Curs BAGS [PDF]

Zitiervorschau

INTRODUCERE SCURT ISTORIC AL AŞCHIERII. TENDINŢE ACTUALE Intre procedeele de prelucrare a pieselor finite folosite în industrie, aşchierea ocupă un loc important, menţinându-se ca procent la 70%, deşi au apărut în ultimul timp mai multe procedee, numite generic "neconvenţionale", care sunt, totuşi, limitate la materiale şi operaţii speciale, neputând concura aşchierea cel puţin din două puncte de vedere: economicitate şi precizie. Noţiunea de aşchiere provine de la aşchie , adică de la forma sub care se îndepărtează adaosul de prelucrare prin acest procedeu de prelucrare. Procedeul de aşchiere este foarte vechi, prima dovadă considerată ca certă, [1] este un vas de bronz găsit în ruinele Thebei, anul 26 I.Ch. în Egipt, aflat în muzeul Abbot din Londra şi care prezintă urme certe de strunjire. La început aşchierea se făcea pe aşa numitele strunguri cu "arcuş" (în engleză "lathe" de unde probabil şi numele strungului în limba engleză), construite dintr-un trunchi scobit la mijloc-batiul şi două vârfuri materializând axa arborelui principal, iar acţionarea fiind făcută prin înfăşurarea şi desfăşurarea unei frânghii pe axul principal cu ajutorul acestui "arcuş" elastic. Evoluţia aşchierii este legată pe toată durata sa de evoluţia sculelor aşchietoare şi de cea a maşinilor-unelte inter-influenţa ducând la progres în toate cele trei domenii, o dezvoltare în unul ducând automat la progres în celelalte. Discutând deci despre aşchiere nu putem să o facem decât în contextul factorilor maşină unealtă, sculă aşchietoare şi dispozitivele de legătura între acestea. Dezvoltare în timp a teoriei aşchierii şi a maşinilor- unelte este legată de necesităţile de ordin practic cum ar fi: confecţionarea uneltelor de muncă, a armelor de vânătoare şi luptă precum şi a obiectivelor de uz casnic sau de ornament. Despre prelucrarea metalului se poate vorbi de abia la începutul secolului Xl-lea când s-a pus la punct obţinerea în cantităţi mari a metalului pentru arme şi armuri. Prima maşină-unealtă apropiată de concepţia actuală având un lanţ cinematic principal şi unul de avans a apărut de-abia în sec. al XVI-lea fiind o maşină de găurit ţevi de tun din lemn ( 1540 ), [28]. Odată cu prima revoluţie industrială din Anglia(1640-1740 )dezvoltarea aşchierii şi a maşinilor-unelte capătă un avânt deosebit, punându-se în această perioadă teoriei actuale a aşchierii, sculelor şi a maşinilor-unelte.

Astfel, în anul 1727, [20] sunt realizate maşinile de alezat cilindrii pentru pompe de minerit (Thomas Newcome) perfecţionate mai târziu (1767) de Smeaton şi (1775) de Wilkinson. Apariţia acestei maşini a făcut posibilă construirea primei maşini cu aburi, din (1769) aparţinând lui James Watt, maşină care a servit omenirea pe parcursul a două secole. Un salt calitativ este apariţia şurubului-conducător la maşinile-unelte (Mandsle-1797), [18] făcând posibil avansul mecanic de precizie ridicată şi ducând la producerea în serie a acestor maşini în continuare are loc o dezvoltare intensă a maşinilor-unelte realizându-se: - maşina de rabotat (1815); - maşina de frezat (1820); -maşina de rectificat (1880); -maşina de broşat (1910), dezvoltare facilitată de progresele în tehnică (mecanică, electrotehnică, hidraulică şi apoi în electronică) precum şi progresele în domeniul aşchierii. Astfel, în 1890 este introdus motorul asincron şi acţionarea hidraulică (1880) într-o primă formă şi apoi în 1923 în forma perfecţionată a dus la mărirea performantelor şi îmbunătăţirea sensibilă a maşinilorunelte Faza următoare este apariţia sistemelor de urmărire automată (1936) şi a comenzilor numerice (1942) primele cercetări în acest domeniu fiind făcute la Massachusetts Institut of Technology of Cambridge (U S A), [1]. In ultimele decenii, în contextul celei de-a doua revoluţii industriale, dezvoltarea calculatoarelor a făcut posibilă conducerea cu calculatorul a maşinilorunelte în sisteme CAD/CAM/CIM (Computer Aided Design/Computer Aided Manufacturing/Computer Integrated Manufacturing). In paralel cu evoluţia maşinilor-unelte trebuie remarcată şi evoluţia în domeniul sculelor. Astfel în jurul anului 1900 Taylor şi White introduc otelul rapid în locul oţelului carbon de scule, cea ce a făcut posibilă creşterea vitezei de aşchiere de la aproximativ 10 m/min la 50 m/min adică de circa cinci ori. Următoarea etapă (1925) este trecerea la scule de sinteză, carburi metalice sinterizate sau mineraloceramice care duc la o mărire încă de circa cinci ori a vitezei de aşchiere, ultimele creaţii din domeniu (scule placate cu nitrură de siliciu sau nitrură cubică de bor) lucrând cu viteze de până la 1000 m/min. Odată cu dezvoltarea tehnicilor din domeniul aşchierii a început şi evoluţia ştiinţei aşchierii. Primele cercetări experimentale din domeniul aşchierii şi a sculelor aşchietoare sunt făcute în Franţa (1861) de către Joessel şi Coquilhat, care fac cercetări în domeniul măsurării forţelor de aşchiere (corelarea geometrie- forte de aşchiere ), [28]. Primele studii serioase în domeniul sunt făcute în 1870 de I.A.Time, [30] care pune bazele ştiinţifice ale fenomenului de aşchiere. In 1873 savantul francez Tresca publică o teorie originală a aşchierii punând primul în evidentă fenomenul de contracţie al aşchiei, [28]. In 1871 englezul A. Mallock face câteva studii referitoare la procesul formării aşchiei prin 7

5

7

obţinerea unor probe metalografice de rădăcini de aşchie, arătând şi influenţa fluidelor de aşchiere. In1893, K. A. Zvorîkin face o analiză destul de completă a forţelor şi tensiunilor în zona de aşchiere şi este primul care stabileşte relaţia între grosimea aşchiei, şi presiunea de aşchiere, relaţie confirmată ulterior (1953), de Kinzle, [13]. In 1896, A. A. Briks stabileşte o terminologie de bază la aşchiere, valabilă până astăzi în linii mari. In aceeaşi perioadă inginerul american Frederick Winslow Taylor (18561915), [16] a început o serie de cercetări în vederea stabilirii vitezelor optime ale sculei la aşchierea otelului. Lucrările, care s-au apreciat la început că vor dura şase luni s-au extins pe o perioadă de 26 de ani, făcându-se 30.000-50.000 de experienţe, prelucrându-se 400 tone de material (oţel) şi cheltuindu-se 1.000.000 de franci (francezi). Rezultatul acestor cercetări este relaţia : v • Tm = C T

(1)

unde v , este viteza de aşchiere în m/min; T, durabilitatea sculei, în min; m - exponentul durabilităţii, considerat, la început constant; CT - constanta lui Taylor (considerată la început ca viteza la durabilitatea de 1 minut a sculei ). In legătură cu această relaţie s-au făcut multe cercetări: Leigh, Rapaz, Krekeler, Boulanger, Schaw Opitz, [19,27] cu colaboratorii de la şcoala germană de la Aachen, cercetători japonezi Okushima şi Hitomi şi alţii. Incepând din cele mai vechi timpuri pe teritoriul vechii Dacii, [11] au existat preocupări privind prelucrarea metalelor atestate de numeroase descoperiri arheologice de pe întregul teritoriu al tării. Printre obiectele găsite cu ocazia săpăturilor arheologice figurează unelte de făurărie, unelte agricole rudimentare, unelte pentru construcţii, piese de harnaşament şi pentru construirea căruţelor şi diferite arme (scutul dacic, lănci, suliţe, săbii, pumnale sau cuţite de luptă). In perioada stăpânirii romane din Dacia cel mai dezvoltat sector legat de prelucrarea metalelor a fost activitatea de exploatare a bogăţiilor miniere, în special din Munţii Apuseni. Aportul civilizaţiei romane s-a manifestat în special în domeniul construcţiilor civile şi militare. Din această perioadă datează şi unele denumiri legate de meserii, explicate şi prin originea latină a limbii române, cum ar fi: faur, fierar, tâmplar, pietrar, argintar, cărbunar şi altele. După retragerea romană, In 273 D.Ch a urmat o perioadă în care noutăţile privind prelucrarea metalelor au fost mai puţine, ca de altfel în întreaga Europă. Mai târziu, după întemeierea primelor formaţiuni statale dintre Carpaţi şi Dunăre încep să fie semnalate unele activităţi legate de construirea de vase pentru navigat şi sunt menţionate activităţile şantierelor navale de la Giurgiu şi de la Galaţi (1760). Realizări mai deosebite sunt morile de apă, moara cu ciutură sau cu făcaie,

care sunt precursoarele turbinei Pelton realizată în 1829 de către inginerul american Lester Alten Pelton. Alte instalaţii relativ complexe realizate în această perioadă sunt cele legate de prelucrarea lânii şi ţesăturilor precum şi construirea de poduri şi nave civile şi militare pe Dunăre sau pe Marea Neagră în şantierele navale de la Galaţi, Brăila şi Giurgiu. In secolul al XVI se construiesc deja în Transilvania ferăstraie mecanice acţionate de apă. In 1719, [33] se construieşte primul furnal pentru fontă din ţară, la Oraviţa. Tot în acelaşi an au mai fost puse în funcţiune încă două furnale, la Bocşa in Banat. In 1771 se înfiinţează uzina de la Reşiţa, una din cele mai vechi şi mai mari uzine din România. Aceasta a preluat din experienţa de la cea din Bocşa, fiind compusă din 2 furnale, 4 ateliere de forjă, din care unul pentru scule. S-a dezvoltat prelucrarea armamentului aici semnalându-se prima dată în România prelucrarea ţevilor de tun. Se fabricau obuze, tunuri, sobe din fontă, roţi hidraulice şi unele unelte agricole. In anul 1793 Reşiţa şi Bocşa au livrat ghiulele de tun pentru curtea regală din Neapole. Incepând cu 1855 uzina din Reşiţa a fost reorganizată pentru producerea de utilaje pentru calea ferată, maşini cu aburi, şi începând cu 1872 locomotive cu abur pentru necesităţile proprii şi mai târziu pentru utilizarea pe calea ferată normală. După 1920 uzinele din Reşiţa au produs maşini şi aparataj electric, utilaje pentru industria petrolieră, iar din 1962 motoare Diesel, hidro-agregate, generatoare electrice, turboagregate, compresoare de aer şi instalaţii de laminare. In 1925 a luat fiinţă Societatea Uzinelor Metalurgice din Copşa Mică şi Cugir (UMC), care timp de 8 ani nu a lucrat. Printre alte repere importante dezvoltate în această perioadă sunt următoarele, [28]: >În 1840 s-au înfiinţat la Bucureşti şi Cluj-Napoca primele ateliere de maşini agricole (pluguri de fier, maşini de treierat); >În 1844 a luat fiinţă prima turnătorie de fontă la Bucureşti precum şi un atelier pentru fabricarea unor maşini simple; >În 1856, s-au pus bazele Şantierului naval din Drobeta Turnu-Severin; >În 1860, s-au înfiinţat Uzinele metalurgice Anina. In acelaşi an s-a înfiinţat Atelierul de reparat căi ferate din Constanţa şi apoi din Paşcani, Galaţi etc.; 5

~

>În 1863, a fost înfiinţat Arsenalul Armatei din Bucureşti; >În 1872, s-au înfiinţat atelierele CFR din Bucureşti Nord; >În 1877, s-a înfiinţat firma E. Wolff din Bucureşti; >În 1879, se înfiinţează Arsenalul Marinei Militare din Galaţi; >În 1887, inginerul român Teodor Drăgan inventează un injector cu păcură; >În 1891, ia fiinţă întreprinderea Emil Costinescu din Sinaia, în prezent Uzina de Mecanică Fină din Sinaia; >În 1892, se înfiinţează Uzina de vagoane Arad; 7

5

5?

>În 1921, se înfiinţează uzinele Progresul din Brăila (societate FrancoRomână); >În 1922, sunt puse in funcţiune uzinele N. Malaxa din Bucureşti, devenite ulterior "23 August" şi apoi "Faur"; >În 1924, inginerul Aurel Perşu realizează pentru prima dată un automobil cu formă aerodinamică; >În 1925, ia fiinţă Societatea Industrială Aeronautică (IAR), iar în 1938 se construieşte primul motor de avion românesc K9. Din 1947 uzina se transformă în fabrică de tractoare cum a rămas până în prezent. >În 1928, ia fiinţă Astra din Braşov, actuala Intreprindere de camioane; >În 1938, intră în funcţiune fabrica de ţevi din bucureşti (actual "Republica"); >În 1944, este înfiinţată Uzina mecanică din Câmpulung Muscel, actuala ARO; >În 1948, intră în funcţiune Uzina de strunguri Arad; >În 1949, ia fiinţă Electroputere Craiova şi uzinele Tehnofrig Cluj-Napoca; >În 1956, se construieşte, la Slatina prima uzină de aluminiu din tară; >În 1962, este înfiinţată Fabrica de Maşini-unelte şi Agregate Bucureşti; >In 1972, este realizat primul elicopter românesc la Ghimbav, Braşov. In ceea ce priveşte cercetarea şi învăţământul legate de aşchiere şi construcţia sculelor aşchietoare primele lucrări româneşti au apărut cam la începutul secolului XX. Printre acestea se pot enumera lucrările lui C. Popovici [23] pentru învăţământul tehnic şi profesional, care apar începând cu anul 1923. Apoi lucrarea lui C. Miklosi, care cuprinde prelegerile acestuia la Şcoala Politehnică din Timişoara şi cursurile editate tot aici de C. Bakony, [2]. Mai apar, în acelaşi timp lucrările lui V. Mureşan, [28] şi Gh. Popescu, [28]. Prima lucrare originală în ceea ce priveşte teoria aşchierii este a prof. Silviu Crişan,[6] care a activat la I.A.R. Braşov şi apoi la Universitatea din Braşov. In domeniul construcţiei de scule aşchietoare, care reflectă cel mai bine nivelul de dezvoltare al industriei constructoare de maşini s-au dezvoltat întreprinderi specializate în construcţia de scule printre care se pot aminti: Intreprinderea de scule Râşnov, Intreprinderea de mecanică fină Bucureşti, Intrepriderea de scule şi elemente hidraulice Focşani, Intreprinderea de accesorii şi scule aşchietoare Sf. Gheorghe, Intreprinderea de scule, subansamble, accesorii din Rădăuţi, Intreprinderea de scule pentru autoturisme Costeşti (Argeş) şi alte fabrici construite pentru scule specializate pe anumite domenii de producţie. S-au dezvoltat, în special pe lângă marile întreprinderi o serie de sculării în care au fost realizate scule aşchietoare noi. Printre întreprinderile care au dezvoltat scule aşchietoare de acest tip se pot enumera: Intreprinderea Mecanică Cugir, "tractorul Braşov, Intreprinderea de camioane Braşov, Intreprinderea de strunguri Arad, Intreprinderea "1Mai" Ploieşti, uzinele de construcţii de maşini din Reşiţa şi altele. In acelaşi timp la institutele de învăţământ tehnic superior s-au dezvoltat, pe lângă catedrele de specialitate, colective de cercetare şi proiectare în domeniul aşchierii şi al sculelor aşchietoare, care au colaborat cu diferite întreprinderi din

ţară sau cu institute de cercetare proiectare. Printre cele mai puternice colective au fost cele de la Universitatea Tehnică Cluj-Napoca (colectivul Lăzărescu-Maros), Institutul Politehnic din Iaşi (cloctivul Belousov), Universitatea din Braşov (colectivul Sauer, Secară), Institutul Politehnic Bucureşti, [5,9,10,29] (colectivele Botez, Duca, Minciu), Universitatea din Craiova (Iulian Popescu). Lucrările monografice apărute la Editura Tehnică Bucureşti sau în alte edituri au adus o contribuţie importantă la dezvoltarea teoriei aşchierii şi a sculelor aşchietoare. Printre cele mai importante lucrări apărute în acest domeniu se remarcă lucrarea prof. dr.doc.ing. Lăzărescu, [14,15,16 ] lucrările prof. Sauer, [24,25,26], Teoria aşchierii de Duca Z., [9], monografia sculelor de filetare a prof. I. Popescu şi S. Eliezer de la Craiova, [21] şi monografia aşchierii şi sculelor aşchietoare apărută la Sibiu sub conducerea prof. Steţiu G. , [28]. Pe lângă aceste monografii au apărut şi o serie de cursuri universitare, care vin să completeze literatura de specialitate cu anumite direcţii specializate pe anumite zone ale domeniului aşchierii. Tot aici se pot aminti şi numeroasele dizertaţii de doctorat apărute în centrele universitare menţionate mai sus. O realizare importantă a şcolii româneşti de aşchiere şi scule este realizarea de către prof.dr.doc.ing. Lăzărescu Ion a conceptului de sculă aşchietoare generalizată, prezentată prima dată la Sesiunea de comunicări a Institutului Politehnic Cluj-Napoca, în 1964, [28] şi publicată în 1968. De asemenea, o contribuţie esenţială în ceea ce priveşte concepţia şi dezvoltarea de noi scule aşchietoare şi introducerea unor tehnici de creativitate a adus prof. V. Belousov din Iaşi, [3]. Tendinţa actuală în domeniul teoriei aşchierii şi al proiectării sculelor este de a abstractiza şi modela procesul de aşchiere şi scula aşchietoare cu ajutorul tehnologiei informatice pentru a introduce, cu ajutorul limbajelor informatice, scula şi procesul de aşchiere în fabricaţia asistată de calculator. BIBLIOGRAFIE 1.Armarego, E.I.A. şi Brown, R.H. The Machining of Metals, Prentice Hall Englewood Cliffs, New Jersey, 1969. 2.Backonyi, C. Tehnologia mecanică a metalelor, Timişoara, Scoala Politehnică, 1937. 3.Belous, V. Sinteza sculelor aşchietoare. Iaşi, Ed. Junimea, 1980. 4.Boothroyd, G. Fundamental of MachiningMetals andMachine tools. International students edition, Tokyo,McGraw-Hill, Kogakusa, Ltd.1985. 5.Botez, E. Bazele generării suprafeţelor pe maşini-unelte. Bucureşti, Ed.didactică şi pedagogică, 1969. 6.Crişan, S. Untersushung trennes von Stahl mittels Duner Schleifschneiden, Disertaţie. 7.Deacu, L. Kerekes, L., Julean, D., Cărean, M. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor, Univ. Tehnică, Cluj-Napoca, 1992. 8.Deacu, L. ş.a. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor. Rotaprint, I.P.Cluj-Napoca,1980. 9.Duca, Z. Bazele generării suprafeţelor pe maşini-unelte. Bucureşti, Ed.tehinică, 1966 10.Enache, St., Tache, V., Catrina, D., Popescu,I. General Model of the Cutting Tool. In: Annales

Of CIRP, vol. 28, 1979. 11.Giurăscu, C.C. Contribuţii la istoria ştiinţei şi tehnicii româneşti în sec.XV-XIX. Bucureşti, Ed. Stiinţifică, 1973. 12.Glodaru, L., Iaroslavschi, E. Civilizaţia fierului la daci. (sec. II I.Ch- sec.I D.Ch.), ClujNapoca, Ed.Dacia, 1979. 13.Kronenberg, M. Grundzuge der zerspanungslehre Band, I,II, III. Berlin-Gottingen- Heidelberg, New-York, Springer, 1969. 14.Lăzărescu, I.D. Calculul şi construcţia sculelor aşchietoare, Bucureşti, Ed. Tehnică, 1962. 15.Lăzărescu,I. Aşchiere şi scule aşchietoare. Bucureşti, Ed. didactică şi pedagogica, 1976. 16.Lăzărescu,I. Teoria aşchierii metalelor şi proiectarea sculelor. Bucureşti, Ed.didactică şi pedagogică, 1964. 17.Merchant, M.E. Mechanics of the Metal Cutting Process, I. Orthogonal Cutting and typ 2 chip. In: Journal of Applied Physics, vol.16, 267-275, mai, 1945. 18.Oancea,N. Bazele aschierii şi generarii suprafeţelor. Rotaprint, Universitatea Galaţi, 1978. 19.Opitz, H. Moderne productionstehnic. Stand und Tendenzen. Essen, Verlag W. Girardet, 1971. 20.Oprean,A. ş.a. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor. Bucureşti, Ed.didactică şi pedagogică, 1981. 21.Popescu, I. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor, vol. I, II. Crai ova, Reprografia universităţii, 1981. 22.Popescu, I. Optimizarea procesului de aşchiere. Craiova, ed. Scrisul românesc, 1987. 23.Popovici, C. Tehnologia meseriilor II. Bucureşti, Imprimeria Fundaţia principele Carol. 19271928. 24.Sauer, L. Scule pentru danturare . Bucureşti, Ed. Tehnică, 1962. 25.Sauer, L. Scule pentru prelucrarea găurilor. Bucureşti, Ed. Tehnică, 1966. 26.Sauer, L. şi Ionescu, C. Scule pentru frezare. Bucureşti, Ed. Tehnică, 1977. 27.Shaw, M.C. Metal CuttingPrinciples, Oxford, Claredon Press, 1986. 28.Şteţiu G., Lazărescu, I., Oprean,C. şi Steţiu M. Teoria şi practica sculelor aşchietoare. Vol.I,II,III, Sibiu, Editura Universităţii, 1994. 29.Tache, V. şi Vlase, A. Cercetări cu privire la influenţa conductivităţii termice asupra prelucrării oţelurilor inoxidabile. In: Tehnologii noi în construcţia de maşini, Vol.I, Galaţi, 1977. 30.Time , I. A. Memmoire sur le rabotage des metaux. St. Petersburg, 1870. 31.Vieregge, G. Zerspanung der Eisenwerkstoffe, Dusseldorf, Verlag Stahleissen GmbH, 1982.Weill, R. Techniques d'usinage. Paris , Dunod, 1971. 32.* * * 200 de ani de construcţii de maşini la Reşiţa, 1771- 1971, vol.I-II, Reşiţa, Intreprinderea Poligrafică Cluj, 1971.

NOŢIUNI DE BAZA ŞI TERMINOLOGIE FOLOSITE LA AŞCHIERE

2.1 Generalităţi Cel mai simplu element al unei construcţii îl constituie piesa finită, care

intră în componenţa tuturor construcţiilor, dispozitivelor şi instalaţiilor. Această piesă este caracterizată de o anumită formă geometrică, mărginită de suprafeţele respective, are anumite dimensiuni şi o anumită precizie a acestora. Suprafeţele care mărginesc piesa finită sunt suprafeţe reale, caracterizate de anumite calităţi ale acestor suprafeţe pe lângă forma lor. Pentru definirea piesei finite se foloseşte desenul de execuţie, sau desenul de reper, după care se execută toate operaţiile necesare în vederea realizării acestei piese. Elementele care caracterizează piesa finită sunt: -forma geometrică; -precizia dimensională şi de formă; -poziţia relativă a suprafeţelor; -tratamentul termic sau termochimic al suprafeţelor. Aceste elemente se numesc condiţii tehnice de execuţie şi control, [1] care se trec pe desenul de execuţie al piesei şi de care se ţine cont la generarea suprafeţelor. Toate condiţiile care se impun piesei finite prin desenul de execuţie sunt rezultatul rolului funcţional al acesteia în ansamblul din care face parte. In anumite cazuri se impune folosirea unor standarde care reglementează toleranţele cotelor libere sau precizia de poziţie a suprafeţelor pentru care nu sunt trecute expres valorile pe desen. Aceste standarde trebuie de asemenea trecute pe desen şi ele se aplică tuturor cotelor nominale şi suprafeţelor piesei. Prin urmare, pentru tehnologi nu există pe desen cote nominale netolerate şi nici suprafeţe fără toleranţe de formă sau poziţie. Acest lucru impune anumite restricţii în privinţa procesului de prelucrare şi al maşinilor-unelte pe care se execută piesa. In continuare se vor trece, pe scurt în revistă condiţiile tehnice de execuţie şi control ale pieselor şi abaterile de care acestea sunt afectate. 2.1.1 Condiţiile de formă. Acestea se referă la respectarea formei geometrice teoretice a suprafeţei date a piesei: cilindrică, plană, conică, sferică etc. Abaterile care afectează precizia de formă a suprafeţelor reale ale piesei faţă de suprafeţele teoretice sunt:

-abaterea de la planeitate manifestată prin concavitate şi convexitate; -abaterea de la circularitate manifestată prin ovalitate sau poligonalitate; -abaterea de la cilindricitate reprezentată prin conicitate, formă butoi, formă şa sau formă curbată. Toleranţele pentru elementele geometrice la care nu s-a specificat toleranţa individuală sunt reglementate de SR EN 22768-2, [11] care înlocuieşte STAS 230088 privitoare la toleranţele cotelor libere. Tot în acest standard sunt indicate şi abaterile de poziţie. 2.12Condiţii de precizie dimensională Aceste condiţii se referă la dimensiunile nominale ale tuturor suprafeţelor, care alcătuiesc piesa şi la abaterile acestora conform claselor de precizie ISO (IT0, IT01, ..IT18). Toleranţele sunt reglementate de SR EN 20286-2, [10] care înlocuieşte STAS 8300/3 88. Pentru dimensiunile netolerate abaterile sunt reglementate de SR EN 22768-1, care înlocuieşte STAS 233-88. 2.13Condiţiile de poziţie relativă Aceste condiţii stabilesc distanţele şi orientările relative dintre suprafeţele unei piese precum şi abaterile aferente. Aceste abateri se referă la: abaterea de la paralelism, de la perpendicularitate, concentricitate sau de la simetrie precum şi bătaia radială sau frontală. Pentru suprafeţele la care nu sunt indicate toleranţe exprese privitoare la aceste abateri reglementarea este dată de acelaşi standard cu abaterile de formă. 2.14Condiţiile de calitate a suprafeţei Calitatea suprafeţei este analizată sub două aspecte: netezimea suprafeţei (rugozitatea) şi starea fizico-mecanică şi chimică a acesteia, în cazul unor tratamente de suprafaţă aplicate în scopul măririi rezistenţei la uzură sau coroziune. Valorile recomandate pentru rugozitate sunt de asemenea standardizate, în conformitate cu recomandările ISO, standardul românesc STAS 3730/1-85 a adoptat evaluarea numerică a rugozităţii după sistemul liniei medii (sistemul M) - ca fiind cel mai folosit sistem de referinţă, aplicat şi verificat în practică. Condiţiile de execuţie şi control trebuie analizate cu foarte mare atenţie în vederea stabilirii maşinilor-unelte şi a procedeelor de prelucrare prin aşchiere înainte de stabilirea procedeelor respective şi a parametrilor de aşchiere. 5

5

3

5

2.2 Terminologie la aşchiere 2.2.1 Terminologie generală, [5] Pentru generarea unor suprafeţe există în tehnică mai multe procedee de prelucrare: turnare, sudare, deformare plastică la cald (forjare, laminare presare, matriţare), deformare plastică la rece (laminare, tragere, presare, ambutisare, ştanţare, extrudare), sinterizare şi aşchiere. Procedeu de aşchiere este procedeul de prelucrare al suprafeţelor prin care se generează o suprafaţă prelucrată prin îndepărtarea adaosului de prelucrare şi transformarea

acestuia în aşchii de către tăişul unei scule, care se deplasează relativ faţa de semifabricat cu o mişcare relativă bine determinată. Adaosul de prelucrare este cantitatea de material suplimentar care trebuie îndepărtată prin aşchiere şi este delimitat de suprafaţa iniţială a semifabricatului şi suprafaţa finală a piesei care se execută. Semifabricatul este piesa iniţială de la care se porneşte în realizarea piesei finite şi acesta este delimitat de suprafeţele iniţiale. Semifabricatele pot fi piese obţinute prin procedeele primare de prelucrare: turnare, forjare, matriţare sau piese prelucrate intermediar prin alte procedee. Suprafaţa generată (prelucrată) este suprafaţa care rezultă prin îndepărtarea adaosului de prelucrare şi poate fi suprafaţa finală a piesei dacă operaţia de aşchiere este ultima operaţie sau poate fi intermediară dacă mai urmează şi alte operaţii de prelucrare. Procesul de aşchiere este ansamblul fenomenelor fizico-mecanice prin care se produce transformarea adaosului de prelucrare în aşchii şi se generează o suprafaţă prelucrată. Procesul de aşchiere implică existenţa factorilor care determină îndepărtarea adaosului şi crearea suprafeţei prelucrate: semifabricatul, dispozitivul de prindere al acestuia, maşina-unealtă, cinematica adecvată, scula aşchietoare şi dispozitivul de prindere al acesteia. Toate acestea formează sistemul tehnologic pentru prelucrarea prin aşchiere. Indepărtarea adaosului de prelucrare se poate face dintr-o singură trecere a sculei pe suprafaţa prelucrată, dacă nu este prea mare şi în acest caz se numeşte adaos unic. Dacă îndepărtarea se face în mai multe faze acestea se numesc treceri, iar partea îndepărtată la o trecere se numeşte strat parţial. Şi straturile parţiale sunt divizate în straturi mai mici, care se află la un moment dat în faţa sculei şi sunt îndepărtate printr-o mişcare relativă a sculei fată de semifabricat, formând aşchiile. Aşchia nominală este stratul parţial aflat la un moment dat în faţa sculei şi urmează a fi detaşat sub formă de aşchie într-un ciclu cinematic al mişcării principale dintre sculă şi semifabricat. Suprafaţa aşchiată este suprafaţa generată pe semifabricat la îndepărtarea unei aşchii nominale (este diferită, de regulă de suprafaţa generată). Aceasta este generată prin deplasarea tăişului în timpul mişcării relative a acestuia faţă de semifabricat. In figura 2.1 sunt redate schematic noţiunile amintite mai sus. Se consideră o operaţie de rabotare a unei suprafeţe plane prin două treceri. In acest fel adaosul de prelucrare total este divizat în două straturi parţiale s1 şi s2 care la rândul lor sunt divizate în aşchii nominale, q1, q2,..qn . Secţiunea aşchiei nominale este 1234 şi este partea din adaosul de prelucrare aflată în faţa sculei. Aşchia este îndepărtată prin mişcarea de translaţie a sculei în direcţia indicată şi se numeşte în acest caz mişcare de aşchiere (principală), având viteza de aşchiere, v (principală). Pentru a aduce noi straturi în faţa sculei este necesară încă o mişcare perpendiculară pe cea principală, care la rabotare este executată în timpul cursei de revenire a sculei în poziţia iniţială şi se numeşte mişcare de avans, executându-se cu viteza de avans, vf'

In acest caz un ciclu cinematic al mişcării principale este format de o cursă dublă a cuţitului în mişcarea de dute-vino pe care o execută faţă de piesă.

Conform celor arătate mai sus suprafaţa 121'2' este suprafaţa aşchiată, iar suprafaţa rămasă după mai multe treceri ale sculei este suprafaţa generată. După îndepărtarea primului strat parţial s1 scula revine în poziţia iniţială, se reglează grosimea stratului parţial s2 şi se aşchiază suprafaţa finală, prelucrată. Din exemplul de mai sus se observă cum adaosul a fost împărţit în straturi parţiale şi în aşchii nominale şi succesiunea îndepărtării acestora. Modul de divizare al adaosului poate fi: -pe adâncimea adaosului; -pe lăţimea adaosului; -pe lungimea adaosului; -mixtă. Schema în care se prezintă modul de divizare al adaosului de prelucrare în straturi parţiale şi în aşchii nominale, împreună cu scula aşchietoare în poziţie de lucru şi cinematica relativă între sculă şi piesă precum şi succesiunea îndepărtării aşchiilor şi straturilor parţiale se numeşte schemă de aşchiere. Schema de aşchiere stă la baza proiectării procesului de aşchiere, al cinematicii maşinii-unelte şi a sculei. 2.2.2 Cinematica aşchierii Terminologia folosită la cinematica aşchierii este reglementată de STAS 6599/3-89. S-a văzut în capitolul anterior că pentru îndepărtarea adaosului de prelucrare sub formă de aşchii este necesar ca între sculă şi piesă să existe o mişcare relativă prin care tăişul sculei produce aşchierea. Mişcarea rezultantă care produce aşchierea este compunerea vectorială a mişcărilor componente: -mişcarea de aşchiere (principală) este mişcarea prin care faţa de degajare a sculei produce îndepărtarea unei aşchii;

-mişcarea de avans este mişcarea necesară pentru aducerea de noi straturi de aşchiere în faţa sculei pentru a îndepărta întregul adaos de prelucrare; această mişcare permite îndepărtarea mai multor aşchii prin repetarea ciclului cinematic al mişcării principale (rotaţii/min, curse duble/min etc.); -mişcarea de generare, care poate să coincidă cu mişcarea de avans sau este o combinaţie de mişcări de avans în aşa fel încât rezultanta lor să dea mişcarea rezultantă de generare. Aceste mişcări compuse formează mişcarea rezultantă de aşchiere. Mai avem următoarele mişcări, care nu se execută, de obicei simultan cu mişcarea principală şi cea de avans, deci nu se vor compune în mişcarea rezultantă . Aceste mişcări sunt: -mişcarea de reglare este mişcarea relativă între sculă şi piesă care stabileşte mărimea primului strat parţial îndepărtat; -mişcarea de apropiere este mişcarea relativă între sculă şi piesă care permite apropierea sculei de intrarea în aşchie (de obicei este o mişcare rapidă); -mişcarea de compensare este o mişcare prin care se corectează poziţia sculei faţă de piesă pentru compensarea uzurii sau deformării termice în vederea realizării preciziei dimensionale a piesei. -mişcarea de retragere este mişcarea prin care scula este readusă în poziţia de lucru pentru reluarea unui nou ciclu de prelucrare. Direcţiile mişcărilor de mai sus sunt legate de traiectoria rezultantă a punctului aşchietor în timpul prelucrării şi diferă de la un procedeu de prelucrare la altul. Vitezele cu care se execută mişcările de aşchiere sunt următoarele: -viteza rezultantă de aşchiere, ve este viteza pe direcţia mişcării rezultante la un moment dat al unui punct aşchietor (este tangentă la traiectoria descrisă de acest punct în timpul aşchierii); -viteza de aşchiere, v este viteza principală de aşchiere pe direcţia mişcării principale de aşchiere al unui punct aşchietor; -viteza de avans, vf este viteza cu care se execută mişcarea de avans (poate fi continuă sau intermitentă, caz în care nu se compune cu mişcarea principală şi ve=v); -viteza de reglare, vz este viteza momentană cu care se execută mişcarea de reglare; -viteza de apropiere, vn este viteza mişcării de apropiere; -viteza de compensare, va este viteza mişcării de compensare; -viteza de retragere, vr este viteza mişcării de retragere. In figurile 2.2...2.5, [5] sunt exemplificate direcţiile mişcărilor şi vitezelor amintite pentru principalele procedee de aşchiere şi pentru rectificare.

Fig2.2 Direcţiile şi vitezele la strunjire

Fig2.3 Direcţiile şi vitezele la frezare

Componentele mişcărilor, direcţiilor şi vitezelor pentru sculele de rotaţie sunt: -componenta axială (indicele a); -componenta radială (indicele r); -componenta tangenţială (indicele t). Fig2'4 Direcţii şi viteze la frezare conică

Pentru mişcările liniare de aşchiere avem componentele: -componenta transversală (indicele T); -componenta normală (indicele N); -componenta longitudinală (indicele L ) .

Fig2.5 Direcţii şi viteze la burghiere

Un parametru important legat de cinematica aşchierii este unghiul direcţiei efective de aşchiere n, care se măsoară în planul de lucru (Pf, conform fig.2.2...2.4, în care se găsesc atât viteza efectivă de aşchiere cât şi componentele acesteia) între viteza de aşchiere (principală) şi viteza rezultantă sau efectivă de aşchiere. Acest unghi este dat de relaţia:

unde 9 este unghiul dintre viteza de aşchiere (principală) şi viteza de avans, fig2.2. In cazul în care acest unghi este de 900 relaţia se simplifică, devenind:

Această relaţie se foloseşte la determinarea geometriei efective a sculelor. Mişcările de avans Avansul se defineşte ca deplasarea sculei în raport cu piesa la un ciclu cinematic al mişcării de aşchiere. Acest avans poate fi măsurat în: -mm / cursă dublă, la mişcări de aşchiere liniare ; -mm/ rotaţie, la mişcări de aşchiere de rotaţie; -grade/ rotaţie, la mişcarea de avans de rotaţie a piesei sau a sculei.

Avansul se notează cu f (de Fig. la 2.6 denumirea în limba engleză a acestuia - feed) şi se Avansul şi adâncimea de aşchiere măsoară în planul de lucru în direcţia mişcării de avans, fig2.6.

La sculele cu mai mulţi dinţi (burghie, freze, lărgitoare etc.) apare noţiunea de avans pe dinte, fz, care reprezintă distanţa între două suprafeţe prelucrate de doi dinţi consecutivi. Acest avans are expresia: fz = z , z

(2.3)

unde z este numărul de dinţi ai sculei. 5

2.3 Tăişuri Tăişul unei scule este format de intersecţia celor două feţe active ale fiecărei scule, faţa adiacentă suprafeţei aşchiate, numită faţa de aşezare şi cea adiacentă aşchiei numită fată de degajare. Conform figurii 2.7 avem: -tăişul principal, T; -tăişul secundar, T'; -tăişul activ Tact, porţiunea de tăiş angrenată la un moment dat în aşchiere, ADB, (punctul D este punctul curent considerat de pe tăiş); -tăişul secundar activ, T'act porţiunea din tăişul secundar aflată la un moment dat în aşchiere, BD. Distincţia între tăişul principal şi cel secundar se face în funcţie de modul în care acestea participă la ridicarea aşchiei. De regulă tăişul care ridică majoritatea adaosului de prelucrare sub formă de aşchie este tăişul principal. Intre cele două tăişuri există o porţiune de racordare care se poate face printr-o rază sau printr-o faţetă, caz în care aceasta se numeşte tăiş auxiliar sau de trecere.

Fig2.7 Tăişurile şi adâncimea de aşchiere

Adâncimea de aşchiere, ap este mărimea din adaosul de prelucrare ridicată la o trecere a sculei, măsurată perpendicular pe direcţia de avans, reprezentând proiecţia tăişului activ pe un plan perpendicular pe planul de lucru. Mai apare adâncimea frontală de aşchiere, f, care reprezintă proiecţia întregului tăiş angajat (principal şi secundar) pe planul de lucru, P f, conform figurii 2.7. BIBLIOGRAFIE 1.Oprean,A. ş.a. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor. Bucureşti, Ed.Didactică şi pedagogică, 1981. 2.Şteţiu, G. Lăzărescu, I, Oprean, C. şi Şteţiu, M. Teoria şi practica sculelor aşchietoare. Sibiu, Editura universităţii , vol.I, II, III, 1994. 3.* * * STAS 6599/1-88 Noţiuni generale, sisteme de referinţă şi unghiuri. 4.* * * STAS 6599/2-88 Aşchiere şi scule aşchietoare. Relaţii de calcul pentru transformarea unghiurilor părţii aşchietoare. 5.* * * STAS 6599/2-88 Aşchiere şi scule aşchietoare. Cinematica aşchierii-terminologie 6.* * * ISO 3002/1 Definitions de base pour la coupe et rectification. Partie1: Geometrie de le partie active des outils coupants. Notions generales, sistemes de reference, angle de l'outil et angles en travail, brise-copeaux. 7.* * * ISO 3002/2 Definitions de base pour la coupe et rectification. Partie 2: geometrie de la partie active des outils coupants- formules de conversion general. 8.* * *ISO 3002/3 Grandeurs de base en usinage et rectification. Partie 3: Grandeurs geometriques et cinematiques en usinage. 9.* * * ISO 3002/4 Grandeurs de base en usinage et rectification. Partie 4: Forces, energie et puissance. 10.* * * SR EN 22768-1,2 Toleranţe generale. Toleranţe pentru dimensiuni liniare şi unghiulare fără indicarea toleranţelor individuale 11.* * * SR EN 20286-1,2 Sistemul ISO de toleranţe şi ajustaje.

GENERAREA SUPRAFEŢELOR

3.1. Generarea teoretică a suprafeţelor, [1,6] Din punct de vedere la aşchierii suprafeţele sunt teoretice (geometrice) şi suprafeţe reale sau prelucrate. Intre cele două categorii există diferenţe mari atât din punct de vedere al realizării lor cât şi a modului de apreciere. Suprafeţele teoretice sunt nişte pânze adimensionale care împart spaţiul în două zone nefiind caracterizate decât de forma lor şi nefiind afectate de o anumită precizie. Suprafeţele geometrice se pot genera din punct de vedere teoretic folosind un sistem de axe triortogonal în care forma suprafeţei este dată de ecuaţia care descrie matematic acea suprafaţă, S: S(X, Y, Z) = 0 sau Z = f(X,Y) (3.1) Dacă coordonatele punctului curent de pe suprafaţa dată sunt funcţii continue de alţi parametrii u şi v sau r şi 9 ecuaţiile (1) devin ecuaţiile parametrice ale suprafeţei având forma: S(X,Y, Z) = 0 unde X = f1(u,v) = f1(r,^); Y = f2(u,v) = f2(r,^) .... (3.2) Din punct de vedere al generării teoretice suprafaţa este generată dacă un punct având coordonatele X, Y, Z satisface ecuaţiile date ale suprafeţei, Principalele moduri de generare teoretică sunt: a.Deplasarea unui punct în spaţiu cu condiţia satisfacerii ecuaţiilor (1,2); b.Deplasarea în spaţiu a unui corp, suprafaţa generată fiind înfăşurătoarea poziţiilor succesive ale acestuia; c.Intersecţia a două corpuri; d.Deplasarea în spaţiu a unei curbe. Din punct de vedere al generării pe maşini-unelte prezintă interes punctele a, pentru maşini-unelte cu comandă numerică, b, în cazul frezării sau rectificării când tăişurile sculei sunt dispuse pe corpul de rotaţie al acestor scule şi în special punctul d. la care curba ce se deplasează în spaţiu este chiar tăişul sculei. Potrivit acestui tip de generare suprafaţa teoretică poate fi generată prin deplasarea în spaţiu a unei curbe, care-şi schimbă sau nu forma, după o anumită lege. Curba care se deplasează în spaţiu se numeşte generatoare, G, iar traiectoria descrisă de un punct al acestei curbe în timpul deplasării se numeşte directoare, D, conform figurii 3.1.

18

GENERAREA SUPRAFEŢELOR Fig.3.1 Generatoarea şi directoarea

In acest fel suprafaţa S, care se generează se obţine prin deplasarea curbei G pe curba D, iar această mişcare se numeşte mişcarea de generare. In caz general cele două curbe sunt spaţiale, dar datorită faptului că suprafeţele tehnice sunt de cele mai multe ori suprafeţe simple sau combinaţii ale acestora, cele două curbe sunt curbe plane. Planele corespunzătoare celor două curbe sunt: >Planul generatoarei , r; >Planul directoarei, A. Planul r, al generatoarei face în marea majoritate a cazurilor un unghi drept cu planul directoarei, A iar intersecţia între cele două plane g-g face unghiul 0 cu tangenta TD la directoare în punctul curent M ce aparţine atât generatoarei cât şi directoarei. In acest caz generarea suprafeţei se face prin deplasarea planului r pe planul A în aşa fel încât acestea să rămână perpendiculare, iar punctul M de pe generatoare să se deplaseze în lungul directoarei. Unghiul 0 poate să fie constant sau nu în timpul deplasării. Dacă acesta este constant mărimea lui poate să fie oricare, dar de obicei şi acesta este de 90 0, ceea ce înseamnă că g-g coincide cu normala în M la curba directoare. In acest caz mărimea, sensul şi variaţia vitezei de deplasare a planului generatoarei nu influenţează forma suprafeţei generate. Dacă unghiul 0 nu este constant în timpul deplasării generatoarei, atunci forma suprafeţei generate depinde de legea de variaţie a acestui unghi şi a variaţiei vitezei mişcării de generare. In anumite cazuri forma curbei generatoare nu este constantă şi atunci forma suprafeţei generate depinde de legea de variaţie a acestei curbe în planul generatoarei. Acest caz se întâlneşte la prelucrarea suprafeţelor complexe. Există şi cazuri când suprafeţele nu pot fi generate prin modul redat mai sus, cum sunt suprafeţele elicoidale ale melcilor sau flancurile evolventice ale dinţilor de la roţile dinţate conice cu dantură curbilinie, suprafeţele de detalonare etc. In aceste cazuri curba directoare se poate exprima analitic faţă de un sistem

de referinţă triortogonal (triedrul Frenet) format din planele caracteristice ale curbelor spaţiale: >Planul osculator, Po; >Planul tangent, PT; >palnul normal, PN. Generatoarea se plasează în planul normal, fig.3.2 . Fig.3.2 Planele caracteristice ale unei curbe, [6]

In acest caz triedrul se deplasează de-a lungul directoarei, iar curba G va da naştere suprafeţei dorite. Rolul planului normal este cel al generatoarei, iar al planului tangent cel al directoarei. Binormala celor două curbe corespunde dreptei g-g de intersecţie a celor două plane. Pentru realizarea unei curbe C, care poate fi generatoare sau directoare, într-un plan Oxy, fig.3.3.a, aceasta poate fi generată prin mişcarea unui punct K (numit şi punct caracteristic) cu o viteză vk în aşa fel încât să descrie curba dată. Pe o maşină-unealtă această curbă poate fi realizată prin deplasarea simultană a punctului K în lungul celor două axe cu vitezele vx şi vy în aşa fel încât între cele două viteze să rămână raportul:

relaţie care depinde în exclusivitate de forma curbei C şi nu de viteza punctului K. Acest lucru este important pentru realizarea mişcării pe o maşină-unealtă deoarece una din vitezele parţiale, de exemplu cea pe direcţia X poate să fie constantă şi egală cu viteza de avans, iar cealaltă variabilă conform relaţiei (3.3) având în vedere că viteza v k rămâne tot timpul tangentă la traiectorie. Pentru ilustrare se consideră generarea unei suprafeţe conice, fig.3.b. Dacă se lucrează în coordonate polare, aceeaşi traiectorie C poate fi generată cinematic prin compunerea mişcării de rotaţie având viteza unghiulară cu cea de translaţie radială cu viteza vR.

Intre care se păstrează relaţia:

unde pk este raza momentană a punctului K; a, unghiul dintre viteza vk şi viteza normală v N. Si în acest caz una din componentele vitezei vk poate avea valoare constantă şi se asimilează cu viteza de avans. Acest caz este ilustrat în figura 3.4, a,b când se prelucrează prin detalonare spatele dintelui unei freze profilate, curba fiind o spirală arhimedică. Din cele două exemple de generare teoretică rezultă că, maşina-unealtă trebuie să realizeze simultan cele două mişcări pentru realizarea generatoarei şi a directoarei. Cele două curbe vor rezulta ca traiectorii ale mişcărilor de generare. Fig.3.4 Realizarea cinematică a unei curbe în coordonate polare

3.2.Generarea suprafeţelor reale, [1,6,7] Spre deosebire de suprafeţele teoretice, suprafeţele reale, care au dimensiuni şi sunt afectate de anumite imprecizii rezultate din specificul procesului de aşchiere se realizează similar numai din punct de vedere al formei lor cu cele teoretice. Cunoscând faptul că procesul de aşchiere se produce prin existenţa unei mişcări relative între tăişul sculei şi semifabricat, iar scula are o anumită formă geometrică pentru realizarea generatoarei va trebui ca mişcarea secundară, de avans a sculei să devină mişcarea de generare. Deplasând

vârful sculei de-a lungul curbei generatoare se poate observa că datorită formei geometrice reale a vârfului sculei generatoarea, G rezultă ca înfăşurătoare a poziţiilor succesive pe care le ocupă o porţiune abc din tăişul sculei la deplasarea acesteia cu viteza de generare, figura 3.5. Fig.3.5 Generatoarea şi directoarea elementară

Porţiunea din tăiş care generează suprafaţa reală se numeşte generatoare elementară, G E, [1] şi forma ei nu influenţează forma generatoarei ci numai precizia acesteia. Dacă curba directoare rezultă ca traiectoria înfăşurătoare a curbelor descrise de vârful sculei în mişcarea principală (frezare, rectificare), porţiunea de curbă activă descrisă de un dinte în aşchiere se numeşte directoare elementară, DE şi forma ei nu influenţează forma directoarei ci numai rugozitatea suprafeţei. In acest caz directoarea elementară este o porţiune dintr-o curbă cinematică realizată de elementul aşchietor. Considerând un cuţit simplu care trebuie să realizeze o suprafaţă rezultă că acesta trebuie să execute: >o mişcare a elementului generator GE de-a lungul generatoarei G cu o viteză vg după anumite legi; >simultan o deplasare a elementului generator GE după curba directoare, cu viteza vd.

22

GENERAREA SUPRAFEŢELOR

Legile de mişcare ale elementului generator pe cele două curbe G şi D dau modurile practice de realizare prin aşchiere a suprafeţelor reale.

3.3. Realizarea curbei generatoare Pentru realizarea practică a curbei generatoare avem următoarele moduri practice: >Generatoarea materializată; >Generatoarea cinematică; >Generatoarea programată. 3.3.1 Generatoarea materializată. Metoda de realizare a generatoarei materializate se mai numeşte şi generarea prin copiere a unei suprafeţe. In acest caz generatoarea elementară dispare şi tăişul profilat al sculei devine generatoarea G, care se copiază pe semifabricat realizând forma cerută a suprafeţei prelucrate. Există trei cazuri distincte de realizare a generatoarei materializate în funcţie de geometria sculei şi de direcţia mişcării de avans a sculei faţa de piesă, figura 3.6. Fig. 3.6 Generatoarea materializată

a.generatoarea G este identică cu muchia aşchietoare a sculei deoarece unghiul de degajare al sculei, Y este egal cu zero. In acest caz faţa de degajare a sculei este în planul r al generatoarei şi punctele curbei se generează în acest plan de unde rezultă identitatea formei tăişului cu cea a curbei generatoare; b.generatoarea G se află în planul r, care nu coincide cu planul feţei de degajare în care se află tşul sculei Intre ele fiind unghiul de degajare diferit de zero. In acest caz forma tăişului rezultă ca proiecţie circulară a generatoarei pe planul feţei de degajare; c. generatoarea G nu este în planul feţei de degajare şi unghiul de degajare este diferit de zero, iar mişcarea de avans nu mai este radială ci tangenţială. In acest caz forma tăişului rezultă în urma unei proiecţii ortogonale din planul r în planul feţei de degajare. Acest gen de prelucrare prin aşchiere este limitat numai la anumite suprafeţe deoarece odată cu creşterea lăţimii profilului piesei apar complicaţii în realizarea sculei. Lăţimea mare a tăişului duce şi la apariţia unor forţe mari de aşchiere şi la apariţia vibraţiilor. Precizia realizată prin această metodă depinde de precizia de realizare a sculei şi de

23

GENERAREA SUPRAFEŢELOR

asemenea pe măsură ce scula se uzează precizia formei realizate se deteriorează. 3.3.2 Generatoarea cinematică Acest tip de realizare a generatoarei poate fi de două feluri: parcurgerea curbei generatoare de către un punct (de obicei vârful sculei) sau înfăşurătoarea unor poziţii succesive ocupate de o curbă cinematică. a.Generatoarea ca traiectorie a unui punct. In figura 3.7 este prezentată această metodă prin exemplificarea pe o operaţie de strunjire longitudinală. Deoarece suprafaţa este de obicei mai mare decât lăţimea admisă pentru realizarea generatoarei materializate în acest caz generatoarea G este realizată prin parcurgerea de către un punct M, care reprezintă vârful sculei, cu o anumită viteză, care este chiar viteza de avans, v f. Se poate observa că datorită formei reale a vârfului sculei generatoarea apare ca înfăşurătoare a poziţiilor succesive ocupate de generatoarea elementară GE, care este decalată de la o poziţie la alta cu valoarea avansului f. In funcţie de forma geometrică a generatoarei elementare şi de mărimea avansului, rugozitatea geometrică a suprafeţei generate este mai mare sau mai mică. b.generatoarea ca înfăşurătoare a poziţiilor succesive ocupate de o curbă cinematică. Generatoarea apare ca înfăşurătoare a poziţiilor ocupate de curba C (conjugata curbei generatoare), tangentă în punctele Ki, K2 ...Kn, pentru poziţiile C1, C2, ...Cn, conform figurii 3.8. La acest tip de generatoare curba G poate avea diferite forme, care depind de legea de mişcare a curbei C. Dacă se impune o anumită lege de mişcare, anume un punct Q al curbei C să se deplaseze pe o traiectorie b , numită bază, cu o viteză tangenţială vq şi o viteză unghiulară roq, atunci curba G este bine definită şi se numeşte curba conjugată a lui C. In practică problema se pune spre determinarea curbei conjugate C, pornind de la generatoarea dată, G. Soluţia nu este unică numai dacă se impun anumite restricţii în ceea ce priveşte forma curbei b, adică a bazei precum şi a legii de mişcare. De obicei această curbă se ia rectilinie sau circulară (fig.3.8) pentru o mai uşoară realizare practică. Pe traiectoria curbei b se ia centrul unui cerc (rulantă) de rază RR, care se deplasează cu o viteză vR şi se roteşte cu viteza unghiulară roR.

24

GENERAREA SUPRAFEŢELOR

Fig.3.7 Generatoarea cinematică

Condiţia restrictivă impusă este ca rulanta să se rostogolească fără alunecare pe dreapta B numită bază. Din acest motiv acest tip de generare se mai numeşte şi generare prin rostogolire. In termeni matematici condiţia de rulare fără alunecare este dată de relaţia:

Dacă centrul rulantei se deplasează pe un cerc aceeaşi condiţie devine:

unde Rb şi roB sunt raza şi respectiv viteza unghiulară a bazei. Ca şi la generatoarea materializată, curba C este materializată de muchia aşchietoare a sculei, dar în acest caz ea se deplasează pe bază respectând relaţiile (3.5) şi (3.6) şi nu este de aceeaşi formă cu generatoarea ci este conjugata acesteia. Din punct de vedere al procesului de aşchiere această variantă este mai avantajoasă deoarece muchia aşchietoare ia contact cu piesa în mod progresiv şi numai pe anumite porţiuni. Pentru ilustrarea procedeului este redată în figura 3.8 strunjirea unui arbore profilat prin metoda rulării. Alte exemple de prelucrare cu generatoare obţinută prin metoda aceasta sunt metodele de danturare cu ajutorul cuţitului pieptene, frezei melc modul şi a cuţitului roată unde curba conjugată a evolventei poate fi cremaliera de referinţă sau tot o evolventă.

(3.5)

(3.6)

26

GENERAREA SUPRAFEŢELOR Fig.3.8 Metoda rulării la strujire

3.3.3 Generatoarea programată Acest tip de generatoare se foloseşte atunci când se realizează suprafeţe complicate, care nu se pot obţine prin metoda generatoarei materializate datorită mărimii sau complexităţii lor. In acest caz generatoarea suprafeţei de obţinut este materializată pe un şablon sau port-program sub diferite forme: şablon mecanic la o anumită scară, desen care este urmărit cu un sistem optic sau chiar un program de calculator. Dispozitivele mecanice, hidraulice sau electrice care urmăresc acest şablon formează lanţurile cinematice de copiere. Metoda este ilustrată în figura 3.9. Componentele vitezei rezultante de generare trebuie să asigure tangenţa acesteia cu curba generatoare şi una din ele poate să fie constantă fiind chiar viteza de avans. Fig. 3.9 Generatoarea programată

3.4. Realizarea directoarei Traiectoria curbei directoare se poate realiza prin următoarele metode: >directoarea cinematică; >directoarea programată; >directoarea materializată. 3.4.1. Directoarea cinematică Se poate obţine ca: traiectoria unui punct, ca înfăşurătoare a poziţiilor succesive ale unei curbe cinematice, prin transpunere prin rulare.

a. directoarea cinematică obţinută ca traiectorie a unui punct este ilustrată prin obţinerea unui filet în figura 3.10. In acest caz directoarea este o elice având pasul egal cu pasul filetului şi se obţine combinând mişcarea de rotaţie cu cea de translaţie axială. Prin combinarea acestor mişcări, generatoarea, care în acest caz este materializată (fiind în funcţie de tipul filetului) se deplasează în lungul directoarei cinematice obţinute respectând restricţia: ^ = tgp, vT unde vA este viteza de deplasare axială (viteza de avans); vT, viteza tangenţială ce rezultă din rotaţia piesei; (3, unghiul de înclinare al filetului.

(3.7)

Fig.3.10 Directoarea cinematică

b. directoarea cinematică înfăşurătoare a poziţiilor unei curbe cinematice este specifică operaţiilor de frezare sau rectificare şi este ilustrată în figura 3.11. Se poate observa că în acest caz avem de-a face cu directoarea elementară DE. In acest caz avansul dintre două poziţii succesive ale DE se numeşte avans director. Ca şi în cazul generatoarei elementare forma directoarei elementare nu are nici o legătură cu forma directoarei finale. Fig.3.11 Directoarea ca înfăşurătoare

a.Directoarea cinematică prin transpunere prin rulare se obţine transpunând o directoare auxiliară D' mai simplă prin metoda rulării pe un cilindru sau con respectând restricţia impusă de relaţia (3.6) de rostogolire fără alunecare a cilindrului pe suprafaţa plană, figura 3.12. Astfel, în planul directoarei auxiliare D' notat cu A' se generează cinematic o dreaptă şi aceasta se transpune prin rulare pe un cilindru obţinându-se în final o directoare D, spaţială de formă elicoidală. Astfel punctul M' care descrie directoarea ajutătoare are o viteză liniară vM, a cărei mărime nu este

28

GENERAREA SUPRAFEŢELOR

condiţionată de nici un element geometric sau cinematic al elicei. Singurul parametru care influenţează elicea este unghiul P din planul A'. Această metodă este folosită la prelucrarea danturii cilindrice elicoidale pe maşini de mortezat cu cuţit roată şi pe unele maşini de danturat cu freză melc. Fig.3.12 Directoarea cinematică prin transpunere

b.Directoarea programată. Se realizează prin şabloane sau modele sau prin programe de calculator. Dacă se lucrează cu un şablon, ca în figura 3.13 trebuie avut în vedere ca forma şablonului să ţină cont de diferenţa între raza sculei şi raza palpatorului, care sunt de obicei egale. Dacă generatoarea nu poate fi materializată din motive constructive sau datorită faptului că îşi modifică forma în timpul generării se apelează la programarea pe calculator a generării suprafeţelor respective.

Fig.3.13 Directoarea programată

c.Directoarea materializată. Ca şi în cazul generatoarei materializate există şi directoare materializată. Astfel de scule au de obicei şi directoare şi generatoarea materializate pe sculă. Acesta este cazul tarodului sau a filierei care au materializată directoarea sub forma elicei filetului, iar generatoarea sub forma spirelor filetului.

3.5. Exemple de generare a suprafeţelor, [1] In acest paragraf se prezintă unele din cele mai folosite curbe tehnice folosite în construcţia de maşini. Folosind ecuaţiile matematice ale traiectoriei se determină mişcările necesare la executarea acestor curbe. 3.5.1 Elicea cilindrică,( fig.3.14) este o curbă folosită pentru executarea filetelor, danturilor cilindrice cu dinţi înclinaţi sau suprafeţele de aşezare ale unor scule aşchietoare. Ecuaţiile elicei cilindrice sunt: Fig.3.14 Elicea cilindrică

-în coordonate carteziene:

(3.8)

-în coordonate cilindrice:

(3.10)

(3.9 )

unde ce = pe/2n este parametrul elicei cu pasul pe; unghiul de rotaţie curent. Corespunzător cu aceste ecuaţii se pot determina vitezele necesare generării, care vor fi: -în coordonate carteziene:

(3.10)

(3.11)

în coordonate cilindrice: unde ro = 2n-n este viteza unghiulară în funcţie de turaţia n. v T = R • ro Ţinând cont de cilindrice, care se poate observa că sunt mai cilindrice devin: 5

?

relaţia de mai sus, vitezele în coordonate

~

'

potrivite pentru cazul elicei (3.12)

Intre cele două viteze

există restricţia: (3.13)

în care P este unghiul de înclinare al elicei. 3.5.2 Elicea conică,(Fig.3.15) este o curbă spaţială folosită la generarea unor suprafeţe elicoidale conice şi se mai numeşte şi elice-spirală. Ea este caracterizată prin doi parametrii: pe, pasul elicei şi ps, pasul spiralei. Ecuaţiile parametrice ale elicei conice, folosind parametrul $ sunt: - în coordonate carteziene: (3.14) Fig.3.15 Elicea conică

Valoarea razei elicei: R = R(O) = Rp - c s(O - Op), în care cs = ps /2n este constanta spiralei cu pasul ps (dacă pasul este constant spirala este arhimedică).

Parametrii xp, Rp şi sunt coordonatele punctului de pornire al elicei conice. Dacă se consideră că aceste valori sunt egale cu zero ecuaţiile (3.16) devin: (3.15) - în coordonate cilindrice: (3.16) Folosind ecuaţiile traiectoriei se pot determina valorile vitezelor pentru executarea elicei conice, care vor avea valorile: - în coordonate carteziene: (3.17)

- în coordonate cilindrice: (3.18)

Rezultă că elicea conică poate fi generată cu ajutorul a trei viteze rectilinii având valorile date de relaţiile (3.17) sau prin combinarea vitezei unghiulare cu o viteză radială vR şi una axială, vx. Comparând cele două variante rezultă că folosirea coordonatelor cilindrice este mai simplă, ceea ce duce şi la o cinematică mai simplă a maşinii-unelte. Deoarece se impun anumite relaţii pentru a obţine elicea conică rezultă între vitezele corespunzătoare următoarele relaţii: (3.19) Aceste restricţii sunt impuse şi se realizează prin mecanismele lanţurilor cinematice ale maşinilor unelte sau prin programul de calculator în cazul comenzilor numerice. 3.5.3 Spirala arhimedică, (fig.3.16) este o curbă plană folosită la execuţia unor came cu profil spirală sau la detalonarea unor scule aşchietoare. Parametrul care caracterizează această curbă este pasul spiralei p Ecuaţiile pot fi deduse din relaţiile (3.17) şi (3.18) considerând că pasul elicei p =0. s.

e

Rezultă:

Fig.3.16 Spirala arhimedică

(3.20)

ceea ce înseamnă că pentru generarea unei spirale arhimedice sunt necesare două mişcări: una de rotaţie cu viteza unghiulară ro şi una de translaţie radială cu viteza v R = - cs • ro. Raportul care trebuie păstrat în acest caz este: (3.21) BIBLIOGRAFIE 1.Botez, E. Bazele generării suprafeţelor pe maşini unelte. Bucureşti, Editura Tehnică, 1966. 2.Botez, E. Cinematica maşinilor unelte. Bucureşti ,Editura Tehnică, 1962. 3.Deacu,L., Kerekes, L., Julean, D. şi Cărean, M. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor. ClujNapoca, Universitatea tehnică,1992. 4.Duca, Z., Bazele teoretice ale prelucrărilor pe maşini unelte. Bucureşti, Editura Didactică si pedagogică, 1969. 5.Fedotenok, A. A. Kinematiceskie sviazi v metallorejuşcik stankah. Maşghiz, 1960. 6.Oprean,A. ş.a. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor. Bucureşti, Editura Didactică şi pedagogică, 1981. 7.Sasu, I., Contribuţii asupra elaborării teoriei generale a sculelor profilate, în vederea îmbunătăţirii proiectării acestora. Teză de doctorat. Institutul Politehnic, Cluj-Napoca, 1982.

LANŢURI CINEMATICE M

4.1 Definirea şi clasificarea lanţurilor cinematice, [1] Realizarea oricărui procedeu de prelucrare prin aşchiere şi prin urmare funcţionarea mşinilor-unelte, implică obligatoriu realizarea simultană a două procese interdependente: procesul de ge nerare a suprafeţelor şi procesul de aşchiere. În plus acestea două fără de care prelucrarea prin aşchiere nu poate avea loc, din motive de productivitate, de protecţie ş.a. pentru funcţionarea maşinilorunelte mai sunt necesare şi efectuarea unor procese suplimentare (auxiliare) ce nu sunt necesare asigurării suprafeţelor, dar permit utilizarea şi manevrarea completă şi sigură a acesteia. Din cele prezentate până acum privind generarea suprafeţelor (vezi capitolul 3) a rezultat că acest proces se realizează prin deplasarea curbei generatoare în lungul curbei directoare, deplasare ce se face printr-o mişcare relativă între ele. În cazul general, fiecare dintre cele două curbe sunt traiectorii cinematice care au luat naştere pe cale cinematică din combinarea unor mişcări simple (de rotaţie sau rectilinii) furnizate de mecanismele simple (cuple cinematice de ordinul întâi) fuslagăr şi sanie-ghidaj, vitezele lor fiind coordonate (legate) între ele în vederea realizării traiectoriilor dorite. Realizarea tehnică a acestor condiţii, impuse vitezelor mişcărilor de generare, determină utilizarea unor mecanisme a căror funcţiune să satisfacă mărimea, direcţia şi legăturile parametrilor acestor mişcări. Cele două traiectorii, ale generatoarei şi directoarei precum şi suprafeţele generate sunt identice ca formă, ele determinîndu-se, după scopul şi rolul funcţional, prin dimensiunile, poziţiile relative şi calitatea faţă de caracteristicile teoretice ale lor. Aceste funcţiuni impun existenţa în structra maşinii-unelte a unei categorii de mecanisme cu ajutorul cărora obţinerea traiectoriilor să se facă în condiţiile reglării parametrilor mişcărilor funcţie de parametrii dimensionali ai acestora. Procesul de aşchiere, cel de-al doilea proces necesar generării suprafeţelor pe maşini-unelte şi care ve fi discutat pe larg mai târziu, din motive tehnicoeconomice de productivitate, de cost, de calitate a suprafeţei, de cheltuieli energetice şi de materii prime, impune caracteristicilor mişcărilor de generare

anumite mărimi, cerinţe realizate de anumite mecanisme ale mişcării-unelte. După cum s-a mai spus, în afara mişcărilor necesare procesului de generare şi necesare procesului de aşchiere, maşina-unealtă dispune şi de

mecanisme necesare unor funcţiuni auxiliare celor două procese, funcţiuni nelegate direct de procesul de generare sau aşchiere, dar a căror prezenţă uşurează manevrarea şi îmbunătăţeşte calitatea şi productivitatea prelucrării. Asemenea mecanisme îndeplinesc diferite funcţiuni cum sunt: cele de deservire (schimbarea turaţiilor, alimentarea cu piese sau scule, prindere sau desprindere a piesei, etc.), sau cele de măsurarea şi control, precum şi cele de protecţie a operatorului uman şi a maşinii. Aceste mecanisme cu funcţiuni auxiliare determină gradul de automatizare al maşinii-unelte. Se remarcă că indiferent de rolul de îndeplit (de generare, proces de aşchiere, procese auxiliare) o maşină-unealtă este formată din mecanisme legate între ele în vederea realizării unui anumit scop, cu o destinaţie bine determinată. Ţinînd seama de acestea, se poate defini lanţul cinematic al unei maşini-unelte ca fiind totalitatea mecanismelor care concură la realizarea unei anumite funcţii a ei. Ţinînd seama că mecanismele maşinii-unelte, în vederea realizării scopului propus, operează cu mărimi de naturi diferite sau identice şi le transmit mai departe, lanţul cinematic mai poate fi definit ca reprezentînd: > totalitatea mecanismelor care contribuie la primirea, transformarea şi transmiterea unei mărimi şi livrarea acesteia unui organ de execuţie. Prima definiţie priveşte lanţul cinematic ca un ansamblu de mecanisme legate între ele cu rolul de a efectua unul din scopurile impuse de cele trei feluri de procese enumerate mai sus: generare, aşchire şi auxiliare. Cea de-a doua definiţie stabileşte modul în care se realizează scopul final, ansamblul de mecanisme operând cu mărimi de diverse naturi în vederea obţinerii scopului porpus. În amjoritatea cazurilor mărimea cu care operează mecanismele este de natură mecanică (o mişcare), dar în general aceasta poate fi de de naturi diferite, atât la intrarea cât şi la ieşirea din mecanism. Toate mecanismele componente ale unei maşini-unelte şi care formează lanţurile cinematice ale ei, deoarece în final trebuie să realizeze cinematic suprafaţa de generat, determină cinematica maşinii-unelte. Reprezentarea schematică a tuturor mecanismelor care formează cinematica unei maşini-unelte foloseşte simbolurile cuprinse în tabelul 4.1, [5]. Toate mecanismele care formează un lanţ cinematic constituie ceea ce se cheamă structura lanţului cinematic şi extins la maşină-unealtă, structura maşinii-unelte. Punctul în care lanţul cinematic primeşte mărimea fizică se numeşte capăt de intrare, iar cel în care îl furnizează organului de execuţie se numeşte capăt se ieşire. Reprezentarea schematică a cinematicii maşinii-unelte folosind pentru mecanismele reale simbolurile grafice (vezi tab.4.1) determină schema cinematică a maşinii-unelte, iar reprezentarea acesteia pe structuri mai 5

?

corespunzătoare rolurilor funcţionale, folosind simboluri grafice, fără a intra în detaliile componenţei lanţurilor cinematice, determină schema cinematică structurală a maşiniiunelte. Tabelul 4.1, [5]

Prin urmare, cinematica unei maşini-unelte cuprinde mai multe lanţuri cinamatice, legate sau nelegate între ele, având scopul impus de realizarea proceselor de generare a suprafeţelor, de aşchiere sau auxiliare. Lanţurile cinematice ale maşinii-unelte sunt clasificate după mai multe criterii, ditre acestea cele mai importante sunt: după scop, după modul de acţionare, după natura lor şi după interacţiunea dintre ele. 4.1.1 Clasificarea lanţurilor cinematice după scop Este cea mai importantă şi utilizată formă de clasificare şi are drept criteriu efectul acţiuniilor şi determină poziţia acestora faţă de scopul impus de porcesele de generare, de aşchiere sau auxiliare. După acest criteriu lanţurile cinematice se împart în două mari grupe: lanţuri cinematice generatoare şi lanţuri cinematice auxiliare. 5

LANŢURI CINEMATICE

38

a) Lanţurile cinematice generatoare reprezintă totalitatea lanţurilor cinematice, ale unei maşini-unelte care asigură primirea unei mărimi, transmiteterea şi transformarea ei într-o mişcare necesară obţinerii formei şi dimensiunilor traiectoriilor generatoare şi dierctoare, precum şi a vitezelor mişcărilor pe aceste traiectorii, impuse de cinematica procesului de generare şi a procesului de aşchiere. După natura şi complexitatea traiectoriei realizate şi acestea se împart în două categorii distincte: -lanţuri cinematice generatoare tehnologice (sau simple); -lanţuri cinematice generatoare complexe. Lanţurile cinematice generatoare tehnologice, pe scurt lanţuri cinematice tehnologice, asigură la capătul de ieşire mişcarea principală, caracterizată prin viteza principală v, şi mişcările de avans, caracterizate prin avansul f Vf sau ap , care sunt chiar parametrii tehnologici ai operaţiei respective Corespunzător acestor funcţiuni, din categoria lanţurilor cinematice tehnologice fac parte: -lanţul cinematic principal, care asigură viteza principală de aşchiere v pe traiectoria directoare sa pe o componentă a acesteia; -lanţul cinematic de avans care asigură repoziţionarea generatoarei elementare GE sau a directoarei elementare DE pe traiectoriile generatoare respectiv directoare cu mărimile f, u sau ap. Cinematica maşinii-unelte, corespunzător existenţei numai a unei mişcări principale şi a mai multor mişcări de avans, cuprinde un singur lanţ cinematic principal şi mai multe lanţuri cinematice de avans. Lanţurile cinematice generatoare tehnologice se mai numesc şi simple, deoarece mişcările realizate la capătul de ieşire al acestora sunt efectuate pe traiectorii simple circulare sau rectilinii. Un exemplu de lanţ cinematic principal este arătat schematic (folosind simbolurile grafice din tabelul 4.1) în figura 4.1. Primul exemplu (fig 4.1, a) reprezintă lanţul cinematic principal al unei maşini-unelte la care mişcarea principală este de rotaţie, al doilea exemplu (fig. 4.1, b) se referă la o maşină- unealtă la care mişcarea principală este rectilinie, transformarea de rotaţie făcîndu-se prin intermediul mecanismului de transformare a naturii mişcării simbolizat prin TR.

Fig.4.1 Scheme ale lanţurilor cinematice

În figura 4.2 este reprezentat schematic lanţul cinematic de avans al une maşiniunelte la care aceasta se realizează pe o traiectorie rectilinie, folosim pentru transformare mecanismul TR ca şi în exemplul de mai sus. Fig.4.2 Lanţ cinematic de avans

Lanţurile cinematice generatoare complexe, în opoziţie cu cele simple, asigură realizarea unor mişcări necesare generării suprafeţelor pe traiectorii complexe, plane sau spaţiale ca rezultat al combinării unor mişcări simple (circulare sau rectilinii). Aşa cum s-a mai văzut, pentru realizarea unor traiectorii complexe, (elice cilindrice sau conice, curbe cicloidale, spirale, evolvente, etc.) se folosesc grupări de lanţuri cunematice simple combinate astfel încât între parametrii cinematici ai mşcărilor rezultate să existe anumite legături cinematice riguros păstrate constante în tot timpul funcţionării, de aceea aceste lanţuri cinematice generatoare complexe fac parte următoarele: -lanţul cinematic de filetare, care realizează o traiectorie elicoidală; -lanţul cinematic de detalonare, care realizează o traiectorie spirală; -lanţul cinematice de rulare, care realizează o traiectorie evolventică. 5

~

Fără a intra în amănunte, cunoscând că pentru generarea unei traiectorii elicoidale cilindrice (vezi cap. 3) sunt necesare două mişcări: una de rotaţie şi una rectilinie, în figura 4.3 este reprezentat shematic lanţul cinematic generator complex de filetare (pe scurt: numit lanţ cinematic de filetare) cu ajutorul căruia se generează această curbă.

Fig.4.3 Lanţ cinematic de filetare

b) Lanţurile cinematice auxiliare au rolul de a asigura efectuarea unor operaţii cu funcţiuni auxiliare, care pot însoţi procesele de generare şi de aşchiere fără a le determina sau a le influenţa într-un fel. Existenţa lor în cinematice unor maşini-unelte nu este ogligatorie, dar ele servesc în primul rând la creşterea productivităţii prelucrărilor prin micşorarea timpilor auxiliari. O definiţie a acestora ar fi următoarea: >totalitatea mecanismelor, aparatelor, instrumentelor, etc. care contribuie la sporirea productivităţii maşinii-unelte şi la protecţia operatorului şi a maşinii constituie lanţurile cunematice auxiliare. Fără a intra în amănunte, deoarece aceste lanţuri cinematice nu fac obiectul acestei lucrări, operaţiile auxiliare care determină scopul funcţional şi după care se clasifică aceste lanţuri cinematice, sunt următoarele: >de alimentare cu piese, cu scule, de evacuare a aşchiilor rezultate, etc.; >de comutare (schimbare) a turaţiilor, avansurilor, de oprire şi pornire, etc.; >de deplasare rapidă a unor subansambluri ale maşinii-unelte; >de poziţionare relativă între sculă şi piesă; >de protecţie a operatorului uman şi a maşinii, a uzării sculei aşchietoare, etc. Caracteristica principală a lanţurilor cinematice auxiliare şi prin care se deosebesc de cele generatoare decurge din posibilitatea de a fi automatizate. Din acest motiv lanţurile cinematice auxiliare determină gradul de automatizare al maşinii-unelte. Schematic, în figura 4.4 este reprezentat lanţul cinematic auxiliar folosit pentru apropierea şi retragerea rapidă cu viteza V a unui organ de lucru. Se remarcă că aceasta dulbează un lanţ cinematic de avans (cel desenat punctat). Mărimea de intrare Yi = n0 este asigurată de un motor electric de antrenare ME2 şi prin intermediul diferitelor mecanisme, printre care şi cel de transformare a naturii mişcării TR ajunge la mărimea de ieşire Ye = vfR. Concluzionînd cele expuse privind clasificarea lanţurilor cinematice în funcţie de scop şi avînd criteriul de clasificare efectul acţiunii lor, aceasta se poate rezuma la următorul tablou. 5

~

5

JR

Fig.4.4 Lanţ cinematic de avans rapid

4.1.2 Modul de acţionare Modul de acţionare al lanţurilor cinematice constituie un alt criteriu de clasificare, după care acestea se împart în: lanţuri cinematice acţionate manual şi acţionate mecanic. Acţionarea manuală este folosită în special în cazul maşinilor-unelte universale pentru lanţurile cinematice de avans sau auxiliare. Un exemplu de lanţ cinematic principal acţionat manual îl constituie cazul maşinii de găurit manuale. În figura 4.2 este reprezentat modul se acţionare manuală a lanţului cinematic de avans folosind manivela m. Acţionarea mecanică folosită în majoritatea cazurilor, se referă la motorul de antrenare a capătului de intrare al lanţului cinematic care poate fi: electric, hidraulic, pneumatic, sau combinări ale acestora. În figurule 4.1 şi 4.2 acţionările lanţurilor cinematice sunt făcute cu ajutorul motoarelor electrice, în figura 4.5 exemplificînd cazul unei acţionări electro-hidraulice: motorul electric Me acţionează pompa hidraulică cu debit variabil PDV care debitează uleiul în morotul 5

5

5

hidraulic MH care constituie capătul de ieşire din lanţul cinematic, mişcarea rectilinie a acestuia putînd fi folosită ca mişcare principală, de avans sau auxiliară. 4.1.3 Modul de legare Modul de legare (asociere) constituie la treilea criteriu de clasificare al lanţurilor cinematice, după care, acestea se împart în: -lanţuri cinematice independente caracterizate printr-o antrenare proprie (nelegate de alte lanţuri cinematice) cum sunt: lanţul cinematic principal (fig. 4.1), de avans (ca în fig. 4.2);

-lanţuri cinematice dependente (legate) de alte lanţuri cinematice, legătură impusă de funcţiunea sa, legătură numită rigid cinematică (cum este cazul lanţului cinematic de filetare ca în fig. 4.3) sau legătură nerigidă impusă de alte considerente (economice, de productivitate, de coordonare a mişcării, etc.) cum este reprezentat lanţul cinematic de avans din figura 4.6 legat nerigid de lanţul cinematic principal (acţionarea ar putea fi făcută şi independent). Fig.4.6 Legătură nerigidă între lanţuri cinematice

4.1.4 Natura mecanismelor Natura mecanismelor din structura lanţurilor cinematice le clasifică pe acestea în lanţuri cinematice mecanice, hidraulice, electrice, electromecanice, electro- pneumaitce, hidromecanice sau combinări ale acestora, clasificare mai puţin importantă pentru studierea cinematică a lor.

4.2 Funcţiunile lanţurilor cinematice Prin definiţie, lanţul cinematic are funcţiunile de a primi, a transforma şi a transmite o mărime fizică către un organ de execuţie. Această mărime, în majoritatea cazurilor este de natură mecanică, adică o mişcare; la capătul de ieşire al lanţului cinematic, cerute de procesul de generare, este obligatoriu o mişcare. Corespunzător acestor funcţiuni lanţul trebiue să aibă în componenţă mecanisme care să îndeplinească aceste funcţiuni obligatorii efectuării proceselor de generare, de aşchiere sau auxiliare. Funcţia de primire cere existenţa unor mecanisme care să primească mărimea fizică de la organul de antrenare aflat la capătul de intrare, indiferent de natura acestuia şi să-l livreze în continuare celorlalte mecanisme din lanţul cinematic. Pentru aceasta se foloseşteo gamă largă de mecanisme de diverse naturi (mecanică, electrică, hidraulică, combinaţii, etc.) cum sunt cuplajele (rigide, semielastice, elastice), ambreiajele (sub toate formele constructive sau acţionate în diverse moduri: manual sau mecanic, electric hidraulic, pneumatic, etc..), comutatori (mecanici, electrici, hidraulici, pneumatici, etc.),

contactoare (electrice, electronice) ş.a. Funcţia de transformare cuprinde mai multe aspecte: transformarea naturii mărimii, transformarea caracteristicii de frecveţă a ei şi transformarea sensului ei. a) Primul aspect se referă la transformarea mărimii primite în mecanism de o anumită natură (mecanică, electrică, hidraulică, etc.) şi transformarea lui într-o mărime de altă natură, în final, obligatoriu la capătul de ieşire, impus de modul de generare a suprafeţelor pe maşini-unelte, într-o mărime mecanică, adică o mişcare. Foarte adesea, impus de posibilităţi de variaţie a mărimii, de transmitere la distanţă a ei, şi din motive economice, mişcarea primită de la un motor electric (deci o mărime mecanică) este transformată prin intermediul unei pompe hidraulice P (de dbit constant sau variabil) întro mărime de natură hidraulică (debitul de ulei QP) care mai departe, prin intermediul unui motor didraulic MH este transformat din nou într-o mărime mecanică şi livrat altor mecanisme ale lanţului cinematic, aşa cum este schematic arătat în figura 4.5. În figura 4.7 este reprezentat cazul în care un semnal electric (de intrare în motorul electric de antrenare MEA de curent alternativ) este transformată într-o mărime mecanică (mişcare de rotaţie) care antrenează generatorul de curent continuu GCC, care transmit un semnal electric motorului de curent continuu MCC care retransformă mărimea electrică în mişcare de rotaţie n2 şi furnizează în continuare altor mecanisme ale lanţului cinematic. Această transformare este necesară pentru a putea regal în tensiune motorul de current continuu în condiţiile menţinerii cuplului motor, deoarece la reglarea în current alternativ cuplul motor devine variabil, (ansamblul se numeşte grup Ward-Leonard). Referitor la transformarea mărimii fizice, în cazul mişcării trebui evidenţiate şi aspectele de transformare ale acesteia din mişcare se translaţie în mişcare rectilinie şi invers. Fig.4.7 Lanţ cinematic de transformare

În figura 4.1, b, 4.2 şi 4.7 apar spre capătul de ieşire TR care tansformă mişcarea de rotaţie în mişcare rectiline, caracteristică cerută de procesul de generare a suprafeţelor (cum este aczul rabotărilor, a mişcărilor de avans rectilinii, etc.). Acest mod de transformare mai poate fi numit şi transformare a traiectoriei mişcării, mecanismele care o realizează fiins mecanismele cu bielă- manivelă, cu culisă oscilantă şurub-piuliţă, camă-tachet, pinion-cremalieră, pompă-motor hidraulic rectiliniu, ş.a. b)Al doilea aspect se referă la transformarea caracteristicii de frecvenţă a mărimii fizice, întelegîndu-se în special modificarea turaţiilor sau numărului de curse ale organului de execuţie, modificări cerute în special de procesul tehnologic, necesare unor caracteristici funcţionale, corespunzătoare pentru viteza principală de aşchiere şi pentru avansuri.

Funcţia de transformare a caracteristicii de frecvenţă este cunoscută şi sub denumirea de funcţie de reglare şi este asigurată de o serie de mecanisme încadrate în grupa mecanisme de reglare. Asemenea mecanisme au apărut schematic în toate figurile ce au reprexentat lanţuri cinematice generatoare simbolizate prin MR. Asemenea mecanisme, denumite şi variatoare, sunt realizate în diferite forme constructive, de natură diferită. Din punct de vedere al modului de transformare a caracteristicii de frecvenţă pot fi cu transformare continuă sau discontinuă (variatori continui sau discontinui). Exemple de variatori: motoare hidraulice cu debit variabil, motoare electrice de curent continuu, variatori mecanici continui (cu funcţiune) sau discontinui (cu roţi dinţate sub toate formele constructive). c)Al treilea aspect privind funcţia de transformarese referă la transformarea sensului mărimii fizice, care pn final se reduce la transformarea sensului mişcării organululi de execuţie, fucţiune care este realizată de mecanismele de inversare construite în diferite variante mecanice, electrice sau hidraulice (în fig. 4.7 este schematizat prin mecanismul I). Funcţia de transmitere a mărimii fizice determină, ca şi cea de transformare, condiţia de existenţă a mecanismului, motiv pentru care nu se poate face o clasificare după diferite criterii sau aspecte. Cu alte cuvinte, toate mecanismele îndeplinesc funcţiunea de transmitere a mişcării. În categoria acestora, transmiterea mişcării poate fi realizată sau întreruptă, adică mişcarea poate fi pornită sau oprită, pentru care se folosesc mecanismele de pornire- oprire (mecanice, electrice, hidraulice, ş.a.) în cadrul cărora în anumite cazuri sunt folosite mecanismele de frânare (frânele). În structura maşinilor-unelte, în afara acestor mecanisme care îndeplinesc funcţiunile impuse proceselor de generare, de aşchiere şi auxiliare, din motive de productivitate şi protecţie se mai utilizează mecanisme cu alte roluri cuma ar fi: -mecanisme stabilizatoare cu rolul de păstrare constantă a vitezei mişcării, din categoria cărora fac parte volanţii, servomecanismele stabilizatoare electrice, mecanice, hidraulice; -mecanisme de control ale caracteristicilor mărimilor din lanţul cinematic cum sunt traductorii turometrici (tahometre), dinamometrici, de presiune, de curent, frecvenţă, ş.a. -mecanisme de protecţie, care caţionează la creşterea sau scăderea mărimii semnalului peste limitele prescrise cum sunt: ambreiajele de suprasarcină, releele de siguranţă (electrice sau hidraulice), ştifturi de forfecare, etc..

4.3 Asocierea lanţurilor cinematice

4.3.1 Legăturile lanţurilor cinematice Datorită unor condiţii impuse de procesele de generare, de aşchiere şi auxiliare, precum şi a unor condiţii tehnologice şi economice, lanţurile cinematice lae maşinilor-unelte, sunt mai mult sau mai puţin dependente (legate) între ele. Condiţiile cinematice de generare impun în majoritatea cazurilor, coordonarea (legarea) mai multor mişcări plane sau

spaţiale, cu viteze condiţionate de forma traiectoriei de generat (vezi generarea elicei, cicloidelor, spiralei, evolventei, etc.). Fig.4.8 Legăturile lanţurilor cinematice

Condiţiile tehnico-economice impun folosirea unui număr cât mai mic ce mecanisme, astfel că de câte ori este posibil, diferite lanţuri cinematice pot folosi, simultan sau nu, o parte sau chiar în întregime mecanismele altui lanţ cinematic. Acestea au fost doar câteva exemple de cazuri şi motive de legare (asociere) a lanţurilor cinematice. Din aceste puncte de vedere un lanţ cinematic poate fi deschis sau închis. Se defineşte lanţul cinematic deschis acela care este acţionat la capătul său de intrare (fig. 4.8 a), iar lanţul cinematic închis acela care este acţionat într-un punct oarecare al său (fig. 4.8 b). în al doilea caz (fig. 4.8 b) se poate considera că lanţul cinematic închis este format din 2 lanţuri cinematice: unul de la legătura L la punctul S şi altul de la punctul L la P, posibilitate determinată de natura legăturii din punctele L, respectiv S şi P. Calitatea legăturii este dterminată de modul de antrenare al lanţului cinematic: legătura este numită elastică când antrenarea este făcută de un motor de antrenare propriu şi numită rigidă atunci când mişcarea este furniztă de la un alt lanţ cinematic. În punctul L (fig, 4.8 b) legătura rigidă poate fi impusă de condiţii tehnicoeconomice, cum este cazul legăturii lanţului cinematic principal (fig. 4.6), cerută de reducerea numărului de mecanisme ale lanţului cinematic de avans, legătură rigidă ce nu este obligatorie din motive de generare sau de aşchiere. O astfel de legătură se mai numeşte rigidă tehnico-economică. în alte cazuri, cum este reprezentat în figura 4.3 lanţul cinematic generator complex pentru generarea elicei, cinemtica generării impune o anumită legătură între mişcările de generare, legătură realizată obligatoriu în punctul L, motiv pentru care în aceste cazuri legătura se numeşte rigid cinematică sau cinematică. Legăturile între piesa P şi scula S (fig, 4.8 b) sunt rigide impuse fie de cinematica generării şi obligatorii din acest motiv, numite lagături cinematice (cum este cazul lanţurilor cinematice generatoare complexe), respectiv legătură tehnologică (care poate fi considerată o legatură elastică), când nu se cere o coordonare cinematică a mişcărilor 5

?

realizatela cele două elemente impuse din condiţii cinematice, ci anumite motive tehnologoceimpun o oarecare legătură între ele (cum este cazul legăturii între vitezele mişcărilor principale şi de avans impuse numai de natura procesului tehnologic). Cunoscînd tipurile de legătură ce pot exista între lanţurile cinematice, modurile în care acestea se pot asocia între ele în acopul realizării anumitor dependenţe sunt următoarele: -asocierea în serie -asocierea în paralel -asocierea mixtă, aceasta rezultînd din diferite combinaţii ale primelor două. 4.3.2 Asocierea în serie Se consideră că două sau mai mlte lanţuri cinematice sunt asociate în serie când mărimea de ieţire dintr-unul devine mărime de intrare pentru celălălt (fig. 4.9, a). Sunt cauri în acre un lanţ cinematic poate fi legat în serie cu mai multe lanţuri cinematice (fig. 4.9, b), sau mai multe lanţuri cinematice legate pe rând, în serie cu un alt lanţ cinematic (fig. 4.9, c). Un exemplu pentru primul caz (fig. 4.9, b) îl constituie lanţurile cinematice de avans longitudunal şi transversalal strungurilor normale sau a maşinilor de frexat universale; pentru al doilea caz (fig. 4.9, c)exemplul în constituie toate lanţurile cinematice de avans care pentru deplasările rapide folosesc un alt lanţ cinematic de antrenare (strunguri universale, maşini de frezat, etc.). Mecanismul C care realizează asocierea în serie are raportul de transfer ic=yi2/ye1, (care poate fi unitar când mecanismul C este un cuplaj sau ambreiaj, sau diferit de unitate când asocierea se facecu ajutorul unui ambreiaj).

Fig. 4.9 Legarea în serie a lanţurilor cinematice

Ecuaţia de transfer pentru acest lanţ cinematic rezultat din asocierea in serie, folosind demnificaţiile din figura 4.9, a, se stabileşte plecînd de la ecuaţiile de transferpentru cele două lanţuri cinematice parţiale şi de raportul de transfer al mecanismului de asociere C. Ecuaţiile de transfer pentru cele două lanţuri cinematice (fig. 4.9, a) sunt: Şi:

(4.1)

(4.2) ţinînd seama că : 5

(4.3) se obţine în final ecuaţia de transfer a lanţului cinematic rezultat din asocierea în scrie sub forma: 5

5

5

(4.4) notându-se prin ni produsul rapoartelor de transfer constante.

Este clar că în punctul de asociere, mecanismul C stabilieşte o legătură rigidă între cele două lanţuri cinematice.

4.3.3 Asocierea în paralel Se consideră că două sau mai multe lanţuri cinematice sunt asociate in paralel atunci când între mărimile de ieşire respectiv de intrare trebuie să existe anumite relaţii. în majoritatea aczurilor se impun anumite relaţii de legătură mărimilor de ieţire, cazuri mai importante din punct de vedere al cinematicii generării şi al procesului de aşchiere. Din puncul de vedere al mărimilor de ieşire, legăturile lanţurilor cinematice pot fi: a)legătură tehnologică sau, deoarece nu realizează un raport impus între mărimile de ieşire, se mai numesc cu legătură necondiţionată cinematic; b)legărură rigid cinematică sau, deoarece realizează un raport impus între mărimile de ieşire, se mai numesc cu legătură condiţionată cinematic. a) Pentru cazul legăturilor necondiţionatecinematic (cu lgătura tehnologică) se pot exempliffica lanţurile cinematice principale şi de avans la care mărimile de intrare sunt dependente cinematic dependenţă care poate fi relativă (fig.4.10, a), sau rigid cinematică (fig. 4.10, b). Pentru primul caz (fig. 4.10, a), acţionarea celor două lanţuri cinematice se face cu motoare electrice separate (legătură elastică) şi legate relativ prin caracteristicile electrice ale reţelei de antrenare. Raportul mărimilor de intrare: (4.5) poate fi considerat relativ motoarelor electrice n0i şî pentru care şi mărimilor de

constant (deoarece turaţiile n02 sunt variabile cu sarcina), motiv raportul ieşire:

(4.6)

Fig.4.10 Legarea în paralel a lanţurilor cinematice

este relativ constant pentru valori date ale rapoartelor de transmitere iR1 şi iR2 ale mecanismelor de reglare MR1 şi MR2 . Variaţia relativ restrânsă a raportului celor două mărimi tehnologice nu influenţează procesul de aşchiere. Din considerente tehnico-economice, cele două lanţuri cinematice sunt ?

5

antrenate de la acelaşi motor de acţionare ME (fig. 4.9, b), printr-o legătură rigidă tehnologică, făcând ca ambele mărimi de intrare să fie egale yo1=yo2=no, motiv pentru care indiferent de variaţia mărimilor de intrare, raportul mărimilor de ieşire să fi constant: (4.6) Prin urmare, în acest caz legătura rigid tehnologică a mărimilor de intrare (efectuată din motive tehnico-economice) realizează o legătură rigidă a mărimilor de ieşire, chiar dacă procesul tehnologic nu impune o legătură strictă între vitezele de avans şi cele principale. b) Pentru cazul asocierilor mixte cu condiţionarea mărimilor de ieşire se pot da exemplu toate lanţurile cinematice generatoare complexe, cu ajutorul cărora se realizează pe maşini-unelte traiectoriile complexe (vezi elicea, cicloidele, spirala, evolventa, etc.). Ca exeplificare se va discuta pe scurt de generarea elicei pentru care se foloseşte lanţul cinematic de filetare (fig.4.10), format din două porţiuni de lanţ cinematic rigid legate în punctul A, asociate cu condiţionarea mărimilor de ieşire. Mărimile de ieşire din cele două lanţuri cinemaitice associate corespund celor două viteze tangenţială şi axială necesare generării elicei: (4.7) ele aflându-se în raportul:

(4. 8)

care reprezintă caracteristica geometrică a elicei cilindrice. Prin urmare, pentru realizarea cinematică a unei traiectorii elicoidale cilindrice de pas constant este necesar ca raportul mărimilor de ieşire să fie constant (4.1 4 )

ceea ce implică constanţa raportului dintre m1rimile de intrare yi1/yi2 =const., condiţie ce se obţine numai printr-o legătură rigidă în punctul A relizate printr- un mecanism (cuplaj, angrenaj, etc.). Un asemenea lanţ cinematic este închis cu o legătură rigid cinematică. 4.3.4 Asocirea mixtă Asocierea mixtă corespunde asocierii unor lanţuri cinematice legate în serie cu altele legate în paralel cu scpoul obţinerii uneia sau a mai multor mărimi de ieşire. Pentru cazul asocierii mixte cu obţinerea unei singure mărimi de ieşire este arătat exeplul din figura 4.16 cunoscut şi sub denumirea de asociere paralel-serie. însumarea algebrică a mărimilor de ieşire din cele două lanţuri cinematice asociate paralel ye1 şi ye2 de face printr-un mecanism care poate fi un diferenţial, cu clichet, cuplaje, mecanisme hidraulice de însumare a debitelor, etc. Ecuaţia de tranfer a acestui lanţ cinematic poate fi scrisă sub forma: (4.10) în care semnul ± caracterizează mecanismul de însumare MZ iar produsele ni corespund produselor de rapoarte de transfer constante. Fig.4.11 Asocierea mixtă

Pentru cazul asocierii mixte cu realizarea mai multor mărimii de ieţire s-a luat exemplul din figura 4.11, cunoscut şi dub denumirea de asociere serieparalel. Este de remarcat că mecanismul de reglare MR influenţează asupra tuturor mărimilor de ieşire ye1,ye2,...yei din toate lanţurile cinematice asociate serieparalel. 5

4.4 Raportul de transmitere al unor mecanisme, [4] 4.4.1 Transmisia prin curele Dacă mişcarea de rotaţie se transmite de la axul I la axul II (fig. 4.18), atunci atunci mărimea de intrare xi, şi mărimea de ieşire xe, vor fi date respectiv de turaţiile ni şi nil ale celor două axe. Ca urmare, xi =n1 şi xe =nll, încât raportul de transmitrere i al acstui mecanism, conform definiţiei va fi: 7

5

(4.11) Vitezele în lungul curelei, curea, vj şi v2, au mărimea:

tangenţiale la periferia fiecărei roţi de (4.12)

întrucât vj = v2, pentru ca mecanismul să funcţioneze, rezultă: (4.13) Fig4.12 Tranmisia prin curele

şi în consecinţă, expresia definitivă a mărimii raportului de transmitere i al acestui mecanism, indiferent de tipul curelelor folosite, devine:

(4.1 4 )

în care dl şi d2 reprezintă mărimea diametrelor roţilor de curea în zona de înfăşurare a curelei, în mm. 4.4.2 Angrenaj cu roţi dinţate Considerînd roţile cilindrice cu roţi drepţi (fig. 4.13), vitezele tangenţiale la cercurile de rulare ale celor două roţi în punctul P de în care m reprezintă modulul fiecărei roţi dinţate, în mm. Pentru angrenare au mărimea: funcţionarea mecanismului vP1 = vP2, încât rezultă: (4.15)

(4.16) Fig.4.13 Transmisia prin roţi dinţate

(417) în care z\ şi z2 reprezintă numerele de dinţi ale roţilor dinţate conducătoare respectiv condusă. Expresia este aceeaşi indiferent de tipul roţilor dinţate (cilindrice, conice, etc.) ale angrenajului. (4.1 4 )

4.4.3 Angrenajul melc-roată melcată In acest caz (fig. 4.20) considerînd că mişcarea de rotaţie se transmite de la axul I al

melcului la axul II al roţii melcate, mărimile xişi xe determină raportul de transmitere al mecanismului, sub forma:

(4.1 4 )

Şi aici, viteza de deplasare axială a profilului melcului la diametrul cilibdrului său primitiv vA şi viteza la cercul de rulare al roţii melcate vP au mărimea: (4.19)

Fig4.14 Angrenaj melc-roată melcată

în care ma reprezintă modulul axial al nagrenajului, în mm. Pentru funcţionare, vA =vP, şi în consecinţă rezultă definitive: (4.20) in care k şi z, repreintă numărul de începuturi al melcului respectiv numărul de dinţi al roţii melcate. 5

5

4.4.4 Mecanismul roată dinţată cremalieră cu dinţi drepţi sau înclinaţi 9

9

JT >

Y

De obicei aceste mecanisme transformă mişcarea re rotaţie a roţii dinţateavînd turaţia n, în mişacre rectilinie de translaţie a cremalierei cu viteza v (fig.4.15). Fig.4.15 Angrenajpinion cremalieră

Deci, xi =n şi xe =v, încât raportul de transmitere al mecanismlui I, devine în (4.1 4 ) punctul de angrenare P, viteza tangenţială la cercul de rulare al roţii vP are

mărimea: (4.22) Mecanismul fincţionează dacă vP =v, astfel că mărimea raportului de transmitere capătă forma definitivă: i = nmz (mm) (423) în care m reprezintă modulul roţii dinţate şi cremalierei, în mm; z - numărul de dinţi al roţii dinţate. 5

5

5

4.4.5 Mecanismul melc-cremalieră cu dinţi inclinati La acest mecanism (fig.4.16) viteza de deplasare a ptofilului melcului, are mărimea: (4.24) în care a reprezintă unghiul elicei flancurilor melcului; P - unghiul de înclinare al danturii cremalierei; mf - modulul frontal al danturii cremalierei, în mm; k - numărul de începuturi al melcului. Fig.4.16 Angrenaj melc-cremalieră

Pentru funcţionarea mecanismului,

şi atunci, expresia de definiţie a raportului de transmitere al acestui mecanism, devine într-o formă finală:

(4.2 5)

(4.1 4 )

(4.27) Ca urmare, impunând egalitatea vA =v, se obţtine mărimea raportului de transmitere:

4.4.6 Mecanismul melc-cremalieră melcată In acest caz (fig.4.17), mărimea vitezei este, (4.28) Fig4.17 Angrenaj melc-cremalieră melcată

în care ma reprezintă modulul axial al melcului şi cremalierei, în mm; k - numărul de începuturi al melcului. 4.4.7 Mecanismul şurub-piuliţă Aici (fig.4.18), viteza de deplasare axială a piuliţei, vA, la rotaţia şurubului cu turaţia n, are mărimea: (4.29) Cum vA =v, unde v reprexintă viteza rectilinie de

translaţie a organului mobil, rezultă mărimea raportului de transmitere al acestui mecanism: (4.30) în carep reprezintă pasul axial al filetului şurubului şi piuliţei, în mm.

Fig.4.18 Mecanismul şurub-piuliţă

Mecanismul şurub piuliţă se foloseşte pentru transmisii de precizie la lanţurile cinematice de avans de filetare la strunguri sau la alte maşini-unelte prevăzute cu şurub conducător. Pentru mărirea preciziei se folosesc mecanisme de preluarea jocului pe flancuri. BIBLIOGRAFIE 1.Botez, E. Bazele generării suprafeţelor pe maşini unelte. Bucureşti, Editura Tehnică, 1966. 2.Botez, E. Cinematica maşinilor unelte. Bucureşti ,Editura Tehnică, 1962. 3.Deacu,L., Kerekes, L., Julean, D. şi Cărean, M. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor. Cluj-Napoca, Universitatea tehnică,1992. 4.Duca, Z., Bazele teoretice ale prelucrărilor pe maşini unelte. Bucureşti, Editura Didactică si pedagogică, 1969. 5.Oprean,A. ş.a. Bazele aşchierii şi generării suprafeţelor. Bucureşti, Editura Didactică şi pedagogică, 1981.