MU Indrumator Lucrari [PDF]

Zitiervorschau

,

UTPRESS

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

Cuprins

L1 - Reglarea lanţurilor cinematice ale maşinilor unelte. Calculul turaţiilor pe baza schemei cinematice

3

L2 - Cutie de viteze reconfigurabilă

12

L3 - Construcţia şi cinematica strungurilor normale

21

L4 - Operaţii tehnologice realizate pe strungurile normale

37

L5 – Construcţia şi cinematica maşinilor de frezat universale pentru sculărie

47

L6 - Operaţii tehnologice pe maşinile de frezat universale pentru sculărie

64

L7 - Construcţia şi cinematica maşinilor de rabotat transversal (şeping). Operaţii tehnologice pe maşini de rabotat transversal

74

L8 - Prelucrarea roţilor dinţate cilindrice pe maşini de danturat. Construcţia şi funcţionarea maşinii de danturat cu freză melc-modul

82

L9 – Construcţia, cinematica şi exploatarea maşinii de rectificat plan

94

L10 – Construcţia, cinematica şi exploatarea maşinii de rectificat rotund universală

100

L11- Construcţia şi comanda maşinilor de frezat cu comandă numerică

106

L12 - Programarea maşinii de frezat FUS 22

116

ISBN 978-606-737-213-7 UTPress, 2016

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

L1 - Reglarea lanţurilor cinematice ale maşinilor unelte. Calculul turaţiilor pe baza schemei cinematice Scopul lucrării  Cunoaşterea procesului de aşchiere şi a principalelor procedee de prelucrare prin aşchiere.  Studierea mişcărilor necesare în procesul de aşchiere.  Identificarea lanţurilor cinematice ale maşinilor unelte, simbolizarea lor, rapoarte de transfer.  Cunoaşterea posibilităţilor de reglare a laţurilor cinematice, cât şi calculul turaţiilor pe baza unor scheme cinematice.

Consideraţii generale 2.1 Procesul de aşchiere. Noţiuni introductive Prelucrarea prin aşchiere presupune generarea suprafeţelor prin desprinderea şi îndepărtarea de pe suprafaţa pieselor brute, obţinute prin matriţare, turnare, forjare, laminare sau alte procedee, a adaosului de prelucrare sub formă de aşchii. Procesul de aşchiere se realizează prin intermediul maşinilor unelte, cu ajutorul sculelor aşchietoare, poziţionate şi fixate în dispozitive speciale. Piesele sunt fixate pe maşini unelte în diferite dispozitive de poziţionare – fixare în funcţie de tipul piesei. Stratul de material cuprins între suprafaţa iniţială a semifabricatului şi suprafaţa generată se numeşte adaos de prelucrare. Adaosul de prelucrare se înlătură sub formă de aşchii şi se recomandă să fie cât mai mic, influenţând direct productivitatea procesului de aşchiere. În funcţie de suprafaţa de prelucrat, mărimea adaosului de prelucrare, forma geometrică, precizia şi calitatea suprafeţelor de prelucrat, tipul sculei aşchietoare, se disting mai multe tipuri de maşini unelte. 2.2 Procesul formării aşchiei şi cinematica procesului de aşchiere  Formarea aşchiei Aşchiile se desprind datorită acţiunii unei forţe aplicată sculei aşchietoare. Aşchia se formează datorită deformaţiilor ce apar la interacţiunea sculei cu semifabricatul, deformaţii care produc alunecarea grăunţilor de metal, respectiv desprinderea stratului de metal (figura 1). Forma aşchiei rezultate depinde de natura materialului de prelucrat, de forma geometrică a sculei, de regimul de aşchiere etc.

Fig. 1 Formarea aşchiei

Reglarea lanţurilor cinematice ale maşinilor unelte. Calculul turaţiilor pe baza schemei cinematice

L1

După formă avem: - Aşchii de rupere (figura 2a): părţi izolate, rupte, apar la prelucrarea materialelor fragile (fonte, bronz). - Aşchii de forfecare (fragmentare) (figura 2b): elemente unite între ele, uşor zimţate pe partea concavă, apar la prelucrarea metalelor dure şi semidure. - Aşchii continue sau de curgere (figura 2c): panglici continue netede, la prelucrarea oţelurilor moi, alame.

a

b

c

Fig. 2 Tipuri de aşchii [8] [9] [10]

 Cinematica procesului de aşchiere Mişcările relative dintre sculă şi piesa de prelucrat alcătuiesc cinematica procesului de aşchiere. În funcţie de rolul lor, se impart în:  Mişcări de lucru (de generare)  Mişcări auxiliare (de reglare, de apropiere, de retragere)  Mişcări de comandă  Mişcări de automatizare  Mişcarea principală Mişcarea imprimată sculei sau piesei, care asigură desprinderea aşchiei, fără de care procesul de aşchiere nu ar avea loc. Mişcarea poate fi:  De rotaţie uniformă (strunjire, frezare, găurire)  De translaţie rectilinie alternativă sau continuă (rabotare, mortezare, broşare)  Mişcare de avans Mişcarea prin care se asigură continuitatea procesului de aşchiere.  Continuă (strunjire, frezare, găurire)  Continuă alternativă (sensul de avans se schimbă - rectificare)  Intermitentă (rabotare, mortezare) – în afara cursei de lucru Din punct de vedere al direcţiei:  Longitudinală (axială): paralelă cu axa de rotaţie a piesei  Transversală - avans radial – direcţia mişcării de avans e concurentă cu axa de rotaţie sau - avans tangenţial  Circulară

Lanţurile cinematice ale maşinilor unelte 3.1 Lanţuri cinematice – simbolizare, definiţii Structura unui lanţ cinematic este formată din totalitatea mecanismelor ce intră în componenţa lanţului, iar rolul acestora este de a asigura mişcările necesare generării suprafeţelor. 4

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator Lanţurile cinematice ale maşinilor-unelte sunt reprezentate prin scheme cinematice structurale, când se reprezintă doar mecanismele din componenţa lanţului nu şi caracteristicile acestora şi scheme cinematice, când se reprezintă în detaliu fiecare mecanism.

Fig. 3 Mişcările de generare la strunjire (I- mişcarea de rotaţie, II – mişcarea de avans longitudinal, IIImişcarea de avans transversal)

Din punct de vedere al mişcării pe care o asigură, lanţurile cinematice se împart în:  lanţuri cinematice generatoare – asigură obţinerea suprafeţei  lanţuri cinematice principale  lanţuri cinematice de avans  lanţuri cinematice auxiliare  pentru realizarea operaţiilor auxiliare, deplasarea cărucioarelor, meselor, alimentarea semifabricatelor, aşezarea, fixarea şi desfacerea pieselor, schimbarea sculei etc. Trei exemple de lanţuri cinematice se pot urmări în figura 4 a, b, c :

Fig. 4 Scheme cinematice structurale ce asigură a) mişcarea de rotaţie a semifabricatului la strunjire, b) mişcarea rectilinie-alternativă la rabotare, c) mişcarea rectilinie continuă

5

Reglarea lanţurilor cinematice ale maşinilor unelte. Calculul turaţiilor pe baza schemei cinematice

L1

Toate cele trei lanţuri cinematice din figura 4 sunt acţionate de către un motor electric asincron M şi sunt prevăzute cu un cuplaj C, care oferă posibilitatea de întrerupere a mişcării atunci când motorul este pornit. Structura lanţurilor cinematice depinde de cerinţele funcţionale ale maşinii unelte şi de procesul tehnologic pe care aceasta îl efectuează. Procedeul de strunjire impune necesitatea de inversare a sensului mişcării principale (inversorul I, fig. 4a). Un rol important în reducerea timpului de oprire şi inversare îl are frâna F. Pentru a răspunde necesităţii de reglare a vitezei de aşchiere, lanţurile cinematice din figurile 4a si 4b sunt prevăzute cu mecanisme de reglare MR. Lanţul cinematic din figura 4c furnizează o mişcare constantă de avans a benzii transportoare B. 3.2 Rapoarte de transfer Fiecare mecanism primeşte un semnal de intrare yi , pe care îl transferă sau îl transformă într-un semnal de ieşire ye. Raportul dintre semnalul de ieşire şi cel de intrare reprezintă raportul de transfer, pe baza căruia se poate exprima ecuaţia de transfer. 𝑦 𝑖 = 𝑦𝑒 yi ye 𝑖

𝑦𝑒 = 𝑖 ∙ 𝑦𝑖

i

Un lanţ cinematic este constituit din mai multe mecanisme, unele cu raport de transfer constant, altele cu mai multe rapoarte de transfer, cum sunt cutiile de viteze, care au un număr de k rapoarte de transfer, egal cu numărul de comutări.

yi

ye

... i1

i 𝑦𝑒 = 𝑖21 ∙ 𝑖2 ∙ … ∙ 𝑖𝑘 ∙ 𝑦𝑖

ik 𝑦𝑒 = 𝑖 𝑇 ∙ 𝑦𝑖

𝑖 𝑇 este raportul total de transfer al lanţului cinematic şi este produsul rapoartelor intermediare ale mecanismelor. Exemple de scheme cinematice simple, pentru diferite mecanisme sunt prezentate în figura 5. Pentru fiecare schemă se scrie ecuaţia de transfer. În prima imagine (figura 5a) este reprezentat un mecanism de transmitere prin curea, iar în figura 5b un mecanism cu roţi dinţate cu următoarele ecuaţii de transfer: 𝑛 𝑑 𝑛 𝑧 𝑑 𝑖𝑇 = 2 = 1 𝑖𝑇 = 2 = 1 = 1 𝑛1

𝑑2

𝑛1

𝑧2

𝑑2

unde 𝑑1 este diametrul roţii de curea de pe axul conducător pentru primul caz sau diametrul de divizare al roţii 𝑧1, în cel de-al doilea caz; 𝑑2 este diametrul roţii de curea de pe axul condus sau diametrul de divizare al roţii dinţate 𝑧2 , 𝑛1 turaţia de intrare a roţii de pe axul I şi 𝑛2 turaţia de ieşire a roţii de pe axul II.

6

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

a

b Fig. 5 a) Mecanism de transmitere prin curea, b) Mecanism cu roţi dinţate

3.3 Reglarea lanţurilor cinematice ale maşinilor-unelte Lanţurile cinematice ale maşinilor unelte pot fi reglate în trepte sau continuu. Cele mai cunoscute mecanisme de reglare în trepte sunt cutiile de viteze, dar se mai utilizează şi conuri Norton, mecanisme cu roţi de schimb, mecanisme de transmisie prin curele, cutii de avansuri etc. Cutiile de viteze asigură posibilitatea reglării unei game largi de turaţii, cu valori etajate în serie geometrică. Dezavantajul acestora constă în faptul că nu permit reglarea vitezei de aşchiere necesară pentru fiecare operaţie sau fază, deoarece se pot regla numai anumite valori (trepte). Reglarea continuă se realizează prin variatoare continue, mecanice sau electronice care permit materializarea oricărei valori a turaţiei, implicit prelucrarea cu viteza cerută de procesul tehnologic. Mai departe se vor studia cutiile de viteze, fiind cele mai utilizate mecanisme de transformare. Raţiile şi turaţiile arborilor principali, cât şi avansurile sunt normalizate (standardizate). Raţiile normalizate (φ) s-au obţinut prin impunerea unui anumit număr de trepte într-un sector zecimal şi prin combinarea cu posibilitatea de acţionare cu motoare cu două turaţii (nr. comutabil de poli). Raportul de reglare a turaţiilor este: 𝑅𝑛 =

𝑛𝑚𝑎𝑥 𝑛𝑚𝑖𝑛

= 10

𝜑=

𝑞−1

𝑛𝑚𝑎𝑥

√𝑛

𝑚𝑖𝑛

Cu fiecare valoare normalizată a raţiei se asigură o pierdere relativă de turaţie sau o pierdere de productivitate, constantă în tot intervalul cuprins între turaţia minimă şi cea maximă. Valorile normalizate ale raţiilor, cât şi pierderile de viteză sau productivitate sunt reprezentate în tabelul 1: Tab. 1 Raţii normalizate Raţii nomalizate Pierderea de viteză ∆𝑣𝑚𝑎𝑥 / Pierderea de productivitate ∆𝑄𝑚𝑎𝑥

5% 𝜑40 = 1,06 10% 𝜑40⁄2 = 𝜑20 = 1,12 20% 𝜑40⁄4 = 𝜑20⁄2 = 1,25 30% 𝜑40⁄6 = 𝜑20⁄3 = 1,4 40% 𝜑40⁄8 = 𝜑20⁄4 = 1,6 50% 𝜑40⁄12 = 𝜑20⁄6 = 2 Pe lângă aceste valori ale raţiilor normalizate s-au mai adăugat şi alte valori, cum ar fi 1,18; 1,32 etc. Primele două valori de raţii sunt mai rar utilizate datorită numărului mare de trepte de turaţii obţinute, chair dacă pierderea de viteză este mai redusă. Cea mai utilizată raţie în construcţia cutiilor de viteze ale maşinilor unelte este 1.25, fiind o variantă avantajoasă între numărul treptelor de turaţii şi pierderea de turaţie. 7

Reglarea lanţurilor cinematice ale maşinilor unelte. Calculul turaţiilor pe baza schemei cinematice

L1

O schemă cinematică simplă a unei cutii de viteze, cât şi fluxul cinematic al acesteia este prezentată în figura 6. Cutiile de viteze sunt constituite din mai multe grupe cinematice cu un anumit număr de comutări, care transmit mişcarea între doi arbori consecutivi ai cutiei de viteze.

Fig. 6 Schema cinematică a unei cutii de viteze şi fluxul cinematic

Determinarea turaţiilor pe baza schemei cinematice şi trasarea diagramei de turaţii. Se consideră următoarele scheme cinematice (figura 7 şi 9) ale unor lanţuri cinematice principale, pe care s-a notat numărul de dinţi ai fiecărei roţi, cât şi fluxul cinematic al ficărei scheme cinematice.

Fig. 7 Schema cinematică a lanţului cinematic principal al unei maşini de frezat (v1)

8

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

Fig. 8 Schema fluxului cinematic a lanţului cinematic principal al unei maşini de frezat (v1)

Fig. 9 Schema cinematică a lanţului cinematic principal al unei maşini de frezat (v2)

Metoda de calcul a turaţiilor şi a abaterilor cinematice (pentru v1)  Se reface fluxul cinematic cu rapoartele de transfer în ordine crescătoare, pentru fiecare variantă de cutie de viteze  Pe baza schemei de flux cinematic, se calculează turaţiile cinematice efective cu formula generală: ni.ef = n0 iI −IIiII−III iIII−IV iIV−V în care n0 este turaţia motorului de acţionare a lanţului cinematic principal, iar i I-II...iIV-V sunt rapoartele de transfer din grupele cinematice I-II, II-III, III-IV, IV-V.  Valorile obţinute se trec în tabelul 2. Pentru fiecare turaţie se calculează abaterile de turaţii şi se verifică ca acestea să se încadreze în limitele +3% si -2%. ni.ef − ni.nom ∆ni = 100 % ni.nom  Pe baza abaterilor de turaţii se trasează diagrama de abateri după modelul celei din figura 10.  Se identifică raţia seriei geometrice, a cutiei de viteze corespunzătoare. 9

Reglarea lanţurilor cinematice ale maşinilor unelte. Calculul turaţiilor pe baza schemei cinematice

L1

 Se identifică grupele cinematice şi numărul de comutări ale fiecărei grupe, în vederea obţinerii ecuaţiei reţelei structurale. Pe baza schemei cinematice, a rapoartelor intermediare de transfer, a ecuaţiei reţelei structurale şi a raţiei seriei geometrice se construieşte diagrama de turaţii a cutiei de viteze, după modelul prezentat la curs şi se deduce saltul folosit în realizarea diagramei.  Pentru celelaltă variantă, se întocmeşte fluxul cinematic şi se urmăresc paşii descrişi anterior.

Fig. 10 Diagrama abaterilor de turaţii (exemplu)

Tab. 3 Calculul abaterilor de turaţie Nr. turaţie 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

nnom rot/min 31,5 40 50 63 80 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600

nef rot/min

Δni %

Metodologia desfăşurării lucrării de laborator  Se prezintă principalele maşini unelte din dotarea laboratorului şi se identifică mişcările de aşchiere şi modul de formare a aşchiei.  Se urmăreşte lanţul cinematic principal şi modul de reglare al acestuia, pentru strungul normal SN 560, maşina de frezat universală pentru sculărie FUS 25 şi FUS 22, cât şi a maşinii de rabotat transversal S 425.

10

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator  Schemele cinematice ale maşinilor unelte propuse se împart grupelor de studenţi, care pe baza metodei propuse în subcapitolul anterior, calculează turaţiile efective, trasează diagrama de abateri de turaţii, cât şi diagrama de turaţii.  Pentru completarea turaţiilor normalizate se va utiliza tabelul 3. φ= 1.06 1,0 1.06 1.12 1.18 1.25 1.32 1.40 1.50 1.60 1.70 1.80 1.90 2.0 2.12 2.24 2.36 2.50 2.65 2.80 3.0

φ= 1.12 1,0

φ= 1.18 1,0

φ= 1.25 1,0

φ= 1.32 1,0

φ= 1.40 1,0

φ =2 1,0

1.12 1.18 1.25

1.25 1.32

1.40

1.40

1.60

1.40 *

1.70 * *

* *

*

*

* * * *

* *

*

*

2.0

φ= 1.06 3.15 3.35 3.55 3.75 4.0 4.25 4.50 4.75 5.0 5.30 5.60 6.0 6.30 6.70 7.10 7.50 8.0 8.50 9.0 9.50 10

φ= 1.12 *

Tab. 3 Raţiile şi turaţiile normalizate φ= φ= φ= φ= φ 1.18 1.25 1.32 1.40 =2 * * *

* *

*

*

*

*

* * * * *

* *

*

* *

* * *

*

*

*

*

* * *

*

Referinţe bibliografice [1] Stan Panait - Maşini unelte şi prelucrări prin aşchiere – descărcat octombrie 2016, http://biblioteca.regielive.ro/laboratoare/mecanica/masini-unelte-si-prelucrare-prin-aschiere254370.html [2] Galiş M., Popescu S., Pop C., Ciupan C. – Proiectarea maşinilor-unelte, Editura Transilvania Press, ISBN 973-95635-4-3, 1994 [3] Boangiu Gh., Dodon E., Albu A., Boncoi GH., Creţu M. – Maşini- Unelte şi agregate, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1978 [4] Zamfirache M., Petrisor D. – Maşini-Unelte şi prelucrări mecanice: îndrumar de laborator, Reprografia Universităţii din Craiova, 1977 [5] Botez E., Maşini-Unelte, Bazele teoretice ale proiectării, I. Teoria, Ediţia a II-a, Editura Tehnică, Bucureşti, 1977 [6] Frumuşanu G., Utilaje şi echipamente pentru prelucrări mecanice, Universitatea Dunărea de Jos, Galaţi, 2008 [7] Tănase Viorel – Prelucrări Mecanice prin Aşchiere, Tanasviosoft 2012 – accesat online https://www.scribd.com/doc/100904112/Prelucrari-Mecanice-Prin-Aschiere [8] http://fantasystock.deviantart.com/art/Metal-Shavings-Texture-1-134516588 [9] http://fineartamerica.com/featured/stainless-steel-chips-michael-caron.html [10] http://www.prelucrari.comyr.com/tipuri-de-aschii/

11

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

L2 - Cutie de viteze reconfigurabilă Scopul lucrării  Cunoaşterea arhitecturii cutiei de viteze reconfigurabile, posibilităţilor de asamblare a roţilor fixe şi realizarea blocurilor baladoare şi a variantelor posibile ce pot fi materializate cu setul propus.  Prin utilizarea cutiei de viteze reconfigurabilă în cadrul orelor de laborator se urmăreşte înţelegerea de către studenţi: a cinematicii cutiilor de viteze, a importanţei utilizării unei cutii de viteză, care este corelaţia dintre putere-cuplu şi turaţie, cum se proiectează o cutie de viteze, cum se face schimbarea turaţiei, calcule cinematice şi calcule organologice.

Cutia de viteze reconfigurabilă 2.1 Consideraţii generale Pentru reglarea parametrilor axelor cinematice ale maşinilor unelte se utilizează două metode: reglarea în trepte şi reglarea continuă. Prima metodă este folosită la maşinile unelte clasice şi utilizează cutii de viteze. Cea de-a doua este specifică axelor cinematice NC de la maşinile cu comandă numerică şi la roboţi şi utilizează motoare de turaţie variabilă. Reglarea în trepte se realizează prin utilizarea şi comutarea mai multor mecanisme de transmisie care oferă o gamă de rapoarte de transfer. În acest sens s-au dezvoltat cutiile de viteze, mecanismele cu roţi de schimb, conul NORTON, fuliile de curele în trepte etc. Înainte de dezvoltarea electronicii de mare putere, reglarea continuă a turaţiei se realiza mecanic, folosind variatori mecanici cu fricţiune sau hidraulici, prin reglarea rezistivă a debitului. După dezvoltarea electronicii de putere s-au dezvoltat variatoare electronice, care permit controlul turaţiei motoarelor de antrenare, de orice tip (DC, AC, steper) [2]. Optimizarea stucturii unei cutii de viteze a fost abordată de Lozin, Vadim V., care propun o soluţie de realizarea a unei reţele structurale pentru un număr dat de turaţii de ieşire şi minimizarea numărului total de noduri, implicit reducerea numărului de roţi dinţate [3]. Mai mult decât atât cutiile de viteze au început să fie folosite cu success şi în alte domenii, diferite de cel al prelucrărilor mecanice, cum ar fi cel energetic, cu rolul de a creşte viteza de rotaţie a palelor turbinelor eoline, pentru a le face mai eficiente [4,5]. Deoarece cutiile de viteze având la bază angrenajele cu roţi dinţate sunt cele mai utilizate mecanisme de transmitere şi reglare a mişcării, autorii consideră că înţelegerea modului în care se face schimbarea turaţiei şi transmiterea puterii, reprezintă o problemă importantă în procesul de educare a studenţilor. Astfel, standul propus, oferă studenţilor posibilitatea de a proiecta şi realiza diferite variante de reglare a turaţiei arborelui de ieşire, utilizând elementele tipizate ale standului şi o metodă proprie de reconfigurare. 2.2 Configurarea variantelor de cutii de viteze pe baza ecuaţiilor structurale Cutia de viteze reconfigurabilă este concepută sub forma unui chit format dintr-o carcasă, un arbore de intrare şi unul sau mai mulţi arbori intermediari prevăzuţi cu lagăre identice, un arbore principal (de ieşire), carcasa fiind prevăzută cu o serie de alezaje identice ale căror axe de simetrie sunt plasate în acelaşi plan, la distanţe axiale egale, utilizate pentru montarea arborilor, pe arbori se montează roţi dinţate care se aleg dintr-un set optimizat de roţi de schimb, fiecare roată având acelaşi modul, lăţime şi alezaj. Cutia de viteze reconfigurabilă se compune dintr-o serie de grupe cinematice (1), (2), (3). Fiecare grupă cinematică poate avea k=2, 3, 4 comutări, adică k rapoarte de transfer. Aplicând la intrare o turaţie ni se obţin la ieşire z trepte de turaţie z= a1∙a2∙a3.

Cutie de viteze reconfigurabilă

L2

Astfel pentru realizarea standului s-a realizat schema structurală din figura 1, pentru o variantă de cutie de viteze cu 12 trepte de turaţii, z= a1∙a2∙a3=2∙3∙2=12.

Fig. 1 Schema de principiu a unei cutii de viteze

În mod evident atât numărul grupelor cinematice (1-3), cât şi numărul comutărilor k poate fi diferit, rezultând la ieşire număr z dorit de trepte de turaţie. În figura 2 se prezintă schema cinematică a cutiei de viteze realizată pe baza schemei structurale din figura 1. Cutia se compune dintr-o carcasă (4) în care sunt montaţi arbori şi roţi dinţate care asigură transmisia mişcării de la motorul (5) la arborele principal (6).

Fig. 2 Schema cinematică a cutiei în varianta de realizare cu 12 trepte

De la motorul (5) mişcarea se transmite la arborele (I) de intrare (8) printr-o transmisie cu curele (7), cu raport uc1. De la arborele de intrare (8) mişcarea se transmite la un arbore (9) (II) prin intermediul angrenajelor din grupa cinematică (1) (a2=2; z1/z2; z3/z4). Pe arborele (9) se obţin 2 trepte de turaţie. 13

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator De la arborele (9) mişcarea se transmite la un arbore (10) (III) prin intermediul angrenajelor din grupa cinematică (2) (a2=3; z5/z6; z7/z8; z9/z10). Pe arborele (10) se obţin a1∙a2 trepte de turaţie (2∙3=6 trepte). De la arborele (10) mişcarea este transmisă la arborele (11) (IV) cu ajutorul angrenajelor din grupa cinematică (3) (a3=2). Rapoartele de transfer ale angrenajelor din grupa (3) sunt z11/z12; z13/z14. Pe arborele (11) se obţin a1∙a2∙a3 trepte de turaţie, iar în cazul din figură z=2∙3∙2=12 trepte. De la arborele (11) mişcarea ajunge la arborele principal (6) prin angrenajul z15/z16, cu raport uc2. Schema structurală din figura 1 şi schema cinematică din figura 2 sunt specifice cutiilor de viteze clasice. Reconfigurabilitatea cutiei este asigurată prin proiectarea unui set de roţi de schimb mărit faţă de numărul roţilor dinţate din figura 2, astfel încât să ofere mai multe posibilităţi de alegere de angrenaje cu rapoarte de transfer diferite. În figura 3 se prezintă o variantă de diagramă de turaţii a cutiei de viteze din figura 2. Rapoartele de transfer 12, marcate cu linie continuă, reprezintă o soluţie pentru realizarea cutiei de viteze cu 12 trepte. Pentru a oferi mai multe variante (reconfigurabilitatea), pentru fiecare grupă cinematică s-au proiectat angrenaje suplimentare având rapoartele de transfer 13, marcate cu linie întreruptă.

Fig. 3 Diagrama de turaţii cu rapoartele de transfer aferente setului optimizat de roţi de schimb, pentru structura din figura 2.

Setul roţilor de schimb s-a determinat pentru raţia seriei geometrice φ=1.25, folosind rapoartele u1i, u2j, u3k din figura 3. Pentru reducerea numărului de angrenaje din setul roţilor de schimb s-a adoptat aceeaşi distanţă axială A, între arborii 8-9, 9-10, 10-11, iar suma numerelor de dinţi a unui fiecărui angrenaj s-a ales 120. Cu restricţiile de mai sus au rezultat 18 angrenaje pentru roţile de schimb din tabelul 1. Cu cele 18 angrenaje (36 de roţi) care constituie setul roţilor de schimb prezentate în tabelul 1 si determinate pe baza rapoartelor de transfer din figura 3 se pot realiza 16 variante de structuri de cutii de viteze, de la 2 la 18 trepte de turaţie pentru raţia φ =1,25. La cele 16 variante structurale pentru raţia 1,25 se mai pot realiza 9 variante pentru raţia φ =1,6 şi 5 variante pentru φ =2. Variantele structurale posibile 14

Cutie de viteze reconfigurabilă

L2

fără a fi necesară reducerea saltului sunt marcate cu ”DA” în tabelul 2. Numărul variantelor structurale creşte în situaţia în care se adoptă reducerea de salt, modalitate cunoscută în calculul cutiilor de viteze. Numărul total al variantelor posibile este mult mai mare având în vedere faptul că pentru fiecare variantă structurală există mai multe posibilităţi de realizare, în funcţie de alegerea rapoartelor de transfer din figura 3. Tab. 1 Roţile de schimb

Σz zai+ zai 120 120 120 120 120 120 120

Ratia φ φ=1.25 φ=1.6 φo φo 1 1/φ 1/φ2 φ1 3 1/φ 1/φ4 φ2 1/φ5 1/φ6 φ3

φ=2 φ

o

φ1 φ2

Um=ai/bi

Nr. de dinti

ai 1 4 5 1 2 1 1

zai 60 53 46 40 34 29 24

bi 1 5 8 2 5 3.15 4

zai 60 67 74 80 86 91 96

Nr. de perechi N 3 3 3 3 2 2 2

Tab. 2 Variante structurale realizabile cu setul de roţi

Nr. crt.

Nr. trepte Structura cinematică Ratia seriei geometrice φ

z φ=1.25 φ=1.6 φ=2 z = a1 ∙ a2 ∙ a3 1. 2 2x1 DA DA DA 2. 3 3x1 DA DA DA 3. 4 2x2 DA DA DA 4. 4 4x1 DA DA DA 5. 5 5x1 DA DA NU 6. 6 3x2 DA DA DA 7. 6 2x3 DA DA NU 8. 8 2x2x2 DA DA NU 9. 8 4x2 DA DA NU 10. 8 2x4 DA NU NU 11. 9 3x3 DA NU NU 12. 12 2x3x2 DA NU NU 13. 12 3x2x2 DA NU NU 14. 16 4x2x2 DA NU NU 15. 16 2x4x2 DA NU NU 16. 18 3x3x2 DA NU NU Pentru exemplificarea acestui lucru, în figura 4 s-a realizat o altă diagramă de turaţii pentru cutia de viteze cu 12 trepte. Cutiile de viteze construite pe baza reţelelor structurale din fig. 3, respectiv din fig. 4 vor avea aceeaşi structură cinematică, acelaşi număr de comutări (trepte), dar pe arborele de ieşire vor rezulta turaţii diferite. O altă structură cinematică se obţine prin alegerea potrivită a grupelor cinematice din tabelul 2. Pentru exemplificare, în figura 5 se prezintă diagrama de turaţii a unei cutii de viteze cu 6 trepte, urmărind exemplul 6 din tabelul 2 (z=3x2).

15

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

Fig. 4 Diagrama de turaţii cu rapoartele de transfer aferente setului optimizat de roţi de schimb, pentru structura din figura 2.

Fig. 5 Diagrama de turaţii pentru o cutie cu 6 trepte, cu rapoartele de transfer aferente setului optimizat de roţi de schimb

2.3 Arhitectura cutiei de viteze reconfigurabile Pentru a putea realiza oricare dintre variantele de cutii de viteze, cutia de viteze reconfigurabilă este montată pe o placă 14, care se montează pe o masă de lucru (figurile 6-11). Pe placa 14 se montează cu şuruburi doi pereţi laterali 15 şi 16, prevăzuţi cu alezaje pentru arbori. 16

Cutie de viteze reconfigurabilă

L2

Pentru montarea şi demontarea uşoară a arborilor, în scopul realizării oricărei variante, pereţii laterali 15 şi 16 sunt realizaţi dintr-o parte inferioară 15a, respectiv 16a şi dintr-o parte superioară 15b, respectiv 16b. Părţile superioare 15b şi 16b sunt fixate de părţile inferioare cu şuruburile 17. Fiecare grupă cinematică (1, 2 sau 3) se formează dintr-un număr de k roţi fixe 18 şi acelaşi număr k de roţi glisante 19, care formează un bloc balador 20. Explicarea modului de formare a grupelor cinematice şi de schimbare a turaţiilor se va face pe baza figurii 12.

Fig. 6 Arhitectura cutiei de viteze, vedere în perspectivă

Fig. 7 Arhitectura cutiei de viteze, vedere în perspectivă dintr-un alt unghi

17

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

Fig. 8 Arhitectura cutiei de viteze, vedere de sus

Fig. 9 Secţiune longitudinală prin arborii cutiei de viteze din figura 8

Fig. 10 Secţiune transversală prin arborii cutiei de viteze, reprezentare în perspectivă

18

Cutie de viteze reconfigurabilă

L2

Fig. 11 Secţiune transversală prin arborii cutiei de viteze, vedere frontală Pe arborele de intrare 8 s-au montat roţile fixe 18a şi 18b (z1, respectiv z3). Distanţa dintre roţile fixe şi poziţionarea axială a acestora pe arborele 8 se face cu ajutorul unor distanţiere 21. În figura 12 se prezintă un bloc balador 20, format din roţile glisante 19a şi 19b.

Fig. 12 Formarea blocurilor baladoare şi schimbarea turaţiilor

Gruparea roţilor care formează blocul balador 20 se face cu ajutorul două inele distanţiere 21 şi a două furci 22. Cele două furci 22 care definesc poziţia axială a roţilor 19a şi 19b ale blocului balador 20 sunt fixate pe un culisor 23 cu ajutorul unor şuruburi 24. Culisorul 23 glisează împreună cu blocul balador într-un locaş 25 practicat la partea inferioară a pereţilor 15 şi 16. Culisorul 23 are în secţiune transversală forma de ”T”, fapt ce asigură ghidarea furcilor 22 şi ghidarea în locaşul 25. Pe laturile profilului ”T” al culisorului sunt prevăzute un şir de găuri filetate 23a care permit poziţionarea axială a blocului balador. Pentru eliminarea jocului dintre roţile 19a şi 19b ale blocului balador 20, furcile 22 sunt prevăzute cu nişte găuri alungite în care intră şuruburile 24. Distanţierele 21 au lungimea l >2b, b fiind lăţimea roţii. La mijloc distanţierele sunt prevăzute cu un canal 21a care permite cuplarea furcilor. Blocarea distanţierelor se face cu ajutorul unor ştifturi filetate 26 care intră în găurile filetate 21b, practicate în distanţierele 21. 19

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator Fiecare roată dinţată a unui bloc balador angrenează succesiv cu o roată dinţată fixă, din punct de vedere al deplasării axiale, de pe un arbore învecinat. Schimbarea roţilor prin care se transmite mişcarea şi implicit schimbarea turaţiei se face prin deplasarea axială a culisorului 23. Poziţionarea culisorului în poziţia corespunzătoare turaţiei reglate se face cu un ştift, nereprezentat în figuri. Pentru a se putea realiza structurile cinematice din tabelul 2 în dreptul arborilor intermediari (9,10 şi 11) s-au prevăzut câte două culisoare 23. În acest fel pe un arbore se pot monta câte două grupe baladoare, fiecare grupă având culisorul său. În cazul în care structura cinematică a cutiei de viteze necesită un număr redus de blocuri baladoare 20 şi, implicit de culisoare 23, o parte dintre acestea nu se vor folosi.

Metodologia desfăşurării lucrării de laborator  se prezintă cutia de viteze, modul de asamblare a părţilor componente, elementele tipizate, setul de roţi dinţate etc.  se alege una dintre structurile şi raţia φ din tab. 2;  se aleg turaţiile de ieşire dorite, conform sarcinii de lucru a maşinii;  se construieşte diagrama de turaţii utilizând rapoarte dintre cele prezentate in fig. 3 şi tab. 1;  se aleg din tabelul 3 roţile dinţate conform rapoartelor din diagrama de turaţii;  se montează pe arbori roţile dinţate fixe;  se formează blocurile baladoare, se montează pe arbori;  se introduc rulemenţii pe arbori şi se aşează pe plăcile laterale 15 şi 16;  se aşează blocurile de roţi baladoare în furcile 22 montate pe culisoarele 23, apoi se ajustează poziţia furcilor şi se blochează cu şuruburile 24 ;  se fixeaza plăcile superioare 15 şi 16b cu şuruburile 17;  se verifică schimbarea turaţiei fără a porni motorul de acţionare;  se porneşte motorul la o turaţie mică şi se verifică schimbarea turaţiilor;  se creşte turaţia motorului până la turaţia calculată şi se măsoară turaţiile pentru fiecare treaptă;  se verifica abaterile turaţiilor de ieşire faţă de turaţiile stabilite conform sarcinii de lucru a maşinii.

Referinţe bibliografice [1] Ciupan C., Steopan M., Pop E. S. – Reconfigurable gearbox. Patent application RO A10043/2016 [2] Galiş M., Popescu S., Pop C., Ciupan C. – Proiectarea maşinilor-unelte, Editura Transilvania Press, ISBN 973-95635-4-3, 1994. [3] Lozin, Vadim V., Gearing optimization, Optimization and Engineering, Vol. 9, Issue : 2, pp. 201-211, 2008. [4] Höhn R., Michaelis K., Hinterstoißer M., Optimization of gearbox efficiency, Goriva i maziva, 48 (4), pp. 462–480, 2009. [5] Carlos M.C.G. Fernandes, Pedro M.T. Marques, Ramiro C. Martins, Jorge H.O. Seabra, Gearbox power loss. Part I: Losses in rolling bearings, Tribology International, 88, pp. 298–308, 2015.

20

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

L3 - Construcţia şi cinematica strungurilor normale Scopul lucrării  Cunoaşterea construcţiei, părţilor componente specifice, a parametrilor regimului de aşchiere cât şi a caracteristicilor tehnice şi funcţionale ale strungului normal SN 560x1000  Cunoaşterea cinematicii strungului normal SN 560x1000  Cunoaşterea sculelor şi dispozitivelor folosite

Consideraţii generale 2.1 Generalităţi Stunjirea este operaţia de prelucrare prin aşchiere, cu scule aşchietoare de tip cuţit. Generarea suprafeţelor la strunjire se realizează prin combinarea mişcării principale de aşchiere I (Mişcarea de rotaţie) executată în general de piesă, cu mişcarea de avans a sculei aşchietoare. Mişcarea de avans este o mişcare rectilinie după o direcţie longitudinală - II, transversală – III şi înclinată – IV faţă de axa de rotaţie a sculei (figura 1). Pe lângă operaţiile caracteristice, pe strung se mai pot realiza operaţii de găurire, alezare, rectificare, adâncire, filetare etc.

Fig. 1 Mişcările de lucru la strunjirea suprafeţelor cilindrice (a) şi a celor plane frontale (b) pe strungul normal 2.2 Parametrii regimului de aşchiere  Viteza de aşchiere = Spaţiul parcurs de tăişul sculei în raport cu piesa de prelucrat, în unitate de timp [m/min] sau [m/s] 𝜋∙𝐷∙𝑛 𝑣 = 1000 [m/min] unde D este diametrul piesei de prelucrat [mm] si n este turaţia [rot/min]  Avansul (s) = deplasarea relativă sculă-piesă pe direcţia mişcării de avans la un ciclu de prelucrare şi se măsoară în [mm/rot]. Viteza de avans 𝑣𝑠 = 𝑛 ∙ 𝑠, [mm/min]

Construcţia şi cinematica strungurilor normale

L3

 Adâncimea de aşchiere (t) = distanţa dintre suprafaţa de aşchiat şi suprafaţa aşchiată, măsurată perpendicular pe direcţia de avans, [mm] 2.3 Clasificarea strungurilor Strungul este cea mai răspândită maşină unealtă şi este destinată prelucrării suprafeţelor de revoluţie cilindrice, conice, plane elicoidale, profilate, exterioare şi interioare. Clasificare strungurilor după diverse criterii este prezentată în figura 2.

Fig. 2 Clasificarea strungurilor

Scule şi dispozitive folosite la strunjire 3.1 Cuţite de strung La strunjire se folosesc o serie mare de cuţite, datorită varietăţii prelucrărilor realizate pe strung. O clasificarea a acestora în funcţie de tipul suprafeţei de prelucrat şi imagini cu diverse tipuri de cuţite pot fi văzută în figurile 3, 4 şi 5.

22

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

Fig. 3 Clasificarea cuţitelor de strung

Fig. 4 Tipuri de cuţite de strung [8]

23

Construcţia şi cinematica strungurilor normale

L3

Fig. 5 Clasificarea cuţitelor pentru strunjire exterioară şi interioară

3.2 Dispozitive utilizate pentru fixarea semifabricatelor  Universalul Universalul este cel mai comun sistem de prindere şi centrare a pieselor la strunjire. Se foloseşte pentru prinderea semifabricatelor circulare, de obicei scurte, de diametre diferite. Este prevăzut cu bacuri de prindere, de obicei 3 bacuri, care asigură centrarea piesei prin strângerea simultană a acestora în canalele prevăzute în corpul universalului. Bacurile sunt acţionate prin intermediul canalelor spirale, prevăzute pe faţa frontală a discului, care angrenează cu dinţii de pe partea interioară a bacurilor. Discul cu canalele spirale este antrenat în mişcarea de rotaţie prin intermediul pinionului conic, forţând bacurile să se deplaseze simultan, radial, strângând sau eliberând piesa. Universalul se înşurubează în arborele principal şi este asigurat corespunzător sau poate fi strâns pe un con, în funcţie de tipul acestuia. Strângerea sau destrângerea universalului se face cu o cheie pătrată. Piesele tubulare de diametru mare se pot fixa în universal prin întoarcerea bacurilor, acestea fiind acţionate de la interior înspre exterior.

24

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

Fig. 6 Universalul strungului [9,10]

 Platoul Platoul simplu se foloseşte pentru piesele complicate, care se fixează prin intermediul bridelor metalice sau a colţarelor, iar platoul cu patru bacuri se foloseşte în general la piese de forme complicate, mari şi grele. Un platou simplu este constituit doar dintr-o placă circulară, cu canale radiale frezate pe partea frontală, pentru prinderea pieselor. Platourile cu bacuri au prevăzute şi canale, pe care se deplasează cele patru bacuri, acţionate prin şuruburi, şi care pot fi strânse pe rând.

Fig. 7 Prinderea semifabricatelor pe platou [11, 12, 13]

 Fixarea între vârfuri În cazul pieselor lungi, fixarea în universal nu este suficientă, iar pentru a evita deformarea acestora, un capăt se fixează în universal, iar celălalt capăt se fixează cu ajutorul unui vârf de centrare montat în pinola păpuşii mobile (figura 8). Piesele cu lungimi mari şi diametru redus, se strunjesc între vârfuri, un vârf fixat în alezajul arborelui principal, iar celălalt în alezajul pionolei păpuşii mobile. Pentru centrare, pe semifabricat se realizează găuri de centrare. Antrenarea piesei în mişcarea de rotaţie se realizează prin intermediul flanşei de antrenare şi a inimii de antrenare (figura 9). Semifabricatul 1 este fixat între vârful 2 fixat în arborele principal şi vârful 3 fixat în pinola 4 a păpuşii mobile 5. Prin rotirea flanşei 8, bolţul 9 antrenează inima de centrare 7 în mişcarea de rotaţie. Inima de centrare este fixată pe piesa de prelucrat prin intermediul şurubului 6.

25

Construcţia şi cinematica strungurilor normale

L3

Fig. 8 Vârf de centrare, fix, respectiv rotativ [14]

Fig. 9 Prinderea semifabricatelor lungi între vârfuri

 Lunetele Lunetele (figura10) se folosesc la piesele cu lungimi mari şi foarte subţiri, care prin prelucrarea normală s-ar deforma datorită forţelor de aşchiere. Există două tipuri de lunete, lunete fixe, ce se folosesc la arborii în trepte şi lunete mobile ce se pot utiliza la arborii netezi. Lunetele fixe se fixează direct pe patul strungului, având partea superioară mobilă pentru a facilita introducerea semifabicatului. Acesta se fixează cu bacurile reglabile independent, cu şuruburi. Lunetele mobile se fixează de cărucior şi se deplasează odată cu acesta de-a lungul semifabricatului, în acelaşi plan cu cuţitul, preluând forţele de aşchiere. Semifabricatul se fixează cu cele două bacuri ale lunetei.

Fig. 10 Lunete [15]

26

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator 3.3 Dispozitive utilizate pentru prindere sculelor Cuţitele de strung se fixează în suportul portcuţit. Există diferite tipuri de suporţi portcuţit, cu turelă pătrată cu patru poziţii (figura 11).

Fig. 11 Suportul portcuţit [8]

Pentru operaţii de găurire, alezare, filetare etc., sculele aşchietoare se montează în alezajul conic al pinolei păpuşii mobile, în general de tip con morse.

Construcţia şi cinematica strungului normal SN 560x1000 4.1 Structura cinematică structurală a strungului normal  Lanţul cinematic principal Mişcarea principală I de rotaţie a piesei se realizează prin lanţul cinematic principal, alcătuit din motorul electric asincron ME1, mecanismul de cuplare C1 şi inversare a sensului de rotaţie I1, cutia de viteze Cv şi arborele principal AP, cu dispozitivul de fixare al semifabricatului (figura 12). Lanţul cinematic principal poate avea şi un element de frânare F, pentru oprirea rapidă a arborilor la decuplarea mişcării principale, prin deschiderea cuplajului C1.

Fig. 12 Schema cinematică structurală a strungului normal

27

Construcţia şi cinematica strungurilor normale

L3

Reglarea lanţului cinematic principal se realizează cu ajutorul cutiei de viteze, construită de regulă cu roţi dinţate baladoare şi care oferă posibilitatea reglării turaţiei într-un număr de trepte n1÷ nq, dispuse în serie geometrică. De asemenea există posibilitatea utilizării variatoarelor continue de turaţii sau combinaţii ale acestora cu cutii de multiplicare (strunguri mici, strunguri de mecanică fină). Cutia de viteze poate fi amplasată în păpuşa fixă la majoritatea strungurilor normale sau în batiu, în cazul strungurilor de precizie ridicată, cu scopul de a proteja arborele principal de vibraţiile şi căldura produsă de angrenaje. În astfel de situaţii, mişcarea este transmisă de la motorul de acţionare către cutia de viteze prin intermediul unei transmisii prin curele, realizându-se astfel şi amortizarea vibraţiilor.

 Lanţul cinematic de avans şi filetare Mişcarea de avans este derivată din lanţul cinematic principal prin intermediul cuplajului C 2, iar pentru reglarea mărimii avansului şi pasului filetului, se modifică rapoartele de transmitere ale cutiei de avansuri şi filete Caf. Roţile de schimb se înlocuiesc la trecerea de la o gamă de filete la alta, în general de la filete metrice şi în inch la filete modul (filetarea melcilor). Mişcarea este transmisă mai departe către cutia căruciorului Cc prin intermediul mecanismelor de transformare a mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie (pinion-cremalieră la strunjirea obişnuită, cu avans longitudinal şi şurub-piuliţă pentru filetare). Astfel pentru realizarea avansului longitudinal II, mişcarea se transmite prin bara de avansuri Ba la mecanismele din cutia căruciorului Cc, pentru operaţiile de strunjire (cuplajul C3 în poziţia 3), la pinionul Pc al cremalierei Cr (cuplaj C4 în poziţia 1). Pentru realizarea avansului transversal III, prin bara de avansuri Ba se transmite mişcarea la şurubul conducător transversal Sct, cu ajutorul căruia se realizează deplasarea saniei transversale St (cuplajul C4 în poziţia 3). Pentru realizarea unui filet, mărimea avansului (la o rotaţie completă a semifabricatului), trebuie să fie egală cu pasul filetului ce se execută. Pentru setarea mărimii avansului şi a pasului filetelor se 28

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator reglează raportul de transfer al lanţului cinematic de avans prin roţile de filetare A S/BS, cât şi raportul de transfer al cutiei de avansuri şi filete Caf. Astfel mişcarea primită de la Caf este transferată prin intermediul şurubului conducător Sc şi a piuliţei cuplabile Ps, la sania longitudinală sau căruciorului Cc (cuplajul C3 în poziţia 1).  Acţionarea manuală a avansurilor Pentru realizarea manuală a mişcării de avans longitudinal II şi transversal III se acţionează roata de mână Rm1 pentru acţionarea pinionului Pc al cremalierei Cr, respectiv R m2 pentru acţionarea şurubului de avans Sct. Mişcarea saniei port-cuţit se realizează, în general doar manual, prin intermediul roţii de mână Rm4. Construcţia căruciorului permite înclinarea saniei port-cuţit pe sania transversală cu un unghi maxim de 90o şi permite avansarea cuţitului pe direcţia IV, înclinată faţă de axa de rotaţie a piesei, pentru realizarea pieselor conice.  Deplasări rapide de poziţionare Deplasările rapide se realizează manual prin roţile de mână sau mecanic prin intermediul lanţurilor cinematice auxiliare acţionate de la motorul electric ME 2, prin cuplajul de depăşire Cd (lanţuri cinematice de avans rapid). 4.2 Construcţia şi cinematica strungului normal SN 560 x 1000 În România strungurile se simbolizează utilizând un grup de litere, urmat de un grup de cifre, care reprezintă diametrul maxim de prelucrat sau diametrul şi lungimea maximă a semifabricatului ce poate fi prelucrată între vârfuri. Prima literă este S urmată de litera N, în cazul strungurilor normale, C sau R, pentru strungul carusel, respectiv revolver. Strungul normal este o maşină unealtă universală, monoax şi cu axul principal în poziţia orizontală. În funcţie de diametrul maxim ce poate fi prelucrat, strungurile normale se împart în strunguri mici, cu diametrul maxim de strunjire sub 250 mm, mijlocii, cu diametrul maxim cuprins între 250 mm şi 800 mm şi grele, cu diametrul maxim peste 800 mm. Cele mai răspândite strunguri normale sunt: SN 250, SN 320, SN 400 şi SN 560. Diametrul maxim al semifabricatului ce poate fi prelucrat este mai mare, atunci când piesa este prinsă numai în dispozitivul universal şi se roteşte deasupra ghidajelor batiului, faţă de situaţia când piesa se roteşte deasupra saniei transversale. Forma constructivă şi funcţională a strungului normal SN 560x1000 este prezentată în figura 14. Principalele elemente constructive ale strungului normal sunt batiul 1, păpuşa fixă 10, păpuşa mobilă 4, căruciorul 25, arborele principal 12, cutia de avansuri şi filete 21 şi cutia roţilor de schimb acoperită lateral de capacul 21. Batiul strungului are o construţie rigidă şi asigură fixarea maşinii pe fundaţie prin intermediul celor două picioare 5 şi 6 şi preia forţele ce apar în sistemul tehnologic maşină-piesă-sculă. La partea superioară se regăsesc ghidajele longitudinale 2, unul în formă de V întors, cu unghiul la vârf de 90° şi unul plan, pe care se deplasează căruciorul 25, în interiorul cărora se găsesc nişte ghidaje mai mici pe care se deplasează păpuşa mobilă. În spaţiul dintre picioarele batiului se găseşte tava pentru colectarea aşchiilor şi a lichidului de răcire. Păpuşa fixă 10 conţine cutia de viteze Cv, arborele principal AP, care antrenează piesa în mişcarea principală, prin intermediul dispozitivului de prindere, mecanisme intermediare, lira roţilor de schimb As,/Bs, cutia de avansuri şi filete 21, panoul electric de comandă, cât şi alte butoane şi manete de reglare. Motorul electric de acţionare ME1 este fixat în partea inferioară a piciorului 5, mişcarea fiind transmisă către mecanismele păpuşii fixe prin intremediul transmisiei cu curele trapezoidale Tct. Pe axul de intrare se regăsesc mecanismele de inversare a sensului de rotaţie prin cuplajele CE1 şi CE2, comandate de la inversor, apoi prin intermediul angrenajelor cu roţi dinţate, mişcarea este transmisă spre ceilalţi arbori, înspre cel principal şi apoi înspre cutia de avansuri şi filete. 29

Construcţia şi cinematica strungurilor normale

L3

Blocurile baladoare sunt deplasate cu ajutorul manetelor 13 şi 14. Prima manetă acţionează angrenajul cu roţi conice şi cele două came cilindrice antrenate prin pana comună asigurând 6 poziţii de reglare, prin deplasarea blocurilor baladoare 12-13-14 şi 21-22-23, aşa cum se poate observa în figura 16. Prin rotirea manetei 14 se acţionează mecanismul de tip roată dinţată- cremalieră, ce asigură 4 poziţii de angrenare, prin deplasarea baladorului 8-9-10-11. Blocul balador 29-30, cu cele două poziţii de angrenare se foloseşte pentru filetarea cu pas normal sau cu pas mărit şi se deplasează de la maneta 18. Roata baladoare 32 folosită pentru inversarea mişcării la cutia de avansuri şi filete, se deplasează de la maneta 19. Roţile dinţate sunt realizate din oţel aliat cu crom molibden şi tratate termic, iar poziţionarea baladoarelor pe arbori se face printr-un sistem cu arc şi bilă, care se blochează în găurile de poziţionare de pe tijele furcilor ce deplasează baladoarele. Pentru realizarea filetelor cu mai multe începuturi, pe partea din spate a axului principal se montează un disc cu 60 de diviziuni. Universalul se fixează şi se antrenează cu flanşa montată pe conul scurt al arborelui principal, cu ajutorul unei şaibe baionetă. Se folosesc cuplaje electromagnetice de tip bobină fixă, multilamelare, prin care trece fluxul magnetic. Construcţia arborelui principal, cât şi modul de lăgăruire este prezentat în figura 13 şi 15. Arborele perincipal este realizat din oţel carbon de calitate. O soluţie de lăgăruire este cea din figuri, cu rulmenţi radiali cu role cilindrice pe două rânduri, în partea din faţă şi doi rulmenţi radiali axiali cu bile în spate. O altă soluţie de lăgăruire este cu rulmenţi cu role conice, care permit o bună reglare a jocurilor axiale. Pe lângă preluarea sarcinilor radiale şi axiale, soluţia constructivă a AP trebuie să asigure rigiditate mărită, eliminarea solicitărilor termice ale rulmenţilor, asigurarea rotirii axului principal fără bătăi radiale din primele momente de funcţionare, eliminarea vibraţiilor datorită răcirii şi ungerii rulmenţilor. Celălalt capăt al arborelui este prevăzut cu filet exterior pentru fixarea dispozitivului de prindere al semifabricatului şi cu alezaj conic pentru montarea vârfurilor de susţinere sau alte dispozitive prevăzute cu conuri de fixare.

Fig. 13 Secţiune prin arborele principal strung normal

30

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator Sub cutia de viteze se găseşte cutia de avansuri şi filete CAF, care primeşte mişcarea de la arborele principal prin intermediul roţilor de schimb şi o transmite prin bara de avansuri 26 la căruciorul 25, în cazul strunjirii obişnuite sau la şurubul conducător 27 în cazul filetării. Realizarea avansurilor şi filetelor se realizează prin mecanismele cu roţi dinţate din cutia de avansuri şi filete şi lira roţilor de schimb. Caf este formată din trei mecanisme parţiale: - Cutia de multiplicare, comandată prin maneta 22, cu patru rapoarte diferite (2/1, 1/1, 1/2, 1/4) corespunzătoare poziţiilor A, B, C şi D, prin grupurile baladoare duble 38-39 (IX) şi 43-44 (XI). Are rolul de multiplicare a filetelor din seria paşilor de bază şi de obţinere a unor serii derivate. - Mecanismul intermediar, comandat prin maneta 23, prin care se stabilesc valorile de bază pentru avansuri şi filete. Acest mecanism are 6 poziţii distincte, (1, 2, 3, 4, 5, 6) prin blocurile baladoare 52-53, 54-55, 56-57 (axul XIII). - Mecanism final, comandat de la maneta 24, cu 5 poziţii (I, II, III, IV, V), prin baladorul simplu 45 (axul XI şi XII) care permite selectarea tipului de filet (metric-modul/inch, Diametra Pitch) şi cuplarea şurubului conducător sau a barei de avansuri. Căruciorul 25 serveşte la realizarea mişcărilor de avans, cu ajutorul celor trei sănii, sania longitudinală sau sania principală 3, sania transversală 28 şi sania port-cuţit 37 cu suportul portsculă 38. Acesta este montat pe sania longitudinală 3 şi se poate deplasa: - Manual – pe direcţia longitudinală de la roata de mână 29 sau transversal de la roata de mână 30 - Mecanic cu avans normal – prin intermediul cutiei de avansuri şi filete, a barei de avansuri, mecanism cu roţi diţate şi un cuplaj electromagnetic C4 (axul XIX), la cupla de ghidare C5 - C6 (axul XX) (figura 16). În funcţie de poziţia manetei 31 de cuplare a avansului mecanic, se poate realiza fie avansul longitudinal, prin angrenarea roţii dinţate cu cremaliera montată pe batiu sau avansul transversal, prin sania transversală cu ajutorul roţii dinţate pe şurubul conducător. Astfel dacă maneta 31 este cuplată în jos, cupla de ghidare se deplasează în poziţia C5, prin roţile 69 -74, apoi 73-75 la pinionul 76 ce angrenează cu cremaliera C, căruciorul se deplasează longitudinal. Prin C6, roţile 70-71 şi 72-77-78-79, rotesc şurubul conducător Şct (XXIII) al saniei transversale. - Mecanic cu avans rapid – acţionarea se face de la alt motor electric ME 2, montat pe carcasa căruciorului, prin manipulatorul 33, într-o direcţie sau alta, atât pentru avansul longitudinal sau transversal, în funcţie de poziţia manetei 31. Prin cuplarea motorului de avans rapid se decuplează cuplajul C4, iar legătura dintre cupla de ghidare şi bara de avansuri este întreruptă, astfel se poate utiliza avansul rapid, chiar dacă se lucrează cu avans mecanic. Pentru decuplarea avansului mecanic, maneta 31 se aduce în poziţia neutră sau prin sistemul de tamponare al căruciorului format din bara de tamponare 34, fixată sub cărucior, de batiu şi tampoanele 35 care asigură oprirea căruciorului la cota reglată. Sistemul se poate regla pentru 6 cote. Pentru realizarea filetelor căruciorul este deplasat prin intermediul şurubului conducător 27 şi de cuplarea piuliţei cuplabilă, formată din două semipiuliţe din bronz de la maneta 36. Săniile strungului normal sunt sania longitudinală 3, sania transversală 28 şi sania port-cuţit 37 cu port-cuţitul 38 normal, rapid sau din spate. Sania longitudinală se deplasează manual sau mecanic pe ghidajele batiului şi are rolul de susţinere a căruciorului. Sania transversală se deplasează manual sau mecanic. Se poate deplasa manual prin aducerea manetei 31 în poziţia neutră. Jocul dintre sănii se reglează prin pana lungă, montată lângă ghidajul coadă de rândunică şi şurubul pentru reglare. Pe sania transversală se pot monta port-cuţite. Sania port-cuţit se deplasează cu avans manual şi poate fi înclinată în vederea strunjirii conice. 31

Construcţia şi cinematica strungurilor normale

L3

Păpuşa mobilă 4 se foloseşte la sprijinirea pieselor lungi şi la fixarea sculelor speciale. Păpuşa mobilă este aşezată pe ghidajele interioare ale batiului, pe care se deplasează longitudinal, se fixează cu ajutorul manetei 40 şi a şurubului suplimentar 41. Pinola 42 se deplaseză de la roata de mână 43 şi se fixează într-o anumită poziţie prin maneta 44. Pentru realizarea pieselor conice lungi, carcasa păpuşii mobile se poate deplasa transversal, cu maxim 10 mm, prin şuruburile 45. Dulapul electric 4, cu întrerupătorul circuitului de alimentare 47, al lămpii 48 şi întrerupătorul electric general 9 este amplasat în spatele piciorului 6.

Metodologia desfăşurării lucrării de laborator  Se studiază construcţia strungului normal SN 560 sau SN 360, în funcţie de dotarea laboratorului şi se identifică (la maşină) elementele componente, manetele de comandă şi lanţurile cinematice, conform figurilor 14, 15 şi 16.  Se studiază mişcările de lucru şi se reglează câteva turaţii, urmărind deplasările roţilor baladoare din cutia de viteze, fără a porni maşina, cu capacul păpuşii fixe deschis. Se identifică elementele lanţului cinematic principal, modul de transmisie de la motor înspre cutia de viteze, cuplaje, mecanisme de inversare, cinematica cutiei de viteze, cât şi instalaţiile auxiliare. Se observă elementele distinctive ale arborelui principal.  Se observă elementele constructive ale cuţitelor de strung şi modul de fixare a cuţitelor în suportul portcuţit sau a celorlalte tipuri de scule, în pinola păpuşii mobile.  Se studiază dispozitivele de prindere a semifabricatului.

Referinţe bibliografice [1] Galiş M., Popescu S., Pop C., Ciupan C. – Proiectarea maşinilor-unelte, Editura Transilvania Press, ISBN 973-95635-4-3, 1994 [2] Frumuşanu G., Utilaje şi echipamente pentru prelucrări mecanice, Universitatea Dunărea de Jos, Galaţi, 2008 [3] Boangiu Gh., Dodon E., Albu A., Boncoi GH., Creţu M. – Maşini- Unelte şi agregate, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1978 [4] Zamfirache M., Petrisor D. – Maşini-Unelte şi prelucrări mecanice: îndrumar de laborator, Reprografia Universităţii din Craiova, 1977 [5] Tănase Viorel – Prelucrări Mecanice prin Aşchiere, Tanasviosoft 2012 – accesat online https://www.scribd.com/doc/100904112/Prelucrari-Mecanice-Prin-Aschiere [6] Stan Panait - Maşini unelte şi prelucrări prin aşchiere – descărcat octombrie 2016, http://biblioteca.regielive.ro/laboratoare/mecanica/masini-unelte-si-prelucrare-prin-aschiere254370.html (Mupa 6) [7] Cartea maşinii - pentru strungurile universale Grupa A- Tip de bază SNA 500, Întreprinderea de strunguri Arad, 1978 [8] http://www.hobbytools.ro/product_info.php/10860-set-cutite-strung-placute-indexabile8mm-p-4802 [9]http://www.grupotdg.com/index.php/tdg_fra/tdeg/produits/information_technique/vue_eclate e/ univ explodat [10]https://www.google.ro/search?q=universal+rohm&espv=2&biw=954&bih=710&source=ln ms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjRx9HI7rPRAhXEhRoKHTUOAksQ_AUIBigB#imgrc=f1Q yNKqFSUKvpM%3A universal [11] http://www.bernardo.at/shop/en/metal/metal-working/turning-lathes/universal-turninglathes-with-digital-readout/master-400-inkl-3-achs-digitalanzeige.html platou

32

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator [12]https://www.google.ro/search?q=FACE09+lathe&espv=2&biw=954&bih=676&source=ln ms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjjzque77PRAhVFOxoKHZJHAvkQ_AUIBigB#imgrc=JzHC mBidnrdigM%3A [13] http://www.homews.co.uk/page283.html [14] http://unitools.ro/ [14] http://www.micro-machine-shop.com/9x20_centers_drill_chucks_arbors_accessories.htm [15] Şoaita D., Socaciu T. – Utilaje şi echipamente de producţie. Lucrări de laborator, Universitatea Petru Maior, Târgu Mureş, 1998

33

Fig. 14 Elementele constructive ale strungului normal SN 560

Construcţia şi cinematica strungurilor normale

L3

34

Fig. 15 Secţiune prin arborele principal al strungului normal SN 560

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

35

Fig. 16 Schema cinematică a strungului normal SN 560

Construcţia şi cinematica strungurilor normale

L3

36

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

L4 - Operaţii tehnologice realizate pe strungurile normale Scopul lucrării  Cunoaşterea operaţiilor tehnologice realizate pe strungurile normale  Cunoaşterea şi realizarea operaţiei de filetare pe strungurile normale

Operaţii tehnologice pe strungul normal Suprafeţele ce se pot prelucra pe strung sunt foarte diverse şi se pot clasifica după următoarele criterii: 1. În funcţie de dispunerea suprafeţelor prelucrate:  strunjiri exterioare;  strunjiri interioare. 2. În funcţie de formă se pot prelucra următoarele tipuri de suprafeţe:  suprafeţe cilindrice;  suprafeţe plane;  suprafeţe profilate;  suprafeţe conice;  retezare;  strunjirea filetelor;  găurirea şi centruirea 3. În funcţie de precizia suprafeţelor prelucrate:  strunjire de degroşare;  strunjire de finisare. 2.1 Strunjirea suprafeţelor cilindrice Strunjirea cilindrică se realizează prin combinarea mişcării principale de rotaţie a piesei cu cea secundară de avans longitudinal, paralelă cu axa de rotaţie a piesei (figura 1). În funcţie de dispunerea suprafeţei, strunjirea cilindrică poate fi interioară sau exterioară. Strunjirea cuprinde două faze, una de degroşare, când este îndepărtat un adaos de prelucrare mai mare şi una de finisare, care urmăreşte obţinerea dimensiunii şi preciziei suprafeţei, impuse piesei de prelucrat. Strunjirea de degroşare se realizează cu cuţite pentru degroşat şi datorită forţelor şi puterilor mari ce apar în timpul procesului de strunjire, se utilizează viteze de aşchiere mici. Avansul şi adâncimea de aşchiere sunt mari. Strunjirea de finisare se realizează cu viteze mari de aşchiere, avansuri şi adâncimi de aşchiere mici. Strunjirea cilindrică interioară este o operaţie de lărgire a alezajului realizat anterior în piesa de prelucrat. Strunjirea interioară se realizează în condiţii mai grele, cu uzura mai accentuată a cuţitului datorată apariţiei vibraţiilor, evacuarea aşchiilor fiind mai dificilă, astfel precizia şi productivitatea prelucrării scad. Suprafeţele cilindrice în trepte se pot realiza prin strunjirea în straturi succesive, prin micşorarea diametrului piesei pe întreaga lungime, sau în trepte succesive, pentru arborii rigizi. La strunjirea în trepte succesive, fiecare tronson este realizat în întregime, apoi se face trecerea la următorul.

Operaţii tehnologice realizate pe strungurile normale

L4

Fig. 1 Strunjirea suprafeţelor cilindrice exterioare şi interioare

2.2 Strunjirea suprafeţelor frontale Strunjirea transversală se realizează prin combinarea mişcării de rotaţie a semifabricatului, cu cea de avans transversal a cuţitului, de la exterior la interior sau invers, fiind o mişcare rectilinie, perpendiculară pe axa de rotaţie a piesei (figura 2).

Fig. 2 Strunjirea suprafeţelor plane frontale exterioare şi interioară

2.3 Strunjirea canalelor, degajărilor, racordărilor şi retezarea Canale înguste: - se generează cu cuţite cu cap îngustat, prin mişcarea de rotaţie a semifabricatului şi avansul transversal al cuţitului, pentru canale transversale exterioare şi interioare (figura 3) sau avansul longitudinal pentru canale frontale (figura 4).

Fig. 3 Strunjirea canalelor transversale cilindrice exterioare şi interioare

38

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

Fig. 4 Strunjirea canalelor frontale

Canale de lăţime mai mare: - se generează tot cu cuţite cu cap îngustat, mai mic decât lungimea canalului, dar prin succesiunea a două faze, una ce se realizează cu avans transversal şi în cea de-a doua cu avans longitudinal (figura 5). Pentru adâncimi mici ale canalului se poate realiza dintr-o singură trecere, la adâncimi mai mari se realizează mai multe treceri, până se obţine dimensiunea dorită a canalului.

a

b

Fig. 5 Strunjirea canalelor late a) cu avans de pătrundere; b) cu avans longitudinal

Retezarea se realizează cu cuţite cu cap îngustat, dar cu tăişul principal înclinat cu un unghi de 5÷15 ° faţă de axa semifabricatului (figura 6). Degajările se realizează cu cuţite cu profil special, prin rotaţia semifabriatului şi avans manual, după o direcţie înclinată (figura 7a). Racordările se realizează ca şi canalele doar că se utilizează cuţite cu profil rotunjit (figura 7b).

Fig. 6 Retezarea

39

Operaţii tehnologice realizate pe strungurile normale

a

L4

b

Fig. 7 a) Strunjirea degajărilor pentru rectificare, b) Strunjirea racordărilor

2.4 Strunjirea conică  Strunjirea conică prin înclinarea saniei portcuţit Suprafeţele conice exterioare sau interioare de lungime mică se pot realiza prin înclinarea saniei port-cuţit cu un unghi de înclinare α, folosind avans manual sau mecanic. Calculul unghiului cu care trebuie înclinat suportul se face cu următoarea relaţie: 𝛼 𝐷−𝑑 𝑡𝑔 = 2 2𝑙 unde D este diametrul mare al zonei conice, d diametrul mic al conicităţii şi l lungimea conicităţii.

Fig. 8 Strunjirea conică prin înclinarea saniei portcuţit

 Strunjirea conică folosind rigla de copiat Dispozitivul de strunjit conic cu riglă se compune dintr-o riglă fixată de patul strungului. Rigla 1 se poate înclina cu un unghi α de max 10°, fiind fixată apoi cu şuruburile 5. Sania transversală se decuplează de la şurub şi se deplasează liber. Prin imprimarea unui avans longitudinal al căruciorului, cursorul 6, fixat prin braţul 8 şi bolţul 9 de sania transversală în care este fixat şi cuţitul 7, alunecă de-a lungul riglei de copiat generând cuţitului o deplasare de-a lungul generatoarei conului, longitudinal cât şi transversal datorită riglei înclinate.

40

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

Fig. 9 Strunjirea conică cu rigla de copiat

 Strunjirea conică prin deplasarea transversală a păpuşii mobile Se foloseşe pentru conicităţi mici pe piese de prelucrat lungi. Semifabricatul se fixează între vârfuri. Păpuşa mobilă se deplaseză transversal faţă de direcţia axului principal, cu distanţa h, astfel axa semifabricatului se înclină cu un unghi α. Pentru a calcula distanţa h cu care trebuie deplasată păpuşa mobilă se folosesc următoarele relaţii: ℎ = 𝐿 ∙ 𝑠𝑖𝑛𝛼 𝑡𝑔𝛼 = (𝐷 − 𝑑/2𝑙) = (𝑠𝑖𝑛𝛼/𝑐𝑜𝑠𝛼) ℎ=𝐿∙

𝐷−𝑑 2𝑙

∙ 𝑐𝑜𝑠𝛼

𝑠𝑖𝑛𝛼 =

𝐷−𝑑 2𝑙

∙ 𝑐𝑜𝑠𝛼

𝑐𝑜𝑠𝛼 = 1 (ptr 𝛼 ≤ 8°) 𝐷−𝑑 ℎ=𝐿∙ 2𝑙

Fig. 10 Strunjirea conică prin deplasarea transversală a păpuşii mobile

41

Operaţii tehnologice realizate pe strungurile normale

L4

 Strunjirea conică cu ajutorul unor cuţite late Se folosesc cuţite cu tăiş înclinat, pentru piese scurte.

Fig. 11 Strunjirea conică cu ajutorul unor cuţite late

2.5 Strunjirea profilată Suprafeţele profilate se pot strunji cu cuţite profilate, fie cuţite disc profilate sau prismatice profilate şi se realizează atât cu avans longitudinal, cât şi avans transversal. Metodele de strunjire a suprafeţelor profilate sunt următoarele:  Cu cuţite profilate  Prin combinarea mişcărilor de avans  Cu dispozitiv de copiat după şablon

Fig. 12 Strunjirea profilată

2.6 Găurirea şi centruirea pe strung Găurirea se realizează cu scule aşcietoare de tip burghiu, fixate în pinola păpuşii mobile şi prin imprimarea mişcării de avans axial, de la maneta păpuşii. În funcţie de diametrul burgiului şi coada conică sau cilindrică, acestea se poate monta direct în pinola păpuşii mobile sau utilizând mandrine cu fălci.

42

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator Centruirea se realizează cu burghie speciale pentru găuri de centrare ce vin fixate în pinola păpuşii mobile într-o mandrină. Centruirea se foloseşte pentru realizarea găurilor de centrare, pe suprafaţa frontală a pieselor ce urmează a fi prelucrate între vârfuri.

Fig. 13 Centruirea

Prelucrarea filetelor 3.1 Filetarea cu filiera sau tarodul Pentru realizarea filetelor exterioare sau interioare se pot folosi scule ca şi filiera, respectiv tarodul, alese corespunzător în funcţie de pasul, diametrul şi profilul filetului. Semifabricatul este fixat în universalul maşinii şi execută mişcara de rotaţie, iar filiera sau tarodul într-un dispozitiv fixat în pinolă, realizând mişcarea de avans axial, fără a se roti, cu un pas la fiecare rotaţie a piesei. Filierele sau tarozii pot fi acţionaţi şi manual cu ajutorul unor dispozitive port tarod sau port filieră.

Fig. 14 Filiera şi tarodul [9, 10]

3.2 Filetarea cu cuţitul Generarea filetelor presupune obţinerea pe suprafaţa unor semifabricate cilindrice sau conice, interioare sau exterioare, a unor curbe elicoidale de pas p, prin corelarea mişcării de rotaţie a piesei cu mişcarea de translaţie a sculei. Pentru a obţine filetele se folosesc cuţite speciale profilate după profilul filetului şi care împreună cu căruciorul pe care sunt fixate realizează un avans egal cu pasul filetului ce trebuie materializat. Cele mai întâlnite profile de filete sunt cele triunghiulare, pătrate, dreptunghiulare, trapezoidale, rotunde etc. cel mai răspândt este filetul triunghiular, ce are un unghi la vârf de 60° măsurat în sistem metric sau 55° măsurat în ţoli. Filetele se mai deosebesc şi în funcţie de sensul elicei directoare, pe dreapta sau pe stânga sau în funcţie de numărul de începuturi. 43

Operaţii tehnologice realizate pe strungurile normale

L4

Realizarea filetelor pe strungul normal presupune existenţa unui lanţ cinematic de filetare închis, care să asigure interdependenţa dintre mişcarea de rotaţie a seifabricatului şi avansul cuţitului, astfel încât la o rotaţie completă a semifabricatului cuţitul să se deplaseze cu pasul filetului. Lanţul cinematic închis asigură corelarea turaţiei semifabricatului cu cea a şurubului conducător şi se reglează prin lira roţilor de schimb As/Bs şi prin cutia de avansuri şi filete Caf.

Fig. 15 Lanţ cinematic de filetare

Închiderea lanţului cinematic de filetare se face prin cuplarea piuliţei solidare pe şurubul conducător şi nu se decuplează până la finalizarea prelucrării. Aducerea sculei în poziţia iniţială, după fiecare trecere se face prin intermediul unui mecanism de inversare a sensului, care aduce cuţitul pe traiectoria elicei filetului, în vederea unei noi treceri. Înainte de a începe efectiv prelucrarea filetului, semifabricaul trebuie pregătit corespunzător. Astfel piesa strunjită a diametrul exetrior al fieltului, se teşeşte cu 45° la un capăt, până la diamtrul interior al filetului. Iar pentru a facilita scoaterea cuţitului din piesă, la capătul zonei de filetat se realizează o degajare. Strungurile moderne dispun de tabele, care permit alegerea tipului de filet, pasul acestuia, deci poziţionarea exactă a manetelor, în vederea tăierii unui filet. În cazul absenţei tabelelor sau pentu filete care nu se găsesc în tabel, se pot calcula roţile de schimb. Turaţia şurubului conducător 𝑛2 se obţine din relaţia: 𝐴 𝐶 𝑛2 = 𝑛1 ∙ 𝑖𝑅𝑆 ∙ 𝑖𝐶𝑎𝑓 = 𝑛1 ∙ ∙ ∙ 𝑖𝐶𝑎𝑓 𝐵 𝐷 unde 𝑛1 este turaţia reglată prin cutia de viteze, 𝑖𝑅𝑆 raportul de transfer al roţilor de schimb şi 𝑖𝐶𝑎𝑓 raportul de transfer al cutiei de avansuri şi filete. Cum deplasarea căruciorului trebuie să fie egală cu deplasare cuţitului pe piesă, rezultă că 𝑛2 ∙ 𝑝2 = 𝑛1 ∙ 𝑝1 , unde 𝑝1 şi 𝑝2 este pasul filetului, respectiv pasul şurubului conducător. Înlocuind în relaţia anterioară, rezultă că: 𝑝1 𝑛2 𝐴 𝐶 = = 𝑖𝐶𝑎𝑓 ∙ ∙ 𝑝2 𝑛1 𝐵 𝐷 Astfel, în funcţie de filetul ce trebuie realizat se aleg valorile 𝑖𝐶𝑎𝑓 şi 𝑖𝑅𝑆 din tabele şi se setează corespunzător manetele 22, 23 şi 24, conform indicaţiilor de pe tabel. Prima manetă este pentru reglarea avansului şi paşilor şi are 4 poziţii, A, B, C, D, cu patru rapoarte (2/1, 1/1, 1/2, 1/4), a doua

44

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator manetă asigură valorile de bază pentru avansuri şi filete, cât şi tipul acestora (6 poziţii, 1÷6), iar cea de-a treia manetă are 5 poziţii (I ÷ V), pe poziţia I, fiind decuplat şurubul conducător. Pentru schimarea sensului elicei, de la filet pe stânga, la cel pe dreapta, se foloseşte o manetă de inversare 19. Prelucrarea filetelor se face din mai multe treceri succesive, ce îndepărtează metalul din golul dintre flancurile filetului, fixând adâncimea de aşchiere corespunzătoare fiecărei treceri, până se obţine adâncimea finală a filetului. Precizia filetului executat depinde de precizia şurubului conducător şi de alegerea roţilor de schimb. Realizarea filetelor se face din două faze, de degroşare şi de finisare. La degroşare, adâncimea de aşchire pe trecere este mai mare, de aceea se recomandă aşchierea numai cu un tăiş al cuţitului, astfel la finalul fiecărei treceri, cuţitul se aduce în poziţia iniţială, se reglează atât adâncimea de aşchiere a, cât se realizează şi deplasarea axială b. La filetarea de finisare, prelucrarea se realizează pe ambele flancuri ale filetului, simultan, iar grosimea aşchiei este cât mai mică.

a

b

Fig. 16 a) Filetarea de degroşare şi b) Filetarea de finisare

Prin filetarea cu cuţiul se pot realiza şi filete cu mai multe începuturi, cu distaţă egală între filetele alăturate. Pentru a determina poţiţia fiecărui început, se împarte circumferinţa piesei la numărul de începuturi. Astfel, pentru un filet cu două începuturi, după realizarea primului filet, piesa se roteşte cu jumătate de rotaţie, fără a deplasa sania sau şurubul conducător şi se poate începe tăierea celui deal doilea început. Filetarea se mai poate realiza şi prin alte metode, cum sunt filetarea în vârtej sau rularea filetelor, metode ce se folosesc în special la serii mari.

Metodologia desfăşurării lucrării de laborator

 Se studiază tipurile de prelucrări executate pe strung şi se aleg sculele corespunzătoare prelucrării unei suprafeţe cilindrice exterioare, o suprafaţă plană frontală şi a trei tipuri de filete;  Se fixează sculele şi semifabricatul în dispozitivele speciale ale strungului SN560 din dotarea laboratorului;  Se aleg parametrii regimului de aşchiere în funcţie de tipul de prelucrare şi se reglează pe maşină;  Se realizează prelucrarea prin cuplarea mişcării de rotaţie a semifabricatului, iar avansul se execută manual şi apoi automat;  Se prelucrează mai multe tipuri de filete, prin alegerea parametrilor regimului de aşchiere şi urmărirea cinematicii lanţului de filetare, calculul roţilor de schimb etc.

45

Operaţii tehnologice realizate pe strungurile normale

L4

Referinţe bibliografice [1] Galiş M., Popescu S., Pop C., Ciupan C. – Proiectarea maşinilor-unelte, Editura Transilvania Press, ISBN 973-95635-4-3, 1994 [2] Boangiu Gh., Dodon E., Albu A., Boncoi GH., Creţu M. – Maşini- Unelte şi agregate, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1978 [3] Zamfirache M., Petrisor D. – Maşini-Unelte şi prelucrări mecanice: îndrumar de laborator, Reprografia Universităţii din Craiova, 1977 [4] Tănase Viorel – Prelucrări Mecanice prin Aşchiere, Tanasviosoft 2012 – accesat online https://www.scribd.com/doc/100904112/Prelucrari-Mecanice-Prin-Aschiere [5] Stan Panait - Maşini unelte şi prelucrări prin aşchiere – descărcat octombrie 2016, http://biblioteca.regielive.ro/laboratoare/mecanica/masini-unelte-si-prelucrare-prin-aschiere254370.html (Mupa 6) [6] Cartea maşinii - pentru strungurile universal Grupa A- Tip de bază SNA 500, Întreprinderea de strunguri Arad, 1978 [7] Frumuşanu, G. - Utilaje si echipamente pentru prelucrări mecanice, Universitatea “Dunărea de Jos”, Galaţi, (2008) [8] Şoaita D., Socaciu T. – Utilaje şi echipamente de producţie. Lucrări de laborator, Universitatea Petru Maior, Târgu Mureş, 1998 [9] http://agrotech-r.ru/filettatura-din/ [10] http://www.sculesiechipamente.ro/tarozi-unici-de-masina-filet-metric-din-374/

46

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

L5 – Construcţia şi cinematica maşinilor de frezat universale pentru sculărie Scopul lucrării  Cunoaşterea construcţiei maşinilor de frezat, a parametrilor regimului de aşchiere cât şi a modalităţilor de frezare  Cunoaşterea cinematicii maşinilor de frezat cu consolă  Cunoaşterea sculelor şi dispozitivelor specifice

Consideraţii generale 2.1 Generalităţi Frezarea este operaţia de prelucrare prin aşchiere pe maşini unelte de frezat, executată cu ajutorul unor scule prevăzute cu mai multe tăişuri, numite freze. Prin frezare se pot prelucra suprafeţe plane, cilindrice şi profilate, interioare şi exterioare, canale de diferite forme, etc. Suprafeţele se generează prin combinaţia mişcării principale de frezare, de rotaţie a frezei în jurul axei sale şi mişcărilor de avans, mişcări de translaţie executate de piesă (mai rar de sculă). Schema de principiu la prelucrarea prin frezare a suprafeţelor plane se regăseşte in figura 1.

Fig. 1 Schema de prelucrare prin frezare a suprafeţelor plane

Dinţii frezei aşchiază intermitent de-a lungul zonei de contact cu semifabricatul, după arcul de cerc corespunzător unghiului de contact ψ, lucru care oferă sculelor aşchietoare o durabilitate mai mare, deoarece tăişurile se încălzesc mult mai puţin faţă de aşchierea continuă şi o productivitate mai mare operaţiei de frezare. Aşchierea se realizează cu mai mulţi dinţi simultan, deoarece unghiul ψ este mai mare decât pasul unghiular φ al dinţilor frezei. Secţiunea aşchiei nu este constantă, are o formă de virgulă, iar grosimea variază de la o valoare minimă a0 la una maximă amax. Suprafeţele plane se pot genera fie prin frezare clindrică (figura 2a), când planul de rotaţie este perpendicular pe suprafaţa prelucrată sau prin frezare cilindro-frontală (figura 2b), când planul mişcării principale este paralel cu suprafaţa prelucrată 1 şi perpendicular pe suprafaţa prelucrată 2, suprafeţe generate în acelaşi timp.

Construcţia şi cinematica maşinilor de frezat universale pentru sculărie

L5

Fig. 2 Frezarea cu freza cilindrică (a) şi cilindro-frontală (b)

2.2 Parametrii regimului de aşchiere  Viteza de aşchiere (v) Viteza de aşchiere este viteza tangenţială la suprafaţa activă periferică a frezei şi se calculează cu relaţia: 𝜋∙𝐷∙𝑛 𝑣= [𝑚/𝑚𝑖𝑛] 1000 unde D este diametrul exterior al frezei, în mm şi n este turaţia la arborele principal al maşinii în rot/min.  Avansul (s) Avansul este definit ca şi deplasarea relativă sculă-semifabricat pe direcţia mişcării de avans, efectuată la o rotaţie completă a sculei. Deoarece frezarea se realizează cu mai mulţi dinţi aşchietori z se calculează avansul pe dinte sd. 𝑠 = 𝑠𝑑 ∙ 𝑧 [𝑚𝑚/𝑟𝑜𝑡] 𝑠

𝑠𝑑 = 𝑧 [𝑚𝑚/𝑑𝑖𝑛𝑡𝑒] Pentru o productivitate ridicată se recomandă utilizarea unui avans cât mai mare, iar alegerea avansului pe dinte se realizează în funcţie de rezistenţa sistemului tehnologic al maşinii de frezat şi rigiditatea dornului port-freză, dar şi în funcţie de tipul de frezare. Pentru frezarea de finisare se recomandă sd ≤ 0,1 mm/dinte, iar pentru degroşare între 0,1 şi 0,5, în funcţie de material.  Viteza de avans (vs) Viteza de avans este egală cu viteza de deplasare a piesei prelucrate sau a sculei aşchietoare în unitate de timp, se calculează cu relaţia următoare. Productivitatea prelucrării creşte odată cu creşterea vitezei de avans, cât şi lungimea L a suprafeţei prelucrate într-un interval de timp t [min]. 𝑣𝑠 = 𝑠 ∙ 𝑛 = 𝑠𝑑 ∙ 𝑧 ∙ 𝑛 [𝑚𝑚/𝑚𝑖𝑛] 𝐿 = 𝑠 ∙ 𝑡 [𝑚𝑚  Adâncimea de aşchiere (t) Adâncimea de aşchiere reprezintă distanţa măsurată perpendicular pe planul de lucru, între suprafaţa de prelucrat şi cea prelucrată şi se calculează în funcţie de mărimea adaosului de prelucrare şi numărul de treceri. În funcţie de calitatea şi precizia impusă piesei de prelucrat, adâncimea de aşchiere se realizează fie dintr-o singură trecere sau din mai multe faze, de degroşare şi de finisare.

48

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator  Lăţimea de frezare (B) Lăţimea de frezare este specifică operaţiei de frezare, reprezintă lungimea suprafeţei de contact sculă- piesă, pe direcţia paralelă cu axa frezei, într-un plan normal la direcţia de avans şi perpendicular pe adâncimea de aşchiere. 2.3 Metode de frezare Frezarea suprafeţelor se poate realiza contra avansului, caz în care secţiunea aşchiei variază de la o valoare minimă la o valoare maximă sau invers atunci când se prelucrează în sensul avansului.

Fig. 3 Frezarea în sensul şi contra avansului

 Frezarea contra avansului La frezarea contra avansului, sensul vitezei de avans (II) este opus sensului vitezei de aşchiere, dat de mişcarea principală de rotaţie a frezei (I), în punctul de tangenţă al sculei la suprafaţa prelucrată. Grosimea aşchiei creşte treptat de la o grosime minimă amin=0 la una maximă amax=aψ. Forţa de aşchiere pe dinte creşte treptat (fără să apară şocuri), după care scade brusc la ieşirea dintelui din aşchiere. Datorită razei de rotunjire a tăişului (rn =0,015…0,03 mm), tăişul dintelui parcurge un spaţiu şi începe să aşchieze când grosimea aşchiei devine comparabilă cu raza rn. Din această cauză apare o frecare mare între dinţi şi suprafaţa prelucrată, respectiv o uzură mare pe faţa de aşezare şi o rugozitate necorespunzătoare a suprafeţei prelucrate. Componenta verticală Fv, a forţei de aşchiere, este orientată în sus, în acelaşi timp favorizând apariţia vibraţiilor pe verticală, iar dacă sistemul de fixare a semifabricatului nu are o rigiditate corespunzătoare va influenţa negativ calitatea suprafeţei prelucrate. Componenta orizontală FH, îndreptată în sens contrar mişcării de avans preia jocul mecanismului şurub-piuliţă al lanţului cinematic de avans, astfel apariţia vibraţiilor pe orizontală fiind exclusă. Frezarea contra avansului se recomandă pentru degroşarea semifabricatelor care au o crustă dură, turnate sau forjate. Datorită jocurilor pe care le au în mecanismele şurub-piuliţă, frezarea contra avansului se recomandă pentru pentru maşini unelte clasice, unde oferă rezultatele cele mai bune.

49

Construcţia şi cinematica maşinilor de frezat universale pentru sculărie

L5

 Frezarea în sensul avansului La frezarea în sensul avansului, viteza de aşchiere şi viteza de avans au acelaşi sens. Dintele frezei atacă semifabricatul de la grosimea maximă a aşchiei şi iese din aşchiere la grosime amin=0. Din această cauză forţa de aşchiere pe dinte este maximă la intrarea dintelui în aşchiere, după care scade uniform, dinţii fiind supuşi la şocuri mecanice şi termice mari. Dinţii sculei se uzează mai rapid şi datorită faptului că tăişul atacă suprafaţa de prelucrat, care poate avea oxizi, impurităţi sau o crustă dură în cazul semifabricatelor turnate. La frezarea în sensul avansului jocul din mecanismul şurub-piuliţă al lanţului cinematic de avans nu este preluat, prezenţa unor jocuri mari conducând la o deplasare sacadată, neuniformă. La maşini care nu au joc (sau au joc mic) în mecanismul şurub-piuliţă al lanţului cinematic de avans, se obţine o calitate a suprafeţelor prelucrate mai bună ca la frezarea contra avansului, fiind recomandată mai ales la operaţii de finisare sau de frezare rapidă. Frezarea în sensul avansului se utilizează şi în cazul unor lăţimi mari de aşchiere, la prelucrarea pieselor subţiri care au rigiditate limitată, datorită reducerii forţelor de avans. Frezarea în sensul avansului oferă avantaje şi la frezarea filetelor sau la danturarea cu freze melc-modul. Componenta verticală a forţei de aşchiere apasă semifabricatul pe masa maşinii sau în dispozitivul de prindere, vibraţiile pe verticală fiind înlăturate. Componenta orizontală FH a forţei de aşchiere, îndreptată în acelaşi sens cu mişcarea de avans, tinde să tragă materialul sub sculă, dar nu mai poate prelua jocul mecanismului şurub-piuliţă ducând la apariţia vibraţiilor pe orizontală. Maşinile de frezat cu comandă numerică, sunt prevăzute cu şuruburi cu bile, cu piuliţe pretensionate, fără joc, ca urmare folosesc preponderent frezarea în sensul avansului.  Prelucrarea cu avans în ambele sensuri, este atunci când pe masa maşinii se prelucrează mai multe piese, care se prind şi se desprind în timpul frezării altor piese, inversându-se doar sensul mişcării de avans.

Fig. 4 Frezarea cu avans în ambele sensuri

 Frezarea pe mese rotative (avans circular) este o metodă care se poate aplica la maşinile de frezat cu avans circular (carusel) sau la maşini obişnuite dacă pe masa dreptunghiulară se montează o masă rotativă.

50

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

Fig. 5 Frezarea pe mese rotative

Scule şi dispozitive utilizate la frezare 3.1 Tipuri de freze Frezele sunt scule aşchietoare formate din mai multe zone active, denumite dinţi şi un corp, care cuprinde atât partea activă cât şi partea de fixare. Clasificarea frezelor se poate face după mai multe criterii:  După construcţia frezelor - Freze monobloc (figura 6a) - Freze cu dinţi montaţi (figura 6b)

a

b Fig. 6 Freze monobloc (a), Freze cu dinţi montaţi (b)

 După modul de executare a feţelor şi tăişurilor dinţilor - Freze cu dinţi frezaţi (figura 7a) - Freze cu dinţi detalonaţi (figura 7b) Frezele cu dinţi frezaţi se execută şi se reascut mai uşor. Ascuţirea se face pe faţa de aşezare, lucru ce duce la modificarea profilului, dar în acelaşi timp creşte rezistenţa dinţilor. Frezele cu dinţi detalonaţi au un profil constant şi se folosesc la prelucrarea suprafeţelor profilate. Ascuţirea se face pe faţa de degajare, în urma căreia profilul dintelui în secţiune radială rămâne neschimbat, dar rezistenţa lor scade.

51

Construcţia şi cinematica maşinilor de frezat universale pentru sculărie

a

L5

b

Fig. 7 Freze cu dinţi frezaţi (a), Freze cu dinţi detalonaţi (b)

 După forma suprafeţei prelucrate - Freze pentru suprafeţe plane o Freze frontale o Freze cilindrice - Freze pentru suprafeţe în trepte – freze cilindro- frontale (figura 8a) - Freze pentru canale simple o Freză deget (cu coadă monobloc) (figura 8b)

a

b Fig. 8 Freze cilindro-fronală (a), Freză deget (b)

o Freză disc cu un tăiş principal, cu două sau trei tăişuri principale (figura 9a) o Freză disc îngustă şi de diametru mare (freze- fierăstrău) (figura 9b)

a

b Fig. 9 Freze disc (a), Freză fierăstrău (b)

52

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator -

Freze profilate diverse o Freze unghiulare, freze conice (figura 10a şi 10b)

a

b Fig. 10 Freză unghiulară (a), Freză conică (b)

o Freze semirotunde concave (figura 11a) o Freze semirotunde convexe (figura 11b)

a

b

Fig. 11 Freză semirotundă concavă (a), Freză semirotundă convexă (b)

o Freze pentru ghidaje tip coadă de rândunică (figura 12a) o Freze pentru canale T (figura 12b)

a

b

Fig. 12 Freză coadă de rândunică (a), Freză pentru canale T (b)

53

Construcţia şi cinematica maşinilor de frezat universale pentru sculărie

-

L5

Freze pentru prelucrat roţi dinţate o Freze disc – modul (figura 13a) o Freze deget – modul (figura 13b) o Freze melc – modul (figura 13c)

a

b

c

Fig. 13 Freză disc-modul (a), Freză deget-modul (b), Freză melc-modul (c)

 După sistemul de prindere pe maşinile de frezat - freze cu coadă conică sau cilindrică - freze cu alezaj 3.2 Dispozitive de fixare a semifabricatelor  Fixarea cu bride Fixarea cu bride metalice se realizează în cazul pieselor de dimensiuni mari, unicate sau cu formă complexă.  Fixarea în dispozitive de tip menghine, colţare şi dispozitive speciale Acest tip de fixare se recomandă în producţia de serie mare, la piese de dimensiuni mici, când fixarea şi desfacerea semifabricatelor trebuie făcută rapid.

Fig. 14 Dispozitive de fixare a semifabricatelor [14, 15]

54

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

Fig. 15 Dispozitive de fixare de tip menghine [14, 15]

3.3 Dispozitive de fixare a sculelor Frezele se fixează în alezajul conic al arborelui principal prin intermediul unui dorn (figura 16a). În cazul frezelor cilindrice este necesar un dorn lung care la un capăt este fixat în alezajul conic al arborelui principal, iar la celălalt capăt se sprijină în lagărul braţului suport. Distanţa de la sculă la conul de fixare al dornului se stabileşte prin bucşele distanţiere. Transmiterea momentului de la dorn la scula aşchietoare şi antrenarea acesteia se face prin penele transversale care intră în locaşurile din corpul frezei. La frezarea cu freze cilindro-frontale fixarea se face pe dorn scurt, fixat direct în arborele principal (figura 16b). Masinile de frezat clasice au arborele principal prevăzut cu un locaş conic pentru portscule cu con 7:24, denumite şi “conuri ISO” după standardul SR ISO 839-1, mărimile şi dimensiunile acestora fiind prezentate în figura 17. Maşinile de frezat CNC folosesc portscule cu con SK (DIN 69871-figura 18), iar maşinile CNC “ High Speed” folosesc conuri HSK (DIN 69893). Conurile HSK au partea conică foarte scurtă şi peretele subţire astfel încât, la tragerea în arborele maşinii acesta se deformează şi permite centrarea atât pe partea conică cât şi pe cea frontală. O secţiune printr-un arbore principal al maşinii de frezat universal pentru sculărie este prezentat în figura 19.

a

b Fig. 16 Dispozitive de fixare a sculelor [16, 17]

55

Construcţia şi cinematica maşinilor de frezat universale pentru sculărie

L5

Fig. 17 Forma şi dimensiunile portsculelor ISO

Fig. 18 Forma şi dimensiunile portsculelor SK

Fig. 19 Secţiunea arborelui principal al maşinii de frezat universal pentru sculărie

56

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator Construcţia şi cinematica maşinii de frezat universale pentru sculărie FUS 25 4.1 Clasificarea maşinilor de frezat

1. după poziţia axei arborelui principal

• maşini de frezat orizontale • maşini de frezat verticale • maşini de frezat cu poziţie reglabilă a lanţului

2. după arhitectură

• • • •

3. după gradul de automatizare

• neatomate • semiautomate • automate

4. grad de specializare

maşini de frezat cu consolă maşini de frezat longitudinal maşini de frezat plan maşini de frezat circular

• universale • specializate (pentru frezat filete, pentru danturare, de frezat prin copiere, de frezat canale, arbori canelaţi etc.) Fig. 20 Clasificara maşinilor de frezat

4.2 Maşinile de frezat cu consolă Maşinile de frezat prevăzute cu consolă pentru susţinerea mesei de lucru constituie grupa de bază a maşinilor de frezat, destinate prelucrării pieselor mici şi mijlocii, care necesită o mare varietate de operaţii. Maşinile de frezat cu consolă pot fi clasificate în funcţie de poziţia arborelui principal în maşini de frezat orizontale sau verticale, iar cele prevăzute cu posibilitatea reglării suplimentară a mesei, în vederea realizării unui număr mare de prelucrări diferite, dar şi cu numeroase accesorii (cap vertical pentru frezare, cap pentru mortezare, cap pentru rectificare, cap divizor etc.) în maşini de frezat universale. Maşinile de frezat cu consolă fabricate în România se simbolizează cu iniţialele FO, FV, FU, FUS şi cu numere, ce se referă la dimensiunile mesei (ex. FU 32x132 maşină de frezat universală cu masa de lăţime 325 mm şi lungime 1325 mm, FV 36x140CR maşină de frezat verticală cu cap rotativ, FUS 25 maşină de frezat universală pentru sculărie, cu lăţimea mesei de 250 mm).  Maşini de frezat orizontale Maşina de frezat orizontală (figura 21) se compune din placa de bază 1, pe care este aşezat batiul sau corpul maşinii 2, prevăzut în partea in faţă cu ghidaje verticale 3 pe care se deplasează consola 4, acţionată în sens vertical de la şurubul conducător 5 (mişcarea de avans vertical IV). La partea superioară a batiului se găseşte braţul suport 11 ce se deplasează pe un ghidaj coadă de rândunică într-o poziţie favorabilă. Rolul braţului suport este de a susţine dornul portfreză 12, fixat la un capăt 57

Construcţia şi cinematica maşinilor de frezat universale pentru sculărie

L5

în arborele principal 9, iar la celălalt capăt pe lagărul suporului mobil 10. Astfel mişcarea principală de rotaţie I este executată de arborele principal, transmiţând-o frezei montată pe dornul portfreză.

Fig. 21 Maşina de frezat universală

Perpendicular pe ghidajele verticale se găsesc ghidajele orizontale 6 în lungul cărora se deplasează sania transversală 7, (mişcarea de avans transversal III), iar pe această sanie se deplasează longitudinal (mişcarea de avans longitudinal II) masa de lucru 8. Astfel piesa de prelucrat fixată pe masa maşinii se deplasează după trei direcţii perpendiculare de avans: avans longitudinal II cu viteza vSL, avans transversal III cu viteza vST şi avans vertical IV cu viteza vSV. Acţionarea lanţului cinematic principal se face cu ajutorul motorului electric M1, montat în interiorul corpului maşinii, iar reglarea regimului de aşchiere se realizează prin intermediul cutiei de viteze. Acţionarea lanţurilor cinematice de avans se face de la motorul M2 (în unele cazuri de la acelaşi motor M1) şi reglarea se realizează prin cutia de avansuri.  Maşinile de frezat verticale Maşinile de frezat verticale, din punct de vedere constructiv şi cinematic sunt asemănătoare cu cele de frezat orizontale, descrise anterior, diferenţa fiind după poziţia arborelui principal pe verticală. Din punct de vedere al capului de frezare se deosebesc diferite variante de maşini de frezat verticale, cu cap de frezare fix şi arbore principal nedeplasabil, cu cap de frezare fix şi arbore principal deplasabil axial, cu cap de frezare deplasabil axial, cu cap frezare înclinabil şi arbore principal deplasabil sau nedeplasabil axial.  Maşinile de frezat universale Maşinile de frezat universale oferă în plus posibilitatea efectuării unor mişcări de reglare suplimentară pentru realizarea operaţiilor complexe de generare, cum ar fi frezarea canalelor elicoidale, danturi cilindrice înclinate şi conice, elicelor plane etc. Reglarea suplimentară se realizează cu ajutorul sculei sau piesei, prin rotirea mesei în plan orizontal cu un anumit unghi. La acest tip de maşini între sania transversală şi sania longitudială se mai găseşte placa pivotantă, ce permite rotirea mesei cu un unghi cuprins între ±45°. 58

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator  Maşinile de frezat universale pentru sculărie FUS 25 şi FUS 22 Maşinile de frezat pentru sculărie oferă o gamă largă de reglare şi o serie de mecanisme variate (accesorii normale şi speciale) în vederea prelucrării pieselor mici cu forme complexe. Astfel de maşini se găsesc în dotarea secţiilor de sculărie, în matriţerii sau în secţiile de prototipuri, fiind maşini la care se pot adapta dispozitive speciale, ca şi capetele de frezare verticală, capete de frezare orizontale, capete de frezare verticală rapidă, capete de mortezare. Pe lângă aceste dispozitive, maşinile de frezat pentru sculărie mai sunt dotate cu o serie de mese care permit poziţionarea pieselor de prelucrat în raport cu scula, masa cu cap divizor, masa cu orientare spaţială a piesei şi masa orizontală. Părţile componente ale maşinii de frezat FUS 25 sunt prezentate în figura 22. Maşinile de frezat FUS 25 şi FUS 22 dispun şi de o serie de dispozitive speciale, dintre care amintim capul vertical, care se găseşte rabatat lateral saniei transversale, iar pentru a fi utilizat se aduce în poziţia de lucru, pe partea frontală a saniei transversale (figura 23). Capul de mortezat se montează în locul celui vertical, transformând maşina de frezat într-o maşină de mortezat, asigurând o mişcare de translaţie alternativă în plan vertical. Capul de frezat transversal se montează pe partea inferioară a capului vertical. Acest cap de frezare asigură prelucrarea suprafeţelor cu orice poziţie în spaţiu, prin rotaţia simultană a capului vertical şi a celui transversal. Masa universală care se fixează pe masa de bază asigură fixarea semifabricatelor în orice poziţie în spaţiu. Masa rotativă se foloseşte la prelucrarea cu avans circular, cu sau fără divizare. Divizarea se poate face direct sau indirect prin mecanismul melc-roată melcată. Alte dispozitive sunt capul de frezat rapid, capul divizor, dispozitivul pentru frezat elicoidal, suport pentru frezarea spiralei plane etc. Placa de bază Batiu Cutia de viteze Cutia de avansuri Motor electric acţionare lanţ cinematic principal (I) 6. Sania transversală 7. Deplasarea manuală a saniei transversale 8. Masa de bază 9. Deplasarea manuală longitudinală a mesei de bază 10. Consolă 11. Deplasarea manuală a pe verticală a consolei 12. Pupitru comandă principal 13. Pupitru de comandă avansuri 14. Cap vertical 15. Instalaţie de ungere Fig. 22 Maşina de frezat universală pentru sculărie FUS 25 1. 2. 3. 4. 5.

Maşina de frezat pentru sculărie FUS 22 se diferenţiază de FUS 25, atât din punct de vedere constructiv, dar şi prin faptul ca este acţionată de la un singur motor electric, cu două trepte de viteze, asigurând 12 trepte de turaţii şi 12 trepte de avans. Principalele părţi componente şi elementele de comandă ale maşinii sunt (figura 24): 1- batiu, 2- tambur de selectare a avansurilor, 3- tambur de selectare a vitezelor, 4- sania transversală, 5- cap vertical, 6- blocarea pinolei capului vertical, 7blocarea mişcării transversale, 8- maneta comenzii direcţiei de avans, 9- masa de bază, 10- blocarea mişcării longitudinale, 11- blocarea mişcării verticale, 12- roata manuală pentru deplasarea 59

Construcţia şi cinematica maşinilor de frezat universale pentru sculărie

L5

transversală, 13- roata manuală pentru deplasarea longitudinală, 14- roata manuală pentru deplasarea verticală.

Fig. 23 Accesorii ale maşinii FUS 22

Fig. 24 Maşina de frezat universală pentru sculărie FUS 22

Schema cinematică structurală a maşinii FUS 22 se prezintă în figura 25. Acţionarea lanţului principal, cât şi a celor de avans se realizează de la acelaşi motor M1. Mişcarea principală de aşchiere I este executată de arborele principal orizontal 4 montat în sania transversală 3. In cazul în care se lucrează cu scule montate în arborele principal vertical 4’, se aduce în poziţie de lucru capul de frezare verticală, montat pe sania superioară 3’. 60

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

Fig. 25 Schema cinematică structurală a maşinii FUS 22

4.3 Cinematica maşinii de frezat universale pentru sculărie FUS 25 Pentru acţionarea maşinii FUS 25 se folosesc două motoare electrice asincrone: ME 1, pentru lanţul cinematic principal şi ME 2, pentru lanţurile cinematice de avans, fluxul de transmitere a mişcărilor fiind prezentat în figura 26, iar schema cinematică în figura 27. Atât cutia de viteze, amplasată în sania tranversală, cât şi cea de avansuri aşezată în batiu sunt construite pe baza ecuaţiei structurale: z=3x3x2. În lanţul cinematic de avans se remarcă prezenţa unor cuplaje speciale care funcţionează: - C4 (închis), CT (deschis), pentru ocolirea cutiei de avans şi realizarea avansului rapid; - C6, cuplaj de siguranţă la suprasarcină care limitează momentul maxim transmis, reglarea acestuia făcându-se cu un arc.

61

Construcţia şi cinematica maşinilor de frezat universale pentru sculărie

L5

Fig. 26 Fluxul de transmitere a mişcării principale şi a celor de avans

Fig. 27 Fluxul de transmitere a mişcării principale şi a celor de avans

62

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator Metodologia desfăşurării lucrării de laborator

 Se studiază construcţia maşinii de frezat FUS 25 şi FUS 22 şi se identifică (la maşină) elementele componente şi lanţurile cinematice.  Se identifică mişcările necesare generării diferitelor tipuri de suprafeţe, posibilităţile de reglare-poziţionare şi se identifică parametrii regimului de aşchiere.  Se observă reglajele efectuate la frezare, elementele constructive ale frezelor şi modul de fixare a sculelor pe arborele principal.  Se studiază dispozitivele de prindere a semifabricatului.  Pe baza schemei cinematice a maşinii FUS 25 se scrie schema fluxului cinematic pentru lanţul cinematic principal şi schema fluxului cinematic pentru mişcările de avans (de lucru şi rapid).

Referinţe bibliografice [1] Galiş M., Popescu S., Pop C., Ciupan C. – Proiectarea maşinilor-unelte, Editura Transilvania Press, ISBN 973-95635-4-3, 1994 [2] Boangiu Gh., Dodon E., Albu A., Boncoi GH., Creţu M. – Maşini- Unelte şi agregate, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1978 [3] Diaconescu I., Stănescu I., Sîrbu G., Călin V., Mazilu I., Maşini Unelte, Volumul V, Editura Transporturilor şi Telecomunicaţiilor, Bucureşti, 1962 [4] Frumuşanu, G. - Utilaje si echipamente pentru prelucrări mecanice, Universitatea “Dunărea de Jos”, Galaţi, (2008) [5] Tănase Viorel – Prelucrări Mecanice prin Aşchiere, Tanasviosoft 2012 – accesat online https://www.scribd.com/doc/100904112/Prelucrari-Mecanice-Prin-Aschiere [6] Zamfirache M., Petrisor D. – Maşini-Unelte şi prelucrări mecanice: îndrumar de laborator, Reprografia Universităţii din Craiova, 1977 [7] Şoaita D., Socaciu T. – Utilaje şi echipamente de producţie. Lucrări de laborator, Universitatea Petru Maior, Târgu Mureş, 1998 [8] Stan Panait - Maşini unelte şi prelucrări prin aşchiere – descărcat octombrie 2016, http://biblioteca.regielive.ro/laboratoare/mecanica/masini-unelte-si-prelucrare-prin-aschiere254370.html (Mupa 6) [9] http://www.slideshare.net/tecunicoleta/prelucrarea-pieselor-prin-frezare [10] http://www.rasfoiesc.com/inginerie/tehnica-mecanica/MASINI-DE-FREZAT65.php [11] Cartea maşinii - maşina de frezat universal pentru sculărie FUS-25, FUS-32, Întreprinderea poligrafică “Crişana” Oradea. [12] Cartea maşinii – maşina de frezat universal pentru sciulărie FUS-22, Întreprinderea poligrafică “Crişana” Oradea [13] http://www.scule-aschiere.ro/ [14] http://www.hobbytools.ro/product_info.php/24430-set-masa-frezaremasa-coordonate-setfixare-p-2630 [15] http://emasiniunelte.ro/mese-rotative-mese-inclinabile-mese-transversale-divizoare/masarotativa-orizontal-si-vertical-rt-5.html [16] http://www.vdiholder.ca/tool_holders/L20000022-cnc_cutter_holder.html [17] http://blog.cnccookbook.com/2014/06/11/ultimate-benchtop-cnc-mini-mill-part-7-spindledrawbar-and-toolchanger/ [18] http://www.tool-masters.com/millingcutters.htm [19] http://americanmachinist.com/cutting-tools/cutting-tool-applications-chapter-12-millingcutters-and-operations [20] http://www.colonialtool.com/milling-tools/

63

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

L6 - Operaţii tehnologice pe maşinile de frezat universale pentru sculărie Scopul lucrării  Cunoaşterea operaţiilor tehnologice realizate pe maşinile de frezat universale pentru sculărie  Cunoaşterea şi realizarea posibilităţilor de divizare

Operaţii tehnologice pe maşinile de frezat universale pentru sculărie Pe maşinile de frezat universale pentru sculărie se pot prelucra o gamă largă de suprafeţe ce se integrează în clasele de precizie 9...11 şi cu o rugozitate a suprafeţelor între Ra=50....12,5 µm la degroşare şi Ra= 6,3 ... 1,6 µm la finisare. Tipurile de suprafeţe ce se pot prelucra prin frezare sunt:  Frezarea suprafeţelor plane - Cu freză cilindrică (fig. 1 a) - Cu freză frontală sau cilindro-frontală (fig. 1 b)

a

b Fig. 1 Frezarea suprafeţelor plane

 -

Frezarea suprafeţelor plane înclinate Prin înclinarea piesei (cu freze cilindrice, freze frontale) (fig. 2 a) Prin înclinarea axului port-sculă (cu feze cilindro-frontale) (fig. 2 b) Cu freze unghiulare sau conice – pentru suprafeţe cu lăţime mică (fig. 2 c)

a

b Fig. 2 Frezarea suprafeţelor plane înclinate

c

Operaţii tehnologice pe maşinile de frezat universale pentru sculărie

L6

 Frezarea suprafeţelor plane paralele

Fig. 3 Frezarea simultană a mai multor suprafeţe cu un set de freze

 Frezarea canalelor Canalele reprezintă adâncituri în piese de lungimi varaibile şi secţiuni transversale regulate sub formă de canale: - Drepte (fig. 4 a) - Unghiulare (fig. 4 b) - Rotunde (fig. 4 c) - În formă de T (fig. 4 d) - În formă de coadă de rândunică (fig. 4 e) cu profil oarecare. (fig. 4 f) Fig. 4 Tipuri de canale

1. frezarea canalelor dreptunghiulare -

cu freză disc cu trei tăişuri (fig. 5 a) cu freză deget (fig. 5 b)

a

b Fig. 5 Frezarea canalelor dreptunghiulare

65

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator 2. frezarea canalelor unghiulare -

profilul frezei corespunde cu cel al suprafeţei prelucrate

, Fig. 6 Frezarea canalelor unghiulare

3. frezarea canalelor în coadă de rândunică

Fig. 7 Frezarea canalelor de tip coadă de rândunică

4. frezarea canalelor de pană Pentru canale de pană deschise la capătul arborilor prelucrarea se face cu freze disc pe maşini de frezat orizontale sau universale (fig. 8), iar canalele de pană semicirculare se realizează tot cu freze disc, dar prevăzute cu coadă (fig. 9) .

66

Operaţii tehnologice pe maşinile de frezat universale pentru sculărie

L6

Fig. 8 Frezarea canalelor de pană la capătul arborilor

Fig. 9 Frezarea canalelor de pană semicirculare

 Frezarea suprafeţelor cilindice Frezarea se poate aplica şi la prelucrarea arborilor mari, turnaţi sau forjaţi, pentru care operaţia de strunjire este influnţată de o serie de factori, care reduc productivitatea procesului şi a preciziei de prelucrare. Frezarea arborilor se realizează prin combinarea mişcării de rotaţie a frezei, mişcarea de rotaţie a semifabricatului în jurul axei sale şi mişcarea de avans trasversal sau longitudinal. Frezarea arborilor se realizează atât în sensul avansului, cât şi contra avansului şi se poate realiza pe maşini de frezat, strunguri carusel sau orizontale, prin utilizarea capetelor de frezare. Diverse scheme de prelucrare a pieselor de revoluţie prin frezare sunt prezentate în figura 10.

67

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

Fig. 10 Frezarea suprafeţelor cilindrice

Capul divizor şi masa divizoare rotativă Divizarea este necesară atunci când se prelucrează piese care necesită împărţirea precisă a circumferinţei într-un număr de părţi egale pentru a realiza frezarea pe mai multe feţe. Prin divizare se pot realiza capetele pătrate, hexagonale, etc. sau se pot freza forme mai complicate ca şi frezarea danturile roţilor dinţate, canalelor elicoidale, frezarea danturilor cremalierelor etc. Divizarea poate să fie circulară pentru piesele cu secţiune circulară şi se realizează prin rotirea piesei cu un anumit unghi, dar şi rectilinie în cazul barelor prismatice (danturarea cremalierelor), pentru care împărţirea se realizează prin translaţia succesivă a piesei cu câte o distanţă dată. Divizarea poate fi egală sau neegală. Dispozitivele utilizate pentru divizare sunt capetele divizoare sau mesele rotative divizoare. Capetele divizoare sunt alcătuite dintr-un dispozitiv universal de prindere a piesei, un mecanism de rotire a piesei şi un dispozitiv de indexare. Din punct de vedere cinematic se folosesc două metode de divizare, divizarea directă sau divizarea indirectă. Capetele divizoare (figura 11), în funcţie de metoda de lucru, pot fi simple, pentru divizare directă şi indirectă sau universale, care permit divizarea directă, indirectă şi diferenţială. Un cap de divizare universal cu disc divizor se compune din manivela 3, discul divizor 2, universalul 1, cuiul de fixare 4, mecanismul melc- roată melcată 5 şi un set de 2-3 discuri divizoare, cu diferite numere de găuri plasate pe cercuri concentrice, pentru a permite un număr cât mai mare de divizări (figura 12). 68

Operaţii tehnologice pe maşinile de frezat universale pentru sculărie

L6

Fig. 11 Cap divizor [13]

3.1 Divizarea directă Divizarea directă presupune transmiterea mişcării direct prin rotirea manetei 3, la arborele principal al capului divizor, fără nici o transmisie intermediară. Mecanismul de indexare este format din discul cu găuri 2 şi cuiul de fixare 4. Prin rotirea roţii de mână cu un anumit unghi αD, piesa se roteşte cu unghiul γD = αD. 360° 360° Unghiul de divizare 𝛾𝐷 = 𝑧 şi 𝛼𝐷 = 𝐺 ∙ 𝑔 , unde z este numărul de diviziuni ce trebuie executate pe piesă, g este numărul de găuri cu care trebuie rotit discul cu G găuri. Discul divizor este format din cercuri concentrice cu un număr G de găuri corespunzătoare fiecărui cerc, număr ce trebuie să fie egal cu numărul de diviziuni de executat sau să fie multiplu al lui, pentru a putea realiza divizarea directă. Pentru a calcula numărul de găuri cu care trebuie rotit discul faţă de cuiul de fixare 𝐺 5 se utilizează formula 𝑔 = 𝑧 . Divizarea directă se foloseşte pentru produse de serie şi când numărul de diviziuni este mic 2, 3, 6, 12 părţi (şi 24 părţi pentru masa rotativă). Exemplu: z=12, G=36. 𝐺 36 𝑔 = 𝑧 = 12 = 3, rezultă că discul trebuie rotit cu trei găuri pentru a diviza în 12 părţi. 3.2 Divizarea indirectă Pentru obţinerea unui număr mai mare de divizări, mecanismul de rotire este completat de un mecanism de multiplicare de tip şurub melc – roată melcată 5, în aşa fel încât la un anumit unghi de rotire a piesei îi corespunde un număr de rotire de K ori mai mare. K este constanta capului divizor, cu valorile uzuale standardizate de 40, 60 sau 80, pentru care raportul de transmisie al angrenajului melc-roată melcată este de 1/40, 1/60 sau 1/80. 𝛾𝐷 = 𝛼𝐷 ∙ 𝐾, 69

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

𝐾 𝑔 = 𝑧 𝐺 𝐾 𝑎 𝑎∙𝑐 =𝐴+ =𝐴+ 𝑧 𝑏 𝑏∙𝑐 unde A este partea întreagă a fracţiei supraunitare, a şi b numărătorul şi numitorul fracţiei ireductibile şi c un număr întreg arbitrar, astfel încât 𝑏 ∙ 𝑐 să fie egal cu un număr G de găuri existent pe cercul de divizare, iar 𝑎 ∙ 𝑐 numărul de găuri peste care trebuie rotită manivela, după efectuarea numărului întreg A de rotaţii.

a

b Fig. 12 Metode de divizare: a – directă, b- indirectă

Numărul de discuri este diferit în funcţie de tipul capetelor divizoare, astfel pentru constanta K= 40, unele capete au două discuri cu următoarele numere de găuri: I-24, 25, 28, 30, 34, 37, 38, 39, 41, 42, 43 şi II- 46, 47, 49, 51, 53, 54, 57, 58, 59, 62, 66. Capul divizor din figura 11 este un cap divizor ∅150 mm, cu trei dicuri cu următoarele numere de găuri: I – 15, 16, 17, 18, 19, 20; II-21, 23, 27, 29, 31, 33 şi III- 37, 39, 41, 43, 47, 49 şi un universal standard până la 100mm. Capul divizor al maşinii FUS 25 şi FUS 22 cu raportul de transmisie de 1/40, cu discurile I-27, 31, 34, 41, 43, II- 33, 38, 39, 42, 46, III- 32, 36, 37, 40, 58 Exemplu: Să se realizeze divizarea pentru o roată dinţată cu z=48 de dinţi, la un cap divizor cu K=40. 𝑔 𝐾 40 = = 𝐺 𝑧 48 𝐾 5 5 ∙ 3 15 = = = 𝑧 6 6 ∙ 3 18 Pentru a obţine o roată dinţată cu 48 de dinţi maneta se roteşte din 15 în 15 găuri pe discul cu 18 găuri. Să se calculeze şi pentru z=26 de părţi. 70

Operaţii tehnologice pe maşinile de frezat universale pentru sculărie

L6

3.3 Divizarea diferenţială

Fig. 13 Metode de divizare diferenţală

Se utilizează atunci când nu este posibilă divizarea directă sau indirectă pentru a obţine un număr de împărţiri pentru care nu există un disc cu numărul corespunzător de găuri. Astfel, discul de indexare se lasă liber (cuiul de fixare 5 este scos), iar mişcarea rezultantă este compusă din mişcarea dată de rotirea manetei 3 faţă de discul 2 şi mişcarea discului 2, prin intermediul unui sistem cu roţi dinţate 6. Se alege un zx, pentru care este posibilă divizarea indirectă cu discurile capului divizor.

𝑛𝑎 = 𝑛𝑀 + 𝑛𝐷 𝑛𝑀 = 1

𝐴

𝑧𝑎

𝑧

𝐵

𝑧𝑏

𝑛𝐷 = ∙ ∙

𝑔 𝐾 = 𝐺 𝑧𝑥 𝑧𝑎

;

𝑧𝑏

𝑛𝐴 = Înlocuind relaţiile se obţine

𝐾 𝑧

=

𝐾 𝑧𝑥

1

𝐴

𝑧

𝐵

=1;

1

𝐴

𝑧

𝐵

𝑛𝐷 = ∙

𝐾 𝑧

∓ ∙ , de unde se poate scoate 𝐴

𝐾

𝐵

𝑧𝑥

± =

(𝑧𝑥 − 𝑧).

Dacă se alege un 𝑧𝑥 > 𝑧 atunci avem ”+”, iar roţile A şi B se rotesc în acelaşi sens, fiind necesară o roată intermediară, iar pentru 𝑧𝑥 < 𝑧 atunci avem ”-”, iar roţile A şi B se rotesc în sensuri opuse. Roţile de schimb, care se găsesc de obicei în cazul divizorului universal au următoarele numere de dinţi: 20, 24, 28, 30, 32, 39, 40, 44, 48, 50, 56, 64, 72, 76, 86, 100, 127 sau la alte capete divizoare se găseşte setul 24, 25, 25, 30, 35, 38, 38, 40, 40, 45, 50, 55, 60, 60, 80, 90, 100, 110. 71

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator Exemplu: să se realizeze divizarea în z=81 părţi, la un cap divizor cu K=40. Prin divizare indirectă

𝑔

𝐺

=

𝐾 𝑧

=

40 81

, care nu este posibilă, deoarece nu există disc cu G=81 de

găuri, astfel de foloseşte divizarea indirectă.

 Se alege un 𝑧𝑥 = 84 > 𝑧 𝑔 𝐾 40 10 = = = 𝐺 𝑧𝑥 84 21 Astfel utilizând discul cu 21 de găuri, prin rotirea din 10 în 10 obţinem divizarea în 84 părţi, iar calcularea roţilor A/B se face în felul următor: 𝐴 40 10 30 (84 − 81) = = ∙3 = 𝐵 84 21 21 Deoarece nu există în setul roţilor de schimb o roată cu 21 de dinţi, se înmulţeşte raportul cu o valoare care să ne permită selectarea unui set de roţi, A=40 şi B=28. 𝐴 30 10 10 ∙ 4 40 = = = = 𝐵 21 7 7∙4 28 𝐴 Raportul 𝐵 este unul pozitiv, pentru rotirea în acelaşi sens se introduce o roată intermediară.

 Se alege un 𝑧𝑥 = 80 < 𝑧 𝑔 𝐾 40 1 8 9 10 = = = = = = 𝐺 𝑧𝑥 80 2 16 18 20 Astfel utilizând discul cu 16, 18 sau 20 de găuri, prin rotirea din 10 în 10 obţinem divizarea în 80 părţi, iar calcularea roţilor A/B se face în felul următor: 𝐴 40 1 1 (80 − 81) = ∙ (−1) = − = 𝐵 80 2 2 𝐴

Deoarece raportul 𝐵 este negativ, roţile se rotesc în sens contrar şi se pot folosi oricare pereche de roţi care să satisfacă relaţia, 20/40, 24/48, 28/56.

Metodologia desfăşurării lucrării de laborator  Se studiază tipurile de prelucrări executate prin frezare şi se aleg sculele corespunzătoare fiecărui tip de semifabricat selectat pentru prelucrare.  Se fixează sculele şi semifabricatul în dispozitivele speciale ale maşinilor de frezat FUS 25 şi FUS 22 din dotarea laboratorului.  Se aleg parametrii regimului de aşchiere în funcţie de tipul de prelucrare şi se reglează pe maşină.  Se realizează prelucrarea prin cuplarea mişcării de rotaţie a frezei, iar avansul se execută manual şi apoi automat, realizând cele două tipuri principale de frezare, în sensul avansului şi contra avansului.  Se prelucrează prin divizare o piesă, prin intermediul capului divizor montat pe masa maşinii FUS 22, după cele trei metode directă, indirectă şi diferenţială.

72

Operaţii tehnologice pe maşinile de frezat universale pentru sculărie

L6

Referinţe bibliografice [1] Galiş M., Popescu S., Pop C., Ciupan C. – Proiectarea maşinilor-unelte, Editura Transilvania Press, ISBN 973-95635-4-3, 1994 [2] Boangiu Gh., Dodon E., Albu A., Boncoi GH., Creţu M. – Maşini- Unelte şi agregate, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1978 [3] Diaconescu I., Stănescu I., Sîrbu G., Călin V., Mazilu I., Maşini Unelte, Volumul V, Editura Transporturilor şi Telecomunicaţiilor, Bucureşti, 1962 [4] Frumuşanu, G. - Utilaje si echipamente pentru prelucrări mecanice, Universitatea “Dunărea de Jos”, Galaţi, (2008) [5] Tănase Viorel – Prelucrări Mecanice prin Aşchiere, Tanasviosoft 2012 – accesat online https://www.scribd.com/doc/100904112/Prelucrari-Mecanice-Prin-Aschiere [6] Zamfirache M., Petrisor D. – Maşini-Unelte şi prelucrări mecanice: îndrumar de laborator, Reprografia Universităţii din Craiova, 1977 [7] Şoaita D., Socaciu T. – Utilaje şi echipamente de producţie. Lucrări de laborator, Universitatea Petru Maior, Târgu Mureş, 1998 [8] Stan Panait - Maşini unelte şi prelucrări prin aşchiere – descărcat octombrie 2016, http://biblioteca.regielive.ro/laboratoare/mecanica/masini-unelte-si-prelucrare-prin-aschiere254370.html (Mupa 6) [9] http://www.slideshare.net/tecunicoleta/prelucrarea-pieselor-prin-frezare [10] http://www.rasfoiesc.com/inginerie/tehnica-mecanica/MASINI-DE-FREZAT65.php [11] Cartea maşinii - maşina de frezat universal pentru sculărie FUS-25, FUS-32, Întreprinderea poligrafică “Crişana” Oradea. [12] Cartea maşinii – maşina de frezat universal pentru sciulărie FUS-22, Întreprinderea poligrafică “Crişana” Oradea [13] http://www.hobbytools.ro/product_info.php/24430-set-masa-frezaremasa-coordonate-setfixare-p-2630

73

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

L7 – Construcţia şi cinematica maşinilor de rabotat transversal (şeping). Operaţii tehnologice pe maşini de rabotat transversal Scopul lucrării  Cunoaşterea principiului de rabotare, a parametrilor regimului de aşchiere şi a tipurilor de maşini de rabotat.  Cunoaşterea cinematicii şi construcţiei maşinilor de rabotat transversal.  Identificarea prelucrărilor realizate pe maşina de rabotat transversal.  Cunoaşterea sculelor şi dispozitivelor specifice.

Consideraţii generale 2.1 Generalităţi Rabotarea este procedeul de prelucrare prin aşchiere realizat cu ajutorul unei scule aşchietoare sub formă de cuţit, pe maşini de rabotat. Prin rabotare se pot prelucra suprafeţe plane, orizontale, verticale, înclinate sau profilate, în serie mică şi unicate. În cazul rabotării, mişcarea principală este una rectilinie alternativă, într-un plan orizontal şi poate fi executată de către scula aşchietoare în cazul maşinilor de rabotat transversal (şeping) sau de semifabricatul fixat pe masa maşinii, în cazul maşinilor de rabotat longitudinal (raboteză). Mişcarea de avans intermitent la şeping este realizată de semifabricat, iar la raboteză de către sculă. Mişcarea principală este compusă dintr-o cursă activă şi una de întoarcere în gol, iar la capătul fiecărei curse inactive se reglează avansul. Răcirea cuţitului se realizează pe parcursul cursei inactive, nefiind necesară o răcire suplimentară sau ungere. Schema de principiu la prelucrarea prin rabotare pe şeping este prezentată în figura 1, unde I este mişcarea principală executată de sculă, II mişcarea de avans orizontal, III mişcarea de avans vertical, s este avansul, iar t adâncimea de aşchiere. Dacă mişcarea principală se execută în plan vertical, procedeul se numeşte de mortezare, caz în care avansul poate să fie circular. Rugozitatea suprafeţei obţinute prin rabotarea de degroşare este Ra=12,5…50 µm, iar la cea de finisare Ra=3,2…12,5 µm.

Fig. 1 Schema de prelucrare la rabotarea pe şeping

Construcţia şi cinematica maşinilor de rabotat transversal (şeping). Operaţii tehnologice pe maşini de rabotat transversal

L7

2.2 Parametrii regimului de aşchiere  Viteza de aşchiere (v) Viteza de aşchiere este spaţiul parcurs de tăişul sculei în raport cu piesa de prelucrat, în unitate de timp [m/min] şi se calculează cu relaţia: 𝐿∙𝑛 1+𝑘 𝑣= ∙ [𝑚/𝑚𝑖𝑛] 1000 𝑘 unde L este lungimea cursei, în mm şi n este numărul de curse duble pe minut c.d./min, iar k este raportul dintre timpul de realizare a cursei inactive şi cel al cursei active (se adoptă k= 0,85). La rabotare, în special în cazul mecanismelor cu culisă oscilantă, viteza de aşchiere variază în lungul cursei şi de aceea se foloseşte frecvent viteza medie, dată de relaţia: 𝑣𝑚 =

2𝐿 ∙ 𝑛 [𝑚/𝑚𝑖𝑛] 1000

Viteza de aşchiere variază între 10 şi 25 m/min, fiind limitată de masele mari aflate în mişcare.  Avansul (s) Avansul este definit ca şi distanţa dintre două suprafeţe de aşchiere consecutive, măsurată pe direcţia mişcării de avans şi se măsoară în mm/ c.d. Pentru operaţiile de degroşare, avansul este cuprins între 0,2 – 2 mm/cd, iar la operaţia de finisare între 0,2 şi 0,5 mm/cd.  Adâncimea de aşchiere (t) Adâncimea de aşchiere reprezintă distanţa măsurată perpendicular pe planul de lucru, între suprafaţa de prelucrat şi cea prelucrată, în mm. Adâncimea de aşchiere la operaţia de degroşare se stabileşte între 2,5 şi 25 mm, iar la operaţia de finisare între 0,2 şi 1 mm. 2.3 Scule şi dispozitive utilizate la rabotare Cuţitele de rabotat seamănă cu cuţitele de strung, dar sunt mai robuste datorită şocurilor la care sunt supuse în timpul prelucrării, la pătrunderea în suprafaţa semifabricatului. În cazul semifabricatelor cu crustă dură, obţinute prin turnare sau forjare, se recomandă utilizarea cuţitelor cotite, care datorită deformaţiilor suferite nu vor pătrunde mai adânc în material, deteriorând suprafaţa prelucrată (figura 2).

Fig. 2 Cuţite utilizate la rabotare. a- cuţit cotit, b- cuţit drept

65

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator Din punct de vedere a tipului de suprafaţă ce o prelucrează, cuţitele de rabotat se împart în:  Cuţitele normale şi drepte - pentru prelucrarea de degroşare a suprafeţelor plane fără trepte.  Cuţitele încovoiate şi cotite - pentru prelucrarea suprafeţelor în trepte.  Cuţitele late cotite - pentru prelucrarea de finisare a suprafeţelor plane, lucrând cu avans mare.  Cuţitele de canelat - pentru rabotarea canalelor înguste.  Cuţite de retezat - pentru retezarea materialelor. Fixarea pieselor mari pe masa maşinii se realizează prin fixarea directă pe masă, prin intermediul bridelor de fixare, şuruburilor, penelor de sprijin, prinse în canalele mesei, iar în cazul pieselor mici în dispozitive universale, menghine de diferite tipuri, colţare fixe şi înclinabile, prisme etc. Fixarea pieselor în serie se poate face în dispozitive speciale având forma corespunzătoare pieselor de prelucrat. Dispozitivul de fixare a sculei este reprezentat în figura 3 şi este compus din sania port-cuţit 1, prinsă de berbecul maşinii prin dispozitivul 3, dispozitivul port-cuţit 2 în care se fixează cuţitul de rabotat.

Fig. 3 Dispozitiv de fixare a sculei [3]

Construcţia şi cinematica maşinii de rabotat transversal S425 Maşina de rabotat transversal, denumită şeping se simbolizează în România prin S 425 B, S 700, S 800 etc., cu cursa maximă de 425 mm, 700 mm, respectiv 800 mm. Principalele părţi componente ale şepingului sunt (figura 4): 1 – placa de bază, 2- sistem de rigidizare, 3 – masa maşinii, 4- suport port-cuţit, 5 – sania port-cuţit, 6 – ghidaje verticale, 7 – berbecul, 8 – batiul, 9 – tabloul de comandă, 10 – mecanismul cu culisă oscilantă, 11 – motorul electric, 12 – mecanismul cu clichet, 13 – ghidaje, 14 – traversa. Placa de bază 1 susţine batiul 8, turnat din fontă, prevăzut în interior cu pereţi cu nervuri în vederea rigidizării maşinii şi stabilitatea la vibraţii. În partea superioară a batiului se găseşte berbecul 7, care asigură mişcarea principală de aşchiere, prin deplasarea rectilinie a sculei, prinsă în suportul portcuţit 4, pe ghidajele în coadă de rândunică ale batiului, cu cursa maximă de 425 mm. Piesa de prelucrat se fixează pe masa de lucru 3, printr-un dispozitiv de fixare, de tip menghină sau direct pe masa maşinii. Masa este susţinută de traversa 14, ce asigură deplasarea pe verticală prin intermediul unui 66

Construcţia şi cinematica maşinilor de rabotat transversal (şeping). Operaţii tehnologice pe maşini de rabotat transversal

L7

mecanism cu şurb, pe ghidajele 6, din partea din faţă a batiului. Masa se poate deplasa pe orizontală pe ghidajele 13, de-a lungul traversei. Masa este rigidizată suplimentar prin sistemul de rigidizare 2 direct de placa de bază. Masa este de formă cubică şi are pe partea superioară canale longitudinale T, iar pe părţile laterale canale transversale T şi V. Sania portcuţit se deplasează pe verticală prin ghidajele prevăzute pe partea frontală a bebecului şi în acelaşi timp se poate roti cu câte 60 o pe fiecare parte a verticalei.

Fig. 4 Arhitectura maşinii de rabotat transversal [4]

Mişcarea principală (I) se realizează printr-un lanţ cinematic acţionat de la motorul electric M, printr-o transmisie prin curele, cuplaj K, cutia de viteze C V, mecanismul cu culisă oscilantă CO, ce transformă mişcarea de rotaţie în mişcarea rectilinie alternativă a berbecului. Cutia de viteze oferă posibilitatea reglării numărului de curse duble pe minut ale berbecului, în 3x2=6 trepte (figura 5). Lungimea cursei culisorului se reglează prin modificarea razei r a cercului descris de piatra de culisă PC prin transmisia VII – roţile conice 16/17 - Sr– PC, variind excentricitatea mecanismului cu culisă oscilantă. Deplasarea berbecului se poate face şi manual, prin acţionarea manetei m 1. Lanţul cinematic de avans (II) preia mişcarea de la lanţul cinematic principal, astfel încât la fiecare cursă dublă a berbecului, masa cu piesa se deplasează intermitent, prin intermediul mecanismului cu clichet C1-RC1. Mecanismul cu clichet preia mişcarea de la mecanismul cu CO, prin angrenajul 14/15, printr-un mecanism cu excentric, care permite reglarea avansului, către şurubul St, care deplasează masa. Pentru realizarea mişcării de avans (III) a saniei port-cuţit, mişcarea de avans intermitentă se obţine prin mecanismul cu camă, mecanismul cu clichet C2- RC2, mecanismul de inversare a sensului de mişcare cu roţi conice cuplabile, la şurubul Ss prin roţile 24/25, care deplasează sania portcuţit. Deplasarea traversei pe verticală se realizează manual prin IX-18/19-Sv 67

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

Fig. 5 Schema cinematică a maşinii de rabotat transversal S 425

68

Construcţia şi cinematica maşinilor de rabotat transversal (şeping). Operaţii tehnologice pe maşini de rabotat transversal

L7

Operaţii tehnologice realizate pe şeping S425  Prelucrarea suprafeţelor plane orizontale 1. Semifabricat 2. Cuţit de rabotat 3. Suport port-cuţit 4. Sania port-cuţit

Fig. 6 Schema de prelucrare a suprafeţelor plane orizontale

 Prelucrarea suprafeţelor plane verticale (figura 7a) - prin înclinarea suportului cuţitului faţă de sania port-cuţit - avansul e executat de sania port-cuţit în plan vertical  Prelucrarea suprafeţelor plane înclinate (figura 7b) - rotirea saniei port-cuţit astfel încât direcţia de avans să fie paralelă cu suprafaţa prelucrată

a

b

Fig. 7 Schema de prelucrare a suprafeţelor plane verticale (a) şi a celor înclinate (b)

69

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator  Prelucrarea suprafeţelor profilate - cu ajutorul sculelor cu generatoare materializată sau cu dispozitive hidraulice de copiat după şablon – când lăţimea suprafeţelor profilate e mare De exemplu, prelucrarea canalelor T (figura 8) se realizează din mai multe faze: - Faza 1 - Rabotarea canalului în adâncime; - Faza 2 - Rabotarea laturii din stânga canalului în T; - Faza 3 - Rabotarea laturii din dreapta canalului în T; - Faza 4 - Rabotarea de finisare a canalului; - Faza 5 - Teşirea muchiilor prin rabotare.

Fig. 8 Schema de prelucrare a suprafeţelor

Metodologia desfăşurării lucrării de laborator  Se studiază construcţia maşinii de rabotat transversal S425 şi se identifică pe maşina din laborator, elementele componente şi lanţurile cinematice.  Se studiază mişcările de lucru şi de reglare-poziţionare şi se identifică parametrii regimului de aşchiere.  Se observă reglajele efectuate la rabotare, elementele constructive ale cuţitelor de rabotat şi modul de fixare a sculelor în suportul portcuţit.  Se vor prelucra două suprafeţe, una plană orizontală şi una plană înclinată  Pe baza schemei cinematice a maşinii S425 se scrie schema fluxului cinematic pentru lanţul cinematic principal şi schema fluxului cinematic pentru mişcările de avans.

Referinţe bibliografice [1] Şoaita D., Socaciu T. – Utilaje şi echipamente de producţie. Lucrări de laborator, Universitatea Petru Maior, Târgu Mureş, 1998 [2] Tănase Viorel – Prelucrări Mecanice prin Aşchiere, Tanasviosoft 2012 – accesat online https://www.scribd.com/doc/100904112/Prelucrari-Mecanice-Prin-Aschiere [3] http://www.stlfinder.com/model/shaper-tool-head-3/2049762 - suportul port-cuţit [4] http://www.jiwan.in/shaping.html -imaginea maşinii de rabotat 70

Construcţia şi cinematica maşinilor de rabotat transversal (şeping). Operaţii tehnologice pe maşini de rabotat transversal

L7

[5] Galiş M., Popescu S., Pop C., Ciupan C. – Proiectarea maşinilor-unelte, Editura Transilvania Press, ISBN 973-95635-4-3, 1994 [6] Zamfirache M., Petrisor D. – Maşini-Unelte şi prelucrări mecanice: îndrumar de laborator, Reprografia Universităţii din Craiova, 1977 [7]Cartea maşinii – şepingul 425 C, Întreprinderea poligrafică “Crişana” Oradea, 1977

71

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

L8 - Prelucrarea roţilor dinţate cilindrice pe maşini de danturat. Construcţia şi funcţionarea maşinii de danturat cu freză melc-modul Scopul lucrării  Familiarizarea studenţilor cu principalele metode de generare a profilelor evolentice.  Cunoaşterea construcţiei şi cinematicii maşinii de danturat cu freză melc-modul.  Identificarea lanţurilor cinematice de generare şi a celor auxiliare penru generarea roţilor dinţate.

Consideraţii generale 2.1 Generalităţi Danturarea este operaţia de prelucrare prin aşchiere a danturii roţilor dinţate de forma şi numărul corespunzător condiţiilor impuse, pe semifabricate cilindice sau conice. Danturarea este deasemenea considerată una dintre cele mai dificile operaţii tehnologice, datorită preciziei impuse de roţile dinţate, de generarea profilului evolventic şi de calitatea angrenării. Prelucrarea danturii roţilor dinţate pe maşini unelte presupune generarea curbei generatoare (forma flancului dintelui), generarea curbei directoare, ce reprezintă forma dintelui pe lăţimea roţii, cât şi asigurarea repetabilităţii generării pentru toţi dinţii roţii dinţate. Angrenajele cu roţi dinţate sunt cele mai răspândite mecanisme de transmitere mecanică, care cuprind o gamă mare de tipuri de roţi dinţate, diferite ca formă şi dimensiuni, roţi dinţate cilindrice sau conice cu dantură interioară sau exterioară, cu dinţi drepţi, înclinaţi sau curbi, roţi melcate şi cremaliere. Evolventa reprezintă profilul dintelui, fiind cea mai utilizată în construcţia angrenajelor datorită proprietăţilor sale cinematice, funcţionale şi tehnologice. Aceasta este generată de un punct M, de pe dreaptă MK, tangentă la cercul de bază, de rază Rb, pe care se rostogoleşte fără alunecare (figura 1).

Fig. 1 Generarea evolventei

Prelucrarea roţilor dinţate cilindrice pe maşini de danturat. Construcţia şi funcţionarea maşinii de danturat cu freză melc-modul

L8

Evolventa se poate genera prin mai multe metode: -

Rularea unei drepte pe un cerc de bază fix (figura 2)

Fig. 2 Generarea evolventei prin rularea pe cercul de bază

Metoda presupune că drepta T să realizeze o mişcare de rotaţie cu viteza unghiulară ω şi o mişcare de translaţie cu viteza v. Dacă se presupune că tangenta la cerc este muchia aşchietoare a sculei, evolventa ar fi generată de acelaşi punct P de pe tăişul sculei, astfel este un procedeu dificil de realizat în practică, de aceea metoda este foarte rar utilizată. Pentru a asigura o solicitare uniformă a întregului tăiş al sculei s-au adoptat alte metode de obţinere a evolventei. - Rularea unui cerc pe o dreaptă mobilă (figura 3 a) - Rularea unui cerc pe o dreaptă fixă (figura 3 b)

a

b

Fig. 3 Generarea evolventei prin rularea unui cerc pe o dreaptă mobilă (a) sau pe o dreaptă fixă (b)

83

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator 2.2 Tipuri de maşini de danturat

după modul de generare a flacului dinţilor după felul divizării

• maşini de danturat prin rulare • maşini de danturat prin copiere

• cu divizare continuă • cu divizare periodică

după operaţia tehnologică

• maşini de danturat prin frezare • maşini de danturat prin mortezare sau rabotare • maşini de danturat prin broşare

după tipul roţilor dinţate prelucrate

• roţi dinţate cilindrice • roţi dinţate conice

după tipul de sculă folosit

• maşini de danturat cu freză melc cilindrică sau conică • maşini de danturat prin rabotare cu cuţit-roată sau cuţit-pieptene • maşini de danturat prin rabotare cu un cuţit sau două cuţite • maşini de danturat

Fig. 4 Tipuri de maşini de danturat

2.3 Metode de generare a danturilor evolventice  Prin copiere Acest procedeu de prelucrare presupune generarea dinte cu dinte, cu freze profilate după conturul golului dintre doi dinţi. Prelucrarea roţilor dinţate prin copiere se realizează pe maşini de frezat universale sau pe maşini de frezat specializate. Prelucrarea pe maşini universale de frezat presupune utilizarea unui dispozitiv de divizare, pentru generarea numărului de dinţi pe semifabricat. Se aplică pentru serii mici de fabricaţie şi acolo unde precizia nu este foarte importantă. Mişcările de lucru sunt cea principală, de rotaţie la frezare sau de translaţie la rabotare şi mortezare, combinată cu cea de avans axial (frezare) sau avans radial (mortezare şi rabotare) şi mişcarea de divizare. Sculele utilizate sunt: - Freză deget- modul (figura 5a) - Freză disc- modul (figura 5b) Avantajele metodei sunt acelea că este un procedeu clasic ce poate fi utilizat pe maşini clasice. Dezavantaje: - Timp de lucru mare, datorită operaţiei de divizare a fiecărui dinte; - Necesitatea unui număr mare de scule, pentru a asigura precizia pieselor. Pentru fiecare modul s-au adoptat un număr de freze 8, 15 sau 26, ce pot prelucra roţi de acelaşi modul cu numere de dinţi diferite; - Precizie scăzută, datorată uzurii sculei sau impreciziei de execuţie a acesteia şi operaţiei de divizare; - Imposibilitatea prelucrării roţilor asamblate.

84

Prelucrarea roţilor dinţate cilindrice pe maşini de danturat. Construcţia şi funcţionarea maşinii de danturat cu freză melc-modul

a

L8

b

Fig. 5 Generarea danturilor evolventice prin copiere cu deget-modul (a) şi disc-modul (b)

 Prin rulare Metoda de generare prin rulare se mai numeşte şi metoda de generare cinematică şi presupune generarea cinematică a curbei generatoare, a evolventei, prin rularea dintre piesă şi cremaliera de referinţă, generată în spaţiu de muchiile aşchietoare ale sculei. Sculele utilizate sunt: - Freză melc- modul - Cuţit- roată - Cuţit- pieptene Avantaje: - Productivitate crescută datorată divizării continue, realizată de lanţul cinematic de rulare - Precizie ridicată de pas şi profil, nefiind necesar un lanţ cinematic suplimentar - Posibilitatea prelucrării cu aceeaşi sculă a orice număr de dinţi, pentru un anumit modul Prelucrarea prin rulare se realizează pe maşini specializate de frezat cu freză melc-modul, maşini de mortezat şi rabotat cu cuţit-roată sau cuţit- pieptene şi maşini de broşat.

Maşini de danturat roţi dinţate cilindrice 3.1 Maşini de danturat prin rulare cu cuţit-roată Prelucrarea roţilor dinţate prin danturare cu cuţit-roată se realizează pe maşini de mortezat sau maşini de rabotat, în funcţie de direcţia de deplasare a sculei, pe verticală sau pe orizontală. Cuţiteleroată sunt nişte scule aşchietoare, asemănătoare cu roţile dinţate, care au muchii aşchietoare după profilul dinţilor, pe partea frontală a roţii. Pentru prelucrarea roţilor dinţate cu dinţi drepţi se utilizează roţi cu dinţi drepţi sau roţi cu dinţi elicoidali pentru realizarea danturii înclinate. Avantaje: - Prin această metodă se pot prelucra roţi dinţate cu dinţi drepţi, roţi dinţate cu dinţi înclinaţi, blocuri baladoare cu modul mic şi diferit, danturi interioare şi exterioare, cremaliere, roţi cu dantură în V etc. - Prin prelucrarea cu cuţit-roată se obţine o rugozitate mai bună pe suprafaţa dinţilor, decât în cazul prelucrării cu freza melc-modul. Dezavantaje: - Pentru prelucrarea roţilor cu dantură înclinată este nevoie de cuţite cu dantură înclinată şi de dispozitive de ghidare elicoidală. - Precizia profilului este mai redusă decât în cazul prelucrării cu freza melc-modul. - Productivitate mai mică. 85

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator Pentru danturi interioare, trebuie să existe un raport între numărul de dinţi ai cuţitului şi numărul de dinţi ai piesei. Mişcările prin care se generează danturarea cu cuţit-roată sunt următoarele şi sunt reprezentate în figura 6:  Mişcarea principală de aşchiere este mişcarea I, rectilinie aternativă cu viteza de aşchiere 𝑣𝑎𝑠 .  Mişcarea de rulare este mişcarea obţinută din corelarea turaţiei cuţitului III cu turaţia piesei II, care reproduce mişcarea de angrenare între cuţitul roată şi piesă, după cremaliera de referinţă.  Mişcarea de avans radial IV este o mişcare de pătrundere pe direcţia radială a sculei sau a mesei port piesă, în vederea realizării dintelui pe toată înălţimea lui.  Mişcarea de retragere V a piesei de sculă, la cursa de mers în gol, pentru a evita frecarea feţei de aşezare a sculei de suprafaţa piesei. Pentru generarea danturi înclinate este necesară şi o mişcare suplimentară de rotaţie, corelată cu mişcarea principală rectilinie, de mortezare sau rabotare. -

Fig. 6 Danturarea cu cuţit-roată

Schema structurală a lanţului cinematic de rulare este prezentată în figura 7. Condiţia de obţinere a danturilor este dată de corelarea mişcării de rulare , cuţit-roată şi roată-piesă, care trebuie să angreneze între ele, pe cremaliera de referinţă comună. Viteza tangenţială periferică a piesei 𝑣𝑡𝑔𝑝 trebuie să fie egală cu viteza tangenţială periferică la cuţitul roată 𝑣𝑡𝑔𝑠 , pentru ca rularea să se realizeze fără alunecare. 𝑣𝑡𝑔𝑠 = 𝑛𝑠 ∙ 𝜋 ∙ 𝐷𝑠 𝑣𝑡𝑔𝑝 = 𝑛𝑝 ∙ 𝜋 ∙ 𝐷𝑝 unde 𝑛𝑠 este turaţia sculei, 𝑛𝑝 turaţia piesei, 𝐷𝑝 diametru de divizare al roţii piesă şi 𝐷𝑠 al roţii sculă. 𝐷𝑠 = 𝑚 ∙ 𝑧𝑠 𝐷𝑝 = 𝑚 ∙ 𝑧𝑝 unde m este modulul roţilor, iar 𝑧𝑠 şi 𝑧𝑝 numerele de dinţi ai roţii-sculă, respectiv piesă. Din condiţia de rulare: 𝑣𝑡𝑔𝑠 = 𝑣𝑡𝑔𝑝 𝑛𝑠 ∙ 𝜋 ∙ 𝑚 ∙ 𝑧𝑠 = 𝑛𝑝 ∙ 𝜋 ∙ 𝑚 ∙ 𝑧𝑝 𝑛𝑝 𝑧 𝑛𝑝 ∙ 𝑧𝑝 = 𝑛𝑠 ∙ 𝑧𝑠 = 𝑧𝑠 𝑛 𝑠

𝑝

86

Prelucrarea roţilor dinţate cilindrice pe maşini de danturat. Construcţia şi funcţionarea maşinii de danturat cu freză melc-modul

L8

Fig. 7 Schema structurală a lanţului cinematic de rulare la danturarea cu cuţit-roată

Reglarea lanţului cinematic de rulare se realizează prin roţile de schimb 𝐴𝑅 /𝐵𝑅 , prin ecuaţia de reglare: 𝐴𝑅 𝑛𝑝 = 𝑛𝑠 ∙ 𝑖1 ∙ ∙ 𝑖 ∙ … ∙ 𝑖𝑛 𝐵𝑅 2 unde 𝑖1 … 𝑖𝑛 sunt rapoartele de transmitere ale celoralte mecanisme, dinaintea roţilor de schimb şi după. Se notează constanta lanţului cinematic de rulare ca şi produsul rapoartelor de transfer intermediare 𝐶𝑅 = 𝑖1 ∙ 𝑖2 ∙ … ∙ 𝑖𝑛 . Roţile de schimb se obţin din ecuaţia: 𝐴𝑅 𝑛𝑝 1 𝑧𝑠 1 = ∙ = ∙ 𝐵𝑅 𝑛𝑠 𝐶𝑅 𝑧𝑝 𝐶𝑅 3.2 Maşini de danturat prin rulare cu freză melc modul Prelucrarea roţilor dinţate prin rularea cu freză melc-modul se bazează pe rularea dintre roata piesă şi cremaliera de referinţă şi se realizează pe maşini de frezat roţi dinţate, verticale sau orizontale. Se pot prelucra roţi dinţate cilindrice cu dinţi drepţi sau înclinaţi, roţi melcate, roţi de clichet, arbori canelaţi etc. Schema structurală a lanţului cinematic de rulare a piesei cu freza melc-modul este prezentată în figura 8. Viteza cu care se deplasează axial spira melcului se calculează în funcţie de 𝑛𝑠 turaţia frezei în rot/min, 𝑘 numărul de începuturi ale frezei melc şi 𝑝𝑠 pasul melcului în secţiunea normală la elice, în mm. 𝑣𝑐𝑟 = 𝑝𝑠 ∙ 𝑘 ∙ 𝑛𝑠 Ca să existe rulare fără alunecare între melc şi roata piesă trebuie îndeplinită condiţia ca 𝑣𝑡𝑔𝑝 , viteza tangenţială la piesă să fie egală cu viteza de deplasare a cremalierei de referinţă 𝑣𝑐𝑟 . 87

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator Viteza tangenţială la piesă se poate calcula în funcţie de viteza unghiulară ωp şi de diametrul de divizare al roţii piesei, 𝐷𝑝 . 𝐷𝑝 𝑣𝑡𝑔𝑝 = 60 ∙ 𝜔𝑝 ∙ 2 2𝜋∙𝑛𝑝

𝜔𝑝 = 60 𝐷𝑝 = 𝑚 ∙ 𝑧𝑝 Se obţine că viteza tangenţială este: 𝑣𝑡𝑔𝑝 = 𝜋 ∙ 𝑛𝑝 ∙ 𝑚 ∙ 𝑧𝑝

Fig. 8 Schema structurală a lanţului cinematic de rulare la danturarea cu freză melc-modul

Cum cele două viteze sunt egale, înlocuind în expresii se obţine ecuaţia de transmitere. 𝑣𝑡𝑔𝑝 = 𝑣𝑐𝑟 𝑝𝑠 ∙ 𝑘 ∙ 𝑛𝑠 = 𝜋 ∙ 𝑛𝑝 ∙ 𝑚 ∙ 𝑧𝑝

𝑝𝑠 = 𝜋 ∙ 𝑚

𝑛𝑝 𝑘 = 𝑛𝑠 𝑧𝑝 Reglarea lanţului cinematic de rulare se realizează prin roţile de schimb 𝐴𝑅 /𝐵𝑅 , prin ecuaţia de reglare: 𝐴𝑅 𝑛𝑝 = 𝑛𝑠 ∙ 𝑖1 ∙ ∙ 𝑖 ∙ … ∙ 𝑖𝑛 𝐵𝑅 2 unde 𝑖1 … 𝑖𝑛 sunt rapoartele de transmitere ale celoralte mecanisme, dinaintea roţilor de schimb şi după. Se notează constanta lanţului cinematic de rulare ca şi produsul rapoartelor de transfer intermediare 𝐶𝑅 = 𝑖1 ∙ 𝑖2 ∙ … ∙ 𝑖𝑛 . Roţile de schimb se obţin din ecuaţia de reglare: 𝐴𝑅 𝑛𝑝 1 𝑘 1 = ∙ = ∙ 𝐵𝑅 𝑛𝑠 𝐶𝑅 𝑧𝑝 𝐶𝑅 88

Prelucrarea roţilor dinţate cilindrice pe maşini de danturat. Construcţia şi funcţionarea maşinii de danturat cu freză melc-modul

L8

Pentru a schimba sensul de rotaţie se poate adăuga o roată intermediară între cele două roţi calculate. Pentru a se realiza aşchierea dinţilor, suportul în care este montată freza trebuie înclinat astfel încât, tangenta la elicea dintelui melcului să coincidă cu tangenta la elicea dintelui piesei. Modul de înclinare pentru roţi cu dinţi drepţi şi pentru roţi cu dinţi înclinaţi este prezentat în figura 9.

Fig. 9 Danturarea cu freză melc-modul

Mişcările de generare realizate prin danturarea cu freză melc-modul sunt:  Mişcarea principală de aşchiere este mişcarea A, rotirea frezei melc-modul cu viteza de aşchiere 𝑣𝑎𝑠 .  Mişcarea de rulare B asigură generarea profilului evolventic al dinţilor piesei şi reprezintă angrenarea dintre freza melc şi piesa, cu divizare continuă.  Mişcarea de avans axial (vetical) C, care asigură prelucrarea pe toată înălţimea dintelui  Mişcarea de avans axial a frezei melc pentru prelucrarea roţilor melcate  Mişcarea de avans radial, D este mişcarea intermitentă dintre piesă şi sculă, pentru a asigura adâncimea de aşchiere şi se realizează după fiecare rotaţie completă a piesei.  Mişcarea de avans tangenţial, E, necesară prelucrării roţilor cu dinţi înclinaţi.

Construcţia şi cinematica maşinii de danturat cu freză melc-modul 4.1 Construcţia maşinii de danturat cu freză melc-modul FD 400 Maşina de danturat cu freză melc modul (figura 10), FD 400, este compusă din batiul 1 pe care se găseşte montantul 5. Capacul 2 acoperă cutia roţilor de schimb ale lanţului cinematic de rulare, iar în cutia 3 se găsesc roţile de schimb pentru reglarea mişcării principale, cât şi a mişcării suplimentare de rotaţie, în cazul prelucrării roţilor dinţate cu dinţi elicoidali. Cu 4 este notat panoul de comandă, iar în partea de sus a montantului se găseşte cutia de avansuri 6. Sania port sculă 7 se deplasează pe ghidajele verticale 8 fixate pe montant şi prin intermediul unei plăci cu vernier susţine sania tangenţială 9. În cealaltă parte se găseşte montantul mobil 13, cu sania port piesă 14, care se deplasează radial pe ghidajele de pe batiu 15. Piesa este fixată prin intermediul unui dorn, antrenat de masa rotativă 13 şi susţinut la capătul superior de păpuşa mobilă 14. Prin îndepărtarea capacului 17 se face accesul la instalaţia hidraulică, iar sub capacul 16 se găsesc mecanismele de avans radial D a mesei. Maşina mai este compusă şi din instalaţie electrică, instalaţia de răcire, colector aşchii etc.

89

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

Fig. 10 Arhitectura maşinii de danturat cu freză melc-modul [8]

4.2 Cinematica maşinii de danturat cu freză melc-modul Schema cinematică structurală a maşinii de danturat cu freză melc-modul este prezentată în figura 11, pe care se pot identifica lanţurile cinematice ale mişcărilor de generare.  Lanţul cinematic principal A Acesta presupune obşinerea mişcării de rotaţie e sculei cu turaţie reglabilă. Reglarea se face prin roţile de schimb Av/Bv. Intrarea în lanţul cinematic o constituie turaţia motorul electric ME1, iar ieşirea este turaţia sculei. 𝐴𝑣 𝑛𝑠 = 𝑛𝑀 ∙ 𝑖1 ∙ ∙𝑖 ∙𝑖 𝐵𝑣 2 3 Viteza de aşchiere se calculează cu relaţia următoare, în funcţie de turaţia sculei şi diametrul exterior al frezei: 𝜋 ∙ 𝑑𝑠 ∙ 𝑛𝑠 𝑣𝑎𝑠 = 1000 1000∙𝑣𝑎𝑠 De unde rezulă că 𝑛𝑠 = 𝜋∙𝑑 . 𝑠

𝐴

Ecuaţia de reglare este atunci: 𝐵𝑣 = 𝐶𝑣 𝑣

𝑣𝑎𝑠 𝑑𝑠

, unde constanta lanţului cinematic 𝐶𝑣 este

𝐶𝑣 = 𝜋∙𝑛

1000

𝑀 ∙𝑖1 ∙𝑖2 ∙𝑖3

.

90

Prelucrarea roţilor dinţate cilindrice pe maşini de danturat. Construcţia şi funcţionarea maşinii de danturat cu freză melc-modul

L8

Fig. 11 Schema cinematică structurală a maşinii de danturat cu freză melc-modul

 Lanţul cinematic de rulare Prin rulare se corelează mişcarea principală A cu mişcarea de rotaţie a piesei B, generând profilul evolventic al dinţilor, făcând în acelaşi timp şi divizarea. Ca şi semnal de intrare în lanţul cinematic avem scula, turaţia acesteia, iar ca şi ieşire piesa, turaţia piesei, fiind acţionat din lanţul cinematic principal prin L1, prin diferenţial. Reglarea, aşa cum s-a arătat şi anterior se face prin roţile de schimb AR/BR. 1 𝑎 𝐴𝑅 𝑛𝑝 = 𝑛𝑠 ∙ ∙ 𝑖4 ∙ 𝑖5 ∙ 𝑖𝑑𝑖𝑓1−3 ∙ ∙ 𝑖6 ∙ ∙𝑖 𝑖3 𝑏 𝐵𝑅 7 unde a şi b sunt roţi pentru schimbarea constantei lanţului. Constanta lanţului se notează C R şi cuprinde toate rapoartele de transmitere înainte de roţile de schimb şi după. Astfel ecuaţia de reglare este: 𝐴𝑅 𝑛𝑝 1 𝑘 1 = ∙ = ∙ 𝐵𝑅 𝑛𝑠 𝐶𝑅 𝑧𝑝 𝐶𝑅 Diferenţialul se utilizează pentru a transmite o mişcare suplimentară, care modifică turaţia piesei (atunci când inversorul se află în poziţia 1 sau 2 ). Pentru prelucrarea roţilor cu dinţi drepţi sau a celor melcate cu avans radial, diferenţialul funcţionează ca un mecanism de transmitere cu raport constant. El se utilizează atunci când se realizează roţi dinţate cu dinţi înclinaţi sau atunci când se frezează şi cu avans tangenţial.  Lanţul cinematic de avans vertical (axial) C Acest lanţ asigură prelucrarea pe toată înălţimea dinetelui şi are ca şi semnal de intrare piesa, iar ca şi ieşire şurubul conducător SC1, prin avansul vertical sv al saniei portsculă. Avansul se consideră pentru o rotaţie a piesei p1. Poate fi acţionat şi manual de la maneta m1. 𝑠𝑣 = 1 𝑟𝑜𝑡 𝑝𝑖𝑒𝑠ă ∙ 𝑠𝑧 ∙ 𝑧𝑠 ∙ 𝑧𝑝 în [mm/rot piesă], 𝑠𝑧 este avansul pe dinte, 𝑧𝑠 numărul de dinţi freză melc, 𝑧𝑝 număr de dinţi roată piesă. 91

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator  Lanţul cinematic de avans radial D Lanţul de avans radial constituie apropierea dintre piesă şi sculă, în vederea stabilirii adâncimii de aşchiere, intermitentă pentru roţi cu dinţi drepţi şi înclinaţi sau continuă pentru roţi melcate. Se realizează manual prin roata de mână m3 sau acţionată de la motorul hidraulic MH. Ca şi intrare avem piesa, 1 rotaţie piesă, iar ca şi ieşire, avansul mesei prin şurubul Sc3.  Lanţul cinematic de avans tangenţial E Pentru dantura înclinată trebuie corelate mişcarea tangenţială la piesă şi una de avans axial, iar datorită unghiului γ, unghiul tangentei la elicea melcului, reglarea se obţine prin roţile AF/BF şi are următoarea ecuaţie: 𝐴𝐹 𝑠𝑖𝑛𝛽 = C𝑚𝑠 ∙ 𝐵𝐹 𝑘∙𝑚 La intrare în lanţul cinematic avem piesa, iar la ieşire avansul tangenţial obţinut prin şurubul Sc2, mecanic sau manual de la roata de mână m2. Când se prelucrează roţi melcate cu avans tangenţial sau roţi dinţate cilindrice cu avans diagonal, ecuaţia de reglare este: 𝐴𝐹 𝑐𝑜𝑠𝛾 = C𝑠𝑡 ∙ 𝐵𝐹 𝑘∙𝑚

Metodologia desfăşurării lucrării de laborator

 Se identifică părţile componente principale ale maşinii de danturat cu freză melc-modul, din dotarea laboratorului  Se identifică mişcările de generare şi cele auxiliare în vederea realizării unei roţi dinţate cu dinţi drepţi, respectiv înclinaţi.  Se urmăresc video-uri şi simulări cu procesul de generare a diferitelor danturi de roţi dinţate.  Pe baza schemei cinematice a maşinii de danturat cu freză melc-modul se scrie schema fluxului cinematic pentru lanţul cinematic principal şi schema fluxului cinematic pentru mişcările de avans.

Referinţe bibliografice [1] Botez E., Maşini-Unelte, Bazele teoretice ale proiectării, I. Teoria, Ediţia a II-a, Editura Tehnică, Bucureşti, 1977 [2] Botez E., Moraru V., Minciu C., Ispas C., Maşini-Unelte, Bazele teoretice ale proiectării, II. Organologia şi precizia maşinilor unelte , Ediţia a II-a, Editura Tehnică, Bucureşti, 1978 [3] Galiş M., Popescu S., Pop C., Ciupan C. – Proiectarea maşinilor-unelte, Editura Transilvania Press, ISBN 973-95635-4-3, 1994 [4] Zamfirache M., Petrisor D. – Maşini-Unelte şi prelucrări mecanice: îndrumar de laborator, Reprografia Universităţii din Craiova, 1977 [5] Galiş M., Popescu S., Pop C., Ciupan C. – Proiectarea maşinilor-unelte, Editura Transilvania Press, ISBN 973-95635-4-3, 1994 [6] Şoaita D., Socaciu T. – Utilaje şi echipamente de producţie. Lucrări de laborator, Universitatea Petru Maior, Târgu Mureş, 1998 [7] Romaniţă M., Dogărescu Ş., Stănescu M., Maşini şi utilaje industriale, Manual pentru licee industriale cu profil mecanic, anii III şi IV, şi şcoli de maiştri, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1976 [8] http://www.worldmach.com/metal-processing-machinry/cugir-pfauter-copy-fd-400-gearhobbing-machine.html

92

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

L9 – Construcţia, cinematica şi exploatarea maşinii de rectificat plan Scopul lucrării  Identificarea tipurilor de maşini de rectificat şi studierea caracteristicilor corpurilor abrazive.  Cunoaşterea elementelor componente, a posibilităţilor de comandă şi reglare a maşinii de rectificat plan RPO 200.  Identificarea lanţurilor cinematice în vederea rectificării suprafeţelor plane, la maşina de rectificat plan RPO 200.

Consideraţii generale 2.1 Generalităţi Rectificarea este procedeul de prelucrare prin aşchiere a suprafeţelor metalice, cu scule numite corpuri abrazive, pe maşini de rectificat, în vederea finisării suprafeţelor cilindrice, plane şi profilate. În general rectificarea este operaţia finală de prelucrare a pieselor şi uneori poate chiar înlocui celelalte procedee de prelucrare. Prin rectificare se urmăreşte obţinerea unor calităţi superioare a suprafeţelor prelucrate şi precizii ridicate, dimensionale de formă şi de poziţie, dar şi posibilitatea prelucrării suprafeţelor dure, greu aşchiabile. Se pot rectifica oţeluri de toate tipurile, călite sau necălite, bronzuri, aliaje de aluminiu, carburi metalice etc. Rectificarea presupune obţinerea unor rugozităţi Ra = 0,1 ÷ 1,6 µm, (Ra abaterea medie aritmetică a neregularităţilor). Ra pentru strunjire, rabotare şi alezare este cuprinsă între 0,4 ÷ 25 µm, iar pentru frezare între 0,8 ÷ 25 µm. Aşchierea se realizează simultan cu foarte multe muchii aşchietoare ale corpului abraziv. Corpul abraziv este format din mai multe granule abrazive, de formă neregulată, cu duritate mare, legate între ele cu un liant. Acţiunea granulelor abrazive aupra semifabricatului este repezentată în figura 1.

Fig. 1 Acţiunea granulelor abrazive [7]

Corpurile abrazive au proprietatea de autoascuţire prin desprinderea granulelor abrazive tocite din masa de liant. Corpul abraziv trebuie ales corespunzător tipului de material prelucrat, dimensiunile şi felul suprafeţelor, regimului de aşchiere impus, în aşa fel încât desprinderea granulelor să nu apară prea repede, înainte de a fi tocite, dacă liantul este prea moale sau să nu se desprindă, dacă liantul e prea dur. În ultimul caz corpurile abrazive se vor încărca cu aşchii şi îşi vor pierde calităţile de aşchiere, fiind necesară ascuţirea acestuia. Zona de aşchiere este caracterizată de temperaturi foarte mari (900-1200°C), datorate forţelor mari de frecare dintre corpul abraziv şi semifabricat, cât şi vitezei de aşchiere mare, specifică proceselor de rectificare. Aşchiile desprinse sunt mărunte, sub formă de scântei sau aşchii incandescente.

Construcţia, cinematica şi exploatarea maşinii de rectificat plan

L9

2.2 Caracteristicile corpurilor abrazive În funcţie de tipul de suprafaţă ce trebuie prelucrată şi a maşinii de rectificat, corpurile abrazive au forme şi dimensiuni diverse, de tip disc, conice, profilate, cilindrice etc. Pentru obţinerea unei productivităţi cât mai ridicate se ţine cont de caracteristicile corpurilor abrazive. Acestea sunt:  Materialul abraziv - Electrocorindonul – se utilizează la materialele care dau aşchii lungi, oţeluri carbon, oţeluri aliate sau nealiate, tratate termic sau nu. - Carbura de siliciu neagră – se utilizează pentru materiale ce dau aşchii scurte, sfărmicioase, fonte, bronzuri, piese turnate dure etc. - Carbura de siliciu verde – pentru aliajele dure, la finisarea sculelor din oţeluri de scule. - Carbura de bor – în general, se utilizează sub formă de pulbere sau pastă de rodare. - Nitrura de bor cubic cristalină (CBN) - are duritatea cea mai mare după diamant, stabilitate termică mai mare decât cea a diamantului, oxidarea apare la peste 1000o C (700oC diamant) şi se utilizează la discurile foarte performante (v= 300 m/s). - Diamantul - Cel mai dur material abraziv şi se utilizează pentru ascuţirea şi profilarea corpurilor abrazive, prin îndepărtarea stratului de granule tocite şi îmbâcsite cu aşchii.  Granulaţia Granulaţia reprezintă mărimea granulelor abrazive şi se alege în funcţie de precizia impusă piesei de prelucrat şi mărimea adaosului de prelucrare. Corpurile cu granulaţie mare se utilizează în general la operaţia de degroşare, iar cele cu o granulaţie mai fină pentru operaţii de finisare sau la rectificarea materialelor dure.  Duritatea Duritatea reprezintă rezistenţa punţilor de liant în vederea desprinderii granulelor tocite din structură, pentru autoascuţirea corpurilor abrazive. Pentru materiale dure se utilizează discuri cu duritate scăzută, datorită uzurii mai accentuate.  Liantul - Ceramici- cei mai utilizaţi, au o porozitate bună, sunt rezistenţi la lichidul de răcire, sensibili la şocuri (nu se utilizează la discuri înguste, deoarece au elasticitate redusă) - Răşini sintetice – nu sunt sensibili la şocuri şi se utilizează în discurile abrazive pentru debitare, înlăturarea bavurilor etc. - Lianţii minerali - se folosesc la rectificarea uscată a pieselor subţiri, sensibile la temperaturi. - Din cauciuc, bachelită etc.  Structura Structura se referă la corelarea cantitativă dintre granulele, liant şi pori în unitatea de volum a corpului abraziv. Fixarea şi echilibrarea corpurilor abrazive trebuie făcută cu atenţie, acestea trebuie să confere un mers uniform, fără vibraţii, la turaţii ridicate. 2.3 Parametrii regimului de aşchiere Obţinerea suprafeţelor rectificate se face prin combinarea mişcării principale de rotaţie a corpului abraziv şi a celor de avans longitudinal, transversal şi de pătrundere sau de rotaţie a piesei, în funcţie de tipul de prelucrare.

94

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator  Viteza de aşchiere a pietrei abrazive 𝜋∙𝐷∙𝑛 𝑣𝑝 = 1000∗60 [m/sec] unde D este diametrul pietrei abrazive în mm şi n turaţia sculei. Viteza tangenţială a piesei la rectificarea rotundă se obţine cu formula: 𝝅∙𝒅∙𝒏

𝒗𝒑 = 𝟏𝟎𝟎𝟎∗𝟔𝟎

[m/sec]

unde d este diametrul piesei în mm şi n turaţia piesei. Pentru o calitate ridicată a suprafeţei se urmăreşte utilizarea unei viteze a sculei cât mai mare, iar raportul dintre viteza tangenţială a piesei şi viteza tangenţială a sculei să fie de 1/100. Vitezele utilizate la rectificare sunt între 30 – 60 m/s, uneori ajungând şi la 200 m/s la rectificarea rapidă.  Avansul longitudinal, s - În cazul rectificării plane, avansul longitudinal reprezintă distanţa parcursă de masa maşinii la o rotaţie completă a sculei şi se măsoară în [mm/rot] - În cazul rectificării rotunde, avansul longitudinal reprezintă distanţa parcursă de masa maşinii cu piesa sau de piatra abrazivă în lungul axei sale, la o rotaţie completă a piesei şi se exprimă în funcţie de B lăţimea discului abraziv şi β fracţiune din lăţimea pietrei abrazive, în funcţie de adâncimea de rectificare şi materialul piesei. 𝑠 = 𝛽 ∙ 𝐵 [mm/rot]  Avansul transversal - Pentru rectificarea plană reprezintă distanţa axială, pe direcţie perpendiculară pe avansul longitudinal, parcursă de corpul abraziv sau masa cu piesa, după fiecare cursă dublă, în [mm/cd], pentru a asigura prelucrarea pe toată lăţimea piesei.  Avansul de pătrudere (adâncimea de aşchiere t) - adâncimea de aşchiere reprezintă stratul de material îndepărtat la o trecere a discului abraziv şi se măsoară în [mm]. Pentru o precizie ridicată şi pentru a evita deformarea pieselor subţiri, se recomandă utilizarea unei adâncimi de aşchiere mici. 2.4 Tipuri de maşini de rectificat

după forma piesei de prelucrat

• maşini de rectificat rotund exterior sau interior • maşini de rectificat plan - cu ax orizontal • - cu ax vertical

după principiul de lucru

• maşini de rectificat cu centre • maşini de rectificat fără centre • maşini de rectificat cu mişcare planetară

• maşini de rectificat universale gradul de universalitate • maşini de rectificat speciale Fig. 2 Clasificarea maşinilor de rectificat

95

Construcţia, cinematica şi exploatarea maşinii de rectificat plan

L9

Construcţia şi cinematica maşinii de rectificat plan Rectificarea plană poate fi orizontală (figura 3), atunci când rectificarea se realizează cu periferia discului sau verticală, cu suprafaţa frontală a discului. Rectificarea plană se poate realiza pe mese dreptunghiulare, sau pe mese rotunde, fiind necesar un avans circular. Rectificarea plană frontală (figura 4) se realizează la producţia de serie mare şi se utilizează corpuri abrazive în formă oală sau corpuri abrazive prismatice montate într-un suport.

Fig. 3 Schema de prelucrare la rectificarea plană orizontală

Fig. 4 Schema de prelucrare la rectificarea plană verticală

3.1 Arhitectura maşinii de rectificat plan orizontal RPO 200 Părţile componente ale maşinii de rectificat plan RPO 200, notate în figura 5, sunt batiul 1, sania transversală, masa maşini 3, montantul 4, mecanismul mişcării principale 5, piatra de rectificat, cât şi elementele de reglare şi comandă şi accesorii speciale. În interiorul batiului 1 se găseşte instalaţia hidraulică pentru acţionarea lanţurilor cinematice de avans, iar pe partea superioară a acestuia se găsesc ghidajele pe care se deplasează sania transversală 2, care susţine la rândul ei masa maşinii 3. Avansul transversal III se poate realiza mecanic prin mecanismul de transformare electromecanic, de tip şurub-piuliţă cu avans constant de 1,83 m/min, reglabil prin tamburii coaxiali 2.1, cu avans intermitent reglabil între 0,05÷1 mm sau manual de la roata de mână 2.2. Masa maşinii se deplasază longitudinal II pe ghidajele prevăzute pe sania transversală şi asigură prinderea pieselor în diverse dispozitive în canalele T sau direct pe platoul electromagnetic. Masa maşinii poate fi deplasată longitudinal manual de la roata de mână 3.1 sau hidraulic prin instalaţia cu motor hidraulic liniar. Cursa longitudinală poate fi reglată prin limitatoarele de cursă 3.2 care au rolul şi de a inversa sensul de mişcare, prin pârghia de comandă 3.3 a distribuitorului hidraulic. Viteza de avans longitudinal poate fi reglată în ciclul de lucru automat, la cursa de mers în gol sau în timpul prelucrării, în intervalul 0-30 m/min. Mecanismele lanţului cinematic principal 5, ce asigură rotaţia (I) corpului abraziv 6 sunt susţinute în montantul maşinii 4. Acţionarea lanţului cinematic principal se face prin motorul electric cuplat direct pe axa broşei de rectificat, lăgăruită cu rulmenţi de precizie. Montatul este prevăzut cu ghidaje verticale 4.1, pe care se poate deplasa păpuşa port-piatră, asigurând avansul de pătrundere IV. Deplasarea pe verticală a păpuşii port-piatră se poate realiza şi 96

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator manual prin roata de mână 4.2. Limitarea cursei verticale se realizează prin opritorul cu came mobile 4.3. Ghidajele verticale sunt protejate de apărătorile glisante telescopice 4.4.

Fig. 5 Arhitectura maşinii de rectificat plan RPO 200

3.2 Comanda şi reglarea maşinii de rectificat RPO 200 Comanda şi reglarea maşinii se face prin intermediul elementelor electrice de tip butoane, întrerupătoare, potenţiometre sau elementelor instalaţiei hidraulice de tip distribuitoare şi drosele şi se face prin cele două tablouri de comandă, unul mobil 7 şi unul fix 8. Tabloul fix 8 este destinat comenzilor manuale, prin butoanele de pornire-oprire a lanţului cinematic principal, de pornire-oprire generală, cuplare-decuplare a platoului electromagnetic, comanda şi reglarea mecanismelor hidraulice de acţionare şi elementele de acţionare manuală. Pe panoul mobil 7 se găsesc elementele de comandă în ciclu automat, potenţiometrele de reglare a parametrilor tehnologici, butoanele avansului vertical rapid, etc. 3.3 Cinematica maşinii de rectificat plan Schema cinematică simplificată a maşinii de rectificat plan este prezentată în figură 6, unde se poate observa acţionarea fiecărui lanţ cinematic.

97

Construcţia, cinematica şi exploatarea maşinii de rectificat plan

L9

Fig. 6 Arhitectura maşinii de rectificat plan RPO 200

3.4 Accesorii  Instalaţia de recirculare a lichidului de răcire 9. Lichidul de răcire utilizat în timpul prelucrării este purificat şi recirculat prin instalaţia de recirculare. Instalaţia este formată din rezervorul de lichid, electropompa centrifugală, sistemul de purificare a lichidului şi conductele.  Instalaţia de aspirat praful, la prelucrarea fără lichid de răcire, fixată în spatele maşinii  Dispozitiv de echilibrare a pietrelor abrazive prin utilizarea contragreutaţilor  Dispozitiv de rectificat caneluri, cu piatră profilată  Platou sinus (figura 7) pentru prelucrarea suprafeţelor înclinate. Acesta este format din platoul sinus şi platoul magnetic pe care se fixează piesa în aşa fel încât suprafaţa de rectificat să fie în poziţie orizontală.

Fig. 7 Platou sinus

 Dispozitivul de profilare  Masa electromagnetică

Metodologia desfăşurării lucrării de laborator  Se studiază procesul de rectificare şi caracteristicile corpurilor abrazive şi se identifică mişcările necesare generării suprafeţelor. 98

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator  Se identifică părţile componente principale ale maşinii de rectificat plan RPO 200, din dotarea laboratorului, posibilităţile de comandă şi de reglare, cât şi accesoriile utilizate.  Se vor regla parametrii regimului de aşchiere şi se va rectifica o suprafaţă plană.

Referinţe bibliografice [1] Şoaita D., Socaciu T. – Utilaje şi echipamente de producţie. Lucrări de laborator, Universitatea Petru Maior, Târgu Mureş, 1998 [2] Galiş M., Popescu S., Pop C., Ciupan C. – Proiectarea maşinilor-unelte, Editura Transilvania Press, ISBN 973-95635-4-3, 1994 [3] Zamfirache M., Petrisor D. – Maşini-Unelte şi prelucrări mecanice: îndrumar de laborator, Reprografia Universităţii din Craiova, 1977 [4] Tănase Viorel – Prelucrări Mecanice prin Aşchiere, Tanasviosoft 2012 – accesat online https://www.scribd.com/doc/100904112/Prelucrari-Mecanice-Prin-Aschiere [5] Frumuşanu G., Utilaje şi echipamente pentru prelucrări mecanice, Universitatea Dunărea de Jos, Galaţi, 2008 [6] Diaconescu I., Stănescu I., Sîrbu G., Călin V., Mazilu I., Maşini Unelte, Volumul V, Editura Transporturilor şi Telecomunicaţiilor, Bucureşti, 1962 [7] Nedezki C., Julean D., Maşini şi echipamente de fabricaţie. Îndrumător de lucrări. UTPress, Cluj-Napoca, 2012 [8] Cartea maşinii- maşina de rectificat plan RPO200, Întreprinderea Poligrafică Cluj, 1979 [9] Cartea maşinii- maşina de rectificat rotund RE-RU100, Întreprinderea Poligrafică Cluj, 1979

99

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

L10 – Construcţia, cinematica şi exploatarea maşinii de rectificat rotund universală Scopul lucrării  Identificarea metodelor de rectificare rotundă exterioară şi interioară, în funcţie de tipul de suprafaţă de prelucrat.  Cunoaşterea părţilor componente, a posibilităţilor de comandă şi reglare a maşinii de rectificat rotund universală RU 100.  Identificarea lanţurilor cinematice care constituie cinematica maşinii RU 100.

Operaţii tehnologice realizate pe maşinile de rectificat rotund universale 2.1 Prelucrarea suprafeţelor prin rectificare rotundă exterioară între vârfuri Maşinile de rectificat rotund, după principiul de prelucrare, se clasifică în maşini de rectificat rotund exterior sau interior, universale, planetare şi fără centre. La rectificarea rotundă exterioară, piesa este fixată între vârfurile montate în păpuşa mobilă, respectiv păpuşa fixă. Suprafeţele ce pot fi prelucrate sunt:  Rectificarea suprafeţelor cilindrice exterioare Se poate realiza după trei metode (figura 1): - Rectificare cu avans longitudinal normal (figura 1a) – se utilizează pentru piese de lungimi mari - Rectificare fără avans de pătrundere (figura 1b) – se mai numeşte prelucrare cu avans longitudinal încetinit, se foloseşte pentru piese mai scurte, dintr-o singură trecere pe toată lungimea piesei, cu disc abraziv cu teşitură de atac. Adaosul de prelucrare este între 0,1-0,35 mm - Rectificare cu avans de pătrundere (figura 1c) – se utilizează pentru piese cu lăţimea mai mică decât a discului abraziv, fără avans longitudinal. Avansul de pătrundere la degroşare se ia între 0,0025-0,01 mm/rotaţie piesă şi între 0,001-0,012 mm/rotaţie piesă la rectificarea de finisare.

Fig. 1 Rectificarea suprafeţelor cilindrice exterioare

 Rectificarea suprafeţelor conice - Rectificarea cu discuri conice unghiulare (figura 2a) – pentru piese scurte - Rectificarea conică prin înclinarea mesei superioare (figura 2b) – la piese lungi cu conicitate mică, sub 10° - Rectificarea conică prin rotirea păpuşii port-piatră (figura 2c) – pentru piese de lungime relaziv mare, cu conicitate mare - Rectificarea conică prin rotirea păpuşii port-piesă (figura 2d) – pentru piese scurte, cu conicitate mare

Construcţia, cinematica şi exploatarea maşinii de rectificat rotund universală

L10

Fig. 2 Rectificarea suprafeţelor conice exterioare

 Rectificarea suprafeţelor profilate Se poate realiza utilizând pietre abrazive obişnuite, prin sistem de copiere sau pietre abrazive profilate. 2.2 Prelucrarea suprafeţelor prin rectificare rotundă interioară Această metodă se foloseşte pentru rectificarea alezajelor cilindrice sau conice interioare. Pietrele abrazive sunt deseori de un diametru foarte mic, mai mic decât al alezajului, fapt ce determină prelucrarea cu turaţii foarte ridicate, care pot ajunge şi până la 200000 rot/min. - Rectificarea interioară cu piesa în mişcare de rotaţie (figura 3a) – se utilizează pentru piese mici, cu forme regulate - Rectificarea interioară cu piesa într-o poziţie fixă (figura 3b) – se realizează pe maşini de rectificat planetare, unde piatra realizează o mişcare de rotaţie în jurul axei sale. Se utilizează la piese cu forme complexe, blocuri de cilindri, carcase etc.

Construcţia şi cinematica maşinii de rectificat rotund universale 3.1 Arhitectura maşinii RU 100 Maşinile de rectificat universale au posibilitatea prelucrării atât a suprafeţelor cilindrice, cât şi a celor conice, exterioare sau interioare. Maşina de rectificat rotund RU 100 (figura 4) este formată din batiul 1, în care se găseşte instalaţia hidraulică, masa longitudinală 2 aşezată pe partea superioară a batiului, păpuşa fixă 3 , care antrenează piesa, dulapul electric 4, broşa pentru rectificarea interioară 5, piatra abraziv 7 şi păpuşa mobilă 8. În funcţie de tipul de prelucrare, piatra abrazivă se poate monta fie în păpuşa port-piatră, pentru rectificarea exterioară sau în broşa pentru rectificarea interioară. Mişcarea principală I este asigurată de piatra abrazivă. Piatra abrazivă mai execută şi mişcarea de avans de pătrudere IV, în vederea stabilirii adâncimii de aşchiere. 101

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

Fig. 3 Rectificarea suprafeţelor interioare

Piesa se fixează, ca şi în cazul strunjirii, într-un universal sau între vârfurile păpuşii fixe şi păpuşii mobile, fiind antrenată în mişcarea de rotaţie II şi de avans longitudinal intermitent cu masa maşinii III. Lanţul cinematic de avans longitudinal al mesei poate fi acţionat hidraulic sau manual de la roata de mână 11, prin angrenajul pinion-cremalieră. Acţionarea hidraulică a mesei poate fi pornită sau oprită prin maneta 13. Sensul de mişcare al mesei se poate comanda de la maneta 12. Sania port- piatră poate fi acţionată manual prin roata de mână 14, cu 1 m pe fiecare rotaţie a manetei. Avansul rapid sau avansul de lucru al saniei port-piatră se realizează prin maneta 15. 3.1 Comanda şi reglarea maşinii RU 100 În vederea realizării unei prelucrări, după montarea pietrei abrazive şi a piesei, se realizează alimentarea cu energie electrică a dulapului electric, prin intermediul comutatorului cu două poziţii, semnalizată prin becul 1, al pupitrului de comandă (figura 5). Înaintea pornirii motorului de antrenare a discului abraziv (butonul 5) sau a motorului pompei pentru lichidul de răcire (butonul 6), se porneşte motorul pompei de ulei a sistemului de acţionare hidraulică (butonul 4). Pentru acţionarea broşei de retificat interior se apasă butonul 7. Butonul 3 asigură oprirea motoarelor. Prin comutatorul 2 se poate selecta mişcarea de rotaţie a piesei astfel: - În poziţia 2a este pornită comanda automată, care asigură rotirea piesei la apropierea discului abraziv sau oprirea piesei la îndepărtarea pietrei de rectificat; - 2b - Oprirea mişcării de rotaţie a piesei; - 2c - Piesa se roteşte indiferent de poziţia pietrei. - În centrul comutatorului 2 se găseşte butonul de comandă prin impulsuri a rotirii piesei. 102

Construcţia, cinematica şi exploatarea maşinii de rectificat rotund universală

L10

Domeniul de reglare al turaţiei pentru piesă este între 63-800 rot-min, prin intermediul unui potenţiometru.

Fig. 4 Arhitectura maşinii RU 100

Pentru reglarea avansului de pătrundere a pietrei abrazive, se utilizează comutatorul 8 cu trei poziţii, ce asigură modul de apropiere a sanie port-piatră: - 8a oprirea automată la poziţie reglată a pietrei; - 8b fără oprire automată; - 8c oprire la cotă fixă prin sistem de control.

Fig. 5 Pupitrul de comandă al maşinii RU 100

103

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator 3.2 Cinematica maşinii RU 100 -

-

Lanţul cinematic principal este acţionat de la motorul M1, prin transmisia cu curea la arborele port-piatră, ce se poate roti în funcţie de roţile de curea alese, cu 1480 sau 1840 rot/min. Lanţul cinematic de rotaţie a piesei este acţionat de la motorul Mc cu reglare continuă. Lanţul cinematic de avans logitudinal este acţionat hidraulic prin motorul hidraulic liniar MH1, reglat prin drosel. Domeniul de reglare al vitezei de avans longitudinal este între 0,05 şi 8 m/min. Inversarea sensului de mişcare se realizează prin distribuitorul rotativ şi mecanismul cu came. Pornirea sau oprirea mişcării de avans se realizează prin distribuitor. Instalaţia hidraulică ce asigură avasul longitudinal se compune din pompa P, ce aspiră uleiul din rezervor şi supapa maximală Vm pentru reglarea debitului.

Fig. 6 Schema cinematică structurală a maşinii RU 100

Metodologia desfăşurării lucrării de laborator  Se studiază modalităţile de rectificare rotundă interioară sau exterioară şi se identifică mişcările necesare generării suprafeţelor.  Se identifică părţile componente principale ale maşinii de rectificat rotund universal RU 100, din dotarea laboratorului, posibilităţile de comandă şi de reglare, cât şi accesoriile utilizate.  Se vor regla parametrii regimului de aşchiere şi se va rectifica o suprafaţă cilindrică exterioară.

Referinţe bibliografice [1] Şoaita D., Socaciu T. – Utilaje şi echipamente de producţie. Lucrări de laborator, Universitatea Petru Maior, Târgu Mureş, 1998 [2] Galiş M., Popescu S., Pop C., Ciupan C. – Proiectarea maşinilor-unelte, Editura Transilvania Press, ISBN 973-95635-4-3, 1994 [3] Zamfirache M., Petrisor D. – Maşini-Unelte şi prelucrări mecanice: îndrumar de laborator, Reprografia Universităţii din Craiova, 1977 104

Construcţia, cinematica şi exploatarea maşinii de rectificat rotund universală

L10

[4] Tănase Viorel – Prelucrări Mecanice prin Aşchiere, Tanasviosoft 2012 – accesat online https://www.scribd.com/doc/100904112/Prelucrari-Mecanice-Prin-Aschiere [5] Frumuşanu G., Utilaje şi echipamente pentru prelucrări mecanice, Universitatea Dunărea de Jos, Galaţi, 2008 [6] Diaconescu I., Stănescu I., Sîrbu G., Călin V., Mazilu I., Maşini Unelte, Volumul V, Editura Transporturilor şi Telecomunicaţiilor, Bucureşti, 1962 [7] Nedezki C., Julean D., Maşini şi echipamente de fabricaţie. Îndrumător de lucrări. UTPress, Cluj-Napoca, 2012 [8] Cartea maşinii- maşina de rectificat plan RPO200, Întreprinderea Poligrafică Cluj, 1979 [9] Cartea maşinii- maşina de rectificat rotund RE-RU100, Întreprinderea Poligrafică Cluj, 1979

105

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

L11- Construcţia şi comanda maşinilor de frezat cu comandă numerică Scopul lucrării  Cunoaşterea construcţiei maşinilor cu comandă numerică, precum şi  Cunoaşterea diferenţelor, din punct de vedere a construcţiei, faţă de o maşină unealtă clasică

Consideraţii generale Maşina-unealtă cu comandă numerică este un echipament complex dotat cu sisteme de comandă şi control numeric a deplasărilor. Controlul numeric se referă în general la automatizarea proceselor maşinilor unelte prin programarea unor seturi de comenzi care vor fi înregistrate, respectiv programate pe un dispozitiv extern. Funcţiile MUCN sunt prezentate în ceea ce urmează: (Koren, 1983) (Morar L. , 2005)  realizarea unor mişcări care asigură deplasarea relativă sculă / piesă, după un program prestabilit: mişcarea principală – asigură viteza de aşchiere sau energia de deformare mişcarea de avans – asigură deplasarea sculei / piesei în poziţii succesive impuse de prelucrarea piesei  alimentarea cu scule Maşinile unelte NC sunt prevăzute, din ce în ce mai mult, cu sisteme de schimbare automată a sculelor, compus dintr-un magazin – pentru depozitarea sculelor şi un dispozitiv de transfer a sculelor de la magazin la broşă şi invers. Caracteristici ale echipamentului de comandă numerică:  numărul de axe  purtătorul de program  memoria pentru înmagazinarea programelor  modul de introducere a programelor  posibilităţile de adaptare pentru legătura cu o memorie externă  precizia obţinută Principalele componente ale unui sistem CNC sunt ilustrate în figura 1.

Fig. 1 Principalele componente ale unui sistem CNC

Acestea sunt: 1. Program pentru Proiectarea Asistată de Calculator (CAD/CAM program). Programul se foloseşte pentru generarea codului G, care reprezintă coduri alfanumerice specifice sistemului maşină-echipament de comandă numerică; 2. Un mediu de transfer de fişiere, cum ar fi o unitate flash USB, floppy disk; transferă programul către un controler de maşină.

Construcţia şi comanda maşinilor de frezat cu comandă numerică

L11

3. Un controler care citeşte şi interpretează programul care va prelucra piesa. Mach3, (Mach3) care rulează pe un PC, îndeplineşte funcţia de controler de maşină şi trimite semnale de la unităţi. 4. Driver. Semnalele sunt amplificate de către acestea pentru a obţine puterea necesară. 5. Maşina-unealtă. Axele maşinii-unelte sunt deplasate de către şuruburi cu bile care sunt acţionate cu servomotoare.

Construcţia şi cinematica maşinii de frezat cu comandă numerică Maşinile unelte cu comandă numerică sunt maşini-unelte clasice la care sunt ataşate echipamentul numeric şi celelalte module aferente. Astfel componentele principale ale unei maşini cu comandă numerică sunt:  maşina-unealtă;  echipamentul de comandă numerică;  motoare de acţionare;  magazia de scule;  cap revolver;  sistem de prereglare al sculelor;  traductoare de deplasare;  calculator. Standul experimental pe care s-a realizat lucrarea de faţă este un FUS 22 CNC modificat. Maşinaunealtă are o construcţie specială, explicată în detaliu în lucrarea 5, Construcţia şi cinematica maşinii de frezat. Lucrarea de faţă tratează elementele distinctive ale unei maşini cu comandă numerică faţă de una clasică. Prima cerinţă în proiectarea unei maşini-unealtă de calitate este rigiditatea. Axele trebuie să prezinte o deflexie minimă sub sarcină astfel încât precizia de prelucrare să nu fie influenţată.

Fig.2 Schema de principiu a unei axe numerice

Structura axei, cuprinde motorul de acţionare, un cuplaj special, un angrenaj, ansamblul şurub – piuliţă cu bile şi un encoder (nereprezentat în figura 2). 3.1 Ansamblul şurub-piuliţă Ansamblul şurub–piuliţă cu bilă reprezintă entitatea cea mai importantă a unei axe numerice. Precizia şi eficienţa axei depinde de tipul ansamblului piuliţă-şurub ales. Constructiv ansamblu şurub-piuliţă poate fi realizat având ca elemente intermediare bile sau role. Precizia, în special jocul axial este influenţată de tipul şurubului, cu prestrângere sau fără prestrângere. 107

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator Şuruburile conducătoare cu bile au ca principală caracteristică înlocuirea frecării de alunecare din şurubul clasic, prin frecare de rostogolire, având ca efect micşorarea uzurii şi îmbunătăţirea substanţială a randamentului mecanismului. Între şurubul 1 şi piuliţa sa 2 (figura 3) există un număr de bile 3, care sunt grupate pe unul sau două circuite separate. Bilele revin în poziţia iniţială după ce au străbătut lungimea piuliţei, datorită faptului că acestea recirculă printr-o ţeavă încorporată în piuliţă. Datorită robusteţii piuliţei se poate cupla şurubul direct la un motor electric, dar fiabilitatea sa creşte substanţial dacă turaţia şurubului nu depăseste 1000 rot/min, şi frecvenţa de inversare a sensului de rotaţie nu este prea ridicată.

Fig. 3 Şurubul conducător cu bile

Elementele care diferenţiază şurubul cu bile, faţă de şuruburile clasice, sunt: randamentul, precizia înaltă, rigiditatea, viteze rapide de funcţionare precum şi temperaturi scăzute generate în procesul de deplasare. Datorită randamentului ridicat, momentul de antrenare necesar este aproximativ o treime din momentul utilizat la acţionările clasice. Randamentul ridicat se observă în cazul transformării mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie dar şi invers.

Fig.4 Randamentul şurubului cu bile

Precizia şurubului cu bile, este dată de precizia pasului. Cele mai cunoscute standarde pentru indicarea preciziei pasului sunt standardele japoneze, JISB 1992-1997, standardele germane DIN 69501, şi ISO 3408. Aprecierea preciziei pasului este indicată de mărimile prezentate în figura 5. 108

Construcţia şi comanda maşinilor de frezat cu comandă numerică

L11

Fig.5 Mărimi ale preciziei pasului

3.2 Ghidajele şi lagărele arborilor principali Pentru ansamblele deplasabile, realizarea micărilor de avans şi a celor de poziţionare fără erori, determină folosirea ghidajelor cu elemente intermediare sau cu sustenţie hidrostatică. Cerinţe de acelaşi ordin asupra mişcării principale de aşchiere fac ca la maşinile-unelte cu comandă numerică să se utilizeze pentru arborii principali atât lagărele cu elemente intermediare cât si lagărele cu sustenţie hidrostatică. Ghidajele utilizate în axele CNC trebuie să asigure:  Deplasarea uniformă fără salturi;  Precizie de poziţionare ridicată;  Deplasări la viteze mari;  Rigiditate ridicată în toate direcţiile;  Capacitatea de încărcare ridicată. Câteva dintre soluţiile constructive ale ghidajelor cu elemente de rostogolire (bile, role) sunt:  Ghidaje cu bile cu rigla de ghidare, cunoscute şi sub denumirea de unităţi LM;  Bucşe cu bile recirculabile, închise şi deschise;  Alte sisteme LM cum ar fi tanchetele cu role prinse pe un suport, plat sau în V, aşezat între căile de ghidare.  Pentru alegerea unui model de ghidaj trebuie să se ia în considerare capacitatea de încărcare şi durata de viaţă. În vederea determinării capacităţii de încărcare este necesar să se cunoască coeficientul de siguranţă statică aferent modelului. Durata de viaţa poate fi estimată prin calcularea duratei de viaţă nominală care are la bază coeficientul de încărcare dinamică. Durata de exploatare se referă la distanț a totală parcursă, până la apariţia unor ciupituri la suprafaţa elementelor intermediare (bile sau role). Tipuri de sisteme liniare de ghidare pentru mişcare liniare: 1) Două căi de rulare pentru a se obţine o rigiditate maximă în toate direcţiile

109

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

2) Două căi de rulare pentru a se obţine o rigiditate maximă în direcţie radială

3) Pentru o rigiditate maximă în toate direcţiile, iar spaţial pe înălţime este limitat

4) Sarcina medie, suprafaţa de montare nefinisată (pretensionare, autoreglabilă)

110

Construcţia şi comanda maşinilor de frezat cu comandă numerică

L11

5) O singură cale de rulare

Fig.6 Soluț ii de ghidaje

Câteva exemple de configuraţii de sisteme LM sunt indicate în figura 7.

Fig.7 Configuraţii de sisteme LM

 Ghidaje si lagăre cu elemente intermediare Ca urmare a înlocuirii frecării de alunecare cu frecarea de rulare se prezintă următoarele avantaje,:  micşorarea uzurii şi ca urmare mărirea durabilităţii;  asigurarea unei portanţe mai mare pe unitatea de lungime;  asigurarea uniformităţii mişcării la viteze mici  reducerea puterii consumate pentru acţionare;  determinarea unei poziţii precise a elementului mobil datorită lipsei fenomenului de „plutire” pe stratul de lubrifiant.  Ghidajele cu elemete intermediare Din punct de vedere constructiv ghidajele pot fi cu bile sau cu role. Ghidajele cu bile au o construcţie mai simplă decât cele cu role, dar au şi o rigiditate de 1,5 – 2 ori mai mică decât acestea. Ghidajele cu role sunt recomandate pentru sarcini mari şi cunosc o largă folosire la centrele de prelucrare. Printre dezavantajele ghidajelor cu elemente intermediare se pot enumera:  necesitatea unei precizii de prelucrare mai mare a suprafeţelor de ghidare, datorită faptului că orice abatere de formă provoacă deplasări sau rotiri ale elementelor intermediare;  necesitatea unor dispozitive de protecţie mai sigure şi mai pretenţioase din punct de vedere constructiv astfel încât aşchiile şi praful să nu pătrundă la elementele intermediare;  existenţa apariţiei vibraţiilor la viteze mari;  costul mai ridicat decât al ghidajelor de alunecare.

111

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator 3.3 Acţionarea şi comanda axelor numerice În mod uzual, actuatorii axelor numerice sunt servomotoarele de curent continuu cu perii sau servomotoarelor de curent alternativ. Aceste motoare sunt în varianta cu stator şi rotor circular sau în variantă liniară şi pot fi prevăzute cu frână acţionată cu ajutorul unui electromagnet. Pentru comanda servomotorului în buclă închisă a vitezei, a numărului de rotaţii efectuate sau a distanţei parcurse sunt folosite decodoarele. Comanda actuatorilor se face cu ajutorul driverelor sau a servoamplificatoarelor. Axele numerice moderne folosesc preponderent servomotoare şi în cazuri rare motoare pas cu pas. Criteriile de alegere a servomotorului sunt: cuplul motor necesar aplicaţiei, momentul de inerţie total al sarcinii şi turaţia necesară a fi atinsă. Cuplul necesar imprimării mişcării de rotaţie a şurubului şi deplasării liniare a semifabricatului este dat de : M t  M1  M 2  M 3  M 4 Unde:  Mt - cuplul total [N*m]  M1 - cuplul datorat forţelor externe [N*m]  M2 - cuplul datorat pretensionării şurubului [N*m]  M3 - cupluri datorate frecărilor din rulmenţi [N*m]  M4 - cuplul necesar accelerării [N*m] Momentul dezvoltat de servomotor trebuie să satisfacă relaţia: MS  Mt Momentul de inerţie al rotorului servomotorului se determină în funcţie de momentul de inerţie global al axei pe care o comandă astfel: J JM  Cm J  JS  JA  JB unde:  Cm - coeficient asociat tipului de servomotormotor care acţionează axa [Kg*m2]  JM - momentul de inerț ie al rotorului servomotorului [Kg*m2]  JS - momentul de inerţie al cuplajului dintre motor şi şurubul cu bile [Kg*m2]  JA - momentul de inerț ie al decodorului şi al frânei [Kg*m2]  JB - momentul de inerţie al şurubului cu bile [Kg*m2] Pentru a obţine performanţe dinamice ridicate şi viteze de răspuns mari, se folosesc magneţi de înaltă energie din aliaj pe bază de neodim, fier şi bor NdFeB, având ca efect un moment de inerţie al rotorului relativ mic. Prin urmare în selectarea servomotorului trebuie să se facă un compromis între un moment de inerţie suficient de mare dar care să permită o bună comportare dinamică. Turaţia servomotorului este determinată de viteza de avans necesară pe axa respectivă: Pentru o viteză de avans V turaţia axului şurubului este dată de : V .1000.60 1 N . p A unde: V – viteza de avans m/s N – turaţia min-1 p - pasul şurubului mm A –raportul de reducere dintre motor şi şurub Turaţia servomotorului NS, la tensiunea şi intensitatea nominală de lucru trebuie să satisfacă: 112

Construcţia şi comanda maşinilor de frezat cu comandă numerică

L11

NS  N În vederea menţinerii poziţiei în stare de repaus, servomotoarele sunt prevăzute cu frâne acţionate electric. În cazul acestor frâne electromagnetice se urmăreşte timpul de acţionare, care poate fi de ordinul a 50 - 100 ms, timpul de eliberare de ordinul a 150 - 250 ms, unghiul de backlash mai mic de 1 grad şi momentul de strângere la blocare de 5 - 25 N.m. Aceşti parametri sunt critici în măsura în care şi ei pot influenţa indirect precizia de poziţionare.

 Decodoare de poziţionare Şurubul cu bile şi tipul decodorului folosit determină precizia de poziţionare a axei numerice. Decodoarele de poziţionare pot fi liniare sau circulare, ataşate la axul servomotorului, şurubului cu bile sau piuliţei şurubului cu bile. Din punct de vedere constructiv decodoarele prezintă trei perechi fototranzistor – diodă LED. Dintre acestea, două astfel de perechi codifică o poziţie oarecare a axului motorului prin combinaţii de tipul 00, 01, 10, 11 asociate nivelului de tensiune la ieşirea fototranzistorului. Semnalele electrice ale canalelor A şi B sunt decalate cu 90 de grade permiţând stabilirea sensului de rotaţie al rotorului. Calcularea incrementală a numărul total de rotaţii efectuate este determinată de a treia pereche fototranzistor – LED. 3.4 Echipamentul de comandă numerică Echipamentul de comandă numerică (CNC) este ataşat maşinii-unelte convenţionale (MUC), făcând posibil ca o aceeaşi maşină-unealtă (strung, maşină de frezat, maşină de găurit, maşină de alezat şi frezat, etc) să realizeze funcţiile maşinii respective. Echipamentul de comandă numerică are în componenţa sa un tablou electronic şi traductoarele de măsură a deplasării reale a elementelor mobile ale maşinii CNC (sănii, mese, suporţi) după diferite axe de coordonate. Programul de lucru este introdus în echipamentul NC pe trei căi:  Automat, prin intermediul unui card de pe care sunt citite informaţiile;  Manual prin intermediul unui panou prevăzut cu taste, comutatoare, butoane, LCD;  Direct din calculator.

Prezentare maşină cu comandă numerică FUS22 Standul experimental este format dintr-o maşină de frezat FUS 22 CNC modificată, un calculator şi softul aferent. În figura 8 este prezentată schema bloc a standului experimental în care sunt prezentate elementele sale principale.

Fig. 8 Schema bloc a standului experimental

113

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator  Câteva caracteristici ale maşinii: Domeniul de reglare a vitezei de avans (continuu) este de la 100-1000 mm/min, iar cursa pe axa X este de 320 mm, pe axa Y de 220 mm iar pe axa Z de 300 mm (figura 9). Domeniul de reglare a turaţiei arborelui principal (continuu) este de 100-4000 RPM, iar masa maşinii de 850 kg. Ghidajele pe axele X,Y,Z au ungere asigurată de la o centralină separată, monitorizată prin software. Conul arborelui principal este de tip ISO 40 şi are reducţii de tip ISO 40/CM 4, ISO 40/CM 3, ISO 40/CM 2, ISO 40/CM 1. (Pop, 2009)

Fig.9 Maşina FUS 22 modificată

Maşina era dotată cu şuruburi cu bile în momentul achiziţionării de la Stimin Oradea. În vederea alegerii şi achiziţiei motoarelor de acţionare s-a ţinut cont atât de criterile tehnice (putere, moment, domeniul de turaţii, dinamica de reglare) cât şi de cele economice (preţul). Acţionarea fiecărei axe se face cu câte un servomotor de curent continuu cu puterea de 1.6 Kw care dezvoltă un cuplu de 6.2 Nm. Servomotorul are posibilitatea de menţinere a poziţiei cu o precizie de poziţionare de 0.01 mm. Traductoarele incrementale rotative se folosesc pentru măsurarea deplasărilor. În vederea limitării deplasărilor au fost montate blocuri de microîntrerupătoare şi came pentru fiecare axă. Selecţia servomotoarelor a fost făcută astfel încât performanţele iniţiale ale maşinii de frezat să fie atinse; s-a ţinut seama de faptul că momentul de inerţie al rotorului se determină în funcţie de momentul de inerţie global al axei pe care o comandă. Sistemul de comandă numerică adăugat frezei FUS 22 este Mach3 al companiei Newfangled Solutions. Acesta rulează pe PC pe platforma Windows fiind o unealtă foarte puternică şi flexibilă, superioară interfeţelor hardware de tipul tutorilor şi este un foarte bun interpretor de coduri G şi M. Mach3 este un program foarte flexibil proiectat pentru a controla maşini de frezat, strunguri, dispozitive de tăiere cu plasmă etc. Este un sistem de tip open, permiţând activarea comenzilor din exterior. Un alt beneficiu al sistemului de comandă numerică este faptul că este un produs gratis, foarte uşor de utilizat. Mach3 comunică cu hardware-ul prin unul (sau opţional două) porturi paralele. Mach3 generează impulsuri de comandă a deplasării (valoarea şi sens) conform instrucţiunilor G din program. Sunt transmise portului de comunicare sau plăcii de mişcare. În cazul maşinii FUS22, Mach3 are următoarele caracteristici:  Existenţa unui buton de urgenţă  Existenţa a 2½ axe de mişcare (X, Y, Z);  Existenţa unei scule care execută mişcări relative la piesă. Originea piesei este fixă, în relaţie cu piesa.

114

Construcţia şi comanda maşinilor de frezat cu comandă numerică

L11

Metodologia desfăşurării lucrării de laborator  Se studiază construcţia maşinii cu comandă numerică FUS 22 şi se identifică (la maşină) elementele componente şi lanţurile cinematice.  Se studiază mişcările de lucru şi de reglare-poziţionare şi se identifică parametrii regimului de aşchiere.  Se observă elementele constructive ale frezelor şi modul de fixare a sculelor pe arborele principal.  Se studiază dispozitivele de prindere a semifabricatului.

Referinţe bibliografice 1. Iuliu-Cristian Gelmereanu, Contribuţii privind proiectarea şi elaborarea unui stand de cercetare CNC, teza de doctorat, Universitatea Tehnică din Cluj-Napoca, 2013 2. Liviu Morar, Nicuşor Ursa, Dumitru Pop, Campean Emilia, Axe numerice : îndrumător de proiectare, Cluj-Napoca : U.T.Press, 2012 3. Liviu Morar, Radu Breaz, Emilia Câmpean, Programarea manuală şi asistată de calculator a echipamentelor numerice, Cluj-Napoca : Casa Cărţii de Ştiinţă, 2014 4. Liviu Morar, Enciu George, Popescu Adrian, Ioan Abrudan, Fabricaţie asistată şi programarea MUCN, Proiect Concord, http://proiectconcord.ro/results/A7.3/Material%20curs%20noiembrie_1353433549572.pdf 5. https://mecatronicastiintaviitorului.wikispaces.com/file/view/Cap.1+Masini+CNC.doc 6. https://ro.wikipedia.org/wiki/Ma%C8%99in%C4%83unealt%C4%83_cu_comand%C4%83_numeric%C4%83 7. Schmitz, T. L., Davies, M. A., Kennedy, M., High speed machining frequency response prediction for process optimization, Proceedings of the 2nd International Seminar on Improving Machine Tool Performance,La Baule, France, 2000 8. http://www.ktr.com/en/products/couplings/rotexgs/backlashfree.htm 9. http://www.vitess-industrial.ro/Catalog/mayr/Cuplaje%20permanente/ 10. http://www.boschrexroth.com/country_units/america/united_states/sub_websites/brus_dcc/p roducts/motors_gearboxes/index.jsp 11. http://www.glentek.com/servomotor.aspx 12. Weinert, K., Enselmann, A., Friedhoff, J., Milling simulation for process optimization in the field of die and mould manufacturing. Ann CIRP 46(1):325–328,1997

115

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

L12 - Programarea maşinii de frezat FUS 22 Scopul lucrării  Prezentarea modului de programare şi introducerea în practica programării a FUS 22  Cunoaşterea modalităţii de scriere a unui program în vederea prelucrării unei piese pe o maşină cu comandă numerică.  Cunoaşterea sculelor şi dispozitivelor specifice unei maşini cu comandă numerică.

Consideraţii generale Lucrarea are ca obiect prezentarea modului de programare a standului experimental FUS 22 CNC în cadrul unor aplicaţii având ca suport piese de complexitate medie. Standul experimental este format dintr-o maşină de frezat clasică FUS 22, modificată într-o maşină cu comandă numerică, un calculator şi softul aferent. Metodologia programării În vederea prelucrării pe maşina FUS 22, este necesar parcurgerea paşilor următori: 1

2

3

4

5

6

7

• Verificare desen, cote, material • Stabilire origine

• Stabilirea succesiunii operaţiilor necesare pentru realizarea piesei • Precizarea: denumirii şi conţinutului operaţiei, maşinii, sculelor, dispozitivelor şi verificatoarelor utilizate.

• Calculul coordonatelor punctelor care definesc ca tip şi mărime traiectoriile sculelor, în sistemul de coordonate piesă.

• Calculul adaosului de prelucrare • Calculul avansurilor şi turaţiei

• Scrierea programului sursă

• Rularea programului pe maşină în regim de introducere manuală a datelor • Corectarea programului (dacă este cazul). • Salvarea programului pe calculator • Corectarea programului (dacă este necesar) • Prelucrarea pe maşina CNC FUS 22

În vederea prelucrării piesei, se consideră îndeplinite condiţiile:  Fazele preliminare: debitare semifabricat, prelucrarea bazelor de aşezare ş.a.m.d., se consideră executate anterior.  Semifabricatul este de formă dreptunghiulara având grosimea 40 mm. Prinderea se face în meghina MM150x200.  Maşina este în stare de funcţiune, în regim de comandă numerică, sculele pregătite pentru a fi montate în arborele principal (maşina nu deţine magazie de scule).  Sincronizarea axelor maşinii este făcută.  Originea sistemului de coordonate piesă a fost setată astfel: punctele de nul pe axele X şi Y sunt pe piesă, iar cel pe Z deasupra piesei.

Programarea maşinii de frezat FUS 22

L12

 Corecţiile de lungime a sculelor introduse în regiştrii de corecţie aferenţi.  Analiza desenului de execuţie al piesei. Desenul de execuţie a piesei constituie cea mai importantă dată de intrare. Analiza corespunzătoare a desenului este fundamentală pentru corectitudinea rezultatului. Pentru lucrarea de faţă, se consideră desenul prezentat în figura 1.

Fig. 1 Desen piesă

 Itinerar tehnologic Succesiunea operaţiilor prin care urmează să treacă semifabricatul la prelucrarea lui pe FUS 22 CNC este prezentată în tabelul 1. Tab.1 Succesiunea operaţiilor Pas Conţinut Punct piesă Scula Cod/corecţie 1. Frezare Ø 20 H÷I, J÷K Freză CoroMill R245-050Q22T01/D01 12L COROMANT SANDVIK 2 Centruire A 3 A÷G CoroDrill Delta C R846GC1210 T02/D02 3 Găurire Ø 10 A÷G CoroDrill Delta C R846GC1210 T03/D03 4 Găurire Ø 28 E÷G CoroDrill 880GC4024/1044 T04/D04 5 Lărgire Ø29.8 E÷G CoroDrill 880GC4024/1044 T05/D05 6 Alezare Ø30 E÷G DuoBore 391.68A-1-032 13 C06 T06/D06 H8 A  Calculul punctelor obligatorii de trecere a sculei Coordonatele punctelor care determină traiectoriile sculelor la prelucrarea piesei alese sunt calculate în tabelul 2. 117

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator Tab. 2 Coordonatele punctelor Punct A B C D E F G H I J K

Punct contur Xpunct Ypunct 20 10 100 10 100 80 20 80 100 45 60 45 20 45 0 10 120 10 120 80 0 80

Desen Zpunct -10 -10 -10 -10 0 0 0 -10 -10 -10 -10

 Calculul regimului de aşchiere Principalele mărimi care intervin în stabilirea parametrilor regimurilor de aşchiere, în cazul operaţiei de frezare, sunt indicate în figura 2. Relaţiile dintre grosimea maximă de aşchiere şi unghiul de atac al frezei (kr/hex) sunt indicate în tabelul 3.

Fig.2 Parametrii utilizaţi în operaţia de frezare

fz – avansul pe dinte, mm/dinte ap – adâncimea de aşchiere, mm hex – grosimea maximă de aşchiere , mm a0 – lăţimea de frezat, mm Kr hex 90° hex=fz 75° hex= 0.96*fz Calculul turaţiei se face cu relaţia:

Kr 60° 45° 𝑛=

Tab. 3 Relaţia Kr/hex hex hex= 0.86*fz hex= 0.707*fz

𝑣𝑐 1000 𝜋𝐷𝑐

Iar a vitezei de avans cu relaţia: 118

Programarea maşinii de frezat FUS 22

L12

ℎ𝑒𝑥 𝑠𝑖𝑛𝑘𝑟 𝑣𝑓 = 𝑧𝑛 𝑛𝑓𝑧 La operaţia de găurire, conform recomandărilor Sandvick, în alegerea parametrilor de aşchiere, este indicat să se ţină cont de următoarele considerente:  Gaura: diametrul, adâncimea, toleranţa  Componentele: - corespondenţa material – sculă  Maşina: puterea, momentul de torsiune În fig. 3 sunt prezentaţi parametrii de aşchiere specifici operaţiei de găurire. 𝑓𝑧 =

Fig.3 Parametrii operaţiei de găurire

În care: vf – viteza de avans, mm/min n – turaţia, rot/min vc – viteza de aşchiere, m/min fn – avansul, mm/rot Alegerea sculei, mai exact a burghiului, se face în funcţie de diametrul găurii care urmează să fie prelucrată. În lucrarea de faţă, vor fi prezentate doar sculele cu diametrul de până la ϕ 30 mm. În tabelul 4 sunt indicate sculele necesare operaţiilor care au diametrul găurilor cuprins între 0.3 – 30 mm. Tab. 4 Scule necesare pentru operaţia de găurire

Pentru piesa din figura 1, valorile regimului de aşchiere pentru sculele T01÷T06 sunt trecute în tabelul 5. Tab. 5 Valorile regimului de aşchiere 119

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator Scula T01 T02 T03 T04 T05 T06

S [rpm] 5700 6300 5000 853 2267 2800

F [mm/min] 1700 945 1000 153 90 280

 Scrierea programului Pe baza datelor prezentate în tabelele 1, 2 şi 5 programul sursă pentru prelucrarea pe FUS 22 CNC a piesei alese este dat în tabelul 6. Tab. 6 Programul sursă Poziţie Program Piesă O 1234 N10 G21 G40 G49 G80; Selectare date în mm, anulare corecţii de lungime şi rază, anulare ciclu fix N15 G90 G17; Selectare sistem absolut de programare, planul de lucru X-Y N20 G91 G28 Z0.; Deplasare în originea maşinii pe axa Z; N25 G91 G28 X0. Y0.; Deplasare în originea maşinii pe axa X şi Y; N30 T1 M06; Selectare scula T01, freza ø 20 N40 G54 G90 S5700 M03 Selectare origine piesă, selectare sistem absolut de programare, pornire arbore principal cu o turaţie de 5700. N50 G00 X-30. Y10. Deplasare într-un punct iniţial N60 G00 G43 H01 Z10. Activare corecţie de lungime şi poziţionare pe axa Z la 10 mm deasupra piesei N70 G01 Z-10. F1700 Deplasare la Z-10 faţă de originea piesei N80 X0. Y10. M08 Poziţionare în punctul H N90 X120. Deplasare în punctul I N100 G00 Z10 Retragere la Z10 cu avans rapid 120

Programarea maşinii de frezat FUS 22

N110 N120 N130 N140 N150

N160

N170

N180

N190 N200 N210 N220 N230 N240 N250

N260 N270 N280 N290

N300 N310

L12

X140. Y80. Deplasare în punctul J’ G01 Z-10 F1700 Coborâre pe axa Z X0. Deplasare în punctul K G00 Z10 Retragere la Z10 cu avans rapid M09 M05 Oprire arbore principal/lichid de răcire T2 M06 Schimbare sculă (burghiu de centruire) G00 G90 G54 X20. Y10.; Deplasare în primul punct în vederea realizării operaţiei de centruire G43 H02 Z5 S6300 M03; Activare corecţie de lungime, deplasare pe axa Z la 5 mm, pornire arbore principal G99 G81 Z-13. F945 R10 M08; Activare ciclu fix de găurire X100. Y10.; Deplasare în punctul B Y80.; Deplasare în punctul C X20.; Deplasare în punctul D G80; Anulare ciclu fix de găurire G00 Y45.; Deplasare în punctul G G99 G81 Z-3.F300 R10.; Activare ciclu fix de găurire, Z3. X60.; Deplasare în punctul F X100.; Deplasare în punctul E G80; Anulare ciclu fix G00 Z50. M09 M05; Oprire arbore principal, poziţionare în Z50 T03 M06 Schimbare sculă G00 G90 G54 X20. Y10.; 121

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator

N320

N330

N340 N350 N360 N370 N380

N390 N400

N410

N420 N430 N440 N450 N460

N470 N480

N490

Deplasare în primul punct în vederea realizării operaţiei de găurire ø 10 G43 H03 Z5 S5000 M03; Activare corecţie de lungime, deplasare pe axa Z la 5 mm, pornire arbore principal G99 G81 Z-35. F1000 R10 M08; Activare ciclu fix de găurire X100. Y10.; Deplasare în punctul B Y80.; Deplasare în punctul C X20.; Deplasare în punctul D G80; Anulare ciclu fix de găurire G00 Z50. M09 M05; Oprire arbore principal, poziţionare în Z50 T04 M06 Schimbare sculă G00 G90 G54 X20. Y45.; Deplasare în punctul G în vederea realizării operaţiei de găurire ø 28 G43 H04 Z5 S853 M03; Activare corecţie de lungime, deplasare pe axa Z la 5 mm, pornire arbore principal G99 G81 Z-35. F153 R10 M08; Activare ciclu fix de găurire X60.; Deplasare în punctul F X100.; Deplasare în punctul E G80; Anulare ciclu fix de găurire G00 Z50. M09 M05; Oprire arbore principal, poziţionare în Z50 T05 M06 Schimbare sculă G00 G90 G54 X20. Y45.; Deplasare în punctul G în vederea realizării operaţiei de lărgire ø 29.8 G43 H05 Z5 S2267 M03; 122

Programarea maşinii de frezat FUS 22

N500 N510 N520 N530 N540

N550 N560

N570

N580 N590 N600 N610 N620

N630

N640

L12

Activare corecţie de lungime, deplasare pe axa Z la 5 mm, pornire arbore principal G99 G81 Z-35. F90 R10 M08; Activare ciclu fix de găurire X60.; Deplasare în punctul F X100.; Deplasare în punctul E G80; Anulare ciclu fix de lărgire G00 Z50. M09 M05; Oprire arbore principal, poziţionare în Z50

T06 M06 Schimbare sculă G00 G90 G54 X20. Y45.; Deplasare în punctul G în vederea realizării operaţiei de alezare ø 30 G43 H05 Z5 S2800 M03; Activare corecţie de lungime, deplasare pe axa Z la 5 mm, pornire arbore principal G99 G85 Z-35. F280 R10 M08; Activare ciclu fix de alezare X60.; Deplasare în punctul F X100.; Deplasare în punctul E G80; Anulare ciclu fix de lărgire M09 M05 G80 G91 G28 Z0. Oprire arbore principal, deplasare în originea maşinii pe axa Z G28 X0. Y0.; Deplasare în originea maşinii pe axa X şi Y M30 ; Sfârşit program %

123

Maşini Unelte. Îndrumător de lucrări de laborator Metodologia desfăşurării lucrării de laborator

 Prezentarea modului de programare şi introducerea în practica programării a FUS 22 CNC;  Introducerea în practica operării pe FUS 22 CNC;.  Se studiază mişcările de lucru şi de reglare-poziţionare şi se identifică parametrii regimului de aşchiere.  Se observă elementele constructive ale frezelor şi modul de fixare a sculelor pe arborele principal.  Se studiază dispozitivele de prindere a semifabricatului.

Referinţe bibliografice 1. Liviu Morar, Radu Breaz, Emilia Câmpean, Programarea manuală şi asistată de calculator a echipamentelor numerice, Cluj-Napoca : Casa Cărţii de Ştiinţă, 2014 2. xxx. "Fanuc Series OI-MC Operator’s Manual", GE Fanuc Automation, North America, Inc. 3. Liviu Morar, Cristian Pop, Dumitru Pop, Campean Emilia, Îndrumător pentru lucrări de laborator pentru disciplinele asociate comenzii numerice . Vol. 1, Cluj-Napoca : U.T.Press, 2011, ISBN 978-973-662-662-3 4. Liviu Morar, Dumitru Pop, Nicuşor Ursa, Campean Emilia, Îndrumător pentru lucrări de laborator pentru disciplinele asociate comenzii numerice . Vol. 2, Cluj-Napoca : U.T.Press, 2013, ISBN 978-973-662-837-5 5. Schmitz, T. L., Davies, M. A., Kennedy, M., High speed machining frequency response prediction for process optimization, Proceedings of the 2nd International Seminar on Improving Machine Tool Performance,La Baule, France, 2000

124