de strângere poate fi micşorată sau anulată (Snmx = Smin = Sctn). Astfel, dacă se folosesc sisteme mecanizate de strângere cu fluid sub presiune, la care mărimea forţei de strângere S este practic constantă, rezultă efv ≈ 0.

Toate calculele s-au făcut în ipoteza că semifabricatele sunt perfect omogene, iar asperităţile de contact sunt uniforme. Există, în aceste condiţii, şi o eroare de fixare constantă la forţe constante, dar aceasta poate fi eliminată prin modificarea cotei de reglare a sculei cu cantitatea corespunzătoare.

Strângerea semifabricatelor insuficient de rigide (cu pereţi subţiri, uşor deformabili),

20

Fig. 3.5.

Fig. 3.6.

Page 21: Curs tfp-vlase (1)

în afara deformaţiilor de contact, apar deformaţii în anumite porţiuni sau în ansamblul semifabricatelor (fig. 3.7).

După prelucrare, o dată cu îndepărtarea forţelor de strângere, revenirea elastică este importantă, ceea ce provoacă abateri de la forma geometrică şi uneori şi de la poziţia reciprocă. Aceste deformaţii în punctele de strângere devin erori preponderente în raport cu restul erorilor de prelucrare. Din această cauză se impune o atenţie sporită la determinarea

mărimii forţelor de strângere, la modul de distribuire şi de aplicare a acestora.Erorile de reglare sunt notate cu εr , şi sunt datorate, în principal, reglării

necorespunzătoare a poziţiei sculei şi a curselor de lucru ale organelor principale ale maşinii-unelte şi depind de metoda folosită (reglarea după trasaj, reglarea prin treceri sau aşchii de probă, reglarea după piese etalon etc.), de mijloacele utilizate în cadrul reglării şi de priceperea şi conştiinciozitatea reglorului.

Erorile de prelucrare sunt notate cu εpa , apar în mod nemijlocit în timpul procesului de aşchiere şi sunt datorate mai multor factori de influenţă din sistemul tehnologic, care vor fi analizaţi ulterior.

Erorile de măsurare sunt notate cu εm, şi reprezintă diferenţa dintre valoarea reală şi cea rezultată la măsurare a parametrului considerat (dimensiune, formă, poziţie) şi sunt determinate de metoda şi mijloacele tehnice folosite la măsurarea piesei, precum şi de priceperea şi atenţia persoanei care efectuează măsurarea.

În funcţie de caracterul şi modul de manifestare, erorile de prelucrare pot fi: sistematice, grosolane şi întâmplătoare.

Erorile sistematice sunt acele erori la care mărimea şi semnul sunt date de legi bine determinate; cauzele apariţiei lor se pot cunoaşte, permiţând luarea de măsuri pentru atenuare sau eliminare.

Aceste erori pot fi:- fixe, de exemplu erori de reglare la zero a micrometrelor;- variabile progresiv, de exemplu erori provocate de uzura sculei aşchietoare;- variabile periodic, de exemplu erorile de măsurare la un aparat la care centrul

de rotaţie al acului indicator este excentric faţă de centrul cadranului.Cauzele erorilor sistematice pot fi depistate, în general, cu uşurinţă şi eliminate parţial

sau total. Când aceste cauze sunt greu de înlăturat, se poate dirija procesul de prelucrare şi controlul astfel încât să se evite rebuturile.

Erorile grosolane sunt erorile care provin din cauza neatenţiei sau a calificării necorespunzătoare a lucrătorului.

Se pot da următoarele exemple:- măsurarea diametrelor unor alezaje cu un şubler de exterior şi citirea pe şubler

fără să se adauge dimensiunea fălcilor de 10 mm;- citirea incorectă a desenului de execuţie, a indicaţiei unui aparat etc.Erorile grosolane se datorează executantului sau alegerii greşite a metodei de

prelucrare sau de control. Aceste erori se pot evita prin ridicarea calificării şi o atenţie corespunzătoare.

Erorile întâmplătoare sunt acele erori a căror mărime şi semn sunt variabile întâmplător de la o piesă la alta iar cauzele, de regulă, nu pot fi cunoscute anticipat pentru a se acţiona în vederea eliminării lor. De aceea, aceste erori sunt considerate cele mai periculoase.

Exemple de cauze ascunse care conduc la astfel de erori pot fi:- neomogenitatea materialului din care este elaborat semifabricatul (durităţi

diferite

21

Fig. 3.7.

Page 22: Curs tfp-vlase (1)

în masa materialului, sufluri, carburi etc.);- imprecizia geometrică a semifabricatelor;- tensiunile interne ale semifabricatelor sau rezultate în urma prelucrărilor mecanice

de degroşare etc.Influenţa comună a erorilor întâmplătoare asupra preciziei de prelucrare se poate

determina pe baza calcului probabilităţii şi al statisticii matematice.

3.3. Factori care influenţează precizia prelucrării mecanice

În vederea cuprinderii mai complexe a factorilor de influenţă asupra preciziei de prelucrare se pleacă de la elementele care compun sistemul tehnologic.

Influenţa maşinii - unelte se manifestă ca factor de influenţă asupra preciziei de prelucrare, pe de o parte în stare statică (neîncărcată) şi, pe de altă parte, în stare de funcţionare (încărcată).

În stare statică, factorii principali sunt: imprecizia lanţurilor cinematice; imprecizia geometrică a maşinii-unelte; uzura maşinii-unelte (cuple cinematice, ghidaje, pene de reglare etc.); aşezarea necorespunzătoare a maşinii-unelte pe fundaţie; deformaţii datorate redistribuirii tensiunilor interne; influenţe termice externe (razele solare, variaţii ale temperaturii mediului ambiant).

În stare de funcţionare, factorii principali sunt: deformaţii elastice în funcţie de rigiditatea maşinii-unelte, a forţelor şi momentelor de aşchiere; deformaţii termice în timpul funcţionării; vibraţii datorate neechilibrării sau dispunerii excentrice a unor arbori; reglaje necorespunzătoare.

Influenţa dispozitivelor de prindere a semifabricatelor şi dispozitivelor de prindere a sculelor aşchietoare se manifestă prin următori factorii: orientarea şi fixarea necorespunzătoare a dispozitivelor pe maşina-unealtă; schemele de orientare şi fixare a semifabricatelor după care s-au construit dispozitivele greşite; uzura elementelor de reazem din dispozitive; manevrarea necorespunzătoare; deformaţii elastice în timpul prelucrării; vibraţii datorate unor rigidităţi necorespunzătoare şi neechilibrări.

Influenţa sculelor aşchietoare se manifestă prin: proiectarea şi execuţia necorespunzătoare; ascuţire necorespunzătoare; orientare şi fixare necorespunzătoare în dispozitiv; deformaţii elastice în timpul prelucrării; deformaţii termice în timpul prelucrării; uzura sculei; vibraţii care se datorează în principal geometriei şi regimului de aşchiere alese necorespunzător.

Influenţa verificatoarelor se manifestă prin: execuţia necorespunzătoare (cu erori de execuţie); uzura elementelor componente; influenţa temperaturii mediului ambiant şi a omului; forţe variabile în timpul măsurătorilor; reglării greşite ale aparatelor; citiri greşite.

Influenţa semifabricatelor se manifestă prin: orientare şi fixare a semifabricatului necorespunzătoare pe maşina-unealtă sau dispozitiv; deformaţii elastice la strângeri; deformaţii elastice în timpul prelucrării în funcţie de rigiditatea semifabricatului; deformaţii termice în timpul prelucrării şi după prelucrare; imprecizia geometrică a semifabricatelor (adaosuri neuniforme); neomogenitatea materialului semifabricatului; deformaţii datorate redistribuirii tensiunilor interne apărute la operaţia precedentă (turnare, matriţare, sudare, aşchiere, tratament termic etc.).

Alte influenţe de natură subiectivă pot fi: întocmirea greşită a procesului tehnologic (traseu tehnologic greşit, maşina-unealtă aleasă greşit, SDV-uri alese greşit, nerespectarea tehnologiei de obţinere a semifabricatului şi a materialului, alegerea greşită a regimurilor de aşchiere, a tratamentelor termice etc.); calificarea necorespunzătoare cu precizia impusă piesei; neatenţia şi lipsa de conştiinciozitate a operatorilor umani.

În continuare se vor studia mai amănunţit cei mai importanţi factori care influenţează

22

Page 23: Curs tfp-vlase (1)

precizia de prelucrare şi măsurile tehnologice pentru reducerea sau eliminarea erorilor de prelucrare.

3.4. Precizia geometrică a maşinilor-unelte şi măsuri tehnologice

Precizia geometrică a unei maşini-unelte este definită printr-o serie de parametri, cu diferite limite stabilite prin standarde sau norme. Cu cât precizia maşinii este mai mare, cu atât limitele în care trebuie să se încadreze parametrii geometrici sunt mai restrânse.

Parametrii geometrici ai maşinii-unelte trebuie verificaţi atât la recepţie, cât şi periodic, în timpul exploatării. Verificarea pe parcursul exploatării este impusă de apariţia uzurii şi de posibilitatea slăbirii unor elemente de reglare.

Exemple de parametri care definesc precizia geometrică a maşinii-unelte sunt: rectilinitatea şi paralelismul ghidajelor pe diverse direcţii; planeitatea meselor; bătaia radială a arborilor principali; coaxialitatea diverselor organe de lucru; perpendicularitatea diferitelor organe de lucru etc.

În cazul prelucrării suprafeţelor cilindrice exterioare pe un strung normal, unul dintre parametrii de precizie geometrică care influenţează precizia de prelucrare este paralelismul

direcţiei avansului longitudinal cu axa arborelui principal.

Dacă axa arborelui principal este OX (Fig. 3.8,a), pentru realizarea unei suprafeţe cilindrice de rază r, direcţia teoretică a avansului longitudinal este AB. Dacă

există o abatere de la paralelismul direcţiei avansului longitudinal cu axa OX, apare o înclinaţie Δα, datorită căreia piesa va rezulta cu abateri dimensionale şi de formă.

Raza suprafeţei cilindrice exterioare poate lua valoareay = r+ Δr , (3.18)

unde Δr= BB' = x tg Δα ,deci y = r + x tg Δα . (3.19)

Eroarea dimensională maximă la distanţa x este dată de relaţia

Δd = 2x tg Δα (3.20)Datorită erorii dimensionale variabile, dată de relaţia (3.20),

rezultă o eroare şi de la forma geometrică a suprafeţei cilindrice - o eroare de la cilindricitate. Suprafaţa prelucrată va fi deci, conică.

În cele prezentate mai înainte s-a arătat influenţa abaterii de la paralelism a direcţiei avansului longitudinal cu axa OX în plan orizontal, dar această abatere de la paralelism poate exista şi în plan vertical (fig. 3.8, b).

Raza suprafeţei cilindrice exterioare, la distanţa X, poate lua valoarea( ) α∆=∆+∆⋅+=∆+∆+= 222222 2;' tgxrrrBBrrrunderry (3.21)

Eroarea dimensională la distanţa x va fi ( ) rtgxrd α∆=∆⋅=∆ 222

adică eroarea Δd are o creştere exponenţială ca în fig. 3.9. Şi în această situaţie piesa va rezulta atât cu abateri dimensionale, cât şi de formă.

Prima măsură tehnologică este aceea de verificare a preciziei geometrice a maşinilor-unelte la recepţie şi pe parcursul exploatării. Tehnologul trebuie să ia măsurile necesare pentru a aduce parametrii de precizie geometrică în limitele stabilite prin standarde. În funcţie de natura şi mărimea erorii geometrice constatate, se impune reglarea, reparaţia

23

Fig. 3.8.

Fig. 3.9.

Page 24: Curs tfp-vlase (1)

parţială, reparaţia capitală sau schimbarea maşinii-unelte.În cazul din fig. 3.8, a, pentru a reduce abaterea de la cilindricitate a pieselor

prelucrate, se poate face un reglaj în plan orizontal al pinolei păpuşii mobile, fără să fie nevoie de reparaţie.

În cazul din fig. 3.8, b şi 3.9, erorile în plan vertical de la paralelismul studiat nu mai pot fi eliminate printr-un simplu reglaj. Acest tip de erori apar atunci când, din greşeală de fabricaţie, axa pinolei păpuşii mobile de la strung este mai sus sau mai jos decât axa arborelui principal. Prin prelucrarea ghidajelor la batiu sau la păpuşa mobilă se pot înlătura aceste erori, adică prin reparaţie capitală.

La alegerea unei maşini-unelte este necesar ca precizia geometrică a maşinii-unelte să fie mai mare decât precizia geometrică impusă piesei de prelucrat:

PMUPG TT <, (3.24)unde TPG,MU este toleranţa la un parametru de precizie geometrică al maşinii-unelte; TP - toleranţa piesei.

3.5. Rigiditatea sistemului tehnologic

3.5.1. Rigidităţi parţiale şi totale ale sistemului tehnologic

În timpul prelucrărilor mecanice, datorită solicitării forţelor de aşchiere, au loc cedări elastice ale elementelor sistemului tehnologic în raport cu poziţia iniţială corespunzătoare stării de repaus. Valorile cedărilor elastice sunt dependente de condiţiile de solicitare şi de rezistenţa pe care o opun elementele sistemului tehnologic.

Prin rigiditate se înţelege capacitatea unui organ de maşină de a se opune, de a rezista acţiunii unor solicitări ce tind să-1 deformeze. Acelaşi organ de maşină, solicitat în anumite condiţii, opune rezistenţe diferite pe diverse direcţii. Deci, rigiditatea are valori diferite, în funcţie de direcţia pe care se determină.

Pentru sistemul tehnologic MU - DPSF - SF - Sc - DPSC interesează valoarea rigidităţii pe direcţia pe care aceasta influenţează cel mai mult precizia de prelucrare, şi anume pe direcţia perpendiculară pe suprafaţa prelucrată. De exemplu, la strunguri şi maşini de rectificat rotund interesează mai mult rigiditatea după direcţie radială, iar la maşini de frezat şi rectificat plan după direcţie perpendiculară pe suprafaţa mesei maşinii-unelte.

Matematic, rigiditatea poate fi calculată prin raportul dintre forţă şi deformaţie. Pe o anumită direcţie i, rigiditatea organului de maşină sau a elementului sistemului tehnologic este egală cu raportul dintre forţa de solicitare Fi şi deformaţia elastică yi pe aceeaşi direcţie i:

[ ]mmdaNyFR iii = (3.22)În cazul când interesează determinarea rigidităţii pe altă

direcţie k, diferită de aceea de acţionare a forţei Fi (fig. 3.10), aceasta se exprimă prin raportul dintre proiecţia forţei Fi pe direcţia k şi deformaţia yk măsurată pe direcţia k

[ ]mmdaNyFR kkik )cos( α⋅= (3.23)

În cazul strungurilor normale, rigiditatea totală se defineşte matematic prin raportul dintre componenta Fy a forţei de aşchiere şi deplasarea relativă a vârfului cuţitului faţă de axa strungului, măsurată pe direcţia avansului transversal .Rigiditatea totală are valori diferite în funcţie de poziţia cuţitului, respectiv a subansamblului cărucior faţă de cele două păpuşi. Rigiditatea totală la păpuşa fixă se calculează cu relaţia

( ) [ ]mmdaNyyFR scpfyTpf += (3.24)

iar la păpuşa mobilă

( ) [ ]mmdaNyyFR scpmyTpm += (3.25)

24

Fig. 3.10.

Fig. 3.11.

Page 25: Curs tfp-vlase (1)

Pentru a determina rigiditatea totală la mijlocul unui arbore, în ipoteza prelucrării unor arbori suficient de rigizi, se construieşte schema de calcul din fig. 3.11. Plecând de la relaţia cunoscută [ ]mmdaNyFR y= se obţine cedarea specifică (elasticitatea)

[ ]daNmmFyRW y==1

Deformaţiile parţiale vor fi:

yscscypmpmypfpf FWyFWyFWy ⋅=⋅=⋅= ;2;2 (3.26)Axa reală a piesei rigide se va deplasa în planul orizontal faţă de vârful cuţitului, cu

distanţa

yTT

yscypmypfTscpmpfT

FWy

FWFWFWyyyyy

⋅=

⋅+⋅+⋅=++=

)2/1()2/1(

)2/1()2/1( ;2/)22(;2/)( (3.27)

Rezultă cedarea specifică totală (elasticitatea totală) la mijlocul arborelui

++=++=

pmpfscTpmpfscT RRRR

WWWW11

4

111;4/)(

)2/1()2/1( (3.28)

Deci, cunoscându-se rigidităţile parţiale ale maşini-unelte, se poate determina rigiditatea totală la mijlocul arborelui prelucrat.

În cazul cel mai general, când prelucrarea se face la o distanţă lx de păpuşa fixă (fig. 3.12), deplasarea axei piesei în raport cu vârful cuţitului se va face cu distanţa

))(/( pfpmxpf yylly −+ ca în fig. 3.13, adică

( ) ( ) scxpfpmxlT ylllyyllyx

+−+= /)( (3.29)

Având în vedere că deformaţiile parţiale sunt:

( )[ ] ( ) yscscyxpmpmyxpfpf FWyFllWyFlllWy ⋅==−= ;; Rezultă cedarea specifică totală

( ) ( )[ ] scxpfxpmlT WlllWllWWx

+−+= 22)(

adică 22

)(

1111

−+

+=

l

ll

Rl

l

RRRx

pf

x

pmsclT x

(3.30)

Într-un sistem tehnologic, asupra preciziei de prelucrare influenţează rigiditatea tuturor elementelor componente. Astfel că, din punct de vedere practic, interesează rigiditatea totală a sistemului tehnologic, care se poate calcula cu relaţia

DPScScSFDPSFMUST RRRRRR

111111 ++++= (3.31)

W = l/R = y/Fy [mm/daN] .

25

Fig. 3.12.

Fig. 3.13.

Page 26: Curs tfp-vlase (1)

în care: RST este rigiditatea sistemului tehnologic; RMU - rigiditatea maşinii-unelte; RDPSF - rigiditatea dispozitivului de prindere a semifabricatului; RSF - rigiditatea semifabricatului; RSc - rigiditatea sculei aşchietoare; RDPSc - rigiditatea dispozitivului de prindere a sculei aşchietoare.

Inversul rigidităţii - cedarea specifică (sau elasticitatea) se calculează cu relaţiaDPScScSFDPSFMUST WWWWWW ++++= (3.32)

şi se măsoară în mm/daN sau μm/daN.Rigiditatea fiecărui element component şi a sistemului tehnologic în ansamblu poate

fi determinată în condiţii statice sau dinamice. Corespunzător acestor condiţii de determinare se definesc noţiunile de rigiditate statică şi rigiditate dinamică pentru elementele componente şi pentru sistemul tehnologic în ansamblu.

Determinarea rigidităţii statice presupune aplicarea unor forţe echivalente celor din procesul de aşchiere, în stare statică, şi măsurarea deformaţilor respective. Valorile rigidităţii statice nu sunt operante în calculele de precizia prelucrării. Ele servesc însă pentru aprecierea comparativă a diverselor elemente ale sistemului tehnologic (maşina-unealtă, dispozitive, semifabricate, scule).

Determinarea rigidităţii dinamice se face în condiţiile concrete de prelucrare, cu forţele şi deformaţiile reale din timpul funcţionării.

Rigiditatea maşinilor-unelte se poate determina pe cale analitică sau experimentală.Calculul analitic se face folosind elemente ale rezistenţei materialelor şi teoriei

elasticităţii, în cazul pieselor cu forme regulate, arbori netezi sau în trepte etc., rezultatele calculului analitic pot fi satisfăcătoare. La piese cu forme mai complicate determinările de rigiditate se fac pe cale experimentală.

3.5.2. Influenţa rigidităţii maşinii-unelte asupra preciziei de prelucrare şi măsuri tehnologice

Pentru a studia influenţa rigidităţii maşinii-unelte asupra preciziei de prelucrare se calculează deformaţia elastică în condiţii de funcţionare a maşinii-unelte:

)( ydinydin RFy = (3.33)Influenţa directă a deformaţiei ydin asupra preciziei de prelucrare are loc întotdeauna când reglarea sistemului tehnologic în vederea prelucrării se face static.

Rigiditatea maşinii-unelte este diferită în puncte diferite de-a lungul axei maşinii. Pe de altă parte şi forţele de aşchiere au mărime variabilă. Rezultă că deformaţia elastică dinamică nu este constantă (ydin ≠ const).

Din această cauză, erorile dimensionale fiind variabile, vor apărea şi erori de la forma geometrică a suprafeţelor prelucrate.

Eroarea de formă geometrică datorită variaţiei rigidităţii maşinii-unelte este

( )minmaxmaxmin

minmax ;; WWFR

F

R

Fyy yf

din

y

din

yfdindinf −=−=−= εεε (3.34)

De exemplu, în cazul prelucrării unui arbore rigid pe un strung normal pot apărea diverse erori de formă geometrică în funcţie de poziţiile relative ale subansamblului cărucior faţă de păpuşile fixă şi mobilă (fig. 3.14). Diametrul piesei prelucrate va rezulta mai mare în toate secţiunile datorită deformaţiei elastice dinamice variabile:

dinstrpdinstrpdinstrp yddyddydd 332211 2;2;2 +=+=+=

În general, piesele rezultă cu diametrul maxim la păpuşa mobilă, deoarece acest subansamblu are cedările elastice mai mari decât păpuşa fixă.

26

Fig. 3.14.

Page 27: Curs tfp-vlase (1)

Prima măsură este aceea de a asigura o rigiditate cât mai mare maşinii-unelte, prin acţiuni la nivelul proiectării, fabricării şi exploatării, în cadrul exploatării, este posibilă îmbunătăţirea rigidităţii prin reglarea jocurilor funcţionale din lagăre şi ghidaje la valori minime admise şi prin lucrul cu console minime ale organelor de lucru ale maşinii-unelte. Astfel, trebuie să se lucreze cu console minime la pinolele strungurilor, console minime la maşinile de frezat, masa cât mai aproape de batiu etc.

O altă măsură este determinarea mărimii deformaţiei elastice dinamice a maşinii-unelte şi corectarea reglării. Aceasta poate fi determinată analitic sau experimental. Corectarea reglării presupune includerea mărimii deformaţiei elastice în calculul cotei de reglare.

Cunoscând valoarea rigidităţii maşinii-unelte, se poate determina regimul de aşchiere necesar pentru ca mărimea deformaţiei elastice dinamice să nu depăşească o anumită valoare, spre exemplu o fracţiune din toleranţa piesei Tp.

Viteza de aşchiere trebuie să nu aibă valori în domeniul critic de producere a vibraţiilor.

3.5.3. Influenţa rigidităţii semifabricatului asupra preciziei de prelucrare şi măsuri tehnologice

Rigiditatea semifabricatului influenţează precizia de prelucrare, în principal, sub aspectele preciziei dimensionale şi de formă geometrică a suprafeţelor.

Pentru exemplificare se vor prezenta trei cazuri caracteristice de prelucrări a arborilor pe strunguri: prelucrarea unui arbore între vârfuri; prelucrarea unui arbore prins în universal şi vârf; prelucrarea unui arbore prins în consolă.

În cazul prelucrării unui arbore lung între vârfuri (fîg. 3.15, a), sub acţiunea forţei radiale Fy , arborele capătă o săgeată (deformaţie elastică) ySF . Această deformare elastică este variabilă (minimă la extremităţi şi maximă la mijloc). În consecinţă, în timpul prelucrării, cuţitul va îndepărta de pe semifabricat un adaos de prelucrare variabil (tmax şi tmin). După prelucrare, arborele rezultă cu eroare de formă de la cilindricitate în direcţie longitudinală (formă de butoiaş), ca în fig. 3.15, b.

În cazul arborilor dublu sprijiniţi, valoarea aproximativă a săgeţii maxime este

[ ]mmIE

lFySF ⋅

⋅=48

3

(3.35)

în care: Fy este componenta radială a forţei de aşchiere, în daN; l - lungimea semifabricatului, în mm; E - modulul de elasticitate al materialului semifabricatului, daN/mm2; I - momentul de inerţie al semifabricatului, în mm4. În acest caz rigiditatea semifabricatului va fi

[ ]mmdaNl

IE

y

FR

sf

ySF /

483

⋅== (3.36)

Problema se pune similar în cazul prelucrării unui arbore lung cu prindere într-un dispozitiv universal şi vârf (fig. 3.16). Forma piesei rezultate după prelucrare este tot de butoiaş, dar cu o valoare a abaterii de formă mai mică:

27

Fig. 3.15.

Page 28: Curs tfp-vlase (1)

[ ]mmIE

lFy y

SFf ⋅⋅

==110

3

ε (3.37)

În acest caz rigiditatea semifabricatului va fi

[ ]mmdaNl

IE

y

FR

SF

ySF /

1103

⋅== (3.38)

La prelucrarea unui arbore cu prindere într-un dispozitiv universal în consolă (fig. 3.17, a), sub acţiunea forţei radiale Fv , semifabricatul capătă săgeata ySF . Ca urmare, adâncimea de aşchiere variază între valorile tmin şi tmax . În urma prelucrării arborele rezultă cu eroare de la cilindricitate (fig. 3.17, b).

Valoarea aproximativă a săgeţii maxime se poate calcula cu relaţia

[ ]mmIE

lFy y

SF ⋅⋅

=3

3

(3.39)

iar rigiditatea semifabricatului la începutul prelucrării este

[ ]mmdaNl

IE

y

FR

SF

ySF /

33

⋅== (3.40)

Din toate exemplele prezentate se observă că deformaţiile elastice ale semifabricatului determină erori dimensionale şi erori de la forma geometrică. Erorile dimensionale se manifestă prin mărirea diametrului în lungul generatoarei semifabricatului, care conduc la erorile de formă.

Atunci când rigiditatea semifabricatului este redusă se impune rigidizarea acestuia prin reazeme suplimentare, de construcţie adecvată. Astfel de reazeme suplimentare se utilizează pe strunguri (linete fixe şi mobile etc.), pe maşini de frezat, de găurit (reazeme cu autoaşezare, cu aşezare ulterioară etc.).

O altă măsură tehnologică este aceea de a face reglarea la cotă ţinând seamă de mărimea deformaţiilor elastice. Luarea în considerare a mărimii deformaţiilor elastice se face similar deformaţiilor elastice ale maşinii-unelte.

Atât pentru micşorarea erorilor dimensionale, cât şi a celor de formă se impune determinarea parametrilor regimului de aşchiere, în special a adâncimii de aşchiere, astfel ca forţa de aşchiere să aibă valori admise de rigiditatea semifabricatului. Elementul operant în această situaţie este adâncimea de aşchiere t, deoarece avansul are o influenţă mai redusă asupra forţei de aşchiere şi este impus de multe ori din considerente de rugozitate şi rezistenţă a mecanismului de avansuri.

3.5.4. Influenţa rigidităţii sculei şi a dispozitivului de prindere a sculei asupra preciziei de prelucrare şi măsuri tehnologice

La prelucrarea suprafeţelor cilindrice interioare pe strunguri cu cuţite de interior, în momentul angajării în materialul semifabricatului, cuţitul capătă o deformaţie elastică ysc. Această deformaţie este aproximativ constantă pe toată lungimea alezajului prelucrat, în

28

Fig. 3.16.Fig. 3.17.

Page 29: Curs tfp-vlase (1)

ipotezele lungimii constante în consolă a sculei lsc şi a constanţei regimului de aşchiere.În cazul prelucrării alezajelor cu bare portcuţit, de exemplu pe maşini de alezat, unde

dispozitivul de prindere a barei sau pinola au o lungime variabilă în timpul prelucrării, va apărea şi o eroare de formă ca în fig. 3.18. Deoarece lungimea în consolă a dispozitivului de prindere a sculei este variabilă, eroarea dimensională este variabilă, în consecinţă alezajul rezultă atât cu erori dimensionale εd cât şi de formă εf.

Eroarea dimensională la diametrul iniţial Di , datorită deformaţiilor elastice, se poate calcula aproximativ cu relaţia

[ ]mmIE

lFy y

iDi ⋅⋅

==3

22

3minε (3.41)

Analog se calculează eroarea dimensională a diametrul final Df :

[ ]mmIE

lFy y

fDf ⋅⋅

==3

22

3maxε (3.42)

Eroarea de formă de la cilindricitate va fi dată de semidiferenţa celor două erori dimensionale:

2DiDf

f

εεε

−= (3.43)

Atunci când se cunosc mărimile deformaţiilor elastice se poate corecta corespunzător reglarea sistemului tehnologic. Pe această cale pot fi compensate erorile dimensionale.

În situaţiile în care este posibil se impune rezemarea suplimentară a sculei sau a dispozitivului de prindere a sculei. Reazemele suplimentare pentru scule şi dispozitivele aferente au construcţie specifică şi se utilizează curent pe strunguri revolver, strunguri normale, maşini de alezat (prin bucşe de conducere), maşini de găurit (prin bucşe de ghidare) etc.

Din analiza relaţiilor prezentate se deduce că deformaţiile elastice minime se obţin prin lucrul cu lungimi minime în consolă, scule şi dispozitive cu momente de inerţie cât mai mari, fără a depăşi anumite limite ale consumului de materiale.

Atunci când măsurile de natură constructivă s-au epuizat, se impune alegerea unor parametri ai regimului de aşchiere care să realizeze forţele de aşchiere admisibile, pentru a nu depăşi valoarea admisă a deformaţiei elastice a sculei sau a dispozitivului de prindere aferent.

3.6. Deformaţiile termice ale sistemului tehnologic

În timpul funcţionării, organele şi subansamblurile maşinii-unelte se încălzesc, căpătând deformaţii termice, încălzirea este efectul unor cauze multiple, dintre care cele mai importante sunt: frecările produse în angrenaje, lagăre sau alte elemente în mişcare, căldura transmisă de motoarele electrice de acţionare, căldura degajată în procesul de aşchiere şi transmisă direct maşinii sau transportată prin intermediul lichidului de răcire, surse exterioare de căldură etc.

Încălzirea diferitelor organe şi subansambluri se produce neuniform, conducând la modificarea poziţiei relative ale unora în raport cu celelalte. Chiar în cadrul aceluiaşi element sau subansamblu pot exista diferenţe de temperatură. Pentru majoritatea tipurilor de maşini-unelte, diferenţa de temperatură în diferite puncte ale batiului poate atinge mai multe grade. Din această cauză, deformaţia termică a batiului este neuniformă, având ca efect modificarea amplasării corecte a subansamblurilor montate pe el.

29

Fig. 3.18.

Page 30: Curs tfp-vlase (1)

Masurile tehnologice pentru reducerea erorilor de prelucrare datorate deformaţiilor termice ale maşinii-unelte se referă la modul în care a fost proiectată maşina-unealtă (carcasă, lagăre, transmisie mecanică, amplasare motor electric, instalaţie de ungere şi răcire etc.). Cele mai mari erori de prelucrare se produc în prima parte a funcţionării, pentru reducerea lor, muncitorii pornesc în gol maşina la începutul schimbului.

Pentru maşinile-unelte de precizie (de găurit în coordonate, de rectificat planetar etc.) este necesară funcţionarea în camere termostate.

Cantitatea de căldură Q dezvoltată în procesul de aşchiere se poate calcula cu relaţia[ ]JtvFQ bz ⋅⋅= (3.44)

în care: Fz este componenta principală a forţei de aşchiere, în N; v – viteza de aşchiere, în m/min; tb – timpul de bază, în min.

Cantitatea de căldură produsă în procesul de aşchiere se repartizează între aşchie, semifabricat, sculă şi mediul înconjurător. Căldura difuzată în sculă şi semifabricat determină apariţia unor deformaţii termice ale acestora, cu influenţă directă asupra preciziei dimensionale a pieselor prelucrate.

Deşi cantitatea de căldură ce se repartizează în sculă este mai mică (4-5% la strunjire, 20% la găurire), temperatura creşte mai mult datorită faptului că masa sculei este mică. Datorită variaţiei de temperatură ΔT apare deformaţia termică a sculei Δlsc , care măreşte sau micşorează diametrul piesei prelucrate

TllSC ∆⋅⋅=∆ α (3.45)în care: l - lungimea în consolă a sculei, în mm; α – coeficientul de dilatare liniară, în grd-1; ΔT – variaţia de temperatură a sculei, în grd.

Deformaţia termică a sculei influenţează precizia dimensională şi de formă a suprafeţelor prelucrate.

Cel mai eficient mijloc de reducere a deformaţiilor termice ale sculelor este reducerea cantităţii de căldură din sculă prin răcire continuă cu debit cât mai mare de lichid de răcire.

Partea din căldură difuzată în semifabricat conduce la modificarea temperaturii acestuia faţă de temperatura iniţială, care produce deformaţia termică a acestuia. Deformaţia termică a semifabricatului influenţează precizia dimensională a suprafeţelor prelucrate, mai ales la semifabricatele cu masă mică şi la prelucrările de finisare.

3.7. Uzura elementelor sistemului tehnologic

Elementele sistemului tehnologic - maşina-unealtă, dispozitivul de prindere a semifabricatului, dispozitivul de prindere a sculei aşchietoare, scula aşchietoare - se uzează în timp datorită contactelor realizate în timpul prelucrărilor. Acelaşi lucru se întâmplă şi cu mijloacele de măsurare. Efectul uzării este pierderea preciziei geometrice iniţiale.

Uzarea diferitelor elemente componente ale maşinii-unelte face să scadă sensibil precizia prevăzută în condiţiile de recepţie a maşinii respective. După o anumită perioadă de funcţionare apar uzuri în special la suprafeţele de ghidare, în lagăre, angrenaje şi sănii.

În fig. 3.19 se prezintă influenţa uzurii ghidajelor asupra preciziei de prelucrare în cazul unei strunjiri. Se observă că

z

zz

UdBHpentruB

HUd

B

U

H

dtg

=∆⇒=

=∆⇒≈∆=

21

22

α

30Fig. 3.19.

Page 31: Curs tfp-vlase (1)

Se observă deci că, în cazul uzării ghidajului din faţă, eroarea de prelucrare Δd este aproximativ egală cu valoarea uzurii.

În cazul în care uzarea s-a manifestat pe ambele ghidaje (faţă şi spate), influenţa acesteia asupra preciziei de prelucrare este mult mai mică decât în primul caz.

Pentru reducerea erorilor datorită uzării maşinii-unelte se iau o serie de măsuri privind ungerea corespunzătoare a ghidajelor şi lagărelor, iar lichidul de răcire-ungere să aibă proprietăţi anticorozive.

Uzarea sculelor se manifestă prin îndepărtarea treptată, de pe feţele active ale sculei, a unei anumite cantităţi de material de către aşchie şi de către suprafaţa de aşchiere a piesei. Uzarea sculelor se poate produce prin abraziune, adeziune, difuziune, fărâmiţare şi prin transport electric de atomi.

Factorii care influenţează uzura dimensională a cuţitelor de strung şi a frezelor frontale sunt: materialul care se prelucrează; regimul de aşchiere; geometria părţii aşchietoare a sculei.

Uzura sculelor abrazive se manifestă în funcţie de modul în care se produce regenerarea proprietăţilor de aşchiere, cu autoascuţire sau fără autoascuţire. La sculele cu autoascuţire granulele uzate sunt îndepărtate din masa liantului de forţele de aşchiere, iar suprafaţa activă a sculei se regenerează continuu.

În cazul sculelor fără autoascuţire granulele uzate nu se desprind sub acţiunea forţelor de aşchiere, din această cauză, după un anumit timp suprafaţa activă nu mai poate aşchia. Pentru restabilirea proprietăţilor aşchietoare, aceste scule trebuie supuse unei operaţii de reascuţire cu vârfuri de diamant, scule speciale din oţel călit sau fontă albă.

La alegera sculelor abrazive este necesar a se lua în considerare caracteristicile lor: natura materialului abraziv, natura liantului, granulaţia, duritatea, structura, forma şi dimensiunile; aceste caracteristici trebuind corelate cu materialul piesei, starea structurală a acestuia, precizia dimensională care trebuie realizată etc.

Dacă caracteristicile sculei abrazive sunt alese corect, uzura granulelor se produce treptat şi acestea sunt smulse din liant la momentul potrivit, lăsând să apară pe suprafaţa de aşchiere noi granule abrazive, ascuţite. Dacă liantul este prea moale, granulele abrazive sunt smulse înainte de a se toci şi discul abraziv se uzează prea repede, fapt ce conduce la prelucrări neeconomice şi imprecise. Dacă liantul este prea dur, granulele abrazive tocite nu se pot desprinde şi piatra se lustruieşte, fiind necesară îndreptarea ei pentru regenerarea proprietăţilor de aşchiere.

Alegerea corectă a parametrilor regimului de aşchiere are, de asemenea, o influenţă deosebită asupra comportării sculei în timpul prelucrării. Uzura sculei abrazive scade dacă viteza ei periferică creşte, însă această viteză este limitată de pericolul spargerii datorită forţelor centrifuge, şi de provocarea arsurilor pe suprafaţa prelucrată a piesei.

Uzura sculei influenţează precizia dimensională, de formă şi rugozitatea suprafeţelor prelucrate.

Dintre cele trei tipuri de uzură, influenţa cea mai mare asupra preciziei de prelucrare o are uzura după direcţia perpendiculară pe suprafaţa care se prelucrează, de exemplu, în cazul strunjirii - uzura radială prezentată în fig. 3.20. Datorită

acestei uzuri radiale, rezultă un diametru df mai mare decât diametrul de reglare iniţial di, în cazul prelucrării arborilor: df= di + 2hr deci, eroarea de prelucrare ΔD = 2hr

Curba 1din fig. 3.20 reprezintă forma generatoarei după prelucrarea cu un cuţit nou ascuţit, fără rază sau faţetă la vârf, iar curba 2 reprezintă generatoarea după prelucrarea cu un cuţit cu uzura iniţială făcută, în ambele cazuri rezultă erori dimensionale şi de formă la prelucrarea arborelui respectiv.

31

Fig. 3.20.

Page 32: Curs tfp-vlase (1)

De regulă, la arbori, diametrele cresc datorită uzurii sculei şi scad la alezaje.3.8. Tensiunile interne ale semifabricatelor

Tensiunile interne acţionează în materialul semifabricatului chiar şi atunci când asupra lui nu acţionează nici un efort exterior.

Tensiunile interne pot apărea în semifabricat în diferite etape şi anume, în: etapa de elaborare a semifabricatului la turnare, sudare, laminare, forjare, matriţare etc., etapa de prelucrări mecanice (mai ales la degroşări); etapa de tratamente termice.

Se disting trei feluri de tensiuni interne: termice, structurale şi de lucru. Tensiunile termice sunt produse de dilatarea sau contracţia neuniformă, ca urmare a diferenţelor de temperatură pe secţiune sau volum. Tensiunile structurale sunt produse de frânarea modificărilor de volum specifice transformărilor structurale la încălzire sau răcire. Tensiunile de lucru apar în urma prelucrărilor mecanice.

Indiferent de natura şi cauza provenienţei, tensiunile interne constituie o sursă importantă de erori dimensionale, de formă şi de poziţie reciprocă a suprafeţelor pieselor.

Tensiunile interne din semifabricatele turnate apar datorită diferenţelor de temperatură în timpul răcirii în diferite zone ale semifabricatului şi, de asemenea, ca urmare a limitării contracţiei libere a unor părţi din piesa turnată (grosimi diferite ale pieselor, configuraţii complexe, lipsa racordărilor etc.

Tensiunile interne din semifabricatele forjate sau matriţate la cald apar ca urmare a nerespectării regimului termic în timpul prelucrării, de exemplu, încălziri şi răciri neuniforme, neatingerea temperaturii optime pentru deformare plastică etc.

Tensiunile interne din semifabricatele sudate apar datorită încălzirii şi răcirii neuniforme, datorită limitării deplasărilor libere, în cazul sudării materialelor de grosimi diferite, transformări structurale, regim de lucru incorect ales etc.

O cauză a apariţiei tensiunilor interne în timpul prelucrării mecanice este ecruisarea suprafeţei prelucrate.

O altă cauză a apariţiei tensiunilor interne în timpul prelucrării mecanice este încălzirea semifabricatului.

La prelucrarea mecanică, tensiunile interne sunt introduse şi prin forţele de fixare de valori mari, aplicate neraţional.

În majoritatea cazurilor, înainte de prelucrările mecanice (după turnare, forjare etc.), există un echilibru al tensiunilor interne, deşi uneori acestea au valori ridicate. După ce se îndepărtează însă, mai ales la prelucrările de degroşare, un strat de metal, tensiunile interne vor ieşi din starea de echilibru şi va avea loc o redistribuire a acestora în masa piesei. Acest fapt are ca urmare deformarea piesei respective după prelucrările de degroşare.

Deformaţiile inadmisibile se constată uneori şi la asamblarea pieselor, după o staţionare în depozit sau între diverse etape tehnologice de prelucrare.

Piesele la care apar deformaţii datorită tensiunilor interne nu mai pot fi folosite, în majoritatea cazurilor.

Măsurile tehnologice pentru eliminarea sau reducerea tensiunilor interne constă:- la semifabricatele turnate trebuie să se asigure o viteză uniformă de răcire şi fără

variaţii bruşte de secţiune;- la semifabricatele sudate este necesar să se aleagă o succesiune raţională a sudării

părţilor componente ale semifabricatului, să se evite intersecţiile şi întreruperile cordoanelor de sudură şi preîncălzirea înainte de sudare sau tratamente termice de detensionare după sudare;

- îndreptarea semifabricatelor laminate este indicat să se facă la cald, pentru ca tensiunile interne să rămână la valori mici;

Pentru semifabricatele pieselor de precizie ridicată este necesar ca înaintea prelucrării

32

Page 33: Curs tfp-vlase (1)

mecanice şi pe parcursul acesteia să se aplice un tratament de detensionare. Detensionarea se poate realiza pe cale naturală sau artificială.

Măsura cea mai sigură de eliminare a tensiunilor interne, atât după elaborarea semifabricatului prin turnare, forjare, sudare, deformare plastică la rece, cât şi pe parcursul prelucrării mecanice, este detensionarea artificială. Graficul general al tratamentului termic de detensionare se prezintă în fig. 3.21. Acesta cuprinde etapele de încălzire, menţinere la temperatură constantă şi răcire, încălzirea se poate realiza cu un utilaj de tratament termic de la 0°C sau de la o anumită temperatură (linia întreruptă).

Răcirea se poate realiza în două medii sau într-un singur mediu (linia întreruptă la răcire).

Eliminarea masivă a tensiunilor interne la semifabricatele din oţel se produce începând cu temperatura de 450°C, iar detensionarea aproape completă se realizează la temperatura de 600 - 650°C, cu o menţinere de 4 - 5 h. în mod obişnuit viteza de încălzire se ia în jur de 40°C/h şi viteza de răcire 20°C/h.

Detensionarea la temperaturi mai scăzute (150° ... 250°C) se aplică sculelor, pieselor cementate şi călite, care trebuie să-şi păstreze duritatea ridicată.

Cu cât precizia piesei este mai ridicată, cu atât detensionarea trebuie să se facă prin mai multe operaţii de recoaceri intermediare la temperaturi din ce în ce mai joase (120 - 150°C) şi cu durate de menţinere din ce în ce mai mari (24 - 48 ore). Aceasta este necesar deoarece la fiecare operaţie de detensionare se produce o anumită deformare ce este eliminată prin operaţia ulterioară de prefinisare, care introduce la rândul ei noi tensiuni, dar mai mici ş.a.m.d.

Detensionarea artificială se mai face prin diferite metode mecanice, ca de exemplu vibrarea batiurilor cu ajutorul unor dispozitive speciale sau ciocănirea lor cu ajutorul unor ciocane pneumatice. Ciocănirea se execută, de regulă, în zonele unde există acumulări mai mari de tensiuni interne şi se aplică de obicei batiurilor mari şi grele, unde folosirea altor metode este neeconomică sau greu de realizat.

O altă metodă de detensionare mecanică este curăţirea suprafeţelor batiurilor turnate cu ajutorul discurilor abrazive acţionate electric sau pneumatic.

3.9. Vibraţiile sistemului tehnologic

În timpul prelucrării metalelor prin aşchiere, pe lângă mişcările date de lanţurile cinematice - mişcări care în mod obişnuit sunt liniştite - apar şi unele mişcări suplimentare, nedorite, mişcări care provoacă perturbări în procesul de aşchiere, precum şi o instabilitate a acestuia.

Perturbările regimului staţionar de aşchiere pot fi de scurtă durată, în care caz apar ca şocuri izolate sau periodice, sau perturbări de lungă durată, când se prezintă de obicei ca funcţii periodice. Vibraţiile fac ca, după prelucrare, pe suprafaţa piesei să rămână urme sub forme de microneregularităţi şi ondulaţii, care provoacă de fapt înrăutăţirea calităţii suprafeţei. Pe lângă aceasta, vibraţiile contribuie la micşorarea rezistentei la uzare a sculei, provoacă dereglări ale maşinii-unelte, limitând regimul de aşchiere şi deci productivitatea prelucrării.

După caracterul lor, vibraţiile pot fi: vibraţii proprii, de durată relativ scurtă, care apar datorită caracteristicilor elastice şi capacităţilor de amortizare a elementelor maşinii-unelte,

33

Fig. 3.21.

Page 34: Curs tfp-vlase (1)

vibraţii de durată sau vibraţii întreţinute, care se produc sub acţiunea unor forţe ce acţionează periodic, şi autovibraţiile, care apar în procesul de aşchiere în lipsa unor forţe exterioare.

Forţele perturbatoare pot să apară din mai multe cauze, dintre care se amintesc:- cauze de natură constructivă (roţi dinţate, grosimea neuniformă a curelelor

trapezoidale; jocurile din lagăre;- neechilibrarea organelor maşinii-unelte, care au mişcare de rotaţie; - cauze care provin din caracterul procesului de aşchiere discontinuu;

- cauze din afara maşinii-unelte.În cazul autovibraţiilor, acestea apar o dată cu începerea

aşchierii şi dispar o dată cu încetarea aşchierii datorită variaţiei forţelor de aşchiere, chiar la prelucrarea unei piese perfect echilibrate pe o maşină în cea mai bună stare.

De exemplu, dacă se strunjeşte cu un cuţit cu o rigiditate scăzută, fixat într-un suport rigid (fig. 3.22) în timpul aşchierii unui material neomogen, când cuţitul ajunge în contact cu un strat de metal mai dur, se va deforma suplimentar, în acelaşi timp se va produce şi o variaţie a forţei de aşchiere.

Măsurile pentru evitarea apariţiei sau pentru reducerea la minimum a autovibraţiilor şi a vibraţiilor forţate trebuie luate la nivelul elementelor sistemului tehnologic şi al regimului de aşchiere.

Referitor la sistemul tehnologic se impun următoarele măsuri:- mărirea rigidităţii sistemului tehnologic; - reducerea maselor oscilatorii sau în rotaţie fără reducerea rigidităţii sistemului

tehnologic;- reducerea intensităţii forţelor excitatoare externe prin micşorarea forţelor

centrifuge ale diferitelor organe în mişcare de rotaţie;- izolarea maşinii-unelte faţă de restul maşinilor prin fundaţie adecvată sau prin instalarea pe reazeme amortizoare de vibraţii.Referitor la scula aşchietoare, pentru evitarea vibraţiilor, se impune lucrul în

condiţiile următoare:- Unghiuri de atac mari (κ = 75° ... 90°); unghiuri de degajare γ

pozitive, prevăzute, în unele cazuri, cu faţete mici negative (fig. 3.23) pentru mărirea rezistentei muchiei aşchietoare; unghiuri de aşezare α cât mai mici, dar care să evite frecările puternice; raze la vârf R ale părţii active mai mici.

- Neutilizarea sculelor cu uzuri avansate.- Lungimi în consolă ale sculelor cât mai mici posibil.- Utilizarea cuţitelor îndoite la rabotare (fig. 3.24, a).

Pentru astfel de cuţite, la deformarea sub acţiunea forţelor de aşchiere, vârful cuţitului are o traiectorie tangentă la suprafaţa prelucrată şi nu o intersectează ca în cazurile cuţitelor obişnuite de strung (fig. 3.24,b).

- Utilizarea cuţitelor arcuite în gât de lebădă (fig. 3.25) la prelucrarea prin strunjire şi mai ales la prelucrarea cu aşchii late şi subţiri, cu raze mari, la prelucrarea filetelor.

- Utilizarea sistemelor de fixare a sculelor cu hidroplast, acesta având rol de amortizor de vibraţii.

Referitor la regimul de aşchiere, pentru diminuarea vibraţiilor se recomandă:

- Utilizarea vitezelor de aşchiere va mici sau foarte mari, diferite de zona vitezelor

34

Fig. 3.22.

Fig. 3.24.

Fig. 3.23.

Fig. 3.25.

Page 35: Curs tfp-vlase (1)

critice favorizante pentru apariţia vibraţiilor.- Utilizarea adâncimilor de aşchiere t relativ mici şi avansuri s relativ mari, care

presupun aşchii scurte şi groase.- Utilizarea amortizoarelor de vibraţii. Acestea reduc intensitatea vibraţiilor absorbind

energia mişcării vibratorii.

3.10. Determinarea erorii totale de prelucrare

Cunoscând toţi factorii de influenţă asupra preciziei de prelucrare, studiaţi în subcapitolele anterioare, se poate determina eroarea totală de prelucrare, în principal, prin două metode: statistic şi analitic. Determinarea statistică se face pe baza curbelor de repartiţie a dimensiunilor pieselor prelucrate, iar determinarea analitică - pe baza analizei factorilor de influenţă asupra preciziei de prelucrare.

Determinarea erorii totale de prelucrare interesează în special la prelucrările de finisare.

Determinarea erorii totale pe baza curbelor de repartiţie permite să se constate care este

a) Determinarea analitică a erorii totale de prelucrare presupune luare în considerare a erorilor parţiale cauzate de diverşi factori ai preciziei de prelucrare. Calculul este foarte complicat, laborios şi presupune cunoaşterea cu exactitate a influenţei tuturor factorilor. Pentru fiecare tip şi caz de prelucrare trebuie efectuat un calcul separat.

Prin determinarea analitică a erorii totale de prelucrare se poate stabili ponderea influenţei diverşilor factori asupra preciziei de prelucrare şi se pot lua măsuri de mărire a preciziei de prelucrare.

Elementele de calcul analitic necesită studii experimentale şi teoretice foarte aprofundate pentru marea diversitate de cazuri concrete.

La clasificarea erorilor de prelucrare în erori sistematice, grosolane şi întâmplătoare, s-a arătat că cele grosolane se datorează neatenţiei sau calificărilor reduse a personalului muncitor. Având în vedere că se pot lua măsuri pentru eliminarea acestui gen de erori, se pot lua în calculul analitic doar erorile sistematice şi întâmplătoare:

222222

2

mvfvTIAHBi

mcudtdefcogs

isT

εεεεεε

εεεεεεεε

εεε

++++=

++++++=

+=

∑∑

∑ ∑

unde: εT este eroarea totală de prelucrare; ∑εs - suma algebrică a erorilor sistematice; 2iε -

suma medie pătratică a erorilor întâmplătoare; εg - eroarea datorată impreciziei geometrice a elementelor sistemului tehnologic; εo - eroarea de orientare a elementelor sistemului tehnologic; εfc - eroarea de fixare constantă a elementelor sistemului tehnologic; εde - eroarea datorată deformaţiilor elastice ale elementelor sistemului tehnologic; εdt - eroarea datorată deformaţiilor termice ale elementelor sistemului tehnologic; εu - eroarea datorată uzurii elementelor sistemului tehnologic; εmc - eroarea de măsurare constantă; εHB - eroarea datorată variaţiei durităţii materialului semifabricatului; εA - eroarea datorată variaţiei adaosului de prelucrare; εTI - eroarea datorată tensiunilor interne; εfv - eroarea de fixare variabilă; εmv - eroarea de măsurare variabilă.

Fiecare dintre erorile sistematice menţionate mai înainte include o sumă de erori aferente elementelor sistemului tehnologic: maşina-unealtă, dispozitivul de prindere a semifabricatelor, dispozitivul de prindere a sculei, semifabricatul, scula aşchietoare.

Pentru diverse cazuri concrete de prelucrare unele din erorile parţiale pot fi neglijabile în calcul, în relaţiile de calcul aferente erorii totale de prelucrare se iau semnele (+) sau (-) în funcţie de sensul influenţei factorului preciziei de prelucrare luat în considerare.

35

Page 36: Curs tfp-vlase (1)

Pentru ca prelucrarea să îndeplinească condiţiile de precizie este necesar ca εT ≤ T,unde T este toleranţa dimensională de formă sau de poziţie reciprocă a suprafeţei.

Practica a demonstrat că procedeele şi mijloacele de prelucrare existente nu asigură realizarea pieselor cu precizie absolută, ci cu anumite abateri de la dimensiunea prescrisă, abateri care caracterizează precizia de prelucrare.

Pentru studiul repartiţiei erorilor de prelucrare efective se procedează după cum urmează:

- se prelucrează un lot de circa 100 de piese, folosind aceeaşi maşina-unealtă, aceleaşi SDV-uri şi aceeaşi tehnologie;

- cu un aparat de precizie corespunzătoare se măsoară dimensiunea fiecărei piese din lot şi se notează într-un tabel;

- pentru a fi posibilă interpretarea modului cum s-a făcut prelucrarea este necesară sistematizarea dimensiunilor sau abaterilor efective în ordine crescătoare pe intervale şi frecvenţe;

- în vederea sistematizării dimensiunilor efective, mai întâi se elimină aproximativ (l ... 5%) din dimensiunile răzleţe accidentale şi necaracteristice;

- se aleg din tabel diametrele efective limită (maxim şi minim) şi se calculează amplitudinea erorilor W:

minmax efef ddW −=

- amplitudinea W se împarte în mai multe intervale convenabile; numărul de intervale se ia i = 5 ... 17, în funcţie de mărimea lotului de piese; se adoptă un număr i mai mare pentru loturile mai mari.

- Se calculează amplitudinea unui intervala = W/i

Se stabileşte media Mo intervalului de frecvenţă absolută ni maximă (ni = max).În continuare se calculează abaterea medie pătratică a dimensiunilor

=

=

= k

ii

k

ii

i

n

na

Mx

a

1

1

0

σ

Câmpul de împrăştiere a erorilor de prelucrare va fi 6σ.Frecvenţa absolută ni a intervalului înseamnă numărul de dimensiuni (piese) găsite

într-un interval.Frecvenţa relativă este dată de raportul ∑= iir nnn

Cu ajutorul frecvenţelor absolute ni în ordonată şi media intervalelor în abscisă se trasează histograma de distribuţie a dimensiunilor şi diagrama denumită poligonul frecvenţelor (fig. 3.26). Atunci când numărul de intervale se măreşte la infinit şi simultan cu aceasta se restrâng limitele intervalelor, linia frântă a poligonului de frecvenţe se va transforma într-o curbă continuă în formă de clopot, care poartă denumirea de curbă teoretică a repartiţiei normale sau curba Gauss - Laplace (fig. 3.27)

Expresia analitică a curbei Gauss, respectiv a legii repartiţiei normale este2

2

2

1)(

−−

= σ

πσϕ

Xxi

ex

în care: e - baza logaritmilor naturali (e = 2,718); xi - dimensiunea efectivă întâmplătoare sau media intervalului i; X - media ponderată a dimensiunilor.

În cazul mărimilor discrete (discontinue), când se măsoară cu instrumente care au o anumită valoare a diviziunii, X se calculează cu relaţia

36

Page 37: Curs tfp-vlase (1)

∑= )( NnxX ii

în care: ni - este frecvenţa de apariţie a unei dimensiuni în intervalul i ; N - numărul total de cazuri posibile, adică de măsurări, N = ∑ ni; ni/N - probabilitatea de apariţie a unei dimensiuni în intervalul i.

La prelucrarea unor arbori cu scula reglată la dimensiunea

dr (fig. 3.28), cele mai multe dimensiuni vor avea def ≈ dr . Frecvenţa de apariţie a altor dimensiuni va scădea de o parte şi de alta a cotei de reglare. Aşa se explică de ce

pe curba Gauss există un maxim, adică un centru de grupare a

dimensiunilor în dreptul mediei ponderate X. Eroarea accidentală εa din fîg. 3.27 reprezintă abaterea unei mărimi întâmplătoare faţă de media ponderată X.

În practică nu se poate considera curba Gauss în întregime şi de aceea se reţine o porţiune suficient de mare, 6σ, porţiune care reprezintă o probabilitate de cuprindere a dimensiunilor de peste 99 %. Porţiunea 6σ din curba de repartiţie se mai numeşte şi precizie caracteristică a procedeului de prelucrare pentru un sistem tehnologic

definit. Fiecărui procedeu de prelucrare sau de control, fiecărei maşini-unelte şi, respectiv, fiecărei mijloc de control îi este caracteristic un anumit 6 σ. Cu cât câmpul de împrăştiere a erorilor 6σ este mai mic, cu atât procedeul de prelucrare pentru un sistem tehnologic dat este mai precis şi invers.

Erorile sistematice fixe produc doar deplasarea curbei faţă de originea O, fără a-i schimba alura (exemplu, eroarea de reglare la zero a micrometrului).

Erorile sistematice variabile în timp provoacă atât deplasarea curbei, cât şi schimbarea alurii.

Precizia caracteristică a unui sistem tehnologic dat corespunde scopului numai dacă câmpul de împrăştiere a erorilor se încadrează în câmpul de toleranţă prescris, adică 6σ<T(t).

În practică, în funcţie de caracterul erorilor, pot exista patru situaţii distincte:1) X şi 6σ au stabilitate bună în timp, corespunzând cazului ideal;2) X stabil, 6σ instabil;3) X instabil, 6σ stabil;4) X şi 6σ instabile, cazul cel mai defavorabil.Interpretarea practică a repartiţiei erorilor de prelucrare constă în a vedea în ce raport

se află câmpul de împrăştiere a erorilor, 6σ, ca mărime şi ca poziţie, faţă de toleranţa t, prescrisă la piesele luate în consideraţie.

Dacă 6σ > T(t), rezultă că maşina-unealtă nu asigură precizia necesară şi se va alege o maşină mai precisă.

Dacă 6 σ ≤ T(t) şi totuşi apar rebuturi, rezultă că reglajul sculei la cotă a fost făcut greşit, deoarece maşina asigură precizia de prelucrare, în acest caz se corectează reglarea astfel ca diametrul de reglare dr = doptjm = X eliminându-se probabilitatea de rebut.

37

Fig. 3.26.Fig. 3.27.

Fig. 3.28.

Page 38: Curs tfp-vlase (1)

3.11. Reglarea sistemului tehnologic în vederea realizării preciziei prescrise

În funcţie de caracterul producţiei se disting trei metode mai utilizate de reglare: reglarea prin treceri de probă, reglarea prin piese de probă şi reglarea cu etaloane sau calibre.

Prima metodă de reglare se utilizează în producţiile de unicate şi serie mică. Celelalte două metode de reglare se utilizează în producţiile de serie şi masă.

3.11.1. Reglarea sculei prin treceri de probă

În cadrul acestei metode, cota la care se face reglarea este, de regulă, cota medie prescrisă:

2/)(;2/)( minmaxminmax DDDDdddd medrmedr +==−==În cazul pieselor de precizie relativ ridicată, lucrătorul, de teama rebutului definitiv,

reglează scula la 2/3 din toleranţă faţă de limita rebutului definitiv (fig. 3.29). Diametrele care rezultă cu un astfel de reglaj se mai numesc diametre probabile:

TDDDtddd probrprobr )3/2(;)3/2( maxmin −==+==

Fig. 3.29.Prin realizarea, în urma prelucrării, a unor dimensiuni în câmpul de toleranţă

prescris, reglarea se consideră corespunzătoare.Metoda reglării prin treceri de probă constă în efectuarea unei treceri de probă pe o

anumită lungime li , măsurarea dimensiunii rezultate di , calculul adâncimii de aşchiere pentru obţinerea cotei finale şi trecerea finală:

2/)(;2/)(

2/)(;2/)(

22

11

iprobfprobif

imedfmedif

DDtddt

DDtddt

−=−=

−=−=

La prelucrarea pieselor cu precizie suficient de ridicată, pentru a reduce influenţa deformaţiilor elastice din sistem, se procedează la mai multe treceri de probă, până se stabileşte cota de reglare. Adâncimea de aşchiere minimă care se poate lua la o trecere trebuie să fie t > 0,03 mm pentru strunjiri, frezări, rabotări etc., pentru a nu se produce tasări fără aşchiere.

3.11.2. Reglarea sculei la cotă cu ajutorul pieselor de probă

În cazul producţiilor de serie şi de masă, procesul de reglare a sistemului tehnologic, în vederea prelucrării unui lot de piese, presupune stabilirea condiţiilor de aşchiere (regim de aşchiere, scule etc.), pe de o parte, iar pe de altă parte stabilirea dimensiunilor optime de reglare a sculei. Ca şi condiţiile de aşchiere, cota de reglare influenţează direct productivitatea prin numărul de piese care se realizează în reglajul dat, ca şi prin timpul necesar reglărilor repetate executate în vederea prelucrării lotului de piese.

38

Page 39: Curs tfp-vlase (1)

Pentru anumite condiţii de aşchiere timpul de prelucrare într-un reglaj dat este influenţat de mărimea erorilor sistematice şi a celor întâmplătoare, în cazul când se ia în considerare ca preponderente erorile sistematice provocate de uzura dimensională (radială) a sculei şi dilatarea termică a acesteia, curbele de variaţie a dimensiunilor pieselor prelucrate într-un reglaj dat, au aspectul reprezentat în fig. 3.30, a şi b.

Fig. 3.30.În fig. 3.30, a se prezintă numai influenţa uzurii sculei care conduce la creşterea

diametrului la arbori. Dilatarea termică însă a sculei are influenţă contradictorie asupra preciziei de prelucrare, în sensul că diametrul arborelui scade mai ales la început, până se ajunge la echilibrul termic. Aşa se explică forma curbei Cl din fig. 3.30, b prin influenţa comună a uzurii dimensionale şi a dilatării termice a sculei.

Dacă se ia în considerare numai acţiunea erorilor sistematice, după un timp tk de la începutul prelucrării lotului de piese, piesa cu numărul de ordin nK ar trebui să aibă dimensiunea dK (fig. 3.30, b), în realitate, datorită acţiunii erorilor întâmplătoare (variaţii de duritate a semifabricatului, variaţia adaosurilor de prelucrare, erori datorită tensiunilor interne etc.), dimensiunea dK nu este riguros constantă, ci variază într-un câmp 6σ, care reprezintă mărimea câmpului de dispersie a abaterilor provocate de erorile întâmplătoare (σ este abaterea medie pătratică).

S-a constatat experimental că abaterile dimensiunii dK se supun legii normale de repartiţie (curba C2 din fig. 3.30, b).

Pentru a se prelucra cât mai multe piese în cadrul unui reglaj trebuie ca dimensiunea de reglare să aibă o astfel de valoare încât să asigure o durată cât mai mare între două reglări.

Dacă se studiază reglarea optimă comparativ cu reglarea la mijlocul câmpului de toleranţă (fig. 3.31), se observă că durata unei reglări optime TrII>TrI . În acest caz dimensiunea de reglare optimă a sculei este

rddd rr ∆++== σ3min20

în cazul prelucrării suprafeţelor exterioare, iar la alezajerDDr ∆+−= σ3max0

Determinarea dimensiunii optime de reglare necesită cunoaşterea parametrului σ.Abaterea medie pătratică σ este şi o caracteristică a preciziei maşinii-unelte; poate fi cunoscută sau nu. În cazul când nu se cunoaşte, se recurge, în cadrul acestei metode de reglare, la estimarea valorii sale pe baza unui sondaj statistic de volum redus şi se va nota cu σ’, întrucât parametrul σ se calcula pentru loturi de piese mult mai mari, rezultă că σ’ va fi puţin diferit de σ .

În cadrul metodei prezentate, pentru calculul lui σ' se prelucrează un număr mic de piese (5 ... 10), numite piese de probă, cu dimensiunea de reglare a sculei corespunzătoare mijlocului câmpului de toleranţă:

39

Fig. 3.31.

Page 40: Curs tfp-vlase (1)

2mind

r

Tdd +=

Este necesar ca prelucrarea celor n piese de probă să fie realizată în condiţii identice celor prescrise lotului de piese care urmează a fi prelucrate cu scula reglată la cotă (aceeaşi sculă, acelaşi regim de aşchiere. aceleaşi condiţii de răcire-ungere etc.).

După prelucrarea celor n piese de probă, se măsoară fiecare piesă şi apoi se calculează σ’ cu relaţia

( )∑=

−−

=n

ii dd

n 1

2'

1

în care: n reprezintă numărul pieselor de probă prelucrate; di - dimensiunile efective ale pieselor de probă; d - dimensiunea medie a pieselor de probă, care se calculează cu relaţia

∑=

=n

iid

nd

1

1

Tot în cadrul acestei metode se consideră, în majoritatea situaţiilor, nesemnificativă valoarea erorii de reglare Δr, mai ales ă nu se cunoaşte, aşa încât la calculul iniţial al cotei de reglare nu se ţine cont de Δr (se verifică mai târziu, dacă aceasta a influenţat sau nu cota de reglare, prin testul Student):

,max0

,min0 3;3 σσ −=+= DDdd rr

Corectitudinea reglării se verifică prelucrând cu scula reglată la dimensiunea dro(Dro) un număr suplimentar de piese (5 ... 10). Reglarea este corectă dacă centrul de grupare a dimensiunilor acestor piese prelucrate coincide cu dro sau se abate foarte puţin de la această valoare.

Verificarea se face cu ajutorul testului Student, în următoarele etape:- se calculează media dimensiunilor efective ale pieselor prelucrate suplimentar ‾d , cu

ajutorul relaţiei de mai sus;- se calculează statistica testului

n

ddt

r

c/'

0

,

σ

−=

- se ia decizia:a) dacă tc ≥ tn - reglare necorespunzătoare;b) dacă tc < tn - reglare corespunzătoare.

Valoarea tn se alege din tabelul 3.3 în funcţie de nivelul de semnificaţie dorit. Ca exemplu, se precizează că pentru n = 7, pentru o probabilitate de 99% a corectitudinii reglajului, valoarea tn = 3,499.

Valoarea probabilităţii din tabelul 3.3 se ia în funcţie de precizia prelucrării pieselor din lot, respectiv de mărimea toleranţei. Pentru piese care se încadrează în clasele standardizate de execuţie fină, mijlocie şi grosolană se adoptă, respectiv, l - P = 0,01; l - P = 0,02 şi, respectiv, l - P = 0,05.

Dacă reglarea rezultă a fi necorespunzătoare, se face corecţia ei, în sensul apropierii lui d de dro . În acest scop se deplasează scula pe direcţie normală la suprafaţa de prelucrat cu valoarea diferenţei dro - d , într-un sens sau altul, în funcţie de semnul diferenţei; de exemplu, spre piesă când diferenţa este negativă.

Verificarea reglării cu ajutorul testului Student pune în evidenţă modul în care se realizează practic dimensiunea optimă de reglare pe maşina-unealtă. Reglarea sculei în raport cu piesa se realizează cu anumită abatere Δr = εm + εp în raport cu dimensiunea optimă de reglare dro , în care εm reprezintă eroarea de măsurare, iar εp eroarea de poziţionare. Prin aplicarea testului Student, se pune în evidentă dacă această eroare este semnificativă sau nu.Valorile lui tn pentru testul Student

40

Page 41: Curs tfp-vlase (1)

n 1 - p = 0,05 1 - P = 0,02 1 - P = 0,01123.45678910

12,706 4,303 3,182 2,776 2,571 2,447 2,365 2,306 2,262 2,228

31,821 6,965 4,541 3,747 3,365 3,143 2,998 2,896 2,821 2,764

63,657 9,925 5,841 4,604 4,032 3,707 3,499 3,355 3,250 3,169

3.11.3. Reglarea sculei cu etaloane sau calibre

Această metodă presupune utilizarea unor calibre sau piese etalon pe care sunt materializate cotele optime de reglare. Etaloanele (piesele etalon) au forma piesei care se va prelucra; calibrele (şablonul) pot avea o formă diferită de cea a piesei care se va prelucra. Prin cotele sale caracteristice, calibrul sau etalonul trebuie să permită reglarea unei distanţe între masa maşinii-unelte şi sculă (fig. 3.32) sau între arborele principal al maşinii-unelte şi sculă (fig. 3.33).

Cotele indicate în fig. 3.32 şi 3.33 sunt cotele caracteristice calibrului sau etalonului utilizat.

Calibrele şi etaloanele se execută din oţel călit cu suprafeţe fin prelucrate.

Reglarea se realizează prin aducerea în contact a sculei cu calibrul sau etalonul construit. Deoarece reglarea este statică, forţele de aşchiere nu intervin şi deci nu se manifestă influenţa deformaţiilor elastice ale sistemului tehnologic.

Valorile teoretice ale cotei de reglare optimă pentru suprafeţe cilindrice exterioare şi interioare sunt date de relaţiile

σσ 3;3 max0min0 −=+= DDdd rr

în care: dro, Dro sunt diametrele de reglare optimă; dmin,Dmax - diametrele limită prescrise; σ - abaterea medie pătratică.

Deoarece la prelucrare apar forţele de aşchiere care deformează sistemul tehnologic, trebuie ca în cazul reglării cu etalon, să se determine dimensiunea acestuia astfel încât, la prelucrare, să se realizeze cota optimă:

deroederoe DDdd εε 2;2 11 +=−=în care: εde este eroarea de prelucrare (pe rază) datorită deformaţilor elastice ale sistemului tehnologic.

În cazul în care parametrul a nu se cunoaşte, se poate determina valoarea aproximativă a sa, σ', ca în cazul metodei de reglare după piese de probă.

În majoritatea cazurilor nu se cunoaşte nici valoarea erorii datorită deformaţiei elastice şi, în acest caz, se procedează astfel:

Se execută etalonul la o dimensiune aproximativă, fără a include mărimea deformatei elastice,

,min

' 3σ+= ddet

41

Fig. 3.32.

Fig. 3.33.

Page 42: Curs tfp-vlase (1)

- Se reglează scula după acest etalon construit.- Se prelucrează un număr de piese (minimum 10) cu acest reglaj, în aceleaşi condiţii

ca şi restul pieselor ce urmează a fi prelucrate.- Se măsoară diametrele efective şi se calculează media dimensiunilor

∑=

=n

iid

nd

1

1

Diferenţa dintre această dimensiune medie d şi dimensiunea aproximativă a etalonului d'et reprezintă deformaţia elastică a sistemului tehnologic:

'2 etde dd −=εÎn aceste condiţii, cunoscând valoarea deformaţiilor elastice 2εde , se poate realiza

corectarea reglării în două feluri:

- prin îndepărtarea de pe etalonul cu dimensiunea aproximativă a unui strat de material echivalent deformaţiei elastice (adâncimea de aşchiere t = εde) prin rectificare şi refacerea reglării cu noul etalon,

deetet dd ε2' −=- prin modificarea poziţiei sculei cu ajutorul mecanismului de reglare al maşinii-

unelte, mărimea deplasării fiind urmărită la un comparator cu valoarea diviziunii de 1μm.

42

Page 43: Curs tfp-vlase (1)

4

CALITATEA SUPRAFEŢELOR PRELUCRATE

4.1. Definirea calităţii suprafeţelor prelucrate

Calitatea maşinilor sau instalaţiilor fabricate este apreciată din mai multe puncte de vedere: caracteristici tehnice, durabilitate, fiabilitate, domeniu de utilizare etc. Toate aceste puncte de vedere sunt influenţate de calitatea suprafeţelor prelucrate.

În noţiunea de calitate a suprafeţei prelucrate sunt cuprinse două aspecte de bază:- aspectul fizic, prin care calitatea suprafeţei este definită de abaterile proprietăţilor

fizico-mecanice ale stratului superficial faţă de cele ale metalului de bază;- aspectul geometric, prin care calitatea suprafeţei este definită de abaterile suprafeţei

reale de la cea ideală (geometrică) indicată în desenul de execuţie.În ce priveşte aspectul fizic, stratul superficial se caracterizează prin duritate mai

mare, datorită fenomenului de ecruisare, şi prin modificarea microstructurii sub influenţa forţelor de aşchiere şi a temperaturii. Proprietăţile şi structura stratului superficial sunt diferite de cele ale restului materialului piesei. Acest lucru este cu atât mai accentuat, cu cât materialul este mai plastic.

La începutul aşchierii, cuţitul provoacă deformaţii elastice şi anumite tensiuni interne în material. Pe măsură ce presiunea creşte, materialul trece peste limita de curgere şi începe să se deformeze plastic. Trecerea în stare plastică a metalului depinde de starea de tensiune care ia naştere în jurul muchiei cuţitului. Starea de tensiune este funcţie de presiunea de aşchiere şi de creşterea temperaturii, datorită frecărilor exterioare ale metalului pe cuţit şi frecărilor interioare ale cristalelor de metal între ele. Aceste fenomene fac ca stratul superficial să conţină un strat degradat, cu deformaţie puternică a cristalelor.

Acţiunea mecanică în timpul aşchierii produce deci o deformare plastică a stratului superficial şi o deformare elastică sub acest strat. După aşchiere, materialul deformat elastic tinde să revină la forma lui iniţială, acţionând asupra stratului superficial deformat plastic. Echilibrul care se stabileşte va face să apară tensiuni de compresiune în stratul superficial şi tensiuni de întindere în restul materialului.

Acţiunea termică determină o încălzire mai accentuată a stratului superficial şi, prin aceasta, tensiuni de compresiune în acesta, în restul materialului apar tensiuni de întindere. La răcire apar solicitări de sens contrar.

Cumularea efectelor mecanice şi termice din procesul de aşchiere determină tensiuni în stratul superficial. Aceste tensiuni, neuniforme repartizate pe toate suprafeţele piesei, prin tendinţa de echilibrare pot conduce la deformarea piesei.

Acţiunile mecanice şi termice din procesul de aşchiere conduc deci la apariţia stratului superficial caracterizat printr-o zonă degradată (cu deformare puternică a cristalelor) şi o zonă ecruisată, în care sunt prezente tensiuni interne şi în care duritatea este mai mare decât cea a materialului de bază (fig. 4.1). Variaţia durităţii în funcţie de adâncimea h, faţă de suprafaţa piesei (fig. 4.1), pune în evidenţă duritatea maximă şi descreşterea ei către metalul de bază.

În ce priveşte aspectul geometric al suprafeţei prelucrate, în funcţie de forma şi dimensiunile neregularităţilor, acestea pot fi de trei feluri: macroneregularităţi (macroabateri), ondulaţii şi micrconeregularităţi (rugozitatea).

43

Fig. 4.1.

Page 44: Curs tfp-vlase (1)

Macroneregularităţile sunt abateri cu pas foarte mare în raport cu înălţimea lor. La suprafeţele cilindrice aceste abateri sunt: ovalitatea şi poligonalitatea în secţiune transversală şi conicitatea, dubla convexitate (forma de butoi), dubla concavitate şi altele în secţiune longitudinală.

Ondulările sunt abateri de înălţime relativ mică şi pas mediu care apar, în principal, datorită vibraţiilor sistemului tehnologic şi a deformaţiilor plastice din zona de aşchiere.

Microneregularităţile sau rugozitatea suprafeţelor prelucrate reprezintă totalitatea neregularităţilor cu forme diferite şi cu pas relativ mic, considerate pe o porţiune mică de suprafaţă, care nu are abateri de formă macrogeometrică.

Microneregularităţile sau asperităţile suprafeţelor reprezintă în fond urmele lăsate de sculele aşchietoare la prelucrare, datorită mişcării oscilatorii a vârfului sculei, frecării dintre tăiş şi suprafaţa piesei, smulgerii particulelor de material etc.

O suprafaţă prelucrată prezintă deci . o anumită rugozitate (fig. 4.2, a), o anumită ondulaţie (fig. 4.2, b) şi o anumită abatere de formă macrogeometrică (fig. 4.2, c). Toate acestea

suprapuse dau naştere la un aspect geometric ca cel din fig. 4.2, d.Parametrii de profil sau de apreciere a rugozităţii, definiţi în STAS 5730-75, sunt

următorii: adâncimea totală a rugozităţii Rmax , adâncimea medie a rugozităţii Rz , adâncimea maximă a rugozităţii R, pasul mediu al rugozităţii SR , adâncimea de nivelare Rp , abaterea medie aritmetică în raport cu linia medie Ra.

În cadrul prelucrărilor mecanice se recomandă utilizarea următoarelor rugozităţi Ra

[μm]:- pentru prelucrări de degroşare: 25; 50; 100 μm;- pentru prefinisări: 3,2; 6,3; 12,5 μm;- pentru finisări: 0,4; 0,8; 1,6 μm;- pentru superfinisări: 0,2; 0,1; 0,05; 0,025; 0,012 μm.În funcţie de procedeul de prelucrare pot exista şi unele abateri de la aceste

recomandări.

4.2. Factorii care influenţează rugozitatea suprafeţelor prelucrate

Cei mai importanţi factori care influenţează rugozitatea suprafeţelor prelucrate sunt: proprietăţile fizico-mecanice ale materialului de prelucrat; parametrii regimului de aşchiere; parametrii geometrici ai părţii active a sculei; microgeometria sculei; uzura sculei; fluidele de răcire-ungere; rigiditatea sistemului tehnologic.

În cadrul proprietăţilor fizico-mecanice se manifestă, în principal, următoarele influenţe asupra rugozităţii: influenţa durităţii materialului prelucrat; influenţa structurii (mărimea granulelor); influenţa conţinutului de ferită; influenţa conţinutului de perlită; influenţa conţinutului de carbon; influenţa gradului de ecruisare.

Rugozitatea se îmbunătăţeşte la creşterea durităţii materialului de prelucrat până la 360 HB după care din nou se înrăutăţeşte. Structura cu troostită dă rugozitatea cea mai mică. Creşterea gradului de ecruisare a materialului îmbunătăţeşte rugozitatea.

Există un domeniu al vitezelor de aşchiere (15 … 35 m/min) în care rugozitatea are valoarea cea mai mare, datorită depunerilor de pe tăişul sculei aşchietoare. La viteze mai mari, gradul de fluiditate al materialului de prelucrat creşte datorită

44

Fig. 4.2.

Page 45: Curs tfp-vlase (1)

temperaturii ridicate, conducând la o scădere a rugozităţii. La prelucrarea cu avansuri mai mici, rugozităţile obţinute sunt mai mici, rezultă o creştere exponenţială a rugozităţii o dată cu creşterea avansului.

Faţă de creşterea adâncimii de aşchiere se produce o creştere lentă a rugozităţii cu o valoare critică, t = 3 mm, pentru care se produce un salt al rugozităţii.

În cadrul parametrilor geometrici ai părţii active a sculei se manifestă, în principal, următoarele influenţe asupra rugozităţii: influenţa razei la vârf a cuţitului; influenţa unghiului de atac principal κ; influenţa unghiului de atac secundar κ1; influenţa unghiuluide degajare γ ; influenţa unghiului de aşezare α; influenţa unghiului de înclinare λ.

Pentru raze la vârf mai mari se obţine o rugozitate mai mică. Cu cât unghiurile de atac sunt mai mari, cu atât rugozitatea creşte. Rugozitatea creşte o dată cu creşterea unghiului de aşezare.

În cadrul microgeometriei sculei se manifestă următoarele influenţe asupra rugozităţii suprafeţelor prelucrate: influenţa rugozităţii tăişului Rt; influenţa rugozităţii feţei de degajare Rγ; influenţa rugozităţii feţei de aşezare Rα; influenţa razei de bontire a tăişului ρ.

Rezultă o creştere a rugozităţii suprafeţei prelucrate o dată cu creşterea rugozităţii tăişului sculei aşchietoare şi o creştere exponenţială a rugozităţii o dată cu creşterea razei de bontire a tăişului.

S-a observat o creştere neuniformă a rugozităţii o dată cu creşterea gradului de uzură a sculei aşchietoare.

Fluidele de răcire-ungere mai importante care influenţează rugozitatea suprafeţelor prelucrate sunt: aerul, uleiul, petrolul lampant, tetraclorura de carbon (CC14), oxigenul, hidrogenul, azotul lichid.

La un sistem tehnologic mai rigid se obţine o rugozitate mai mică decât în cazul unui sistem mai puţin rigid.

4.3. Calculul adâncimii teoretice a rugozităţii la strunjire

În cazul strunjirii, adâncimea teoretică a rugozităţii se poate calcula în următoarele două situaţii:

a) când cuţitul are rază la vârf, r>0 (fig. 4.3); b) când cuţitul nu are rază la vârf, r = O (fig. 4.4). Din ΔOAB (fig. 4.3) rezultă

( ) ( )222 2sHrr +−=Dacă se neglijează termenul H2, rezultă cu suficientă

precizie expresia( ) [ ]mmrsH 82=

Din ΔABC (fig. 4.4) rezultăκκ gHgHNBANs cotcot 1 +=+=

adică

[ ]mmgkg

sH

1cotcot +=

κÎn practică s-a dovedit însă că rugozitatea reală Hreal =

R ≠ Hteoretic calculat, datorită faptului că rugozitatea este influenţată de mai mulţi factori, care au fost prezentaţi mai

înainte.

4.4. Calitatea suprafeţelor prelucrate cu scule abrazive

45

Fig. 4.3.

Fig. 4.4.

Page 46: Curs tfp-vlase (1)

Folosirea materialelor abrazive pentru prelucrarea mecanică a pieselor se face sub diferite forme: discuri abrazive, bare abrazive, pulberi abrazive folosite în stare liberă sau imprimate pe suporturi flexibile, paste abrazive etc. Dintre acestea, cele mai des folosite sunt discurile abrazive, utilizate în procesele de prelucrare prin rectificare.

Datorită faptului că rectificarea este, în general, operaţia finală de prelucrare a pieselor şi că majoritatea suprafeţelor care formează ajustaje sunt prelucrate prin rectificare, determinarea influenţei factorilor tehnologici asupra calităţii suprafeţelor executate prin rectificare prezintă o importanţă deosebită.

Principalii factori tehnologici care influenţează rugozitatea suprafeţelor prelucrate prin rectificare sunt: materialul semifabricatului, granulaţia discului abraziv, parametrii regimului de aşchiere, vibraţiile sistemului tehnologic, lichidele de răcire şi ungere.

O dată cu creşterea rezistenţei la rupere sau a durităţii materialului semifabricatului, rugozitatea suprafeţei prelucrate se micşorează. Aceasta deoarece, o dată cu creşterea durităţii materialului, influenţa deformaţiilor elastice şi plastice din zona de aşchiere asupra rugozităţii suprafeţei prelucrate scade.

Prin micşorarea granulaţiei discului abraziv se reduce rugozitatea suprafeţei prelucrate, însă scade totodată şi cantitatea de material îndepărtat de discul abraziv, deci productivitatea muncii la această prelucrare.

Parametrii regimului de aşchiere care exercită cea mai mare influenţă asupra rugozităţii suprafeţelor prelucrate sunt: viteza discului abraziv, adâncimea de aşchiere, avansul longitudinal, viteza semifabricatului.

Creşterea vitezei de rotaţie a discului abraziv vd are ca efect micşorarea rugozităţii suprafeţei prelucrate, deoarece se reduce grosimea aşchiilor detaşate de granulele abrazive (fig. 4.5).

Creşterea adâncimii de aşchiere (avansul transversal) provoacă creşterea adâncimii rugozităţii, deoarece se măreşte atât

grosimea aşchiilor detaşate de granulele abrazive, cât şi forţa de aşchiere.Creşterea vitezei semifabricatului duce la creşterea rugozităţii suprafeţelor prelucrate,

ca rezultat al creşterii grosimii aşchiilor detaşate de granulele abrazive.Creşterea vibraţiilor sistemului tehnologic, ca şi în cazul prelucrării cu scule cu

geometrie controlabilă, provoacă creşterea rugozităţii suprafeţelor prelucrate.Influenta lichidelor de răcire şi ungere, în cazul rectificării oţelurilor cu conţinut redus

de carbon, este favorabilă asupra rugozităţii suprafeţelor prelucrate, iar în cazul oţelurilor cu conţinut ridicat de carbon nefavorabilă.

Pentru determinarea regimurilor de aşchiere care să asigure o anumită rugozitate a suprafeţelor prelucrate au fost stabilite experimental relaţii de calcul şi au fost elaborate nomograme, care scot în evidenţă dependenţa rugozităţii de diverşii factori tehnologici care intervin în procesul de rectificare.

4.5. Influenţa rugozităţii suprafeţelor asupra comportării pieselor în exploatare

Rugozitatea influenţează în mod deosebit comportarea în exploatare a pieselor de maşini şi de aceea este necesar ca în desenele de execuţie a pieselor să se precizeze cât mai corect rugozitatea suprafeţelor în funcţie de cerinţele impuse în exploatare fiecărei suprafeţe. Prescrierea rugozităţii trebuie privită ca o problemă tehnico-economică complexă, deoarece influenţează şi asupra factorilor de productivitate şi de economicitate.

În principal, rugozitatea suprafeţelor prelucrate influenţează asupra comportării pieselor de maşini în exploatare sub următoarele aspecte: asupra rezistenţei la uzare a pieselor; asupra rezistenţei la oboseală a pieselor; asupra rezistenţei la coroziune a pieselor;

46

Fig. 4.5.

Page 47: Curs tfp-vlase (1)

asupra caracterului ajustajelor pieselor.Rezistenţa la uzare a pieselor de maşini aflate în mişcare relativă depinde de calitatea

suprafeţelor de contact, adică de microgeometria (rugozitatea) suprafeţelor de frecare şi de proprietăţile fizico-mecanice ale stratului superficial (îndeosebi microduritatea). Micşorarea rugozităţii suprafeţei prelucrate conduce la mărirea rezistenţei la uzură.

Cercetările experimentale au scos în evidenţă faptul că există o rugozitate optimă, care asigură o rezistenţă maximă la uzarea suprafeţelor în frecare.

Raportul dintre suprafaţa efectivă şi suprafaţa teoretică de contact (fig. 4.6) poartă numele de coeficient de netezire (portantă) Kn:

[ ]%100% 1 ⋅=∑

=

L

lK

n

ii

n

Rezultatele cercetărilor experimentale arată că, în general, coeficientul Kn este mic în cazul suprafeţelor prelucrate prin strunjire, găurire, frezare, rabotare etc., având valori cuprinse în limitele 15 ... 25 %. Coeficientul de netezire poate căpăta valori mari 90 ... 97% în cazul suprafeţelor prelucrate prin metode de netezire (honuire, vibronetezire, rodare etc.). Cu cât coeficientul de netezire este mai

mic, cu atât suprafaţa portantă este mai mică şi, ca rezultat, uzura suprafeţelor în contact este mai mare (fig. 4.7).

Conform curbei experimentale din fig. 4.8, uzura rapidă (uzura iniţială U0) se produce în prima perioadă de funcţionare a pieselor, când contactul se face pe vârfurile microneregularităţilor, pe care se exercită încărcări specifice foarte mari. La sfârşitul perioadei de uzură iniţială (t0) asperităţile se micşorează cu 60-70 % din înălţimea maximă iniţială. După

perioada uzurii iniţiale (uzura de rodaj) urmează perioada uzurii macroneregularităţilor (perioada t’) şi apoi perioada uzurii de regim (tr), când suprafaţa de contact se măreşte, încărcarea specifică scade, iar viteza uzării se reduce considerabil. Intensitatea uzării depinde în mare măsură şi de forma asperităţilor, care la rândul lor, sunt condiţionate de procedeul de prelucrare şi regimurile de aşchiere folosite.

Rugozitatea suprafeţelor influenţează în mare măsură rezistenţa la solicitări variabile (oboseală) a pieselor de maşini, acestea datorită faptului că ruperea la solicitări variabile se manifestă mai întâi prin apariţia unor fisuri în secţiunea solicitată. Microneregularităţile pot servi ca amorse ale unor fisuri ulterioare, în special dacă acestea au valori însemnate.Pe baza cercetărilor experimentale s-a stabilit că rezistenţa la oboseală creşte o dată cu creşterea calităţii suprafeţei prelucrate (fig. 4.9).

Printre metodele folosite pentru mărirea rezistenţei la oboseală a pieselor de maşini sunt: ecruisarea suprafeţelor cu jet

de bile, role etc. (ecruisare mecanică); tratamente termice şi termochimice (cementare, cianizare, nitrurare etc.); acoperiri prin depuneri electrolitice, metalizare, încărcare prin sudare etc.; procedee tehnologice speciale de netezire. Coeficientul de calitate a stratului superficial poate fi calculat cu relaţia

ec 11 −−= σσγîn care: σ-1 este rezistenţa la oboseală a epruvetei având o anumită calitate de suprafaţă; σ-1e -

47

Fig. 4.6.

Fig. 4.7.

Fig. 4.8.

Fig. 4.9.

Page 48: Curs tfp-vlase (1)

rezistenţa la oboseală a epruvetei etalon cu suprafaţă netedă.În fig. 4.10 este reprezentat, grafic, modul de propagare a coroziunii în cazul unei

suprafeţe rugoase. Astfel, s-a constatat că pe adâncimea microneregularităţilor se depun diferite substanţe (gaze, vapori, lichide etc.), care exercită o acţiune corozivă pe direcţia flancurilor asperităţilor, dislocându-le şi generând alte microneregularităţi.

De asemenea, s-a constatat faptul că noile microneregularităţi formate sub acţiunea agenţilor corosivi au o valoare mai mare, înrăutăţind calitatea suprafeţelor şi deci

mărind viteza de coroziune. Acţiunea corosivă este cu atât mai intensă, cu cât asperităţile sunt mai mari şi mai ascuţite.

Asupra coroziunii suprafeţelor exercită influenţă şi microstructura stratului superficial. Obţinerea unor constituienţi structurali cu rezistenţa ridicată la coroziune reprezintă unul dintre scopurile principale ale tratamentelor termice sau termochimice.

Microneregularităţile exercită influenţă însemnată asupra contactului dintre suprafeţele pieselor ce formează ajustaje, putând provoca slăbirea strângerii teoretice (în urma deformării plastice a microregularităţilor), respectiv, putând mări jocul teoretic (printr-o uzură prematură a microneregularităţilor).

în fig. 4.11 se prezintă diametrele efective obţinute prin măsurare, după prelucrare, Def(def), pentru alezaje şi arbori şi diametrele la regim Dr(dr) obţinute după o anumită perioadă de funcţionare:

defrDefr RddRdD 2;2 −=+=

În cazul unui ajustaj cu joc, rezultă ( ) )(2;2)( ddefrdDefefrrr RRJJRRdDdDJ ++=++−=−=

În cazul în care Jef ≈ Jmax , rezultă că după o scurtă perioadă de funcţionare se obţine Jr>Jmax şi ajustajul este compromis (Jmax se ia din desenele de execuţie).

În cazul ajustajelor cu strângere, în mod similar se poate deduce)(2 dDefrrr RRSDdS +−=−=

Atunci când Sef ≈ Smin , datorită tasării microneregularităţilor la asamblare, se obţine Sr

< Smin şi ajustajul este de asemenea compromis.

4.6. Legătura dintre calitatea suprafeţelor şi precizia dimensională a pieselor

În general, piesele care necesită funcţional o precizie dimensională ridicată necesită, în acelaşi timp, şi o calitate de suprafaţă superioară, întrucât, aşa cum s-a arătat mai înainte, calitatea suprafeţelor influenţează în mod deosebit durata în exploatare a pieselor de maşini.

Pe baza acestor consideraţii se poate face exprimarea analitică, grafică sau tabelară a legăturii dintre calitatea suprafeţelor prelucrate şi precizia dimensională a pieselor respective. Această legătură se poate stabili însă numai între mărimi de aceeaşi natură şi, întrucât precizia dimensională este o mărime geometrică, s-a căutat să se realizeze exprimarea analitică sau grafică între calitatea geometrică a suprafeţelor şi precizia dimensională a pieselor de maşini.

Dar, în acelaşi timp, s-a constatat că, funcţional, în multe cazuri, pentru a satisface condiţiile de calitate este suficient ca abaterile macrogeometrice şi ondulaţiile suprafeţelor să se încadreze în limitele preciziei dimensionale. De asemenea, din punct de vedere tehnologic s-a constatat că aproape întotdeauna, indiferent de metoda sau procedeul de prelucrare aplicat, abaterile macrogeometrice şi ondulaţiiie suprafeţelor rezultă mai mici valoric decât eroarea de prelucrare, care caracterizează precizia dimensională a pieselor de maşini.

În aceste condiţii este necesar să se stabilească o legătură analitică sau grafică numai

48

Fig. 4.10.

Page 49: Curs tfp-vlase (1)

între rugozitatea suprafeţelor şi precizia dimensională a pieselor de maşini.Exprimarea analitică a legăturii dintre rugozitatea suprafeţelor şi precizia

dimensională a pieselor se poate face cu ajutorul relaţieiTKRz ⋅=

în care: K este coeficientul de funcţionalitate a cărui valoare depinde de importanţa funcţională a piesei; T - toleranţa dimensională a piesei.

În cazul suprafeţelor în contact cu frecare, relaţia (4.9) poate fi scrisă:Rz = (0,10 ... 0,15) T - pentru dimensiuni mai mari de 50 mm;Rz = (0,15 ... 0,20) T - pentru dimensiuni cuprinse între 18 şi 50 mm;Rz = (0,20 ... 0,25) T- pentru dimensiuni sub 18 mm.De asemenea, pentru a determina dependenţa dintre rugozitatea suprafeţei Ra şi

precizia dimensională T mai poate fî folosită relaţian

a TKR ⋅=în care K, n sunt coeficienţi a căror valoare depinde de caracterul ajustajului. Dacă se adoptă n = 0,8, se obţin trei grupe de valori pentru Ra = f (T), ţinând seama de valorile atribuite coeficientului K şi, anume:

Ra= 0,1 T0,8 (grosolan);Ra = 0,06 T0,8 (mediu);

Ra= 0,025 T0,8 (fin).La prescrierea rugozităţii suprafeţelor pieselor de maşini trebuie să se ţină seama de

tehnologicitatea formelor constructive ale pieselor respective şi de posibilităţile diferitelor metode tehnologice de prelucrare privind obţinerea unei anumite rugozităţi. Cercetările numeroase în acest domeniu au dat posibilitatea sintetizării datelor sub formă de tabele şi nomograme operative, care permit alegerea rapidă şi corectă a procedeelor de prelucrare economice, în funcţie de dimensiunile şi toleranţele luate din desenul de execuţie .

/•Fig. 1.30

49

Page 50: Curs tfp-vlase (1)

5

PRINCIPII DE BAZĂ ÎN PROIECTAREA PROCESELOR TEHNOLOGICE

5.1. Restricţii tehnico-economice şi sociale la proiectarea proceselor tehnologice

Proiectarea oricărui proces tehnologic trebuie subordonată unor cerinţe de natură tehnică, economică şi socială. Esenţa acestor cerinţe poate fi exprimată cu ajutorul a trei criterii de proiectare a proceselor tehnologice.

Primul dintre acestea, criteriul tehnic, impune realizarea produsului (semifabricat, piesă, ansamblu etc.) corespunzător condiţiilor tehnice prevăzute în documentaţia tehnică şi tehnologică.

Într-o exprimare mai largă, se poate afirma că, pentru îndeplinirea acestui criteriu, procesul tehnologic proiectat trebuie să asigure realizarea volumului de producţie stabilit, în perioada planificată, în condiţiile respectării tuturor parametrilor de calitate impuşi (precizia dimensională, de formă geometrică, de poziţie reciprocă, de calitate a suprafeţelor etc.).

Pentru atingerea scopului exprimat prin criteriul tehnic este necesar ca procesul tehnologic proiectat să respecte următoarele condiţii generale: să conţină, într-o formă şi o exprimare sintetică, clară şi uşor accesibilă, toate informaţiile necesare fabricării produsului; să elimine posibilitatea unor interpretări echivoce şi să depindă cât mai puţin de factori subiectivi, care pot influenţa negativ calitatea producţiei; să fie adecvat înzestrării tehnice şi calificării forţei de muncă a întreprinderii în care se aplică.

Al doilea criteriu, criteriul economic, impune realizarea procesului tehnologic în condiţii de eficienţă maximă. Potrivit acestuia, execuţia oricărui produs trebuie să fie realizată cu consumuri minime de materiale, energie şi manoperă, adică la un cost minim.

Realizarea condiţiilor tehnice prescrise, în condiţiile de eficienţă maximă, impune analiza mai multor variante de proces tehnologic, care, fiecare în parte, trebuie să satisfacă criteriul tehnic. Dintre acestea, pe baza unor calcule de eficienţă economică, va fi adoptată varianta optimă de proces tehnologic. Sub acest aspect, cele două criterii, tehnic şi economic, trebuie considerate într-o legătură indisolubilă, rezultând din analiza unui complex de factori de natură tehnică, economică şi organizatorică, care trebuie să conducă la obţinerea unor produse cu proprietăţi de întrebuinţare superioare şi costuri minime.

Al treilea criteriu, criteriul social, impune proiectarea unor procese care să asigure condiţii cât mai bune de muncă, în acest scop, la elaborarea proceselor tehnologice trebuie luate măsuri pentru introducerea mecanizării şi automatizării operaţiilor, care să elibereze omul de prestarea unor munci grele şi obositoare. Aceste măsuri trebuie să fie subordonate celorlalte două criterii, astfel încât, în final, să rezulte procese tehnologice care să asigure realizarea unor produse de calitate, cu cheltuieli minime, în condiţiile unei solicitări reduse a forţei de muncă. La aceste trei criterii se adaugă cerinţele de folosire a celor mai avansate forme de organizare a producţiei şi a celor mai noii realizări din domeniul construcţiilor de maşini.

5.2. Date necesare proiectării proceselor tehnologice

Principalele date iniţiale necesare proiectării unui proces tehnologic de prelucrări mecanice sunt: proiectul de execuţie al produsului, desenele semifabricatelor, volumul de producţie, utilajul şi SDV-urile disponibile, gradul de calificare a forţei de muncă.

Fig. 1.29

50

Page 51: Curs tfp-vlase (1)

5.2.1. Proiectul de execuţie al produsului

Pentru realizarea oricărui produs se întocmeşte un proiect care trebuie să conţină toate informaţiile necesare fabricării produsului. Acest proiect este realizat fie în cadrul întreprinderii producătoare, fie de către un institut specializat, în esenţă, proiectul de execuţie al produsului trebuie să conţină următoarele documente: borderoul de desene, desenul de ansamblu al produsului, desenele subansamblurilor produsului, desenele de execuţie ale pieselor componente şi memoriul tehnico-economic justificativ.

Borderoul de desene cuprinde enumerarea desenelor care fac parte din proiect: denumirea reperului, numărul desenului, formatul fiecărui desen şi numărul de planşe pentru fiecare desen. Pentru fiecare reper sunt precizate: materialul, masa brută, masa netă etc. Borderoul de desene serveşte pentru identificarea desenelor şi dă indicaţii orientative asupra volumului proiectului.

Desenul de ansamblu trebuie să conţină un număr de vederi şi secţiuni suficiente pentru identificarea subansamblurilor şi înţelegerea funcţionării produsului. Pe desenul ansamblului trebuie să fie prezentate cotele de gabarit, unele cote funcţionale importante între subansambluri. Pentru anumite produse mai trebuie menţionate: puterea, momentul, cursele, vitezele etc.

Desenele subansamblurilor trebuie să conţină vederile şi secţiunile necesare identificării pieselor componente şi date asupra construcţiei şi funcţionării acestora. Astfel de date sunt: ajustajele funcţionale, cotele de legătură cu alte subansambluri, particularităţile de asamblare ale subansamblului, alte date funcţionale.

Desenele de execuţie ale pieselor componente trebuie să conţină toate datele necesare astfel încât să permită proiectarea procesului tehnologic şi, anume: numărul necesar de vederi şi secţiuni pentru înţelegerea configuraţiei piesei; toate cotele, toleranţele acestora şi condiţiile tehnice pentru precizia de formă şi poziţie reciprocă a suprafeţelor; semnele de rugozitate pentru toate suprafeţele piesei; materialul din care se execută piesa; tratamentul termic necesar; unele indicaţii tehnologice speciale pentru prelucrări deosebite, dacă este cazul. Absenţa unora dintre datele menţionate din desenul de execuţie conduce la proiectarea eronată a procesului tehnologic şi, deci, la rebuturi.

Întrucât pentru fiecare piesa componenta a produsului trebuie proiectată o tehnologie de prelucrare, desenul de execuţie reprezintă elementul fundamental care stă la baza proiectării proceselor tehnologice. Desenul de execuţie influenţează în mod direct proiectarea procesului tehnologic, în special prin trei caracteristici importante: forma piesei, dimensiunile piesei şi precizia de prelucrare impusă.

Forma piesei poate fi considerată cel mai important factor care influenţează stabilirea succesiunii operaţiilor şi procedeelor de prelucrare necesare generării suprafeţelor sale.

Procesele tehnologice destinate obţinerii unor piese care se deosebesc esenţial din punctul de vedere al formei prezintă o structură cu totul diferită. De exemplu, structura procesului tehnologic de prelucrare a unei carcase se deosebeşte radical de cea a unui proces tehnologic de prelucrare a unui arbore.

Trebuie făcută precizarea că nu atât forma ca atare, aşa cum se dezvăluie ea la prima vedere, este definitorie. Importanţa cea mai mare o prezintă tipurile de suprafeţe care alcătuiesc forma, precum şi modurile de

dispunere a acestora, unele în raport cu altele. De exemplu, din punctul de vedere al formei generale, arborele în trepte (fig. 5.1) şi crucea cardanică (fig. 5.2) prezintă aspecte diferite, în schimb, datorită alcătuirii ambelor piese din aceleaşi tipuri de suprafeţe, procesele tehnologice de prelucrare sunt similare: se adoptă baze tehnologice de acelaşi tip şi aceeaşi ordine de realizare a operaţiilor principale, aşa cum rezultă din prezentarea comparativă a

51

Fig. 5.1.

Page 52: Curs tfp-vlase (1)

tehnologiilor de prelucrare (tabelul 5.1).Dimensiunile piesei au o influenţă deosebită asupra

structurii procesului tehnologic. Deşi, în principiu, piesele de aceeaşi formă se prelucrează în mod asemănător, când diferenţa de dimensiuni este foarte mare, procesele tehnologice de prelucrare devin diferite. Ca exemplu, se pot prezenta diferenţele în tehnologia de prelucrare a unor arbori cotiţi. Arborele cotit al compresorului cu freon de la frigiderul casnic, cu masa mai mică de l kg, se execută din bară pe un automat cu mai multe axe iar o parte dintre prelucrări se execută pe strungul revolver şi pe maşina de rectificat. Arborii cotiţi de dimensiuni mijlocii se execută prin forjare în matriţă iar prelucrările principale pe

strunguri şi pe maşini de rectificat speciale, prin copiere după un arbore etalon. Execuţia arborilor grei, pentru motoare diesel de mare putere, se realizează din mai multe bucăţi, care se prelucrează separat şi apoi se asamblează împreună prin fretare.

Tabelul 5.1. Prezentarea comparativă a succesiunii operaţiilor de prelucrare1

Grupa de operaţii

Arbore în trepte (v. fig. 5.1) Cruce cardanică (v. fig. 5.2)

1 Frezarea suprafeţelor frontale Executarea găurilor de centrare

Frezarea suprafeţelor frontale Executarea găurilor de centrare

2 Degroşarea şi finisarea prin strunjire a primului şi apoi al celui de-al doilea capăt al arborelui

Degroşarea şi finisarea prin strunjire a două fusuri opuse, apoi a celorlalte două

3 Executarea operaţiilor secundare: frezarea canalelor de pană, filetarea, găurirea etc.

Executarea operaţiilor secundare: frezarea canalelor, prelucrarea găurilor de ungere etc.

4 Tratament termic Tratament termic 5 Rectificarea fusurilor Rectificarea fusurilor

Un alt exemplu poate fi dat în legătură cu prelucrarea carcaselor de dimensiuni diferite. Carcasele mari se prelucrează pe maşini de găurit, alezat şi frezat sau pe maşini-unelte agregat, în timp ce carcasele de dimensiuni mici pot fi prelucrate pe strunguri normale sau revolver.

Precizia de prelucrare a piesei influenţează, în general, lungimea traseului tehnologic de prelucrare. Pentru a realiza precizii superioare şi netezimi avansate ale suprafeţelor este necesar ca, fără a schimba ordinea operaţiilor principale, să se execute o serie de operaţii suplimentare de finisare, care măresc considerabil volumul de muncă şi costul piesei. Ca exemplu în acest sens, se prezintă tehnologiile de prelucrare a două piese asemănătoare: bolţul arcului (fig. 5.3, a) şi bolţul de piston (fig. 5.3, b). Deosebirile care apar datorită preciziilor diferite impuse suprafeţelor cilindrice exterioare rezultă din compararea operaţiilor de

prelucrare, descrise în tabelul 5.2. După cum se constată din compararea celor două tehnologii, pentru asigurarea unei precizii şi a unei netezimi superioare a bolţului de piston, este necesar să se introducă două operaţii în plus.

52

Fig. 5.2.

Fig. 5.3.

Page 53: Curs tfp-vlase (1)

Tabelul 5.2. Prezentarea comparativă a prelucrărilor suprafeţelor cilindrice ale unui bolţ de arc şi ale unui bolţ de pistonBolţul arcului: d = 22 mm; L = 112 mm; toleranta la diametrul = 45 μm; clasa N 7 de netezime a suprafeţei (v. fig. 5.3, a)

Bolţul de piston: d - 22 mm; L = 78 mm; toleranţa la diametrul = 10 μm, clasa N 4 de netezime a suprafeţei (v. fig. 5.3, b)

1. Prelucrarea la exterior prin strunjire sau tragere, cu toleranţa de 100 μm, clasa N 9 de netezime a suprafeţei2. Tratament termic: călire la duritatea 56 ... 62 HRC3. Rectificare exterioară pe maşina de rectificat fără centre: adaos de prelucrare 0,3 mm, toleranţa =45 μm, clasa N 7 de netezime a suprafeţei4. Nu există

1. Prelucrarea la exterior prin strunjire sau tragere, cu toleranţa de 100 μm, clasa N 9 de netezime a suprafeţei2. Tratament termic: călire la duritatea 56 ... 62 HRC3. Rectificare exterioară pe maşina de rectificat fără centre: adaos de prelucrare 0,3 mm, toleranţa =30 μm, clasa N 7 de netezime a suprafeţei4. Rectificare exterioară de finisare pe maşina de rectificat fără centre: adaos de prelucrare 0,15 mm; toleranţa =10 μm, clasa N 5 de netezime a suprafeţelor5. Lustruire exterioară pe maşina de lustruit fără centre, toleranţă 10 μm, clasa N 4 de netezime a suprafeţei

Memoriul tehnico-economic conţine calculele efectuate de proiectant în vederea justificării soluţiilor adoptate. De asemenea, acesta conţine date asupra caracteristicilor funcţionale, calităţilor şi performanţelor produsului. Alte documente tehnice mai pot fi: cartea maşinii, caietul de sarcini, directivele tehnologice etc.

53

Page 54: Curs tfp-vlase (1)

5.2.2. Desenul semifabricatului

Desenul semifabricatului este, de asemenea, un element important, necesar proiectării proceselor tehnologice de prelucrare. Cu ajutorul acestuia se pun în evidenţă adaosurile de prelucrare totale, volumul de prelucrări necesar pentru a-1 aduce în stadiul de piesă finită, bazele tehnologice utilizate la prima operaţie etc.

Procesul tehnologic de prelucrare diferă în funcţie de modul de obţinere a semifabricatului. Prelucrarea unei piese din bară laminată sau din semifabricat forjat liber necesită, uneori, un număr dublu sau chiar triplu de operaţii, în comparaţie cu prelucrarea dintr-un semifabricat matriţat sau turnat de precizie.

Tendinţa actuală este aceea de a utiliza semifabricate cât mai apropiate de forma piesei finite, prin aceasta obţinându-se economii importante de material, manoperă şi energie.

Importanţa deosebită pe care procedeul de elaborare a semifabricatului o exercită asupra tehnologiei de prelucrare face ca alegerea corectă a procedeului să constituie una dintre problemele tehnologice esenţiale. Rezolvarea acestei probleme trebuie să se bazeze pe un studiu tehnico-economic adecvat, care să permită adoptarea variantei optime de elaborare a semifabricatului.

5.2.3. Volumul producţiei

Volumul de producţie reprezintă numărul pieselor care trebuie fabricate într-o perioadă predeterminată. Cunoaşterea volumului de producţie permite stabilirea caracterului fabricaţiei (unicat, serie, masă) şi a metodelor de organizare a acestuia.

În cazul unui volum de producţie mic nu se asigură o bună stabilitate a lucrărilor la locurile de muncă şi o încărcare raţională a maşini-unelte. De aceea este necesar ca procesele tehnologice de prelucrare să fie proiectate pentru lucrul pe grupe de maşini echipate, în general, cu SDV-uri universale. Organizarea fabricaţiei trebuie să fie deosebit de flexibilă pentru a permite, cu uşurinţă, trecerea de la fabricarea unui produs la altul, în acest scop trebuie promovată fabricaţia în celule flexibile, dotate cu maşini-unelte cu comandă numerică, acestea putându-se adapta uşor schimbărilor frecvente de produse.

În cazul unui volum mare de producţie, care asigură o bună stabilitate a lucrărilor pe locurile de muncă, se pot proiecta procese tehnologice pe linii în flux, echipate cu SDV-uri speciale şi deservite de instalaţii automate de transport al pieselor.

5.2.4. Utilajul şi SDV-urile disponibile

La proiectarea proceselor tehnologice trebuie să se cunoască dotarea întreprinderii şi posibilităţile de dotare a acesteia în perspectivă. Cunoaşterea acestui aspect este important pentru a putea stabili concret conţinutul operaţiilor de prelucrare.

În general, alegerea utilajelor şi a SDV-urilor se face în corelaţie cu tipul producţiei şi caracteristicile semifabricatelor care urmează a fi prelucrate.

Din punctul de vedere al utilajelor se deosebesc două situaţii distincte, şi anume: proiectarea tehnologiilor în cazul unei întreprinderi noi; proiectarea tehnologiilor în cazul unei întreprinderi existente.

În primul caz este necesar ca pe baza unei analize tehnico-economice, să se doteze întreprinderea cu utilaje tehnologice cât mai moderne şi adecvate scopului fundamental: obţinerea unor produse cu proprietăţi de întrebuinţare superioare şi cheltuieli de producţie minime.

54

Page 55: Curs tfp-vlase (1)

În cel de-al doilea caz, conţinutul procesului tehnologic este influenţat în mod hotărâtor de utilajul existent. Atunci când condiţiile tehnice şi volumul de producţie nu pot fi realizate cu utilajul existent, se poate justifica, pe baza unor calcule tehnico-economice, procurarea unor utilaje noi sau modernizarea celor existente.

Proiectantul de proces tehnologic trebuie să cunoască, atât pentru utilajele noi, cât şi pentru cele existente, toate caracteristicile constructiv-funcţionale, cinematice şi gradul de uzare, în scopul realizării unui proiect corect şi viabil. Această cerinţă se extinde, în aceeaşi măsură, la dispozitive, scule aşchietoare, mijloace de măsură şi control etc.

Cunoaşterea şi utilizarea raţională a utilajelor şi SDV-urilor existente reduce durata şi cheltuielile pentru pregătirea fabricaţiei, precum şi costul final al produsului realizat.

5.2.5. Gradul de calificare a forţei de muncă

Nivelul pregătirii profesionale a forţei de muncă exercită o influenţă deosebită asupra gradului de complexitate a operaţiilor de prelucrare. Dacă nivelul pregătirii profesionale este scăzut, procesul tehnologic trebuie diferenţiat în operaţii simple, care să poată fi uşor executate. Documentaţia tehnologică, elaborată în acest caz, trebuie să fie foarte amănunţită, pentru a conţine cât mai multe informaţii în legătură cu prelucrările.

Dacă nivelul pregătirii profesionale este ridicat, procesul tehnologic poate fi realizat din operaţii de complexitate mai mare, iar documentaţia tehnologică poate fi mai simplă, aşa cum este în cazul producţiilor de serie mică şi unicate.

Nivelul pregătirii profesionale trebuie corelat în mod judicios cu utilajul tehnologic şi formele de organizare a fabricaţiei. Cu cât utilajul tehnologic este mai automatizat, permiţând efectuarea prelucrărilor mai independent de intervenţia omului, cu atât nivelul pregătirii profesionale cerut este mai scăzut, în acelaşi timp, însă, maşinile cu grad înalt de automatizare implică utilizarea unor reglări cu înaltă calificare şi cadre cu studii superioare, care să asigure o pregătire de înalt nivel a fabricaţiei.

5.3. Principii privind alegerea bazelor tehnologice

Alegerea judicioasă a bazelor tehnologice constituie una dintre problemele cele mai importante care se cer rezolvate la proiectarea proceselor tehnologice.

Un principiu fundamental în tehnologia prelucrării mecanice este acela de a utiliza, pe cât posibil, aceleaşi baze tehnologice pentru cât mai multe operaţii de prelucrare. De aici decurge necesitatea ca, în primele două-trei operaţii, să se realizeze pe piesă baze tehnologice unice, care să poată fi utilizate pentru executarea tuturor operaţiilor următoare.

Schimbarea frecventă a bazelor tehnologice este un indiciu al imperfecţiunii procesului tehnologic proiectat, într-adevăr, prin schimbarea bazelor tehnologice, se introduc erori suplimentare legate de orientarea şi fixarea piesei, care afectează precizia de prelucrare.

În exemplul prezentat în fig. 5.4 se respectă principiul unicităţii bazelor tehnologice, în sensul că,

55Fig. 5.4.

Page 56: Curs tfp-vlase (1)

în prima operaţie, este prelucrată suprafaţa plană S4, iar în operaţia următoare două găuri Φ 6,5 perpendiculare pe această suprafaţă. Suprafaţa plană S4 şi găurile Ø 6,5, alezate în scop tehnologic, vor servi ca baze tehnologice pentru toate prelucrările ulterioare. Prelucrarea filetului M8 în găurile Ø6,5 se va realiza în ultima operaţie de prelucrare. Schema caracteristică orientării piesei prin intermediul bazelor tehnologice menţionate se precizează prin simboluri. Elementele simbolizate sunt reazemele dispozitivului, respectiv bazele de orientare tehnologice adoptate, în care:

- reprezintă trei elemente de tip cep sau plăcuţă de reazem, care vin în contact cu suprafaţa plană S4 (fig. 5.5);

- bolţ cilindric scurt, care materializează axa uneia dintre găurile Ø 6,5;- bolţ cilindric frezat, care materializează axa celeilalte găuri Ø6,5.

Un alt principiu fundamental care trebuie respectat este acela potrivit căruia suprafeţele desemnate pentru orientarea piesei la prima operaţie să fie dintre acelea care rămân brute (neprelucrate) şi pe piesa finită. Aceasta permite o repartizare judicioasă a adaosurilor de prelucrare pe toate suprafeţele piesei şi contribuie la închiderea corectă a tuturor lanţurilor de dimensiuni de pe piesa finită. În exemplul din fig. 5.4, pentru executarea primei operaţii (prelucrarea suprafeţei plane S4), bazele tehnologice (axele XX şi ZZ) sunt materializate în dispozitiv prin intermediul suprafeţelor brute

S1, S2 , S3.Principiul bazelor tehnologice brute pentru prima operaţie nu poate fi respectat

întotdeauna, datorită formei constructive şi a cerinţelor de precizie impuse piesei. În aceste cazuri trebuie să se acorde o atenţie mai mare alegerii bazelor tehnologice pentru prima operaţie. Criteriul fundamental în alegerea acestora este distribuirea uniformă a adaosului de prelucrare pe suprafeţele cu rol funcţional important.

Un exemplu în acest sens îl constituie prelucrarea batiurilor pentru maşini-unelte (fig. 5.6). în acest caz, baza tehnologică pentru prima operaţie trebuie să fie constituită din suprafeţe ale ghidajelor. În felul acesta, eventualele abateri provenite de la turnarea batiului vor fi înlăturate sub forma unui adaos neuniform de pe tălpi (fig. 5.6, a), în operaţia următoare se prelucrează ghidajele (fig. 5.6, b) şi adaosul de prelucrare îndepărtat este uniform. Dacă la prima operaţie s-ar alege ca bază tehnologică talpa batiului, adaosul de prelucrare îndepărtat de pe ghidaje ar fi, inevitabil, neuniform, ceea ce ar conduce la

obţinerea unei precizii nesatisfăcătoare a acestora.

În toate cazurile, suprafeţele brute utilizate ca baze tehnologice la prima operaţie trebuie să fie netede şi să aibă o întindere suficient de mare pentru a asigura

o bună stabilitate a piesei în timpul prelucrării, în cazul în care aceste condiţii nu sunt îndeplinite, pe semifabricat trebuie să fie prevăzute bosaje tehnologice, care să aibă suprafeţele conţinute în acelaşi plan şi să fie plasate la o distanţă cât mai mare unul de altul. Aceste bosaje pot fi înlăturate într-una din operaţiile următoare sau pot rămâne pe piesa finită, dacă nu împiedică buna funcţionare a acesteia.

În afară de principiile enunţate, la alegerea bazelor tehnologice trebuie să se ţină seama şi de următoarele recomandări: pe cât posibil, bazele tehnologice să coincidă cu bazele de cotare, prin aceasta asigurându-se precizia maximă de orientare a piesei; bazele tehnologice să fie alese în aşa fel încât să asigure o rigiditate maximă prelucrării şi forţe de strângere cât mai mici; în cazul în care configuraţia semifabricatului nu permite utilizarea unor suprafeţe ale piesei în scopul orientării sale, se vor prelucra suprafeţe speciale destinate acestui scop, fără ca acestea să aibă vreo importanţă constructivă sau de exploatare; exemple

56

Fig. 5.5.

Fig. 5.6.

Page 57: Curs tfp-vlase (1)

în acest sens pot fi date alezarea găurilor de Ø 6,5 ale carcasei din fig. 5.4 sau găurile de centrare executate pentru prelucrarea arborilor între vârfuri.

5.4. Cotarea funcţională şi cotarea tehnologică

La proiectarea pieselor de maşini, cotele înscrise pe desenul acestora sunt subordonate rolului funcţional. De aceea cotarea se numeşte funcţională. La proiectarea proceselor tehnologice de prelucrare, nu este posibil întotdeauna a se utiliza cotarea funcţională în scopul realizării piesei. Aceasta provine, în special, din imposibilitatea suprapunerii bazelor tehnologice peste bazele de cotare. Apare astfel necesitatea calculării unor dimensiuni (cote) în scop tehnologic. Recotarea piesei este impusă, în unele cazuri, de caracteristicile funcţional-cinematice ale maşinii-unelte pe care se execută prelucrarea.

Această situaţie este specifică, în general, maşinilor-unelte cu comandă numerică. Se vor ilustra cele precizate mai înainte cu ajutorul unor exemple.

Primul exemplu se referă la prelucrarea piesei reprezentate în fig. 5.7, a. Aceasta comportă două operaţii de prelucrare. Prima se execută pe un strung

revolver semiautomat, din bară, realizându-se suprafeţele piesei, cu excepţia suprafeţei frontale din stânga. Această suprafaţă se execută în operaţia următoare pe un strung normal (fig. 5.7, b), în cadrul operaţiei a doua trebuie să se realizeze simultan două dimensiuni: lungimea totală de 55 ± 0,12 şi lungimea gulerului 12-0,05

Acesta este un exemplu tipic al necoincidenţei bazelor tehnologice cu bazele de cotare, în cotarea funcţională, baza de cotare pentru suprafeţele S2 şi S3 este suprafaţa S1. Prelucrarea executându-se din bară, suprafaţa S1 nu poate fi adoptată ca bază tehnologică în prima operaţie, deoarece practic aceasta nu există. Execuţia finală a acestei suprafeţe are loc în operaţia a doua. Potrivit schemei adoptate (fig. 5.7, b), suprafaţa S2 devine bază de cotare pentru suprafaţa S1, iar aceasta din urmă bază de cotare pentru suprafaţa S3. În legătură cu realizarea cotei 12-0,05 nu se pun probleme deosebite. Coincidenta bazei tehnologice cu cea de cotare asigură prelucrarea fără eroare de orientare, în schimb, realizarea cotei 55 ±0,12 este influenţată direct de cota notată în desen cu X, obţinută în operaţia precedentă. Apare deci necesitatea ca, în prima operaţie, să fie realizată o cotă X, cu o precizie bine determinată, astfel încât aceasta să asigure, în operaţia a doua, obţinerea simultană a cotelor 12-0,05 şi 55 ±0,12. Cota X, denumită cotă tehnologică, se poate calcula, fără dificultăţi, din

ecuaţia lanţului de dimensiuni:

12,007,0

005,0 43)12(12,055 +

−+− =−±=X Al doilea exemplu se referă la prelucrarea găurilor piesei

57

Fig. 5.7.

Fig. 5.8. Fig. 5.9.

Page 58: Curs tfp-vlase (1)

din fig. 5.8 pe o maşină de găurit şi alezat cu comandă numerică. Maşina prezintă următoarele caracteristici importante: axele de coordonate controlate numeric sunt X şi Y; punctul de zero al maşinii este deplasabil; deplasarea sculei are loc în coordonate absolute.

Deoarece maşina unealtă este cu zero deplasabil, originea sistemului de coordonate al piesei se poate alege oriunde. Este convenabilă alegerea coltului din stânga jos, deoarece toate cotele vor fi pozitive şi, ca urmare, posibilitatea de a se comite erori de programare este mică. Deplasarea sculei făcându-se în sistem absolut de coordonate, este necesară recotarea poziţiilor găurilor faţă de punctul de zero ales (fig.5.9).

5.5. Principiile concentrării şi diferenţierii prelucrărilor

Un aspect important care trebuie avut în vedere la proiectarea proceselor tehnologice este gradul de detaliere al acestora în operaţii, faze şi treceri de prelucrare. Modul în care este înţeleasă această problemă are o influenţă deosebită asupra productivităţii muncii, gradului de încărcare a maşinilor-unelte şi, în final, asupra eficienţei economice.

Un rol important în abordarea acestei probleme îl are stabilirea conţinutului operaţiei, respectiv a volumului de lucrări prestate la un loc de muncă. Din acest punct de vedere, operaţiile pot fi simple, prin aplicarea lor realizându-se transformări minime ale semifabricatului, sau complexe, caz în care transformările semifabricatului sunt importante. A privi elaborarea procesului tehnologic din acest punct de vedere înseamnă a decide asupra nivelului de concentrare sau de diferenţiere a prelucrărilor la locurile de muncă. Noţiunile de concentrare şi de diferenţiere au un sens foarte larg, putând viza atât aspecte de natură tehnică, cât şi de natură organizatorică.

Principiul concentrării prelucrărilor constă în executarea unor operaţii formate dintr-un număr mare de faze, care pot fi executate succesiv, simultan, sau succesiv-simultan, cu una sau mai multe scule aşchietoare, menţinând, de regulă, aceeaşi orientare şi fixare a piesei. Procesul tehnologic astfel proiectat conţine un număr mic de operaţii, cu faze multiple, iar în cadrul fiecărei operaţii semifabricatul suferă transformări importante ale formei şi dimensiunilor.

Un astfel de proces tehnologic corespunde, în principal, pentru: prelucrarea pieselor în producţia individuală şi de serie mică; prelucrarea pieselor de dimensiuni mari, care necesită consum mare de timp pentru transportul de la un loc de muncă la altul, precum şi pentru orientarea şi fixarea în vederea prelucrării; prelucrarea pieselor în producţia de serie pe maşini-unelte agregat şi pe maşini semiautomate şi automate convenţionale; prelucrarea pieselor complexe pe maşini-unelte cu comandă numerică, centre de prelucrare şi în celule flexibile, indiferent de seria de fabricaţie.

Prin concentrarea prelucrărilor se micşorează norma tehnică de timp, prin reducerea timpilor auxiliari şi uneori şi a celor de bază, se scurtează ciclul de fabricaţie şi scade numărul utilajelor folosite. De asemenea, se realizează creşterea preciziei de prelucrare, ca urmare a diminuării numărului de orientări şi fixări succesive ale piesei.

După modul în care se realizează concentrarea, aceasta poate fi simplă sau complexă. Concentrarea simplă se bazează pe executarea unui număr mare de prelucrări elementare, în mod succesiv, la acelaşi loc de muncă, cu una sau mai multe scule simple. Concentrarea complexa se bazează pe executarea simultană a unui număr mare de prelucrări elementare, cu blocuri de scule simple sau combinate, pe o maşină-unealtă cu una sau mai multe poziţii de prelucrare, prin fixarea la o poziţie a uneia sau a mai multor piese de prelucrat. Concentrarea complexă necesită echipamente tehnologice speciale şi reglări de lungă durată, acestea justificându-se, din punct de vedere economic, numai în cazul producţiei de serie mare şi masă.

Principiul diferenţierii prelucrărilor constă în executarea unor operaţii formate dintr-

58

Page 59: Curs tfp-vlase (1)

o singură fază sau un număr redus de faze, în care se prelucrează o suprafaţă sau un număr mic de suprafeţe, cu o singură sculă sau câteva scule simple.

Procesul tehnologic astfel proiectat conţine un număr mare de operaţii şi, în cadrul fiecărei operaţii, semifabricatul suferă transformări relativ mici ale formei şi dimensiunilor. În cazul diferenţierii la limita maximă, numărul operaţiilor este egal cu cel al fazelor de prelucrare.

Procesul tehnologic pe principiul diferenţierii prelucrărilor se caracterizează prin utilizarea unui număr mare de maşini-unelte, o reglare relativ uşoară a acestora, personal cu calificare scăzută şi posibilitatea trecerii rapide la fabricaţia unei piese asemănătoare.

Proiectarea tehnologiei pe principiul diferenţierii prelucrărilor este caracteristică producţiei de serie mare şi masă, care se execută pe linii tehnologice cu flux continuu. De asemenea, principiul diferenţierii se mai aplică şi în condiţiile producţiilor de serie mică şi mijlocie pe maşini universale şi specializate, când se lucrează cu loturi de piese, pentru a se păstra reglajul sculelor.

5.6. Principii privind stabilirea procedeelor de prelucrare a suprafeţelor

Procedeele de prelucrare şi numărul de operaţii şi faze ale procesului tehnologic sunt influenţate de următorii factori:

- numărul de piese executate în unitatea de timp sau ritmul liniei tehnologice;- condiţiile tehnice impuse piesei care se prelucrează;- valoarea coeficientului de precizie εk impus, care trebuie realizat în urma prelucrării

fiecărei suprafeţe a piesei (εk = Ts/Tp , unde Ts este toleranţa semifabricatului şi Tp - toleranţa piesei obţinută în urma prelucrării);

- numărul suprafeţelor care trebuie prelucrate şi dispunerea lor relativă;- valoarea coeficientului de precizie εk dată de diferite procedee tehnologice la o

prelucrare economică a piesei;- toleranţele de calcul, care trebuie asigurate prin diferite procedee de prelucrare

(frezare, broşare, strunjire, rectificare etc.);- indicii tehnico-economici care caracterizează fiecare mod de prelucrare. Ţinând seama de toţi factorii indicaţi mai înainte trebuie să se găsească acel procedeu

de prelucrare economică a fiecărei suprafeţe a piesei care asigură obţinerea valorii coeficientului de precizie impus.

La prelucrarea suprafeţelor de precizie ridicată trebuie să se aleagă un şir de procedee de prelucrare astfel încât produsul coeficienţilor de precizie de la toate procedeele să dea coeficientul de precizie total 'impus.

Pentru a se înţelege mai uşor acest principiu se prezintă în continuare două exemple de prelucrare.

Exemplul 1. Se consideră prelucrarea suprafeţei cilindrice 021,0

025+Φ din fig. 5.11 pe un semifabricat laminat la cald. Din STAS 333-87 se adoptă semifabricatul cu diametrul 5,0

7,030+−Φ mm.

Suprafaţa de diametru mai mare rămâne neprelucrată, iar suprafaţa de diametru 021,0

025+Φ mm se va obţine prin diferite procedee stabilite după un anumit raţionament. Se calculează coeficientul de precizie total

14,5721/1200 === pst TTε

unde: Ts este toleranţa semifabricatului; Tp - toleranţa piesei.

59

Fig. 4.11.

Page 60: Curs tfp-vlase (1)

Din normative se alege pentru d - 25 mm şi Td = 21 μm o treapta de precizie IT 7 şi o rugozitate impusă suprafeţei Ra = 0,8 μm, acestea se pot obţine prin mai multe procedee. Dintre toate, ţinând seama de semifabricatul ales şi de forma piesei, se pot lua în considerare strunjirea foarte fină, rectificarea de finisare sau honuirea exterioară.

Dacă se consideră ca operaţie finală rectificarea de finisare şi dacă se impune condiţia ca din operaţia precedentă să nu rezulte o toleranţă mai mare de 45 μm, se asigură un coeficient de precizie

14,221/451 === rfrd TTεunde: Trd este toleranţa la operaţia de rectificare de degroşare; Trf - toleranţa după rectificarea de finisare (toleranţa de pe desen).

Pentru că valoarea coeficientului ε1 este mai mică decât aceea a coeficientului total de precizie εt , trebuie să se execute încă alte prelucrări, în cazul unei strunjiri de degroşare care asigură toleranţa Tsd = 280 μm (din normative), coeficientul de precizie va fi

29,4280/12002 === sds TTεÎn cazul unei strunjiri de finisare care asigură toleranţa Tsf = 84 μm (normative) se

obţine coeficientul de precizie33,384/2803 === sfsd TTε

În cazul rectificării de degroşare, care asigură toleranţa Trd = 45 μm (normative), se obţine

87,145/844 === rdsf TTεÎn aceste condiţii, coeficientul total de precizie rezultat va fi

17,5787,133,329,414,24321 =⋅⋅⋅=⋅⋅⋅= εεεεεtr

Întrucât εtr > εt , rezultă că precizia de prelucrare impusă se realizează prin următoarele prelucrări: strunjire de degroşare, strunjire de finisare, rectificare de degroşare, rectificare de finisare. Dacă coeficientul εtr ar fi fost mai mic decât εt , atunci se mai introducea o fază de strunjire de semifinisare.

5.7. Principii privind stabilirea succesiunii operaţiilor

Numărul operaţiilor sau fazelor tehnologice necesare realizării pieselor este în strânsă dependenţă cu condiţiile tehnico-funcţionale prescrise. Operaţiile tehnologice se grupează în: operaţii de degroşare, operaţii de finisare şi operaţii de netezire, în cadrul unui proces tehnologic se pot ivi situaţii când sunt necesare toate categoriile de operaţii menţionate, sau nu sunt necesare decât o parte, piesa rămânând cu suprafeţele de la semifabricate.

Numărul variantelor unui proces tehnologic care asigură fiecare în parte toate condiţiile tehnice impuse piesei respective este foarte mare, cu atât mai mare, cu cât numărul operaţiilor care trebuie prelucrate este mai mare. De exemplu, când numărul operaţiilor dintr-un proces tehnologie al unei piese este de K, atunci numărul teoretic al variantelor de proces tehnologic este

!KV =În realitate există reguli şi principii practice care, dacă sunt considerate tot atâtea

restricţii de proiectare, reduc mult numărul variantelor tehnic posibile. Astfel de principii şi reguli care trebuie avute în vedere la proiectarea proceselor tehnologice sunt:

- în prima operaţie, cel mult în a doua se recomandă prelucrarea suprafeţelor care vor servi ca baze tehnologice pentru operaţiile următoare;

- dacă piesa finită conţine şi suprafeţe neprelucrate, fără rol funcţional, atunci se recomandă ca în prima operaţie,când se prelucrează bazele tehnologice, să fie folosite la orientarea piesei acele suprafeţe care rămân neprelucrate;

- suprafeţele care conţin eventuale defecte provenite din semifabricare se vor prelucra

60

Page 61: Curs tfp-vlase (1)

în primele operaţii, imediat după prelucrarea bazelor tehnologice;- bazele tehnologice care se prelucrează la începutul procesului tehnologic să fie, pe

cât posibil, şi baze de cotare principale;- în prima parte a procesului tehnologic se fac prelucrările de degroşare, iar în a doua

parte - prelucrările de finisare, pentru a se asigura precizia necesară a piesei şi utilizarea raţională a maşinilor-unelte de precizie diferite;

- la piesele de dimensiuni mari şi foarte mari se introduce o operaţie de tratament termic de detensionare după prelucrările de degroşare;

- operaţia de tratament termic de durificare, acolo unde este cazul, se introduce înaintea operaţiilor de rectificare cu corpuri abrazive şi a operaţiilor de netezire;

- dacă în timpul prelucrării piesei se modifică rigiditatea acesteia, se recomandă ca în prima parte a procesului tehnologic să se execute operaţiile care nu modifică prea mult rigiditatea piesei;

- în cazul pieselor cu mai multe dimensiuni tolerate se are în vedere ca ordinea operaţiilor de prelucrare să fie inversă gradului de precizie;

- executarea găurilor, canalelor de pană, canelurilor, filetelor se recomandă a se efectua către sfârşitul procesului tehnologic, în scopul evitării deteriorării acestora în timpul transportului;

- succesiunea prelucrărilor trebuie să asigure un timp efectiv minim;- se recomandă să se utilizeze cât mai puţine baze tehnologice pentru a se reduce

numărul de prinderi - desprinderi şi a reduce erorile de poziţionare; ideal este să se păstreze, dacă este posibil, aceleaşi baze tehnologice unice pe tot parcursul tehnologiei;

- suprafeţele cu rugozitatea mică şi precizie ridicată se finisează în ultimele operaţii, pentru a se evita deteriorarea lor în cursul altor prelucrări sau al transportului;

- suprafeţele pentru care se impun condiţii severe de precizie a poziţiei reciproce (concentricitate, paralelism, perpendicularitate etc.) se prelucrează în aceeaşi prindere;

- în cazul prelucrării pe linii tehnologice în flux, volumul de prelucrări atribuit fiecărei operaţii trebuie corelat cu ritmul mediu al liniei.

Respectarea principiilor şi regulilor menţionate conduce la o structură de proces tehnologic a cărui schemă este următoarea:

1) prelucrarea suprafeţelor care devin baze tehnologice pentru prelucrările ulterioare;

2) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor principale (cele cu rol funcţionalpreponderent);

3) prelucrarea de degroşare a suprafeţelor secundare (auxiliare);4) tratament termic de detensionare (dacă este cazul);5) prelucrarea de finisare a suprafeţelor principale;6) prelucrarea de finisare a suprafeţelor secundare (dacă este cazul);7) prelucrarea filetelor, canelurilor etc. (dacă este cazul);8) tratament termic de îmbunătăţire a proprietăţilor mecanice (dacă este cazul);9) prelucrarea de netezire a unor suprafeţe principale;10) controlul tehnic;11) marcare, conservare, depozitare (dacă este cazul).

61

Page 62: Curs tfp-vlase (1)

5.8. Principii de bază ale tehnologiilor de grup, tipizate şi normalizate5.8.1. Tehnologii de grup

Deşi în construcţia de maşini producţia de masă permite o organizare mult mai bună a procesului de producţie, se constată că ţările dezvoltate au extins mai mult producţia de serie mică, pentru a putea cu uşurinţă, fără cheltuieli mari şi într-un timp cât mai scurt, să treacă de la fabricaţia unui produs la fabricaţia altuia, îmbunătăţit, perfecţionat. Procedând în acest mod, firmele respective produc o varietate mare de produse, în cantităţi relativ mici şi pot apărea pe piaţă la intervale de timp scurte cu produse noi, deoarece astăzi este mult mai greu să te menţii pe o piaţă cucerită, decât să o cucereşti.

Se cunoaşte faptul că ponderea timpilor neproductivi din timpul pe bucată este cu atât mai mare, cu cât numărul de piese care se prelucrează pe maşina reglată în acest scop este mai mic.

În producţia de serie mare şi de masă maşinile-unelte sunt amplasate în ordinea fluxului tehnologic, iar în producţia de serie mică, pe grupe de maşini, piesele parcurgând distanţe mari de la o maşină la alta.

Tot datorită numărului mic de piese de acelaşi fel, costul dispozitivelor speciale influenţează într-o măsură foarte mare costul unei piese. Acelaşi lucru se întâmplă când prelucrarea pieselor respective necesită scule speciale.

Au fost arătate numai câteva din dezavantajele mari ale producţiei de unicate şi de serie mică faţă de producţia de serie mare şi de masă.

Datorită acestei situaţii, precum şi faptului că foarte multe dintre piesele unicate care se prelucrează individual pe aceleaşi maşini au dimensiuni apropiate şi forme geometrice asemănătoare, a apărut ideea de a se forma, din aceste piese, grupe de piese care să fie prelucrate după principiile producţiei de serie mare şi masă (pe linii tehnologice sau pe maşini-unelte de înaltă productivitate). De aici a apărut şi denumirea de tehnologie de grup.

Problema primordială de care depinde aplicarea tehnologiei de grup este aceea de constituire a grupelor de piese după forma şi dimensiunile lor, cu condiţia să fie prelucrate pe aceleaşi utilaje şi cu aceleaşi SDV-uri.

În cazul tehnologiei de grup sunt necesare, deci, utilaje de acelaşi tip, dispozitive comune cu elemente reglabile şi schimbabile, care să permită prinderea pieselor de forme asemănătoare într-o gamă mai mare de dimensiuni.

Utilizarea pe scară largă a dispozitivelor şi reglajelor de grup reduce mult tipurile şi numărul utilajelor necesare.

Grupele de piese pot fi constituite în aşa fel încât: să aibă o singură operaţie comună a procesului tehnologic; să aibă mai multe operaţii comune; să aibă toate operaţiile procesului tehnologic comune (cazul ideal).

Modul de clasificare a pieselor influenţează hotărâtor tehnologia de grup ce urmează a fi întocmită. Toate sistemele de clasificare urmăresc, în general, următoarele:

- aplicarea unui cod, format dintr-un număr de cifre, fiecărei piese din programul de producţie al întreprinderii;

- identificarea pe baza codului a pieselor cu forme geometrice, dimensiuni, procedee şi metode tehnologice de prelucrare identice (strunjire exterioară, strunjire interioară, burghiere, filetare, frezare etc.).

Dintre sistemele de clasificare, cele mai cunoscute pe plan mondial sunt următoarele: OPITZ în Germania; VPTIT, LITMO, PTNII în Rusia; BRISCH GOMBINSKI în Anglia; VUSTE în Cehoslovacia; ZAFO-ZAOME în Franţa, în ţara noastră există, de asemenea preocupări în problema codificării pieselor.

Criteriile de clasificare şi codificare sunt prezentate în continuare.a. Criteriul de clasificare după forma pieselor este criteriul întâlnit în majoritatea

62

Page 63: Curs tfp-vlase (1)

sistemelor cunoscute de codificare. Piesele sunt împărţite în familii. In general, acest criteriu este recomandat în cazul pieselor simple. Criteriul nu reuşeşte să scoată în evidenţă o serie de factori ce influenţează procesul tehnologic, şi anume: materialul, tratamentul termic, rugozitatea etc. De asemenea, nu ţine seama că pot exista piese cu forme asemănătoare, dar cu trasee tehnologice diferite. Clasificarea tehnologică a pieselor se face pe baza unor piese reprezentative, reale sau fictive.

b. Criteriul de clasificare bazat pe tipul utilajului este un sistem rigid şi limitat, deoarece nu întotdeauna se poate stabili o legătură între forma constructivă a piesei şi maşina-unealtă (aceasta întrucât alegerea utilajului se face, în general, ţinând seama de rentabilitatea ce se obţine pentru seria respectivă de fabricaţie).

c. Criteriul de clasificare bazat pe programul de producţie are o aplicabilitate restrânsă. Modernizarea parcului de utilaje, modificarea produselor etc. fac ca programul de producţie să se modifice în timp.

d. Criteriul bazat pe gradul de dificultate tehnologică. Tendinţa ca factorii tehnologici să fie cuprinşi într-un sistem de clasificare este normală, dar o clasificare morfologică, bazată exclusiv pe aceşti factori, nu este posibilă.

e. Criteriul de clasificare după rolul funcţional al piesei este aplicat în cazul producţiei constante.

f. Criteriul de clasificare pe baza prelucrărilor importante împarte operaţiile în principale şi secundare.

g. Criteriul de clasificare după dimensiuni.h. Criteriul de clasificare după greutate ş.a.

5.8.2. Tehnologiile tipizate

În sistemul de pregătire tehnologică, de organizare a producţiei, ca şi în terminologia tehnologică, nu trebuie confundată tehnologia de grup cu tehnologia tipizată. Acestea diferă principal una de alta. În primul rând, tehnologia tipizată se distinge prin caracterul comun al ordinei şi conţinutului operaţiilor procesului tehnologic, pe când tehnologia de grup este caracterizată prin caracterul comun al utilajului tehnologic şi SDV-urilor.

Mijloacele şi metodele moderne de producţie în construcţia de maşini sunt în prezent foarte diferite. Sute de mii de piese se execută astăzi după diverse procedee tehnologice, pe diferite utilaje, cu diferite scule şi dispozitive. Varietatea procedeelor tehnologice este atât de mare, încât aceeaşi piesă se execută prin procedee tehnologice diferite, de multe ori chiar la aceeaşi întreprindere. Volumul de muncă pentru prelucrarea aceleiaşi piese poate să difere de câteva ori sau chiar de zeci de ori. Diferenţele atât de mari se datorează faptului că dezvoltarea tehnică a întreprinderilor este neuniformă şi mărimea foarte diferită a programului de producţie. Pentru eliminarea acestor nepotriviri, pentru îmbunătăţirea tehnologicităţii şi productivităţii este foarte eficientă tipizarea proceselor tehnologice la piese care prezintă asemănări.

Elementele comune care se iau în considerare la întocmirea procesului tehnologic tipizat sunt: metoda cea mai perfecţionată de elaborare a semifabricatelor, în condiţii economice; utilajul să fie identic ca dimensiuni şi tip; metodele de alegere a bazelor de referinţă şi fixare să fie aceleaşi; ordinea executării operaţiilor de prelucrare mecanică să fie aceeaşi, pentru toate piesele cuprinse în procesul tehnologic tip.

Ca şi tehnologia de grup, tipizarea proceselor tehnologice trebuie să înceapă cu clasificarea pieselor, astfel încât o aceeaşi grupă de piese asemănătoare să admită acelaşi traseu tehnologic. Pentru aceasta se alege sau se desenează piesa caracteristică, care să conţină toate tipurile de prelucrări de pe piesele reale. Deci, piesa caracteristică poate fi reală, adică în grupa de piese stabilită există o piesă reală care conţine toate suprafeţele pieselor din

63

Page 64: Curs tfp-vlase (1)

grupă. Dacă o astfel de piesă nu există, atunci se desenează o piesă fictivă care să conţină toate suprafeţele pieselor reale din lot. Pentru piesa caracteristică stabilită se întocmeşte în continuare tehnologia tipizată valabilă pentru toate piesele reale din grupă.

În cazul pieselor mai simple din grupă vor fi eliminate operaţiile din tehnologia tipizată pentru suprafeţele inexistente pe piesa reală, păstrându-se strict succesiunea celorlalte operaţii.

Clasificarea pieselor de maşini în vederea elaborării proceselor tehnologice tipizate se face prin gruparea acestora în clase, subclase, grupe şi tipuri de piese, conform fig. 5.12.

Clasa cuprinde totalitatea pieselor care se aseamănă prin caracterul comun al utilizărilor şi al problemelor tehnologice de rezolvat. Subclasa cuprinde totalitatea pieselor din aceeaşi clasă care au forme similare şi trasee tehnologice asemănătoare. Grupa cuprinde piese cu aceeaşi configuraţie şi acelaşi număr de operaţii de prelucrare. Tipul de piese cuprinde acele piese care au un plan

comun de prelucrare a suprafeţelor, adică sunt reunite printr-un proces tehnologic unic.Din punct de vedere tehnico-economic se realizează o simplificare a proiectării, prin

folosirea unor procese tipizate, o scurtare a timpului de pregătire a documentaţiei pentru fabricaţie iar trecerea de la producţia de serie mică la producţia de serie mare, creşte productivitatea şi se reduce costul fabricaţiei.

5.8.3. Tehnologiile normalizate

O formă superioară de proiectare a proceselor tehnologice o formează tehnologia normalizată. Prin tehnologie normalizată se înţelege tehnologia care se aplică tuturor pieselor normalizate sau tuturor elementelor constructive unificate ale pieselor.

Prin normalizarea şi unificarea pieselor şi suprafeţelor se realizează: o reducere a nomenclaturii pieselor; o scurtare a timpului de proiectare; o specializare a întreprinderilor; posibilitatea organizării producţiei în flux; o reducere însemnată a costului fabricaţiei.

Prin normalizarea proceselor tehnologice se creează condiţii pentru automatizare şi mecanizare complexă. Ca exemple de unificare şi normalizare a unor piese şi subansambluri se pot da: piese de comandă, rulmenţi, pompe hidraulice, panouri de comandă hidraulice etc.

64

Fig. 5.12.

Page 65: Curs tfp-vlase (1)

5.9. Calculul adaosurilor de prelucrare şi al dimensiunilor intermediare5.9.1. GeneralităţiDeterminarea valorii optime a adaosului de prelucrare are o deosebită importanţă

tehnic-economică la elaborarea proceselor tehnologice de prelucrare mecanică a pieselor de maşini.

Valoarea adaosurilor de prelucrare trebuie sa fie astfel stabilită încât, în condiţiile concrete de fabricaţie, să se asigure obţinerea calităţii prescrise a pieselor la un cost minim.

Dacă adaosurile de prelucrare sunt prea mari, se măreşte consumul de metal, sunt necesare faze sau operaţii suplimentare prin aşchiere, se măreşte consumul de scule aşchietoare şi uzura utilajelor, cresc consumurile de energie electrică şi alte cheltuieli legate de exploatarea maşinilor-unelte. În consecinţă, piesele finite se obţin la un cost mai ridicat.

Dacă adaosurile de prelucrare sunt prea mici, nu se pot îndepărta complet straturile superficiale cu defecte ale semifabricatului, astfel încât nu se obţine precizia şi rugozitatea prescrisă a suprafeţelor prelucrate. De asemenea, când se prevăd adaosuri mici, trebuie să se folosească procedee mai precise de obţinere a semifabricatelor, ceea ce duce la mărirea costului pieselor, mai ales la serii mici de fabricaţie.

Rezulta deci că este necesar să se stabilească valori optime pentru adaosurile de prelucrare.

Pentru determinarea adaosurilor de prelucrare se folosesc următoarele metode: a) metoda experimental-statistică; b) metoda de calcul analitic.

În condiţiile fabricaţiei de serie şi unicate, adaosurile de prelucrare se stabilesc prin metoda experimental-statistică cu ajutorul unor standarde de stat sau normative care, sub forma tabelară, recomanda valori pentru adaosurile de prelucrare, pe baza experienţei practice a industriei. Folosirea normativelor de adaosuri de prelucrare scurtează durata proiectării procesului tehnologic, dar nu asigura prescrierea valorii optime a adaosurilor, datorită neluării în considerare a condiţiilor concrete de prelucrare, ca, de exemplu, orientarea şi fixarea semifabricatului, precizia semifabricatului etc. Metoda se recomanda mai ales în cazul proceselor tehnologice pentru piese ce se execută în producţia individuală şi de serie mică, asigurând, în general, adaosuri mai mari, pentru a se evita rebuturile. În cazul producţiei de serie mare şi de masa devine justificată metoda calculului analitic, care asigură adaosurile de prelucrare optime, dar este mai laborioasă.

Metoda de calcul analitic a adaosurilor de prelucrare se bazează pe analiza factorilor care influenţează valoarea adaosului, determinarea elementelor componente ale adaosului şi însumarea lor. Aceasta metodă ţine seama de condiţiile concrete de executare a procesului tehnologic de prelucrare şi permite punerea în evidenţă a posibilităţilor de reducere a consumului de metal şi de micşorare a volumului de muncă al prelucrărilor mecanice. Dezavantajul metodei de calcul analitic al adaosurilor de prelucrare constă în volumul mare de calcule necesare. De aceea, folosirea metodei este limitată. Se recomanda, ca pe lângă utilizarea în producţia de serie mare şi de masă, metoda calculului analitic al adaosurilor de prelucrare să se folosească chiar în condiţiile fabricaţiei individuale a pieselor foarte mari şi mai ales a pieselor din materiale deficitare, deoarece pentru astfel de piese adaosurile prea mari pot conduce la pierderi mari de metal, la un consum ridicat de muncă şi energie electrica.

Adaosul de prelucrare intermediar este stratul de metal ce se îndepărtează la o anumită operaţie sau faza de prelucrare.

Adaosul de prelucrare total este stratul de metal necesar pentru efectuarea tuturor operaţiilor de prelucrare mecanică a suprafeţei considerate, de la semifabricat până la piesa finită.

Adaosurile de prelucrare pot fi simetrice şi asimetrice. Adaosurile simetrice sunt prevăzute la prelucrarea suprafeţelor exterioare şi interioare de revoluţie sau la prelucrarea

65

Page 66: Curs tfp-vlase (1)

simultană a suprafeţelor plane paralele opuse (fig. 5.17) şi sunt prescrise pe diametru sau pe grosime. Adaosurile asimetrice sunt cele care au valori diferite pentru suprafeţele opuse care se prelucrează în faze diferite sau adaosurile prevăzute numai pentru una dintre suprafeţe, cealaltă rămânând neprelucrată (fig. 5.18).

5.9.2. Calculul adaosului de prelucrare

Calculul analitic al adaosurilor de prelucrare se poate efectua numai după stabilirea traseului tehnologic (succesiunea operaţiilor), cu precizarea schemelor de orientare şi fixare la fiecare operaţie şi precizarea metodei de obţinere a semifabricatului.

Fiecare semifabricat, în funcţie de procedeul de obţinere, se prezintă la prelucrarea mecanică cu anumite abateri dimensionale şi de formă, abateri de la poziţia reciprocă corectă a suprafeţelor, neregularităţi şi defecte de suprafaţă etc. Prin procesul de prelucrare mecanică, aceste abateri se înlătură sau se reduc în limite admisibile. Reducerea abaterilor semifabricatului în procesul de aşchiere se face progresiv, ceea ce impune ca prelucrarea să se facă prin mai multe faze sau operaţii. De asemenea, după fiecare fază de prelucrare apar abateri datorate de însuşi procesul de aşchiere şi care depind de procedeul de prelucrare, de regimurile de aşchiere, de orientare şi de alţi factori tehnologici.

Îndepărtarea sau reducerea în limite admisibile a abaterilor prelucrării precedente impune ca valoarea adaosului de prelucrare pentru faza curentă să fie suficientă pentru ca abaterile fazei precedente să fie înlăturate.

În continuare se vor prezenta, succint, abaterile rezultate din operaţiile de prelucrare precedente şi din operaţia de prelucrare considerată, a căror valoare influenţează şi determină valoarea adaosului de prelucrare.

a. Adâncimea medie a neregularităţilor rezultată la prelucrarea anterioară Rzi-1 . Pentru prima prelucrare de degroşare, Rz reprezintă adâncimea medie a neregularităţilor semifabricatului. Pentru a doua prelucrare prin aşchiere Rzl reprezintă adâncimea medie a microneregularităţilor rezultate după prima aşchiere ş.a.m.d.

La o prelucrare oarecare i, se ia în calculul adaosului de prelucrare mărimea Rzi-1 de la prelucrarea anterioară.

Mărimea Rzi-1 depinde de procedeul de prelucrare, regimul de aşchiere şi condiţiile efectuării fazei sau operaţiei precedente.

b. Adâncimea stratului superficial a cărei structura şi proprietate se deosebesc de cele ale metalului de baza şi care a rezultat la operaţia prealabila celei considerate, notată cu Si-1 . Acest strat superficial va fi îndepărtat total sau parţial la prelucrarea considerata. La semifabricatele turnate din fonte cenuşii, stratul de suprafaţă constă dintr-o crustă perlitică dură, cu incluziuni metalice şi alte defecte; din această cauză, pentru a crea condiţii normale de lucru pentru sculele aşchietoare, aceasta trebuie îndepărtată în întregime la prima prelucrare de degroşare.

La piesele forjate şi matriţate stratul de suprafaţa rezultă decarburat şi cu oxizi formaţi in timpul încălzirii, care produc o uzare intensă a sculei aşchietoare. De aceea este necesar ca acesta să fie îndepărtat în întregime la prima prelucrare de degroşare.

În urma prelucrării prin aşchiere, ca urmare a deformării grăunţilor cristalini, stratul de suprafaţă rezultă ecruisat. Este indicat ca, la ultima trecere de finisare, acesta să nu fie

66

Fig. 5.17 Fig. 5.18

Page 67: Curs tfp-vlase (1)

îndepărtat în întregime, în vederea asigurării unei rezistenţe la uzare mărite a piesei în exploatare şi obţinerii unei calităţi superioare a suprafeţei prelucrate.

După călirea superficială a pieselor trebuie ca stratul de suprafaţă să nu fie îndepărtat la prelucrările de rectificare sau finisare prin alte procedee.

c. Abaterile de la poziţia nominală a suprafeţei prelucrate faţă de suprafeţele de bază ale semifabricatului se denumesc abateri spaţiale şi influenţează valoarea adaosului de prelucrare. Acestea se iau în calculul adaosului de prelucrare tot de la trecerea anterioară, se notează cu ρi-1 şi pot fi:

- necoaxialitatea alezajului de prelucrat cu suprafeţele cilindrice exterioare ale semifabricatului, de exemplu la flanşe, bucşe, cilindri etc.;

- necoaxialitatea suprafeţelor exterioare de prelucrat ale arborilor în trepte faţă de suprafeţele fusurilor sau găurilor de centrare;

- neparalelismul suprafeţei de prelucrare cu suprafeţele de orientare;- neperpendicularitatea suprafeţelor frontale de prelucrat faţă de axa arborelui;- neperpendicularitatea direcţiei de avans a burghiului faţă de suprafaţa frontala a

piesei, ca rezultat al abaterilor de la poziţia reciproca a subansamblurilor maşinii-unelte ş.a.d. Eroarea de orientare şi fixare la prelucrarea considerate εi face ca suprafaţa de

prelucrat să nu ocupe aceeaşi poziţie faţă de traiectoria sculei aşchietoare reglată la dimensiune, la toate piesele din lot.

Eroarea de orientare εo apare în cazul necoincidenţei bazei de orientare cu baza de măsurare şi depinde de schema de orientare a semifabricatului.

Eroarea de fixare εf apare datorita deplasării suprafeţelor de prelucrat ale semifabricatului faţă de poziţia iniţială de orientare, sub acţiunea forţelor de fixare aplicate. Această deplasare poate fi compensată la reglarea sculei la dimensiune, dacă valoarea deplasării este constantă la diferitele semifabricate din lotul respectiv. La fixarea în dispozitiv cu strângere pneumatică sau hidraulică se asigură o mărime relativ stabilă a forţelor de fixare, de aceea, aceste erori, relativ constante, pot fi luate în calculul cotei de reglare a sculei la dimensiune. Nu acelaşi lucru se întâmpla la fixările manuale, unde variaţia mare a forţelor conduce la erori de fixare variabile într-o plajă de valori la fel de mare, care nu se pot lua în calculul cotei de reglare a sculei la dimensiune.

Erorile de fixare apar, de asemenea, datorita deformaţiilor de contact dintre semifabricat şi reazemele principale din dispozitiv, neomogenităţii stratului superficial, erorilor macro şi microgeometrice ale suprafeţei de aşezare a semifabricatului ş.a.

Dacă sub acţiunea forţelor de fixare deplasarea bazei de măsurare se produce perpendicular pe direcţia dimensiunii care trebuie respectată la prelucrare, atunci eroarea de fixare se poate considera zero.

Dacă orientarea semifabricatului se face prin intermediul unui dispozitiv de prindere, atunci în eroarea de orientare a semifabricatului va intra şi eroarea de orientare a dispozitivului pe maşina-unealta. De exemplu, eroarea de orientare a dispozitivelor rotitoare pe arborii principali ai maşinilor-unelte, erorile de indexare a dispozitivelor la prelucrările cu mai multe poziţii, erorile de orientare ale semifabricatelor provocate de uzura neuniformă a reazemelor principale din dispozitive ş.a.

La prelucrarea suprafeţelor de revoluţie vectorii εo, εf pot avea direcţii oarecare, ce nu pot fi prevăzute şi, în acest caz, eroarea cumulată se va calcula prin regula mediei pătratice:

∑ ∑= =

+=+=n

i

m

ifioifo sau

1 1

2222 ; εεεεεε

La prelucrarea suprafeţelor plane, paralele cu baza de aşezare, vectorii εo şi εf sunt coliniari şi, în acest caz, eroarea cumulată se va calcula cu relaţia

fo εεε +=

67

Page 68: Curs tfp-vlase (1)

Abaterile spaţiale şi eroarea de orientare şi fixare sunt vectori deoarece au atât valoare numerică, cât şi o direcţie şi un sens. Însumarea lor se va face vectorial.

La prelucrarea suprafeţelor de revoluţie exterioare şi interioare, vectorii ρi-1 şi εi pot avea direcţii oarecare, de aceea însumarea acestor vectori se face cu relaţia

2211 iiii ερερ +=+ −−

La prelucrarea suprafeţelor plane, cei doi vectori sunt coliniari, deciiiii ερερ +=+ −− 11

Adaosul de prelucrare intermediar minim se calculează cu relaţiile următoare:- pentru adaosuri simetrice (pe diametru) la suprafeţele exterioare şi interioare de

revoluţie,

( ) 22111min 222 iiizii SRA ερ +++= −−−

- pentru adaosuri simetrice la suprafeţe plane opuse, prelucrate simultan( )iiizii SRA ερ +++= −−− 111min 22

- pentru adaosuri asimetrice, la suprafeţe plane opuse prelucrate în faze diferite sau pentru o singura suprafaţă plană,

iiizii SRA ερ +++= −−− 111min

În diferite cazuri concrete de prelucrare, unele dintre componentele adaosului de prelucrare se pot exclude din relaţia de calcul. Astfel, la prelucrarea semifabricatelor din fontă cenuşie şi aliaje neferoase, adâncimea stratului cu defecte S se ia în calcul numai pentru adaosul primei faze de prelucrare. La celelalte prelucrări, mărimea Si-1 se exclude din relaţie, deoarece în stratul superficial, la prelucrarea fontei cenuşii şi a aliajelor neferoase, nu se observa modificări însemnate şi adaosurile de prelucrare devin:

iizii RA ερ ++= −− 11min

sau pentru suprafeţe cilindrice,22

11min 222 iizii RA ερ ++= −−

De asemenea, la rectificarea pieselor cu tratamente termochimice şi călire superficială, se exclude termenul Si-1 pentru a se păstra proprietăţile utile ale stratului superficial (duritate mare, rezistenţă la uzare etc.).

La prelucrarea suprafeţelor de revoluţie cu centrarea semifabricatului pe găuri de centrare, între vârfuri, eroarea de centrare poate fi considerata zero, după direcţia radială şi adaosul de prelucrare devine

( )111min 22 −−− ++= iizii SRA ρLa prelucrarea găurilor cu scule aşchietoare care se autocentrează după gaura iniţială

(broşe, alezoare articulate pe axul maşinii-unelte), abaterile spaţiale ale axei găurii nu pot fi înlăturate şi de aceea termenul ρi-1 se exclude din relaţia de calcul; totodată, datorită autocentrării sculei, eroarea de centrare este zero şi adaosul devine

( )11min 22 −− += izii SRALa prelucrările de supranetezire sau lustruire cu adaos simetric, adaosul de prelucrare

pe o parte este dat de valoarea rugozităţii de la trecerea anterioara (Aimin =Rzi-1).

5.9.3. Calculul dimensiunilor intermediare

Pe baza adaosurilor intermediare minime calculate, se pot determina dimensiunile intermediare pentru suprafeţele piesei de prelucrat.

Dimensiunile intermediare sau interoperaţionale sunt dimensiunile pe care le capătă în mod succesiv suprafeţele piesei, la diferitele faze şi operaţii de prelucrare prin aşchiere, începând de la starea de semifabricat până la piesa finită. Acestea sunt dimensiunile cu caracter tehnologic şi se notează în documentaţia de fabricaţie, respectiv în planele de

68

Page 69: Curs tfp-vlase (1)

operaţii, fişele tehnologice etc. Ele determină, de asemenea, dimensionarea verificatoarelor la controlul cu calibre limitative, dimensiunile sculelor aşchietoare pentru prelucrarea găurilor (burghiu, lărgitor, alezor) etc.

Dimensiunile intermediare se determină cu relaţii de calcul care se stabilesc din analiza schemelor de dispunere a adaosurilor intermediare şi toleranţelor tehnologice. Dispunerea adaosurilor de prelucrare intermediare este diferită, după cum prelucrarea se realizează prin metoda obţinerii individuale a dimensiunilor (metoda trecerilor de probă) sau prin metoda obţinerii automate a dimensiunilor (când reglarea sculei s-a făcut prin piese de probă sau etalonate).

În fig. 5.19 se prezintă schema dispunerii adaosurilor intermediare la prelucrarea prin metoda obţinerii individuale a dimensiunilor, pentru suprafeţe exterioare - arbori (fig. 5.19, a) şi suprafeţe interioare - alezaje (fig. 5.19, b).

Fig. 5.19.Pentru suprafeţele cilindrice exterioare,

minmax1max2 iii ddA −= −

maxmin1min2 iii ddA −= −

unde: Ai max, Ai min reprezintă adaosul de prelucrare maxim, respectiv minim, pentru faza considerate i; di-1 max, di-1 min - dimensiunea maximă, respectiv minimă, care se obţine la faza precedentă de prelucrare; di max, di min - dimensiunea maximă, respectiv minimă, care se obţine la faza curentă de prelucrare.

Se observa că adaosul de prelucrare nu are o valoare constantă pentru toate semifabricatele din lot, ci variază între valorile Amin şi Amax .

Se defineşte adaosul de prelucrare nominal Ai nom ca fiind diferenţa dintre dimensiunea nominală obţinută la faza anterioară di-1 nom şi cea curentă di nom :

inomnomiinom ddA −= −12

Pentru suprafeţele cilindrice interioare adaosurile de prelucrare (fig. 5.19,b) sunt:min1maxmax2 −−= iii DDA

max1minmin2 −−= iii DDA

nomiinominom DDA 12 −−=Dimensiunile nominale pentru diferitele faze de prelucrare ale unei suprafeţe, în

cazul prelucrării prin treceri de probă, se iau astfel:- Pentru suprafeţele de tip arbore, dimensiunea nominală se ia egală cu dimensiunea

maximă, câmpul de toleranţă fiind dispus în minus faţă de dimensiunea nominală; în acest fel, executantul atinge la prelucrare întâi valoarea nominală a dimensiunii şi apoi urmează câmpul de toleranţă, astfel încât sunt reduse la minim posibilităţile de apariţie a rebutului nerecuperabil. Executantul calculează mai uşor adâncimea de aşchiere la ultima fază de finisare, prin scăderea unei dimensiuni nominale din dimensiunea obţinută la faza anterioară.

69

Page 70: Curs tfp-vlase (1)

- Pentru suprafeţele de tip alezaj, dimensiunea nominală se ia egală cu dimensiunea minima, dispunerea câmpului de toleranţă fiind în plus faţă de dimensiunea nominală. Şi în acest caz, în timpul prelucrării, se atinge mai întâi dimensiunea nominală, iar câmpul de toleranţă urmează în continuare.

- Grosimea unei proeminenţe sau a unui perete (fig. 5.20, a) corespunde cu diametrul unui arbore şi de aceea câmpul de toleranţa se amplasează în minus faţă de dimensiunea nominală.

Fig. 5.20.- Lăţimea unui canal sau a unei adâncituri (fig. 5.20, b) se asimilează cu diametrul

unui alezaj, iar câmpul de toleranţa se dispune în plus faţă de dimensiunea nominală.Dimensiunile nominale şi adaosurile nominale se exprima astfel:- pentru suprafeţele de tip arbore,

max11 −− = inomi dd

maxiinom dd =

maxmax12 iiinom ddA −= −

- pentru suprafeţele de tip alezaj,min11 −− = inomi DD

miniinom DD =

min1min2 −−= iiinom DDA

Din desenul de execuţie se cunosc dimensiunile limita finale. Plecând de la aceste dimensiuni, se calculează dimensiunile intermediare pentru celelalte faze.

Dimensiunile intermediare în funcţie de adaosul de prelucrare minim calculat sunt:- pentru suprafeţele de tip arbore,

minmaxmin1 2 iii Add +=−

1min1max1 −−− += iii Tdd

- pentru suprafeţele de tip alezaj,minminmax1 2 iii ADD −=−

1max1min1 −−− −= iii TDD

Dimensiunile intermediare în funcţie de adaosul de prelucrare nominal dat în tabelele normative sunt:

- pentru suprafeţele de tip arbore,inomii Add 2maxmax1 +=−

1max1min1 −−− −= iii Tdd

- pentru suprafeţele de tip alezaj,inomii ADD 2minmin1 −=−

70

Page 71: Curs tfp-vlase (1)

1min1max1 −−− += iii TDD

La dimensiunile nominale ale semifabricatelor brute abaterile limită sunt date în plus şi în minus, cum se vede în fig. 5.21.

Fig. 5.21.Dimensiunile nominale ale semifabricatului brut se obţin astfel:- pentru suprafeţele exterioare, de tip arbore,

inomnomSnom AAAundeAdd +=+= minmax1 22:;2

- pentru suprafeţe interioare, de tip alezaj,snomnomSnom AAAundeADD +=−= minmin1 22:;2

La prelucrarea prin metoda obţinerii automate a dimensiunilor apare o dispunere a adaosurilor diferită faţă de metoda obţinerii individuale a dimensiunilor. Aceasta se explică prin faptul că, la prelucrarea pe maşini-unelte reglate în prealabil la dimensiune, datorită deformaţiilor elastice ale elementelor sistemului tehnologic, au loc fenomene de copiere, care constau în aceea că, la prelucrarea unei piese cu dimensiunea minimă hi-1min , se obţine dimensiunea himin la faza considerată i, iar la prelucrarea unei piese cu dimensiunea maximă hi-1max se obţine dimensiunea himax (fig. 5.22):

Fig. 5.22.

minmin1min iii hhA −= −

maxmax1max iii hhA −= −

1min1max1 −−− += iii Thh

iii Thh += minmax

iiiii ThThA −−+= −− min1min1max

iiii TTAA −+= −1minmax

minminmin1 iii Ahh +=−

Toleranţele pentru calculul adaosurilor intermediare maxime se iau din normative.Dimensiunile minime limită ale semifabricatului rezultate se rotunjesc în plus pentru

piese de tip arbore şi în minus pentru piese de tip alezaj, folosind atâtea zecimale câte are

71

Page 72: Curs tfp-vlase (1)

toleranţa pentru fiecare trecere.Aplicând relaţiile finale în cazul prelucrării unui arbore în mai multe faze (fig. 5.23,

A1 - adaos de degroşare; A2 - de semifinisare; A3 - de finisare), se obţin următoarele adaosuri de prelucrare totale şi dimensiuni intermediare:

min3min2min1min AAAAT ++=

max3max2max1max AAAAT ++=

minmin3min 2 TS Add +=

maxmax3max 2 TS Add +=În fig. 5.23 dimensiunile finale prescrise sunt d3min şi d3max, iar dimensiunile

intermediare d2min şi d2max - înainte de finisare, d1min şi d1max - înainte de semifinisare, dS min şi dSmax - înainte de degroşare, adică dimensiunile semifabricatului:

min3min3min2 2Add +=

2min2max2 Tdd +=

min2min2min1 2Add +=

1min1max1 Tdd +=

min1min1min 2AddS +=Tdd SS += minmax

În cazul adaosurilor nominale date de normative, dimensiunile semifabricatului se calculează astfel:

nomSnom Add 2max3 +=

iSnomS add +=min

sSnomS add +=max

în care as şi ai. sunt abaterile superioare şi inferioare ale semifabricatului faţă de dimensiunea nominală, date în tabele standardizate.

5.10 Calculul regimurilor de aşchiere şi al durabilităţii sculei aşchietoare5.10.1. Generalităţi

În proiectarea proceselor tehnologice de prelucrări mecanice o atenţie deosebită se acordă calculului regimului de aşchiere şi durabilităţii sculei. Aceste calcule, trebuie să admită, ca ipoteză, fie asigurarea unui cost minim al operaţiei tehnologice, fie asigurarea unei productivităţi maxime a prelucrării, în cazul în care parametrii regimului de aşchiere şi durabilitatea vor fi judicios calculate, asigurarea unui cost minim sau a unei productivităţi

72

Fig. 5.23.

Page 73: Curs tfp-vlase (1)

maxime vor fi hotărâte, în ultimă instanţă, de durabilitate. De aceea, durabilitatea poate fi: durabilitate economică şi durabilitate optimă, în raport cu scopul ce se urmăreşte. Prin extensie se ajunge la noţiunile de regimuri economice de aşchiere sau optime dintr-un anumit punct de vedere. Este aproape imposibil să se calculeze un regim de aşchiere optim din toate punctele de vedere: economic, al productivităţii maxime, al energiei minime etc. De aceea, corect este să se precizeze de la început funcţia de optimizare sau funcţia scop: cost minim, productivitate maximă, energie consumată minimă, consum minim de scule etc.

În funcţie de multitudinea condiţiilor pe care trebuie să le satisfacă, în funcţie de măsura în care instrumentul matematic este utilizat şi, în fine, în funcţie de modul în care se determină durabilitatea sculei (separat sau o dată cu parametrii regimului de aşchiere), calculul regimului de aşchiere se poate face prin două metode, şi anume: metoda clasică şi metoda programării matematice.

Metoda clasică se caracterizează prin determinarea în prealabil a unei valori a durabilităţii şi apoi a parametrilor regimului de aşchiere, cu verificarea ulterioară a unor condiţii restrictive în mod succesiv.

Metoda programării matematice a devenit utilizabilă numai în urma dezvoltării teoriei programării matematice şi apariţiei maşinilor electronice de calcul. Această metodă presupune un model matematic care înglobează o funcţie de optimizare şi foarte multe condiţii restrictive din a căror rezolvare simultană rezultă regimul de aşchiere optim. Metoda, la rândul ei, se subdivide în două: metoda programării matematice, cu considerarea durabilităţii constante, determinată în prealabil; metoda programării matematice, cu considerarea durabilităţii variabile o dată cu parametrii regimului de aşchiere; în cadrul acestei metode durabilitatea nu se calculează în prealabil, ci se deduce simultan cu parametrii regimului de aşchiere: t, s, v.

5.10.2. Calculul clasic al regimului de aşchiere şi al durabilităţii sculei

a. Calculul durabilităţii. Metoda clasică pentru calculul regimului de aşchiere presupune determinarea în prealabil a durabilităţii sculei. Durabilitatea poate fi stabilită prin calcul sau aleasă din normative în funcţie de secţiunea corpului sculei şi calitatea părţii active a sculei.

De exemplu, la un cuţit de strunjit cu secţiunea normală 25 x 25 mm2 din oţel rapid, durabilitatea normată este 60 min, iar pentru alt cuţit de aceeaşi secţiune normală, dar cu partea activă din carburi metalice, durabilitatea normată este 90 min.

Determinarea durabilităţii prin calcul se face în funcţie de scopul urmărit: productivitatea maximă, cost minim etc.

Dacă se urmăreşte o productivitate maximă, durabilitatea se calculează cu relaţia( ) [ ]min;/1 mmtT sop −= (1)

iar dacă se urmăreşte un cost minim al prelucrării,( )[ ]( ) [ ]min;/1 12 CCtmmT soc +−= (2)

în care: m reprezintă exponentul durabilităţii, care se determină experimental în funcţie de cuplul semifabricat-sculă; ts - timpul necesar unei schimbări a sculei (şi reglarea maşinii-unelte cu această ocazie), în min; C1 - retribuţia muncitorului de la maşina-unealtă, în lei/min; C2 - cheltuielile de exploatare a sculei calculate cu relaţia

[ ]leinCCtC ssr ;/32 +⋅= (3)în care: tr este timpul cât durează reascuţirea sculei, în min; C3 - retribuţia muncitorului de la ascuţitorie, în lei/min; Cs - costul iniţial al sculei, în lei; ns - numărul de ascuţiri permis până la scoaterea din uz a sculei.

Parametrii regimului de aşchiere pot fi calculaţi analitic sau pot fi aleşi din normative

73

Page 74: Curs tfp-vlase (1)

pentru diverse procedee de prelucrare. Calculul analitic se poate realiza manual sau cu ajutorul calculatorului.

b. Stabilirea adâncimii de aşchiere şi a numărului de treceri. Adâncimea de aşchiere se stabileşte în funcţie de adaosul de prelucrare determinat pentru operaţia dată. Mărimea adâncimii de aşchiere trebuie astfel stabilită încât să se asigure folosirea raţională a sculei, a puterii maşinii-unelte, tinzându-se pe cât posibil la reducerea numărului detreceri la minimum.

La prelucrările de degroşare, atunci când rigiditatea sistemului tehnologic şi puterea maşinii-unelte permit, mărimea adâncimii de aşchiere se stabileşte astfel încât întregul adaos de prelucrare să fie îndepărtat într-o singură trecere. Astfel, se va asigura o productivitate cât mai ridicată. Prin prelucrarea de degroşare se îndepărtează circa 70-80% din adaosul de prelucrare total.

La prelucrările de semifinisare şi finisare, la stabilirea adâncimii de aşchiere trebuie să se aibă în vedere asigurarea condiţiilor de precizie şi rugozitate impuse, care sunt superioare celor de la degroşare.

Pentru condiţii de aşchiere defavorabile cum sunt aşchierea unor suprafeţe întrerupte, cu şocuri de angajare, cu adaosuri neuniforme, cu zone dure etc., adâncimea de aşchiere va avea valori mai reduse decât în condiţii normale de lucru.

Dacă adaosul de prelucrare este prea mare faţă de puterea de aşchiere admisă, mai ales atunci când trecerile de la o treaptă la alta în cazul prelucrării arborilor au diferenţe mari, atunci adaosul de prelucrare va fi divizat în mai multe treceri i:

tAi p=

c. Stabilirea avansului de aşchiere. Avansul de aşchiere se stabileşte în funcţie de natura prelucrării şi adâncimea de aşchiere stabilită anterior.

În general, la prelucrările de degroşare se folosesc avansuri mari, în detrimentul vitezei de aşchiere, pentru a se obţine productivităţi ridicate. Valorile avansurilor sunt limitate însă de rezistenţa sculei aşchietoare, rezistenţa mecanismului de avans al maşinii-unelte, rigiditatea semifabricatului etc.

La prelucrările de finisare se folosesc avansuri relativ mici, impuse de necesitatea realizării parametrilor de precizie şi calitate ceruţi.

d. Stabilirea vitezei de aşchiere. Viteza de aşchiere se stabileşte în funcţie de materialul semifabricatului, materialul părţii active a sculei, adâncimea şi avansul de aşchiere stabilite anterior, durabilitatea sculei aşchietoare, posibilităţile maşinii-unelte.

Valorile vitezei de aşchiere se pot alege din tabele normative în funcţie de factorii enumeraţi mai înainte, sau se calculează analitic cu relaţia lui Time - Taylor:

ωακκγ KKKKKKKKKKKKstT

Cv uzqrscstpyxm

vvvv

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅

= 1 (4)

în care: Cv este o constantă, determinată experimental în funcţie de cuplul semifabricat-sculă; mv, xv, yv - exponenţi determinaţi experimental în funcţie de condiţiile de aşchiere; Kp

- coeficientul de prelucrabilitate a semifabricatului dat; Kst - coeficient care depinde de starea materialului de prelucrat (normalizat, recopt etc.); Kc - coeficient care depinde de starea suprafeţei de prelucrat (cu sau fără crustă); Ks coeficient care depinde de materialul părţii active a sculei; Kγ - coeficient care depinde de unghiul de degajare al sculei; KK - coeficient care depinde de unghiul de atac principal al sculei; KK1 – coeficient care depinde de unghiul de atac secundar al sculei; Kα - coeficient care depinde de unghiul de aşezare al sculei; Kr - coeficient care depinde de raza la vârf a sculei; Kq - coeficient care depinde de aria secţiunii cuţitului; Kuz - coeficient care depinde de gradul de uzare al sculei; Kω - coeficient care depinde de lichidul de aşchiere utilizat.

Valorile acestor coeficienţi sunt date în tabele normative. Se observă volumul relativ

74

Page 75: Curs tfp-vlase (1)

mare de calcule pentru stabilirea vitezei de aşchiere. De aceea, utilizarea metodei de calcul analitic este limitată, aceasta justificându-se în cazul producţiilor de serie mare şi de masă.

După stabilirea vitezei de aşchiere se calculează turaţia piesei (la strunjire, rectificare) sau a sculei (la găurire, frezare etc.) cu relaţia

[ ]min/1000

rotD

vn

⋅⋅=

π(5)

în care D este diametrul piesei sau al sculei aşchietoare, în mm.Valoarea obţinută se pune de acord cu turaţiile maşinii-unelte pe care se face

prelucrarea, alegându-se turaţia imediat inferioară sau superioară dacă Δv% < 5%. După determinarea turaţiei reale se calculează viteza reală de aşchiere cu relaţia

[ ]min/1000

mnD

v r⋅⋅= π(6)

Variaţia vitezei se calculează cu relaţia

%5%100% <⋅−

=∆r

r

v

vvv (7)

Viteza de avans se calculează în funcţie de avansul şi turaţia stabilite anterior, astfel:- pentru strunjire şi găurire, [ ]min/mmnsvs ⋅=- pentru frezare, [ ]min/mmznsv ds ⋅⋅=

unde: n este turaţia piesei la stunjire sau a sculei la găurire şi frezare, în rot/min; sd - avansul pe dinte la frezare, în mm/dinte; z - numărul de dinţi ai frezei.

e. Verificarea puterii motorului electric. După stabilirea parametrilor de aşchiere, se determină puterea de aşchiere reală

[ ]kWvF

P ryr η⋅

⋅=

6000(8)

unde: Fy este componenta principală a forţei de aşchiere, în daN; vr - viteza de aşchiere reală, în m/min; η - randamentul maşinii-unelte (0,8 ... 0,9).

Puterea calculată cu relaţia (5.78) se compară cu puterea nominală a motorului electric care acţionează maşina-unealtă PME. În cazul în care Pr < PME , se consideră că regimul de aşchiere stabilit se poate realiza pe maşina-unealtă aleasă.

5.10.3. Calculul regimului optim de aşchiere şi a durabilităţii sculei prin metoda programării matematice

Din cele arătate rezultă că, datorită determinării succesive a parametrilor regimului de aşchiere, metoda clasică implică în calculul regimurilor de aşchiere, arbitrariul. Metoda programării matematice înlătură aproape total arbitrariul. După cum s-a arătat, această metodă modernă de calcul a regimurilor de aşchiere se subdivide în două: metoda durabilităţii constante şi a durabilităţii variabile. Ambele metode elimină arbitrariul, dar numai metoda durabilităţii variabile asigură costul minim sau productivitatea maximă.

Utilizarea programării matematice presupune întocmirea şi rezolvarea unui model matematic care conţine o funcţie de optimizare sau funcţie scop şi mai multe funcţii sau relaţii restrictive.

A. Funcţia de optimizare, în cazul când se urmăreşte ca prelucrarea să se realizeze la un cost minim, funcţia de optimizare se determină ţinând seama de: C1 care reprezintă retribuţia muncitorului ce efectuează prelucrarea la operaţia respectivă, în lei/min; C2 - cheltuielile legate de schimbarea sculei, în lei; τb - timpul de bază ( de maşină), în min; nsi - numărul de reascuţiri ale sculei în timpul prelucrării piesei la operaţia respectivă. Astfel:

75

Page 76: Curs tfp-vlase (1)

[ ]

[ ]

Tn

tsn

Al

leinCCC

bsi

pb

sib

τ

τ

τ

=

⋅⋅⋅

=

⋅+⋅=

min

21

(9)

unde: T este durabilitatea sculei aşchietoare, în min; Ap - adaosul de prelucrare care se îndepărtează de pe piesă la operaţia respectivă, în mm, rezultând costul prelucrării

[ ]leiTC

C

tsn

AlCC p

+⋅⋅

⋅⋅=

1

21 1

(10)Atunci când se urmăreşte să se obţină o productivitate maximă, funcţia de optimizare

se determină ţinând seama, în afară de τb şi nsi , şi de timpul τs necesar pentru înlocuirea sculei uzate şi reglarea la dimensiune a maşinii-unelte. Îîn acest caz timpul de lucru pe bucată va fi

ssibbuc n τττ ⋅+= (11)Ţinând seama de relaţiile de mai sus, se obţine

+

⋅⋅⋅

=Ttsn

Al spbuc

ττ 1 (12)

B. Funcţiile restrictive. Durabilitatea sculei aşchietoare. Pentru determinarea relaţiei restrictive a durabilităţii se pleacă de la egalarea relaţiilor (4) şi (6):

1000

ndK

stT

Ctotyxm

vvvv

⋅⋅=⋅⋅⋅

π(13)

de unde rezultă relaţia de restricţie căutată

d

KCstnT totvyxm vvv

⋅⋅⋅=⋅⋅⋅

π1000

(14)

în care d este diametrul suprafeţei care se prelucrează.Ritmul liniei tehnologice. Atunci când procesul tehnologic de prelucrare a piesei se

efectuează pe o linie tehnologică în flux continuu, timpul de lucru pe bucată la fiecare operaţie trebuie să fie egal sau puţin mai mic decât ritmul liniei tehnologice. Deci, regimul de aşchiere, care trebuie să asigure un cost minim sau o productivitate maximă, va fi îngrădit de ritmul liniei tehnologice. Dependenţa parametrilor regimului de aşchiere de ritmul liniei tehnologice, de gradul de încărcare a maşinii-unelte pe care se execută operaţia respectivă (şi de alţi factori) se determină în felul următor: cunoscând ritmul liniei tehnologice Rl şi timpul de lucru pe bucată τbuc , rezultă numărul de maşini-unelte pe care trebuie să se facă operaţia respectivă:

l

bucmu R

Qτ= (15)

Întrucât, de cele mai multe ori, din acest raport rezultă un număr fracţionar, acesta se rotunjeşte la un număr întreg care va reprezenta numărul de maşini-unelte real (Qmur) pe care are loc prelucrarea piesei la operaţia respectivă. Raportul

imu

mur KQ

Q = (16)

reprezintă gradul de încărcare a maşinii-unelte. Din relaţia (15) şi (16) rezultăimurlbuci KQR ⋅⋅=τ (17)

Timpul de lucru pe bucată τbuc mai poate fi exprimat în funcţie de timpul de bază τb, timpul auxiliar τa, timpul de deservire tehnică şi organizatorică τdto , timpul de odihnă şi

76

Page 77: Curs tfp-vlase (1)

necesităţi fireşti τnf , timpul de pregătire încheiere repartizat pe bucată τpî , adicănpînfdteabbuc /ττττττ ++++= (18)

Întrucât ultimele patru componente ale timpului pe bucată sunt independente de regimul de aşchiere, se poate scrie

11 τττττ +⋅⋅

⋅=+=

stn

Alsau p

bucbbuc (19)

Timpul pe bucată trebuie să fie egal sau cu puţin mai mic decât ritmul liniei tehnologice şi, ţinând seama de relaţiile (17) şi (19), se obţine

imulp KQRstn

Al⋅⋅≤+

⋅⋅⋅

1τ (20)

de unde rezultă condiţia restrictivă căutată:

1τ−⋅⋅⋅

≥⋅⋅imul

p

KQR

Alstn

Puterea motorului electric trebuie să fie mai mare sau cel puţin egală cu puterea de aşchiere consumată, adică

η⋅⋅

≥6000

ryME

vFP (21)

în care: Fy este componenta principală a forţei de aşchiere, în daN; vr - viteza de aşchiere reală, în m/min; η - randamentul maşinii-unelte (0,8 ... 0,9).

Componenta Fy a forţei de aşchiere se poate determina după relaţii cunoscute (din teoria aşchierii metalelor), care, de exemplu pentru strunjire, este

yFyF

y

yx

Fy stCF ⋅⋅= (22)

unde: CFy. , xFy şi yFy sunt constante ale căror valori se determină experimental pentru fiecare caz concret de aşchiere în parte. Prelucrând relaţiile (6), (21) şi (22), se obţine relaţia restrictivă

dC

Pstn

y

yFyF

F

MEyx

⋅⋅⋅⋅⋅≤⋅⋅

πη6106

(23)

Rigiditatea dinamică a maşinii-unelte. Dacă se analizează relaţiile

xFxFx

yxFx

pdindindinx

stCF

TKRXRF

⋅⋅=

⋅⋅=⋅= 1

(24)

în care Rdin este rigiditatea dinamică a maşinii-unelte, Xdin - cedarea elastică şi K1 - fracţiunea din toleranţa piesei Tp , rezultă

xxFxF

Fpdinyx

CTKRst /1 ⋅⋅≤⋅ (25)

unde xFx, yFx şi CFx sunt constante determinate experimental.Rigiditatea semifabricatului, înlocuind în relaţia (25) valoarea rigidităţii

semifabricatului, se obţine relaţia restrictivă

)/(48 32 SFFp

yxlCTKIEst

xxFxF ⋅⋅⋅⋅≤⋅ (26)

Rigiditatea sculei aşchietoare. înlocuind în relaţia (25) valoarea rigidităţii sculei, se obţine relaţia restrictivă

)/(48 33 SCFp

yxlCTKIEst

xxFxF ⋅⋅⋅⋅≤⋅ (27)

Încărcarea maximă admisă de mecanismul de avans. Forţa maximă admisă de mecanismul de avans Fa trebuie să fie mai mare sau cel puţin egală cu componenta axială a forţei de aşchiere:

za FF ≥ (28)

77

Page 78: Curs tfp-vlase (1)

Înlocuind în relaţia (28) expresia componentei axiale a forţei de aşchiere Fz, în cazul particular al prelucrării prin strunjre, se obţine relaţia restrictivă impusă de acest factor:

zxFxF

Fayx

CFst /≤⋅ (29)

Temperatura rezultată în zona de aşchiere. Rezistenţa la uzare a muchiei aşchietoare a sculei este influenţată în mare măsură de temperatura acesteia în zona de aşchiere. Temperatura maximă admisibilă θa a muchiei aşchietoare a sculei în zona de aşchiere (θa = 500° C pentru scule din oţel rapid) trebuie să fie mai mare decât temperatura θ care ia naştere în zona de aşchiere şi asigură costul minim sau productivitatea maximă, adică

θθ ≥a (30)Ţinând seama de expresia temperaturii în zona de aşchiere la prelucrarea prin

strunjire, se obţineθθθ

θθ xyxa nstC ⋅⋅⋅≥ (31)

de unde rezultă condiţia restrictivă

θ

θθθθC

nst axyx ≤⋅⋅ (32)

unde xθ, yθ şi zθ sunt constante determinate experimental.Rugozitatea suprafeţei prelucrate. O influenţă deosebită asupra rugozităţii o are

avansul de lucru şi raza la vârf a sculei:

[ ]mr

sRz µ3

2

108

⋅= (33)

din care rezulta relaţia restrictivă pentru o rugozitate impusă suprafeţei care se prelucrează cu un cuţit cu raza r:

1000

82 rRs z ⋅⋅≤ (34)

Limitele adâncimii de aşchiere. Adâncimea de aşchiere trebuie să fie egală sau mai mică decât adaosul de prelucrare Ap şi egală sau mai mare decât adâncimea minimă t0 sub care aşchierea practic se elimină, având loc o tasare sau răzuire a materialului:

pAtt ≤≤0

Cinematica maşinii-unelte. La fiecare maşină-unealtă, datorită cinematicii cutiei de viteze şi de avansuri se poate realiza un număr determinat de turaţii şi avansuri în limitele nmin, nmax respectiv, smin şi smax . Parametrii regimului de aşchiere care se calculează trebuie să fie cuprinşi în limitele gamei de turaţii şi avansuri posibile de realizat pe maşina-unelată respectivă:

maxmin

maxmin

sss

nnn

≤≤≤≤

(35)

C. Modelul matematic de otimizare a parametrilor regimului de aşchiere şi a durabilităţii sculei. După ce s-au găsit funcţia de optimizare şi relaţiile restrictive se poate formula matematic problema determinării durabilităţii şi a regimului de aşchiere.

Dacă se consideră drept funcţie de optimizare relaţia (10), atunci, pentru prelucrarea prin strunjire, formularea matematică a problemei este următoarea: să se determine valorile mărimilor T, n, t, s care fac minimă funcţia (10) în condiţiile restrictive prezentate.

5.11. NORMAREA MUNCII5.11.1. Norma de muncă

78

Page 79: Curs tfp-vlase (1)

Prin normă de muncă se înţelege cantitatea de muncă repartizată unui executant într-o perioadă de timp pentru efectuarea unei lucrări sau a unui serviciu în anumite condiţii tehnico-organizatorice precizate.

Normele de muncă pot fi exprimate în mai multe forme, în funcţie de specificul activităţii: norme de timp, norme de producţie, norme de servire, sfere de atribuţiuni etc.

Pentru oricare dintre formele de exprimare, norma de muncă trebuie să descrie conţinutul muncii şi cantitatea de muncă ce trebuie efectuată, în cazul în care munca se desfăşoară în echipă, norma de muncă se exprimă sub forma normei de personal.

5.11.2. Norma de timp şi norma de producţie

Prin normă de timp se înţelege durata stabilită pentru executarea unei lucrări în anumite condiţii tehnico-organizatorice. Norma de timp se referă, cu precădere, la durata operaţiei de prelucrare şi se exprimă în minute.

Norma de producţie reprezintă cantitatea de lucru fizic dată în execuţie într-un anumit timp. În funcţie de caracterul lucrărilor executate, norma de producţie se poate exprima în diferite tipuri de unităţi: număr de piese, unităţi de greutate, de lungime, de suprafaţă, de volum etc. realizate în unitatea de timp.

La prelucrările pe maşini-unelte norma de timp se exprimă în minute pe bucată, iar norma de producţie în număr de piese executate într-un minut.

Între norma de timp τn şi norma de producţie Nr , există o legătură directă. Reducerea normei de timp implică o creştere proporţională a normei de producţie. Această legătură poate fi exprimată prin relaţia

rn N

1=τ

5.11.3. Structura normei de timp

La realizarea proceselor tehnologice de prelucrări mecanice, în componenţa normei de timp intră diferite categorii de timpi, consumaţi în mod diferit pentru realizarea sarcinii de producţie.

a. Timpul de pregătire - încheiere τpî este destinat executării unor lucrări la locul de muncă înaintea începerii şi după terminarea prelucrării lotului de piese, înainte de începerea lucrului, locul de muncă trebuie pregătit în mod corespunzător efectuării operaţiei de prelucrare a unui lot de piese. Această pregătire vizează, în principal, echiparea locului de muncă cu sculele, dispozitivele şi verificatoarele necesare executării operaţiei de prelucrare. Tot în această etapă se efectuează reglarea sistemului tehnologic şi prelucrarea uneia sau a câtorva piese de probă, în scopul verificării reglării efectuate. După îndeplinirea activităţilor menţionate, se poate trece la prelucrarea lotului de piese în serie.

După terminarea prelucrării lotului de piese, se consumă iarăşi un timp pentru dezafectarea locului de muncă de echipamentele şi reglările specifice operaţiei care s-a executat, în vederea pregătirii pentru o altă operaţie de prelucrare.

Suma celor două categorii de timp formează timpul de pregătire-încheiere, notat cu τpî. Timpul de pregătire-încheiere este afectat operaţiei de prelucrare încă din faza de proiectare a procesului tehnologic. Sub acest aspect, timpul de pregătire-încheiere are un profund conţinut tehnico-organizatoric.

În general, lucrările prevăzute a fi efectuate în cadrul timpului de pregătire-încheiere sunt executate de muncitorii reglori, aceştia având o înaltă pregătire profesională.

Timpul de pregătire-încheiere se dă în minute pe lot. De aceea, în cadrul normei de timp, exprimată în minute pe bucată, timpul de pregătire-încheiere trebuie împărţit la

79

Page 80: Curs tfp-vlase (1)

numărul de piese din lot.b. Timpul efectiv (operativ) τe reprezintă intervalul în cursul căruia se realizează

efectiv operaţia de prelucrare. Acesta conţine două componente: timpul de bază şi timpul auxiliar.

c. Timpul de bază τb este acela în care au loc modificări ale formei geometrice, dimensiunilor, calităţii suprafeţelor prelucrate în operaţia respectivă, în cadrul timpului de bază se conferă produsului, în mod direct, o parte din valoarea de întrebuinţare finală, ca urmare a modificărilor menţionate.

d. Timpul auxiliar τa este componenta timpului efectiv care se consumă în afara prelucrărilor propriu-zise, pentru realizarea unui complex de acţiuni necesare executării operaţiei de prelucrare. Acesta se compune dintr-o sumă de timpi elementari necesari următoarelor scopuri: orientarea şi fixarea semifabricatelor în dispozitiv sau pe masa maşinii-unelte, desfacerea semifabricatelor după prelucrare, scoaterea şi depozitarea acestora, manevrarea diferitelor organe ale maşinii-unelte, executarea curselor în gol, pornirea şi oprirea maşinii, schimbarea avansurilor, a turaţiilor etc.

În general, timpul auxiliar reprezintă o cotă parte însemnată în cadrul timpului efectiv, putând chiar depăşi timpul de bază. De aceea, la elaborarea proceselor tehnologice trebuie să se acorde o atenţie deosebită reducerii acestei categorii de timp, prin aceasta asigurându-se creşteri însemnate ale productivităţii muncii.

e. Timpul pentru deservirea locului de muncă τd este o categorie de timp care se consumă în scopul menţinerii locului de muncă într-o stare corespunzătoare sarcinii de producţie. Se compune din timpul pentru deservirea tehnică a locului de muncă τdt şi timpul pentru deservirea organizatorică a locului de muncă τdo .

Timpul pentru deservirea tehnică cuprinde: înlocuirea sculelor uzate, refacerea unor reglări, ascuţirea sculelor etc.

În timpul pentru deservirea organizatorică se efectuează: curăţirea şi ungerea maşinii la terminarea schimbului, aşezarea sculelor la începutul şi terminarea lucrului, îndepărtarea aşchiilor etc.

Defalcarea timpului de deservire în cele două categorii menţionate se explică prin faptul că elementele de timp care formează timpul pentru deservirea tehnică depind de lucrul care se execută concret, pe când timpul pentru deservirea organizatorică nu depinde de lucrul concret, fiind îndeobşte consumat la executarea oricărei categorii de lucrări. Din motivele arătate, timpul pentru deservirea tehnică se stabileşte în procente din timpul de bază, iar cel pentru deservirea organizatorică în procente din timpul efectiv.

f. Timpul pentru odihnă şi necesităţi fireşti τo este exprimat în procente din timpul efectiv şi reprezintă durata estimată pentru odihna fiziologică şi necesităţile fireşti ale lucrătorului.

Relaţia de calcul a normei de timp esteupîn n τττ +=

în care: τpî - este timpul de pregătire-încheiere; n - numărul pieselor din lot; τu – timpul unitar. Timpul unitar τu rezultă din însumarea timpilor care se consumă în cadrul operaţiei, fiind dat de relaţia

ododtabu ττττττ ++++=Evaluând timpii de deservire şi de odihnă ca procente din timpii de bază şi efectiv,

timpul unitar poate fi determinat cu relaţia

1001001

100100100132321 kkk

saukkk

beueebeu ττττττττ +

++=+++=

80

Page 81: Curs tfp-vlase (1)

5.12. ORGANIZAREA ŞI CONDUCEREA PROCESELOR DE PRELUCRARE5.12.1. Determinarea tipului de producţie

Pentru determinarea tipului de producţie se cunosc mai multe metode, dintre care se remarcă, prin uşurinţa cu care poate fi aplicată, metoda indicilor de constanţă. Această metodă permite stabilirea tipului de producţie la nivel reper-operaţie, pe baza gradului de omogenitate şi stabilitate în timp a lucrărilor care se execută la locul de muncă. Aceste două caracteristici de bază ale fabricaţiei pot fi cuantificate, pentru fiecare operaţie i şi reper j, cu ajutorul unui indice Kij. dat de relaţia

ijjij rK τ= (1)în care: rj este ritmul mediu al fabricaţiei reperului j, în min/buc; τij - timpul necesar pentru efectuarea operaţiei i la reperul j, în min/buc.

Dacă se notează cu Nj programul de producţie anuală a reperului j (care conţine şi stocul de siguranţă şi piesele de schimb), ritmul mediu rj se determină cu relaţia

jnj NFr = (2)în care Fn este fondul nominal de timp planificat a fi utilizat în mod productiv, exprimat în minute, care se poate determina cu relaţia

hkzF sn ⋅⋅⋅= 60 (3)z fiind numărul de zile lucrătoare în perioada considerată, ks - numărul de schimburi în care se lucrează şi h - numărul de ore lucrate într-un schimb.

În funcţie de valorile pe care le ia indicele Kij , operaţiile de prelucrare pot fi încadrate în următoarele tipuri de producţie: a) pentru Kij<1, producţie de masă; b) pentru l < Kij < 10, producţie de serie mare; c) pentru 10 < Kij. < 20, producţie de serie mijlocie; d) pentru Kij > 20, producţie de serie mică.

Datorită faptului că nu toate operaţiile se încadrează în acelaşi tip de producţie, este necesar ca, în funcţie de frecvenţa cu care indicele Kij se încadrează în limitele prezentate să se stabilească tipul predominant pentru fiecare reper j.

Tipul predominant de producţie în care se va încadra fabricaţia reperului j se stabileşte în funcţie de ponderea cea mai mare (peste 50%) a coeficienţilor a, b, c, d, calculaţi cu ajutorul relaţiilor următoare:

[ ] [ ] [ ] [ ]%100;%100;%;%100k

Sd

k

Sc

k

Sb

k

Ma mMjM ==== (4)

în care: k este numărul total de operaţii pe care le conţine procesul tehnologic, iar M, SM, SMj, Sm sunt respectiv, numărul de operaţii care se încadrează în tipurile de producţie de masă, serie mare, serie mijlocie şi serie mică.

În cazul în care nu se îndeplineşte condiţia prezentată mai înainte - de încadrare a procesului tehnologic într-un tip de producţie predominant - se cumulează valorile coeficienţilor începând cu producţia de masă (a + b > 50 %), iar tipul predominant va fi considerat după nivelul inferior al celor două tipuri luate în calcul.

Sistemele de producţie au un caracter dinamic, fiind influenţate de acţiunea unor factori de natură tehnică, economică şi organizatorică, care se modifică continuu în timp. Ca urmare a acestor modificări, se produc variaţii ale caracteristicii tipologice a producţiei. Dintre factorii cu influenţa cea mai semnificativă, se pot aminti: nivelul tehnic al utilajelor şi echipamentelor tehnologice, nivelul unificării şi tipizării constructive a produselor, gradul de mecanizare şi automatizare a operaţiilor de prelucrare şi control, modificarea volumului de producţie etc.

Dinamica sistemelor de producţie este influenţată în mod diferit, uneori chiar contradictoriu, de aceşti factori. Astfel, pe măsura creşterii volumului de producţie apare

81

Page 82: Curs tfp-vlase (1)

tendinţa de evoluţie spre un nivel superior (serie mare şi masă). Acestei tendinţe i se opune însă introducerea tehnicii noi şi perfecţionarea metodelor de organizare a fabricaţiei, care au ca efect reducerea consumului de manoperă.

Ţinând seama de caracterul dinamic al sistemelor de producţie, este necesar ca tipul producţiei să fie stabilit periodic, în scopul alegerii celor mai adecvate metode şi forme de organizare a fabricaţiei.

5.12.2. Legi şi principii specifice organizării proceselor tehnologice

Cele două legi de bază ale fabricaţiei în construcţia de maşini sunt următoarele:- Legea organizării fabricaţiei, în spaţiu şi timp, în conformitate cu procesul

tehnologic adoptat;- Legea concordanţei dintre tipul fabricaţiei (unicat, serie, masă) şi formele de

organizare a fabricaţiei (succesivă, paralelă, mixtă).Prima lege impune respectarea riguroasă a succesiunii stadiilor (operaţiilor)

procesului tehnologic proiectat.Potrivit celei de-a doua legi, fiecărui tip predominant de producţie îi corespund

metode şi forme specifice de organizare şi programare a producţiei. Cerinţele acestei legi impun respectarea unor principii de bază, şi anume: principiul proporţionalităţii, principiul paralelismului, principiul ritmicităţii şi principiul continuităţii.

a. Principiul proporţionalităţii exprimă cerinţa obiectivă a dimensionării, din punctul de vedere al capacităţilor de producţie, a verigilor înlănţuite tehnologic (locuri de muncă, grupe de maşini-unelte etc.) astfel încât o aceeaşi cantitate N de semifabricate să parcurgă într-un interval de timp τ toate operaţiile procesului tehnologic în succesiunea proiectată şi să asigure obţinerea volumului de producţie programat.

Acţiunea principiului proporţionalităţii are loc în mod diferenţiat în funcţie de caracterul tipologic al fabricaţiei (unicat, serie, masă).

În condiţiile fabricaţiei de serie mare şi masă, principiul proporţionalităţii impune o astfel de îmbinare şi sincronizare a locurilor de muncă încât procesul de fabricaţie să capete, pe cât posibil, un caracter continuu. Pentru realizarea acestui scop, ritmurile de lucru corespunzătoare diferitelor operaţii i ale procesului de fabricaţie a reperului j trebuie să respecte următoarele condiţii:

njjj rrr ≥≥≥ 21 (5)Aceste condiţii impun asigurarea unor ritmuri de lucru mai mari sau egale la operaţiile

curente i faţă de cele următoare i + 1. Prin acestea se elimină posibilitatea apariţiei "locurilor înguste", deci a strangulării fluxului de fabricaţie, dar, în cazul unor diferenţe mari între ritmuri la diferitele locuri de muncă, se reduce gradul de încărcare a parcului de maşini-unelte. De aceea, respectarea principiului proporţionalităţii presupune, în primul rând, determinarea corectă a numărului de maşini-unelte şi a gradului de încărcare a acestora.

Numărul de maşini-unelte necesar executării operaţiei i, în cadrul procesului tehnologic de fabricaţie a reperului j, se calculează cu relaţia

upn

jijij KF

Nm

⋅⋅

(6)

în care: τij este timpul unitar necesar executării operaţiei i, în min; Fn - fondul nominal de timp calculat cu relaţia (3); Kup - coeficient de utilizare planificat, prin care se asigură o rezervă de capacitate de producţie (Kup = 0,85...0,95); Nj - cantitatea de repere j.

În general, numărul mij rezultă în forma mij = a + b, unde a este partea întreagă, iar b partea zecimală. Valoarea mij se majorează sau se micşorează la o valoare întreagă ma după următoarele reguli:

- ma = a , dacă b ≤ 0,15 ;

82

Page 83: Curs tfp-vlase (1)

- ma = a + l, dacă b > 0,15 .Trebuie precizat, totuşi, că aplicarea fără discernământ a acestor reguli poate conduce

fie la strangularea fluxului de fabricaţie (cazul 1), fie la o încărcare neraţională a maşinilor-unelte (cazul 2). De aceea, se recomandă luarea tuturor măsurilor tehnico-organizatorice care să permită o cât mai bună sincronizare a locurilor de muncă.

Dintre aceste măsuri se pot aminti: concentrarea sau diferenţierea prelucrărilor, organizarea lucrului în paralel, prelucrarea semifabricatelor în pachet, modificarea regimurilor de lucru etc.

După adoptarea numărului de maşini-unelte ma se calculează coeficienţii de încărcare, pe tipuri de maşini-unelte Kîi şi pe ansamblul parcului de utilaje Kît , cu relaţiile următoare:

=

===k

iai

k

ii

îtai

iîi

m

mK

m

mK

1

1; (7)

În condiţiile producţiei de serie mijlocie şi mică, principiul proporţionalităţii se aplică ţinând seama de stabilitatea redusă a lucrărilor care se execută pe locurile de muncă. Întrucât gradul de omogenitate şi de continuitate a acestor lucrări este mic, fabricaţia de serie mijlocie şi mică se execută pe grupe de maşini omogene. De aceea, principiul proporţionalităţii se aplică, în acest caz, global, la nivelul grupelor de maşini-unelte omogene şi a totalităţii reperelor care se prelucrează pe grupa respectivă. În felul acesta, se creează o proporţionalitate între capacităţile de producţie ale verigilor înlănţuite tehnologic, conform condiţiilor:

jijupjiij NCPKCPCP =⋅≥ + ;,1 (8)în care: i = 1,2, ... , k reprezintă grupa de maşini-unelte de un anumit tip; j = l, 2, …, p - sortimentul de produse existent în fabricaţie; Nj - cantitatea anuală de produse de sortiment j; CPij - capacitatea de producţie a grupei i de maşini-unelte omogene; Kup - coeficient de utilizare planificat al capacităţii de producţie (Kup - 0,85 ... 0,95).

În cazul unei secţii de prelucrări mecanice cu sortiment de fabricaţie eterogen, capacitatea de producţie a unei grupe i de maşini-unelte (de exemplu maşini de găurit) se determină cu relaţia

[ ]anproduseNN

FCP jn

jjij

diij /

60

1

⋅⋅

=∑=

τ (9)

în care fondul de timp disponibil al grupei de maşini-unelte i[ ]anorefmF diidi /⋅= (10)

unde mi este numărul de maşini-unelte din grupă, iar fdi - fondul de timp disponibil al unei maşini-unelte din grupă, în ore/an.

Înlocuind relaţiile (9) şi (10) în relaţia (8), se obţine numărul teoretic de maşini-unelte din grupa omogenă i:

updi

n

jjij

i Kf

N

m⋅⋅

⋅=

∑=

601τ

(11)

Şi în acest caz, mi = a + b, unde a este partea întreagă a lui mi , iar b partea zecimală. Alegerea numărului real de maşini-unelte din grupă ma se face conform regulilor cunoscute, şi anume: 1) ma = a, dacă b < 0,15; 2) ma = a + l, dacă b > 0,15. După adoptarea numărului real de maşini-unelte, se calculează coeficienţii de încărcare pe grupe şi pe întregul parc de

83

Page 84: Curs tfp-vlase (1)

utilaje, cu relaţiile:

=

===k

iai

k

ii

îtai

iîi

m

mK

m

mK

1

1; (12)

Cu ajutorul acestor coeficienţi se poate aprecia eficienţa soluţiilor tehnologice şi organizatorice adoptate, atât la nivelul grupelor de maşini, cât şi global, pe întregul parc de utilaje.

b. Principiul paralelismului impune organizarea fabricaţiei astfel încât să se asigure executarea simultană a cât mai multor operaţii ale procesului tehnologic, în felul acesta se asigură un front larg de lucru, cu operaţii executate în paralel, fapt ce contribuie la reducerea duratei ciclului de fabricaţie.

Pentru a răspunde cerinţelor principiului paralelismului se adoptă diferite forme de organizare a fabricaţiei, în funcţie de tipul producţiei (individuală, serie, masă). Cele trei forme de bază ale organizării fabricaţiei în spaţiu şi timp sunt: organizarea succesivă, organizarea paralelă şi organizarea mixtă.

Organizarea succesivă se caracterizează prin aceea că transmiterea şi începerea prelucrării lotului de piese la fiecare operaţie i au loc numai după terminarea prelucrării tuturor pieselor din lot la operaţia precedentă i - 1. Acest tip de organizare poate fi conceput în două variante: fără respectarea principiului proporţionalităţii şi cu respectarea principiului proporţionalităţii.

În fig. 5.24 se prezintă un exemplu de organizare succesivă fără respectarea principiului proporţionalităţii. Se poate observa că datorită transmiterii pieselor pe loturi, de la oricare operaţie i la cea următoare i + 1, apare o întrerupere în circulaţia acestor piese, fapt ce conduce la mărirea duratei componentei tehnologice a ciclului de fabricaţie. Gradul de paralelism este în acest caz la limita sa inferioară, în orice moment, în fabricaţie se găseşte o singură piesă.

Fig. 5.24.

Gradul de paralelism poate fi apreciat cu ajutorul indicatorului densităţii de

84

Page 85: Curs tfp-vlase (1)

fabricaţie, notat cu ρ, care măsoară numărul de piese de acelaşi tip care se prelucrează simultan la operaţii diferite (în cazul analizat ρ = 1).

Durata ciclului de fabricaţie în cazul organizării succesive fără respectarea principiului proporţionalităţii este maximă şi se determină cu relaţia

∑=

=k

iuics nT

1τ (12)

în care n este numărul pieselor din lot; k - numărul de operaţii ale procesului tehnologic; τui - timpul unitar necesar executării operaţiei i.

Forma de organizare succesivă, fără respectarea principiului proporţionalităţii, este specifică producţiei de serie mică şi producţiei individuale.

În fig. 5.25 se prezintă un exemplu de organizare succesivă cu respectarea principiului proporţionalităţii, fabricaţia având un ritm rj = 1,5 min/buc. Caracteristica de bază a acestei forme de organizare este creşterea gradului de paralelism, prin mărirea numărului de maşini care participă la realizarea unei operaţii. Ca urmare, densitatea fabricaţiei creşte, iar durata ciclului de fabricaţie se micşorează. Densitatea procesului de fabricaţie este însă neuniformă, punând în evidenţă, şi în acest caz, lipsa de continuitate, datorită întreruperilor cauzate de lotizarea obiectelor muncii.

Fig. 5.25.Forma de organizare succesivă, cu respectarea principiului proporţionalităţii, se

aplică, cu deosebire, în cadrul producţiei de serie mijlocie.Organizarea paralelă se caracterizează prin aceea că transmiterea pieselor de la

operaţia i la cea următoare i + 1 se face individual şi fără aşteptări, în felul acesta, gradul de paralelism se măreşte considerabil, iar durata ciclului de fabricaţie se micşorează.

Organizarea paralelă poate fi concepută în două variante: fără respectarea principiului proporţionalităţii sau cu respectarea acestuia.

în fig. 5.26 se prezintă un exemplu de organizare paralelă, fără respectarea principiului proporţionalităţii. Durata ciclului de fabricaţie rezultă grafic după cum urmează:

54321 4,:, uuuuucp CsiBAundeCBAT τττττ ==++=++=

rezultând 45321 4 uuuuucpT τττττ ++++=

Dacă se adaugă şi se scade durata operaţiei celei mai lungi, τu4 rezultă

85

Page 86: Curs tfp-vlase (1)

∑=

−+=5

14)14(

iuuicpT ττ (13)

Pentru cazul general, cu n piese în lot şi k operaţii de prelucrare se obţine relaţia

∑=

−+=k

iuuicp n

1max))(1( τττ (14)

Fig. 5.26.Datorită nerespectării proporţionalităţii, gradul de paralelism corespunzător acestei

forme de organizare este relativ limitat. Densitatea procesului de fabricaţie este neuniformă, variind între o valoare minimă şi una maximă, iar piesele din lot intră în fabricaţie după micropauze de timp neproductiv (x, y, z, u - fig. 5.26).

Cu toate acestea, organizarea paralelă fără respectarea principiului proporţionalităţii asigură durate mai mici ale ciclului de fabricaţie în comparaţie cu organizarea succesivă sau mixtă, fapt ce a impus-o în producţie de serie mare.

În fig. 5.27 se prezintă un exemplu de organizare paralelă cu respectarea principiului proporţionalităţii. în acest caz, gradul de paralelism este maxim, iar densitatea maximă a procesului de fabricaţie ρ este egală cu numărul total de maşini-unelte.

În cadrul acestei forme de organizare se asigură continuitatea procesului de fabricaţie pentru toţi factorii participanţi la proces: forţa de muncă, mijloacele de muncă şi obiectele muncii. De aceea, organizarea paralelă cu respectarea principiului proporţionalităţii, se aplică în producţia de masă. Durata ciclului de fabricaţie este minimă şi se determină cu relaţia

∑=

−+=k

ijuicp rnT

1)1(' τ (15)

în care: rj este ritmul mediu al fabricaţiei.Organizarea mixtă se caracterizează prin aceea că prelucrarea şi transmiterea pieselor

de la operaţia i la cea următoare i + l se face pe fracţiuni din lot, numite loturi de transport. Exemplul unei astfel de organizări este dat în fig. 5.28, unde s-a considerat un caz foarte simplu cu un lot de transport nt = 2 piese.

Deoarece această formă de organizare permite o desfăşurare succesivă şi parţial paralelă a procesului de fabricaţie, are ca rezultat o reducere a duratei ciclului de producţie, faţă de organizarea succesivă, şi eliminarea micropauzelor nerecuperabile care apar în organizarea paralelă fără respectarea principiului proporţionalităţii.

86

Page 87: Curs tfp-vlase (1)

Desfăşurarea parţial paralelă a fabricaţiei implică unele decalaje minime în circulaţia pieselor, în scopul completării lotului de transport şi a începerii prelucrării lotului la fiecare operaţie următoare.

Fig. 5.27.

Fig. 5.28.Completarea lotului de transport este necesară ori de câte ori duratele operaţiilor

vecine se găsesc în relaţia τui < τui+1 . În astfel de situaţii se impune un decalaj între operaţiile i şi i +1, care se calculează cu relaţia

uitii nD τ⋅=+1, (16)Evitarea micropauzelor neproductive se impune atunci când duratele operaţiilor

vecine se găsesc în relaţia τui > τu+1 . În aceste cazuri, mărimea decalajului se calculează cu relaţia

)()( 11, ++ −⋅−= uiuitii nnD ττ (17)

87

Page 88: Curs tfp-vlase (1)

Durata componentei tehnologice a ciclului de fabricaţie se obţine scăzând suprapunerea totală din durata corespunzătoare organizării succesive, în cazul cel mai general, se utilizează relaţia

∑∑+

=+

=−−+=

1

11

1)()(

k

iuiuit

k

iuitcm nnnT τττ (18)

cu următoarele precizări:a) la sfârşitul procesului tehnologic se adaugă o operaţie fictivă (cea de rang k + 1),

având durata nulă (τuk+1 = 0);b) se iau în considerare numai diferenţele de timp pozitive, adică cele care îndeplinesc

condiţia τui- τui+1 > 0.Forma de organizare mixtă prezintă o deosebită flexibilitate, permiţând îmbinarea

raţională a elementelor materiale ale procesului de fabricaţie cu forţa de muncă, pentru o largă varietate de situaţii concrete. Datorită acestui fapt, organizarea mixtă poate fi aplicată, în mod diferenţiat, atât în cadrul producţiei de serie mijlocie, cât şi în cazul producţiei de serie mare.

c. Principiul ritmicităţii impune organizarea fabricaţiei astfel încât să se asigure repetarea la intervale de timp riguros determinate a aceloraşi lucrări la locurile de muncă, pe toată durata schimbului de lucru.

Activitatea acestui principiu impune respectarea relaţiei (6), care exprimă o corelare a ritmurilor de lucru la diferite locuri de muncă, în conformitate cu principiul proporţionalităţii.

d. Principiul continuităţii impune organizarea fabricaţiei cu flux discontinuu, specifică construcţiei de maşini, astfel încât, prin îmbinarea şi sincronizarea componentelor discrete ale producţiei, procesului de fabricaţie, în ansamblul său, să se desfăşoare ca un proces cu caracter continuu.

Respectarea acestei cerinţe se justifică numai în cazul producţiei de masă, întrucât continuitatea fabricaţiei necesită eforturi financiare mari.

În producţia de serie se urmăreşte numai o continuitate parţială, iar efectul financiar destinat acestui scop este în strânsă legătură cu forma de organizare adoptată (succesivă, paralelă sau mixtă).

În tabelul 5.7 se prezintă îmbinarea diferitelor forme de organizare şi conducere, care reflectă, în cazul cel mai general, aplicarea diferenţială a principiilor proporţionalităţii, paralelismului, ritmicităţii şi continuităţii.

Tabelul 5.7. Dependenţa formelor de organizare şi conducere operativă de tipul producţiei

Tipulproducţiei

Formele de organizare şi conducere operativă

Modul în care se desfăşoară producţia

Corelarea producţiei între secţii

MasăOrganizare paralelă, cu respectarea principiilor proporţionalităţii, paralelismului, ritmicităţii şi continuităţii

Continuu Pe baza planului standard, după ritmul mediu al fabricaţiei

Serie mareOrganizare paralelă, fără respectarea principiului proporţionalităţii, sau mixtă

Discontinuu, pe loturi cu perioadă de repetare riguroasă

Pe baza stocurilor şi a graficelor coordonatoare

Serie mijlocie

Organizare mixtă sau succesivă, cu respectarea principiului proporţionalităţii

Discontinuu, pe loturi cu periodicitatea prestabilită

Pe baza decalajelor de completare, stabilite in raport cu termenele de livrare

Serie micăOrganizare succesivă, fără respectarea principiului proporţionalităţii

Discontinuu, pe loturi Pe baza decalajelor stabilite în raport cu termenele de livrare

IndividualăOrganizare succesivă, fără respectarea principiului proporţionalităţii

Discontinuu, pe repere şi subansambluri

Pe comenzi, conform graficului director de produs

5.12.3. Determinarea lotului de fabricaţie optim

După cum rezultă din tabelul 5.7 producţia de serie se realizează în loturi de

88

Page 89: Curs tfp-vlase (1)

fabricaţie. Prin lot de fabricaţie se înţelege cantitatea (numărul) de semifabricate lansate simultan sau succesiv în fabricaţie, care se prelucrează neîntrerupt pe locurile de muncă şi consumă un singur timp de pregătire-încheiere.

Fabricaţia pe loturi este impusă de respectarea principiilor paralelismului şi ritmicităţii, care stau la baza organizării proceselor tehnologice, constituind o premisă de bază a optimizării operative.

Esenţa optimizării lotului de fabricaţie constă în minimalizarea cheltuielilor de producţie pe unitatea de obiect al muncii.

Cheltuielile de producţie se împart în două categorii: cheltuieli independente de lot şi cheltuieli dependente de lot.

Prima categorie de cheltuieli se calculează cu relaţia[ ]bucleiccccA indifsm /1 +++= (19)

în care: cm reprezintă costul materialului piesei, în lei/buc; cs - cheltuieli cu retribuţia directă, în lei/buc; cif - cheltuieli cu întreţinerea şi funcţionarea utilajelor pe durata timpului de lucru efectiv, în lei/buc; cind - cheltuieli indirecte ale secţiilor de fabricaţie, în lei/buc. Aceste categorii de cheltuieli se determină cu relaţiile următoare:

( )

( )∑

=

=

⋅=⋅=

=⋅−⋅=

k

ifsindiiuiif

k

imiuisddsfsm

Rccmatc

stccmcmc

1

1

,100/;60/

;60/;

(20)

în care: ms este masa semifabricatului, în kg; cd - costul unui kg de deşeu, în lei/kg; md - masa deşeului, în kg; cs - costul semifabricatului, în lei/kg; tui - timpul unitar consumat pentru executarea operaţiei i, în min/buc; smi - retribuţia tarifară, conform categoriei de încadrare a muncitorului care efectuează operaţia i, în lei/h; mi - numărul de maşini-unelte de acelaşi tip care participă simultan la realizarea operaţiei i; ai - cota orară a cheltuielilor cu întreţinerea şi funcţionarea utilajului de la operaţia i, în lei/h ; Rf - regia fabricaţiei pentru secţia în care se fac prelucrările (Rf = 150 … 200).

După cum se poate observa, cheltuielile independente de lot variază cu numărul pieselor din lot. De aceea, acestea se mai numesc şi cheltuielile variabile.

Cheltuielile dependente de lotul de fabricaţie sunt formate din două categorii de cheltuieli: cheltuieli cu pregătirea-încheierea fabricaţiei şi pregătirea administrativă a lansării lotului, notate cu B; cheltuieli cu întreţinerea şi funcţionarea utilajelor pe durata timpului de pregătire-încheiere, notate cu C.

Caracteristic acestor cheltuieli este faptul că suma lor se prezintă ca o mărime constantă, indiferent de mărimea lotului. De aceea, aceste cheltuieli se mai numesc şi cheltuieli constante.

Relaţiile de calcul pentru cheltuielile de tip B şi C sunt următoarele:

[ ]lotleismtp

B rii

k

i

pîi /60100

11

+= ∑

=(21)

în care: tpîi este timpul normat pentru pregătirea-încheierea lucrărilor de la operaţia i, în min/lot; sri - retribuţia tarifară orară, conform categoriei de încadrare a reglorului de la operaţia i, în lei/h; p - procent care ţine seama de cheltuielile cu pregătirea administrativă a lansării lotului (p - 5 ... 25).

Însumând cele două categorii de cheltuieli se obţineCBD += (22)

Cota parte din cheltuielile D care revin fiecărei piese în parte se determină cu relaţianDA /2 = (23)

în care n reprezintă numărul pieselor din lot.

89

Page 90: Curs tfp-vlase (1)

La optimizarea lotului de fabricaţie trebuie să se ţină seama şi de cheltuielile datorate imobilizării mijloacelor circulante. Aceste cheltuieli variază direct proporţional cu numărul pieselor din lot. Cota aferentă fiecărei piese se poate obţine raportând pierderile anuale U, cauzate de imobilizarea mijloacelor circulante, la programul anual de producţie N. , conform relaţiei

[ ]bucleiNUA j /3 =

(24)Pierderile băneşti anuale U datorită imobilizaţii mijloacelor circulante se calculează

cu relaţia( ) [ ]anleiDAnU ns /1 εγϕ ⋅⋅+⋅= (25)

în care: φ este un coeficient care cuantifică variaţia cheltuielilor cauzate de producţia neterminată, în decursul ciclului de fabricaţie; γs - numărul mediu de loturi din acelaşi reper care se găsesc simultan în fabricaţie; εn - coeficient care cuantifică pierderea în lei la un leu-an mijloace circulante imobilizate.

Prin însumarea cheltuielilor parţiale A1, A2 şi A3 se obţine expresia generală a cheltuielilor implicate de fabricaţia unei piese:

[ ]bucleiNDNAnnDAC jnsjnsF /11 εγϕεγϕ ⋅⋅⋅+⋅⋅⋅⋅++=

(26)În legătură cu coeficienţii φ, γs şi εn se impun anumite precizări.Considerând o variaţie uniformă a cheltuielilor angajate în producţia neterminată,

coeficientul φ se poate calcula cu relaţia( )

( )DAn

DAcn m

+⋅++=

1

1

2ϕ (27)

Considerarea coeficientului εn la calculul lotului optim asigură respectarea principiului eficienţei economice. Valorile acestui coeficient variază între limitele 0,1 ... 0,25. Dacă fabricaţia unui reper este concentrată într-o anumită perioadă a anului (semestru, trimestru, lună), în locul lui εn se va lua, în mod corespunzător εn/2, εn/4, εn/12.

Coeficientul γs , exprimând numărul de loturi din acelaşi reper care se găsesc simultan în fabricaţie, este influenţat de forma de organizare adoptată (succesivă, paralelă, mixtă). Dacă se notează cu Tc durata ciclului de fabricaţie şi cu R perioada de repetare a loturilor, coeficientul γs se poate calcula cu formula

RTcs =γ (28)Durata ciclului de fabricaţie Tc se determină, în funcţie de forma de organizare

adoptată (succesivă, paralelă, mixtă), cu relaţiile (12), (13) sau (18). Dacă în aceste relaţii se notează cu α termenul care depinde de variabila necunoscută n şi p termenii liberi, se obţine expresia generală

βα +⋅= nTc (29)care, particularizată pentru cele trei forme de organizare cunoscute, se va scrie după cum urmează:

.;; mmcmppcpsscs nTnTnT βαβαβα +⋅=+⋅=+⋅= (30)Aşa cum rezultă din relaţii (12), (13) şi (18), variabilele αs, αp şi αm se pot calcula după cum urmează:

( ) ( )∑ ∑= =

+−===k

i

k

iuiuimupuis

1 11max ;; ττατατα (31)

cu condiţia ca diferenţele τui- τui+1 să fie strict pozitive (cele negative nu se iau în considerare), iar la sfârşitul procesului tehnologic să fie introdusă o operaţie fictivă cu durata nulă (τuk +1 = 0).

Perioada de repetare R se calculează, în funcţie de numărul pieselor din lot n şi de

90

Page 91: Curs tfp-vlase (1)

ritmul mediu de fabricaţie rj , cu relaţiajrnR ⋅= (32)

Astfel, relaţia de calcul al coeficientului γs se mai poate scrie şi sub forma următoare:

js rn

n

⋅+⋅= βαγ (33)

/c inrix

Notând: jr

ατ = şi jr

βψ = , se obţine

nsψτγ += (34)

Revenind cu γs această formă, în relaţia (26) şi ţinând seama şi de expresia lui φ din (27), rezultă

( ) [ ]bucleiN

D

N

Acn

Nn

DAC

j

n

j

nm

j

nF /

2221 1

1τετεψε ⋅⋅+⋅++

⋅++= (35)

Lotul optim este determinat de numărul de piese n0 care minimizează funcţia CF(n):

( ) ( ) nmnm

j

Ac

D

Ac

DNn

ετετ ⋅++

⋅+=

110

2(36)

Termenul al doilea de sub radical are o valoare foarte mică şi se poate neglija, astfel încât relaţia utilizată concret pentru determinarea lotului optim este următoarea:

( ) nm

j

Ac

DNn

ετ ⋅+=

10

2(37)

În funcţie de forma de organizare adoptată (succesivă, paralelă, mixtă), se vor lua valorile corespunzătoare pentru τ (τs = αs/rj., τp = αp/rj , τm = αm/rj ).

Lotul optim trebuie corectat la o valoare apropiată care să permită lansarea unui număr întreg de loturi în perioada considerată. Corecţia trebuie realizată între limite bine determinate astfel încât lotul obţinut prin corecţie să fie un lot economic, format din ne piese şi să reprezinte un submultiplu al programului de producţie Nj .

În general, transmiterea pieselor de la un loc de muncă la următorul se face pe fracţiuni de lot, denumite loturi de transport. Mărimea lotului de transport se poate optimiza, obţinându-se următoarea relaţie de calcul:

( )[ ] nme

tej

DAcn

cnNn

ετ ⋅++⋅⋅

=1

0

2(38)

În această relaţie, în afară de elementele cunoscute, apare factorul ct care reprezintă costul mediu al unui transport pe întregul flux tehnologic.

Valoarea lotului de transport, obţinută cu ajutorul relaţiei (38), trebuie corectată astfel încât lotul de transport corectat să fie submultiplu întreg al lotului economic ne.

91

Page 92: Curs tfp-vlase (1)

5.13 Documentaţia tehnologică

Proiectarea procesului tehnologic se încheie cu elaborarea unei documentaţii specifice. Aceasta serveşte la punerea în aplicare a procesului tehnologic proiectat.

În funcţie de caracterul producţiei (unicat, serie, masă), de natura piesei de prelucrat, de înzestrarea cu utilaje şi echipamente tehnologice, documentaţia tehnologică poate fi: fişă tehnologică, plan de operaţii, fişă de reglare. Formularele necesare întocmirii acestei documentaţii sunt normalizate la nivel naţional sau la nivel de întreprindere.

Fişa tehnologică se elaborează în cazul producţiilor de serie mică şi unicate şi cuprinde două categorii de informaţii: generale şi tehnologico-organizatorice.

Informaţiile generale precizează următoarele date: întreprinderea şi secţia în care se execută prelucrarea; numărul fişei tehnologice şi al comenzii de lucru; denumirea şi codul reperului; materialul semifabricatului, masa acestuia, starea structurală (îmbunătăţit, normalizat etc.); produsul din care face parte reperul şi numărul de repere pe produs; numărul de piese (producţia) pentru care este valabilă fişa tehnologică; data întocmirii fişei tehnologice; numele tehnologului şi normatorului, cu semnăturile acestora.

Informaţiile tehnologice-organizatorice se referă la următoarele date: enumerarea operaţiilor de prelucrare (asamblare, control etc.) în ordinea execuţiei acestora, cu denumirile aferente; maşina-unealtă şi echipamentele tehnologice pentru fiecare operaţie în parte; indicaţii tehnologice sumare; numărul de piese prelucrate simultan; categoria de încadrare tarifară a muncitorului executant, la fiecare operaţie; timpul normat, unitar şi de pregătire-încheiere; valoarea manoperei pentru fiecare operaţie.

Trebuie reţinut că fişa tehnologică conţine informaţii tehnologice şi organizatorice la nivelul operaţiei şi nu la nivelul părţilor componente ale acesteia.

Un exemplu de formular de fişă tehnologică este prezentat în fig. 5.29.

Fig. 5.29.

92

Page 93: Curs tfp-vlase (1)

Planul de operaţii este sinteza unui proces tehnologic detaliat în cele mai mici amănunte şi este specific fabricaţiei de serie mijlocie, serie mare şi masă. Fiecare operaţie este tratată separat pe una sau mai multe file ale planului de operaţii şi oferă executantului toate informaţiile necesare prelucrării piesei la parametrii de calitate şi precizie impuşi.

În general, planul de operaţii reflectă, într-o formă concisă, un conţinut bogat al activităţii de proiectare tehnologică, rezultat al unor calcule laborioase de optimizare a adaosurilor de prelucrare, a regimurilor de aşchiere, a încărcării maşinilor-unelte etc. De aceea nerespectarea planului de operaţii este considerată abatere de la disciplina tehnologică şi are ca urmare reducerea productivităţii, a calităţii produselor, precum şi majorarea cheltuielilor de fabricaţie.

Planul de operaţii conţine, ca şi fişa tehnologică, două categorii de informaţii: generale şi cu privire la conţinutul operaţiei.

Informaţiile generale sunt următoarele: întreprinderea, secţia şi atelierul în care se execută prelucrarea; denumirea şi codul piesei; date despre materialul piesei (simbol, stare, duritate etc.); date despre maşina-unealtă (denumire, tip, firmă, model etc.); simbolul produsului din care face parte piesa; numărul de semifabricate prelucrate simultan; denumirea operaţiei şi numărul ei în procesul tehnologic; numele şi semnătura celor care au proiectat şi aprobat planul de operaţii.

Informaţiile referitoare la operaţie sunt: schiţa operaţiei; enumerarea fazelor operaţiei în succesiunea executării acestora; sculele aşchietoare, dispozitivele şi verificatoarele corespunzătoare fiecărei faze; regimurile de aşchiere pentru fiecare fază; timpul normat pe fiecare fază în parte şi pentru întreaga operaţie; instrucţiuni tehnologice speciale; categoria de încadrare tarifară a muncitorului executant etc.

In fig. 5.30 se prezintă modelul unei file de plan de operaţii.Totalitatea filelor operaţiilor formează planul de operaţii. Acesta este prins într-o

copertă pe care se înscriu mai multe date, dintre care cele mai importante sunt: întreprinderea, secţia, atelierul, produsul, piesa, seria de fabricaţie, caracteristicile semifabricatului.

Fişa de reglare se elaborează pentru prelucrarea pieselor pe maşini-unelte semiautomate şi automate, convenţionale sau cu comandă numerică. Conţinutul fişei de reglare este adecvat tipului de maşină pe care se execută prelucrarea, în general sunt prezentate următoarele date: succesiunea fazelor de prelucrare, poziţia şi ordinea de intrare a sculelor în lucru, regimurile de aşchiere etc.

În cazul prelucrării pe maşini cu comandă numerică apare, ca element suplimentar de documentaţie tehnologică, programul de prelucrare.

93

Page 94: Curs tfp-vlase (1)

Fig. 5.30.

94