TF Proiect 1 [PDF]

Zitiervorschau

Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iași

Facultatea de Mecanică Departamentul de Autovehicule Rutiere

Proiect la disciplina: Tehnologii de Fabricatie

Anul universitar 2018-2019 Iași

CUPRINS ETAPA I – Principii de bază la proiectarea tehn. de prelucrare mecanică prin așchiere 1 1.1 Verificarea desenului de execuție 1.2 Stabilirea tipului de producție

4

7

1.3 Alegerea tipului de semifabricat 12 ETAPA II – Stabilirea traseului tehnologic 15 ETAPA III – Alegerea mașinilor unelte

20

ETAPA IV – Calculul adaosului de prelucrare și a dimensiunilor intermediare 21 ETAPA V – Calculul parametrilor regimului de așchiere / regimurilor ETAPA VI – Calculul normei tehnice de timp

47

ETAPA VII – Întocmirea planului de operații

50

BIBLIOGRAFIE

58

36

ETAPA I PRINCIPII DE BAZĂ LA PROIECTAREA TEHNOLOGIILOR DE PRELUCRARE MECANICĂ PRIN AȘCHIERE Date inițiale pentru proiectarea proceselor tehnologice și analiza lor Proiectarea procesului tehnologic este inerent legată de cunoașterea unor elemente numite generic „date inițiale”. Aceste date inițiale se referă la: 1) Documentația tehnică de bază; 2) Caracterul producției și mărimea lotului; 3) Desenul de execuție a semifabricatului; 4) Echipamentul tehnic disponibil; 5) Nivelul de calificare a cadrelor; 6) Alte condiții de lucru. Documentatia tehnică de bază. Este o parte componentă a documentației tehnice din construcția de mașini, alături de documentația de studiu, de documentația tehnologică și de documentația auxiliară. Documentația de bază cuprinde acele documente ale căror prevederi trebuie neapărat respectate în cursul execuției unui anumit produs. Din documentația tehnică de bază fac parte: a) desenele de execuție; b) schemele; c) desenele de instalare; d) borderoul documentației de bază; e) caietul de sarcini; 1

f) lista standardelor de stat, a normelor interne și a instrucțiunilor cu caracter republican; g) calculele speciale etc. Desenele de execuție sunt destinate să evidențieze forma, dimensiunile, condițiile tehnice pentru obiectul fabricat și pentru elementele lui componente (ansambluri de toate gradele, repere). Schemele sunt reprezentări grafice legate de funcționarea și construcția obiectului; se încadrează în această categorie schemele cinematice, hidraulice, electrice, diagramele de funcționare etc. Desenele de instalare cu menirea de a stabili legăturile obiectului executat cu elementele la care se racordează, pentru punerea sa în funcțiune; se pot stabili în acest fel eventualele corelații cu agregatele vecine etc. Borderoul documentației de bază cuprinde o evidență a documentelor componente ale documentației de bază. Caietul de sarcini se întocmește în scopul indicării tuturor condițiilor tehnice (referitoare atât la execuția, cât și la incercarea, exploatarea, verificarea obiectului de executat) care nu sunt precizate în standarde, în normele interne (republicane, departamentale) sau pe desenul de execuție. Lista standardelor de stat, a normelor interne și a instrucțiunilor cu caracter republican referitoare la obiectul de executat, la modul de verificare a acestuia, la materiale din care este obținut, este necesară pentru a vedea în ce măsură aceste standarde, norme etc. au fost respectate. Calculele speciale se referă cu precădere la acele calcule care trebuie eventual repetate în cursul procesului tehnologic de fabricație, cum ar fi calculele de rezolvare a lanțurilor de dimensiuni, calculele privind echilibrarea pieselor care suportă mișcări de rotație etc.; aceste calcule se completează, în măsura în care este posibil, cu exemple parțial sau total rezolvate. Elementele cuprinse mai sus formează așadar documentația tehnică de bază, necesară în timpul elaborării și desfășurării procesului tehnologic. Este bine ca la îndemâna tehnologului să se găsească toate documentele din componența documentației de bază, în această situație fiind posibilă formarea unei imagini generale asupra obiectului fabricat, asupra destinației și funcționării sale. Există totuși unele situații în care, dintre documentele enumerate anterior, nu sunt disponibile decât unele și aceasta în condiții perfect justificate: a) În momentul începerii execuției unui prototip, de exemplu sau a așa-numitei „serii zero”, este posibil ca cele mai multe componente ale documentației de bază să nu fi fost executate; mai mult, chiar reperele unui anumit produs (în faza de prototip) sunt susceptibile și afectate uneori de anumite înbunătățiri constructive. Elaborarea 2

procesului tehnologic se face în acest caz pe baza desenelor de execuție și a caietelor de sarcini, valabile numai pentru executarea prototipului sau a seriei zero; b) În întreprinderile producătoare de piese de schimb destinate să răspundă cerințelor de astfel de piese de la nivelul unei ramuri a economiei naționale, este posibil ca la dispoziția tehnologului să nu se găsească decât desenele de execuție. Astfel de situații pot apărea, de exemplu, în cazul necesității producerii unor piese de schimb pentru utilaje importate sau pentru utilaje cu o vechime mai mare, pentru care nu se dispune de elementele componente ale documentației de bază. Într-o asemenea situație, având la dispoziție doar piesa uzată și ansamblul condițiilor în care aceasta a funcționat, se întocmește așa-numitul desen de releveu, în fapt un desen de execuție, care va servi tehnologului în elaborarea procesului tehnologic de fabricație a respectivei piese de schimb. Se poate observa, din cele arătate, ca elementul cel mai important și în unele cazuri unicul element component al documentației de bază aflat la dispoziția tehnologului, îl constituie desenul de execuție. De menționat este faptul că prin desen de execuție se poate înțelege atât desenul de ansamblu general sau de subansablu, cât și desenul de execuție a unei piese oarecare; de obicei, în practică, prin desen de execuție se consideră însă numai desenul de execuție a unei piese oarecare; de obicei, în practică, prin desen de execuție se consideră însă numai desenul de execuție a unei piese. Desenul de ansamblu general trebuie să permită tehnologului înțelegerea construcției și uneori chiar a funcționării mașinii, cunoașterea subansamblurilor componente, a condițiilor esențiale referitoare la montajul mașinii, la principalele caracteristici de exploatare. Desenul de subansamblu precizează caracterul și mărimea ajustajelor între diferitele piese componente, dimensiunile de legătură cu subansamblurile învecinate, condițiile referitoare la asamblarea și montarea subansamblului. Tehnologul poate stabili prin desenul de subansamblu destinația și condițiile de funcționare a pieselor, necesitatea unor elemente privind precizia și rugozitatea suprafețelor. Denumire piesa: Manetă

3

ANALIZA DESENULUI DE EXECUȚIE

Așa cum s-a mai arătat, desenul de execuție constituie practic cel mai important document, pentru elaborarea procesului tehnologic de fabricație a unei piese, fiind în unele cazuri unicul document de care dispune tehnologul. Se admite totuși să nu existe nici chiar acest document în unele cazuri particulare, cum ar fi: -

pentru piesele ce se obțin din semifabricate profilate laminate (inclusiv țevi), prin retezarea lor sub un unghi drept sau pentru cele executate din tablă, prin tăierea dupa un cerc, pătrat sau un dreptunghi, fără nici un fel de prelucrare înainte de asamblare;

-

pentru piesele standardizate sau achiziționate din comerț, utilizate fără a suporta prelucrări suplimentare sau supuse doar unor tratamente termochimice sau chimice de protecție anticorozivă (tratamente menționate în tabelul de componență), dacă notarea conform standardelor le determină în mod univoc;

-

pentru ansamblurile nedemontabile ale produselor a căror construcție este extrem de simplă și când pentru execuție sunt suficiente reprezentările, cotele și condițiile tehnice din desenul de ansamblu (cum este cazul unor construcții metalice);

-

pentru piesele unicate, ale căror forme și dimensiuni definitive urmează a fi stabilite la montaj.

În astfel de situații, pentru elaborarea procesului tehnologic, este necesar să se apeleze la desenele de subansambluri sau la standardele care oferă detalii în legătură cu piesa în discuție. Aflat în fața unui desen de execuție pentru care urmează să proiecteze tehnologia, inginerul tehnolog execută o verificare a acestuia. Verificarea poate lua două aspecte: a) În primul rând are loc o verificare a respectării cerințelor standardelor în vigoare referitoare la modul de întocmire a desenelor și de înscriere a datelor tehnice. Această etapă implică în mică măsură cunoștințele de tehnologie; b) O a doua componentă a verificării, esențială pentru execuția piesei, o constituie examinarea tehnologicității de fabricație a acesteia. 4

Verificarea desenului are loc de obicei mintal; o dată cu acumularea unei experiențe mai bogate, timpul destinat acestei verificări se poate reduce într-o măsură apreciabilă. Pe baza verificării, tehnologul poate ajunge la concluzia că desenul îndeplinește toate condițiile pentru a se putea trece la etapele următoare. În unele cazuri, inginerul tehnolog poate însă constata existența unor lipsuri sau a unor deficiențe ale desenului; în principiu, în astfel de situații, este necesar ca tehnologul să ia legătura cu proiectantul utilajului sau cu reprezentantul autorizat al acestuia, pentru efectuarea eventualelor modificări pe desenul de execuție. De regulă, nu este permisă introducerea unor modificări pe desenele de execuție fără acordul proiectantului utilajului. Verificarea respectării prescripțiilor standardelor în vigoare. Desenul de execuție este un desen definitiv, întocmit la o scară standardizată; el trebuie să cuprindă toate datele necesare execuției piesei respective, așa cum arată de altfel și numele său. Aceste date privesc construcția piesei, forma, dimensiunile, toleranțele, gradul de finisare, materialul, eventual și alți parametri necesari execuției sau verificării produsului. Desenul de execuție se poate referi atât la o piesă din cadrul producției de bază, cât și la o piesă a unui dispozitiv, la o sculă, la un semifabricat etc. Pentru evitarea oricăror confuzii, este necesar ca desenele de execuției să satisfacă toate cerințele privind modul de întocmire a desenului (format, scară, reprezentare, cotare, înscrierea datelor etc.), cât și cele care se referă la datele tehnice (dimensiuni, materiale, toleranțe etc.) Nu este admisă existența unui singur desen pentru două piese, care sunt una – imaginea în oglindă a celeilalte, cu excepția cazului când procesul tehnologic asigură executarea simultană a ambelor piese după un singur desen. În același timp, pentru piesele similare ca formă, dar executate în mai multe variante dimensionale, se acceptă folosirea unor desene având aceste dimensiuni înscrise într-un tabel existent pe același desen. Obiectul va fi reprezentat pe desen o singură dată, la o scară standardizată, pentru una din tipodimensiunile din tabel, dimensiunile realizabile în mai multe variante fiind simbolizate prin litere. Se admite de asemenea să se întocmească un singur desen de execuție pentru piese de aceeași formă și cu aceleași dimensiuni, dar executate din materiale diferite. Este obligatorie numai utilizarea reprezentărilor și a semnelor convenționale standardizate; pot apărea alte reprezentări și semne, care nu sunt prevăzute în standarde, dacă există o legendă explicativă a acestora. Pe desen trebuie să apară precizări privind atât materialul în stare finită, cât și legate de starea inițială a materialului (semifabricat etc.). În desenele de execuție, piesele se reprezintă cu dimensiunile, starea suprafețelor și ceilalți parametri pe care îî au înainte de asamblare (de exemplu, după tratamentele termice,

5

termochimice de suprafață, acoperiri galvanice, dar înainte de acoperirile decorative prin vopsire, lăcuire). Dacă este vorba despre piese la a căror execuție trebuie lăsat un adaos pentru prelucrări ulterioare (la asamblare), acestea se reprezintă cu dimensiunile și starea suprafeței corespunzătoare piesei după prelucrarea definitivă de la asamblare, dar înscriindu-se, de exemplu, în imediata apropiere a parametrilor în discuție, cuvintele „După asamblare” sau „La montaj”. Se impune ca numărul de cote existente pe un desen de execuție să fie minim, dar totodată și suficient pentru execuția și verificarea piesei; nu este admisă repetarea aceleiași cote pe alte vederi sau secțiuni ale aceleiași piese. Trebuie de asemenea să se evite plasarea cotelor în așa fel încât să se formeze un lanț de cote închis. Dacă se impune totuși menționarea unor cote informative, care ar conduce la existența unui lanț închis, cotele informative se înscriu între paranteze și fără toleranțe. Este necesar să existe prescripții de precizie pentru toate cotele și toți parametrii din desen, prin indicarea abaterilor limită (min., max.). Aceste prescripții pot rezulta: -

din înscrierea abaterilor limită (valori sau simboluri) direct lângă parametrul indicat; aceste abateri sunt prescrise de obicei lângă cele standardizate;

-

din indicațiile generale de pe desen; astfel, de exemplu, pentru roți dințate, arcuri etc., există sisteme de toleranțe standardizate. Pentru cote fără indicații de toleranțe, se va face apel la standardul corespunzător. În mod similar, există toleranțe pentru cotele obținute prin turnare, matrițare etc.;

-

din subînțelegerea implicită a preciziei, care poate fi dedusă din celelalte date înscrise pe desen, cum ar fi cazul abaterilor de formă și de poziție, care sunt incluse în câmpul de toleranță la dimensiuni etc.

În spațiul liber al desenului, este necesar să fie înscrise, sub formă de text sau tabele, condițiile tehnice de calitate pentru piesa respectivă. Conținutul textului trebuie să fie concis și univoc. Unitățile de măsură existente în text trebuie să fie unități ISO sau unități de măsură tolerate pe timp nelimitat (conform standardelor în vigoare). Textul și tabelele se înscriu sub titlul „Condiții tehnice”, de regulă, în următoarea succesiune: a) Condiții pentru materiale în stare finită și eventual în stare inițială (semifabricat); b) Condiții privind precizia formei și a dimensiunilor; c) Condiții de calitate a suprafețelor (rugozitate, acoperiri de protecție etc.); d) Condiții legate de tratamentele termice, termochimice; 6

e) Condiții speciale de montaj; f) Condiții speciale de reglaj și de punere în funcțiune; g) Condiții speciale de recepție; h) Condiții speciale de exploatare; i) Indicații de marcare; j) Condiții speciale de transport și depozitare; k) Trimiteri la alte documente, care conțin referiri la condițiile tehnice ale produsului, altele decât cele indicate pe desen. În mod obișnuit, nu sunt acceptate pe desenele de execuție indicații tehnologice, cu excepția acelor indicații care se referă la alegerea semifabricatului sau la anumite procedee, condiții sau mijloace de execuție sau control, în măsura în care acestea sunt indispensabile pentru asigurarea calității produsului. În urma analizei desenului inițial se pot observa următoarele greșeli: 1. Lipsa chenarului 2. Lipa axelor de simetrie 3. Lipsa tolerantelor pe desenul de executie 4. Lipsa unor cote 5. Supradimensionarea

STABILIREA TIPULUI DE PRODUCȚIE Prin tehnologicitatea construcției unei mașini se apreciază măsura în care mașina este realizată în așa fel, încât pe de o parte, să satisfacă în totalitate cerințele de natură tehnicofuncțională și socială, iar pe de altă parte, să necesite cheltuieli minime de muncă vie și materializată. Se poate observa faptul că tehnologicitatea, ca noțiune, se referă de fapt la două aspecte: 1) Tehnologicitatea de exploatare, care privește latura utilizării mașinii sau produsului respectiv;

7

2) Tehnologicitatea de fabricație, legată de măsura în care produsul poate fi obținut cu un cost minim al execuției, cu un volum redus de muncă, cu un consum scăzut de materiale etc. Acest ultim aspect este avut în vedere cu precădere de către inginerul tehnolog, când examinează desenul unei piese; de altfel, în cuprinsul acestui subcapitol, în lipsa unor precizări suplimentare, referirile la tehnologicitate vor avea în vedere numai aspectele privind tehnologicitatea de fabricație. În principiu, se consideră că o piesă este tehnologică dacă: -

este posibilă asimilarea fabricației piesei în scurt timp;

-

se pot folosi procedee tehnologice moderne, de mare productivitate, pentru obținerea ei;

-

necesită un consum redus de material;

-

este posibilă o organizare optimă a fabricației, controlului și încercării diferitelor subansambluri, piese sau a mașinii în întregime etc.

Trecând la cazul concret al existenței unui anumit desen de execuție, tehnologul va urmări succesiv, dar nu obligatoriu în ordinea de mai jos, următoarele aspecte: a) Prelucrabilitatea prin așchiere (sau prin alte procedee de prelucrare a materialului); b) Forma constructivă a piesei; c) Posibilitatea folosirii unor elemente ale piesei în calitate de baze de referință, baze de așezare, baze de fixare; d) Modul de prescriere a toleranțelor și a rugozităților suprafețelor prelucrate; e) Gradul de unificare și normalizare a pieselor și a elementelor acestora.

A. Prelucrabilitatea prin așchiere Prelucrabilitatea prin așchiere a unui material este acea proprietate tehnologică ce se referă la capacitatea acestuia de a suporta prelucrări prin așchiere în condiții cât mai avantajoase pentru producător. Se afirmă că un material este ușor prelucrabil prin așchiere atunci când este posibilă utilizarea unor viteze mari de așchiere, dar cu cheltuieli minime de scule, cu solicitări mecanice și energetice reduse, cu obținerea unei rugozități optime a suprafeței prelucrate etc. Întrucât prelucrabilitatea prin așchiere a unui material se poate evalua din diferite puncte de vedere (al măsurii în care se uzează sculele așchietoare, al consumului de energie, al rugozității suprafeței prelucrate etc.), atunci când se fac aprecieri de prelucrabilitate, este absolut necesară și precizarea punctului de vedere prin prisma căruia se face evaluarea. 8

Aspectele considerate anterior se referă la prelucrabilitatea prin așchiere a materialelor, așchierea fiind de obicei una dintre prelucrările mecanice în legătură cu care este pregătit specialistul în tehnologia construcției de mașini. Revenind la examinarea desenului de execuție a unei piese, tehnologul poate constata că materialul prescris pentru un anumit reper este suficient de prelucrabil, nemainecesitând nici un fel de măsuri în acest sens. În alte cazuri, se poate ajunge însă la concluzia că materialul prescris se caracterizează printr-o prelucrabilitate scăzută. Este momentul aici să se precizeze următoarele: dacă în cazul prelucrărilor de degroșare interesează cu precădere ca prelucrarea să decurgă cu un consum minim de scule, cu o productivitate ridicată, cu solicitări mecanice scăzute, în condițiile unor regimuri de așchiere intense, altele vor fi condițiile care vor determina prelucrabilitatea la finisare, când se va urmări îndeosebi rugozitatea suprafeței ce se obține prin așchiere. Constatând, de exemplu, la examinarea desenului unei piese, că materialul prescris se caracterizează, în stare de semifabricat (înaintea prelucrărilor de degroșare), printr-o prelucrabilitate relativ scăzută, tehnologul va ști că în traseul tehnologic va trebui să fie cuprinsă, în prima parte a acestuia, o operație menită să amelioreze prelucrabilitatea prin așchiere. De obicei, se apelează la prescrierea unui tratament termic preliminar, care, spre deosebire de cel definitiv, urmărește îmbunătățirea prelucrabilității dintr-un anumit punct de vedere. Astfel, semifabricatele din oțeluri bogate în carbon sau din oțeluri aliate obținute prin prelucrări mecanice la cald, prin turnare etc., dispun de o duritate mai ridicată, fiind ca atare mai puțin prelucrabile prin degroșare; de reținut este însă că, pentru aceleași materiale, semifabricatele laminate sunt mai prelucrabile, datorită unui tratament de recoacere, aplicat de regulă în întreprinderea care livrează semifabricatele laminate. Este necesar să se precizeze faptul că, frecvent, prescrierea modalității concrete de aplicare a tratamentului termic constituie o sarcină a tehnologului pentru prelucrări la cald, care va completa și o documentație tehnologică specifică acestei operații; tehnologul pentru prelucrări prin așchiere constate necesitatea aplicării unui tratament termic și totodată să solicite atelierului de proiectare a tehnologiilor de prelucrare la cald întocmirea documentației în acest sens. Înaintea unor prelucrări de finisare, cum ar fi prelucrarea prin rectificare, se aplică, în cazul oțelurilor, de exemplu, tratamente termice de îmbunătățire sau de cementare și călire. Aceste tratamente au dublu rol: pe de o parte, se urmărește satisfacerea unor cerințe privind viitoarea utilizare a piesei, iar pe de altă parte, îmbunătățirea prelucrabilității, în vederea aplicării procedeelor de finisare, cunoscut fiind de această data, faptul că o duritate mai mare duce la realizarea unei rugozități mai scăzute. Un alt caz în care examinarea desenului trebuie să evidențieze existența unei bune prelucrabilități prin așchiere este cel al prelucrării pe strunguri automate. Criteriul esențial de evaluare a prelucrabilității îl constituie, în acest caz, posibilitatea de evacuare ușoară a așchiilor, care, astfel, prin răsucire și acumulare pe piesa prelucrată și pe sculă, ar determina oprirea prelucrării și ca atare diminuarea productivității, a principalului 9

avantaj al prelucrării pe mașini-unelte automate. Este cunoscut faptul că pentru piesele care urmează a fi prelucrate pe strunguri automate se recomandă a fi utilizate așa-numitele oțeluri pentru automate sau alte materiale care dau naștere unor așchii fărâmițate sau care se rup ușor. În concluzie, la examinarea desenului unei piese, tehnologul își va forma o imagine asupra prelucrabilității materialului din care se va executa piesa, urmând ca, de la caz la caz, să se țină cont, în elaborarea tehnologiei de prelucrare mecanică prin așchiere, de această importantă proprietate tehnologică.

B. Forma constructivă a piesei Examinarea desenului de execuție a unei piese va trebui să evidențieze și măsura în care forma constructivă asigură prelucrarea în condiții cât mai convenabile. O formă constructivă optimă a unei piese asigură o prelucrare cu un volum minim de muncă, dar cu respectarea prescripțiilor privind precizia dimensiunilor și starea suprafețelor. Tehnologul va trebui să constate ce suprafețe ale semifabricatului urmează a fi prelucrate prin așchiere și în ce măsură este posibilă realizarea acestor suprafețe la un cost minim și cu un volum de muncă redus. Totodată, va avea în vedere ca în timpul prelucrării, forma constructivă a piesei să asigure acesteia o rigiditate corespunzătoare. Examinarea desenului va trebui să scoată în evidență măsura în care diferitele suprafețe ale piesei, care urmează a fi executate prin așchiere, sunt ușor accesibile și pot fi prelucrate cu scule standardizate. Realizarea condițiilor de precizie și de calitate a suprafețelor cu un volum redus de muncă implică: -

existența unei forme constructive cât mai simple și ușor de prelucrat (suprafețe plane, suprafețe de revoluție);

-

posibilitatea utilizării corespunzătoare a unor suprafețe în calitate de suprafețe de orientare sau de fixare;

-

asigurarea unor posibilități de strângere suficientă a semifabricatului pe masa mașiniiunelte sau în dispozitiv, dar cu evitarea unor deformații dăunătoare, din cauza acestei strângeri;

-

accesul și ieșirea comodă a sculelor și verificatoarelor la nivelul suprafețelor de prelucrat; folosirea, pe cât posbil, a sculelor și verificatoarelor standardizate.

Pentru fiecare procedeu de prelucrare, pot fi luate în discuție unele forme constructive care se caracterizează printr-o tehnologicitate superioară.

10

C. Posibilitatea folosirii unor elemente ale piesei în calitate de baze de referință, baze de orientare, baze de fixare În cadrul studiului desenului de execuție, tehnologul va analiza modul de cotare a diferitelor suprafețe. În general, cotele care determină poziția suprafețelor se dau în raport cu o bază funcțională, fiind deci cote funcționale. Acestea se referă ca atare la dimensiunile esențiale pentru funcționarea obiectului reprezentat în desen. Spre deosebire de cotele funcționale, cotele nefuncționale nu prezintă importanță pentru funcționarea piesei, dar sunt indispensabile pentru determinarea formei acesteia, fiind deci utile în etapele de execuție a piesei respective. Din punct de vedere al prelucrării mecanice prin așchiere, o importanță deosebită trebuie acordată sistemului de cotare, de justețea și corectitudinea alegerii lui depinzând, în unele cazuri, modul de desfășurare a procesului tehnologic și anume modul de orientare și fixare a semifabricatului în dispozitive, modul de reglare a sculelor la dimensiunile de lucru, modul de măsurare a dimensiunilor rezultate din prelucrare etc. S-a arătat anterior faptul că modul de cotare utilizat în general în desenele de execuție este cel care ține cont de funcționarea piesei; în același timp, este însă necesar să se precizeze că luarea în considerare de către proiectantul unui utilaj și a cerințelor de natură tehnologică, în ceea ce privește modul de cotare, poate facilita elaborarea procesului tehnologic de prelucrare. Așa cum se cunoaște, baza de referință reprezintă un element material sau imaginar al piesei, în raport cu care se poziționează alte elemente, prin una sau mai multe cote. Baza de referință poate fi o suprafață a piesei (suprafața de referință) sau o axă de simetrie (axa de referință). Caracterul producției și mărimea lotului. O importanță hotărâtoare asupra elaborării procesului tehnologic revine cunoașterii caracterului producției și mărimii lotului. În raport cu caracterul producției (producție individuală, de serie mică, mijloace sau mare, de masă), se indică alegerea unor metode de prelucrare mai productive sau mai puțin productive, plecându-se însă și de la evaluarea costului de fabricație. În cazul unei producții individuale sau de serie mică, se va recurge la o proiectare mai puțin amănunțita a procesului tehnologic, la mașini-unelte universale, la cadre cu o calificare mai ridicată. În același timp pentru o producție de masă este recomandabilă utilizarea unor metode de mare productivitate, implicând existența mașinilor-unelte speciale, a unei proiectări detaliate a tehnologiei de prelucrare etc. Între cele două situații se vor afla evident cazurile producției de serie mijlocie și de serie mare. În ceea ce privește atribuirea caracterului de producție individuală, de serie sau de masă, o anumită clasificare se poate face pe baza greutății și a numărului pieselor ce urmează a fi executate. 11

Nu numai caracterul producției exercită însă influență asupra elaborării și desfășurării procesului tehnologic, ci și mărimea lotului. Această influență se manifestă pe de o parte în mod direct, prin modificarea ponderii timpului de pregătire-încheiere din timpul pe bucată, în cadrul normei de timp, iar pe de altă parte, în mod indirect, fiind afectate fondurile de investiții, ciclul de fabricație, timpul de așteptare a semifabricatelor etc. De altfel, în literatura de specialitate există numeroase relații legate de determinarea așa numitului lot optim, care să asigure un minimum al cheltuielilor de fabricație, în condițiile unei productivități cât mai mari. Stabilirea tipului de producție Caracterul producției

Piese Grele, buc/an

Mijlocii, buc/an

Ușoare, buc/an

Până la 5

Până la 10

Până la 100

5...100

10...200

100...500

Producție de serie mijlocie

100...300

200...500

500...1000

Producție de serie mare

300...1000

500...5000

5000...50000

Producție de masă

Peste 1000

Peste 5000

Peste 50000

Producție individuală Producție de serie mică

ALEGEREA TIPULUI DE SEMIFABRICAT Alegerea semifabricatelor destinate unor prelucrări mecanice ulterioare este una din problemele importante ale proiectării proceselor tehnologice. Felul operațiilor, ca și numărul lor, depinde foarte mult de alegerea semifabricatului. Precizia de prelucrare și prețul de cost sunt influențate de asemenea într-o mare măsură de semifabricatul utilizat în procesul de fabricație. Alegerea semifabricatului comportă din punct de vedere tehnologic stabilirea formei lui, a metodei prin care urmează să fie obținut, determinarea adaosurilor de prelucrare și a preciziei dimensiunilor. Diferitele metode de obținere a semifabricatelor sunt cum turnarea, matrițarea la cald și la rece, deși asigură aceeași precizie a formei și dimensiunilor, pot diferi mult între ele în ceea ce privește productivitatea și economicitatea. Fiecare metoda de semifabricație se caracterizează printr-o anumită precizie limită ce se poate obține, privind forma și dimensiunile semifabricatului, exercitând prin aceasta o influență asupra posibilităților de a folosi procedeele cele mai productive și mai economice de prelucrare prin așchiere. Volumul de muncă necesar pentru prelucrarea prin așchiere depinde în unele cazuri nu numai de precizia dimensiunilor semifabricatului, ci și de formă. 12

Rigiditatea insuficientă a semifabricatului, determinată de o formă necorespunzătoare a sa, limitează posibilitatea folosirii regimurilor de așchiere optime și duce inevitabil la deformarea piesei în cursul prelucrării mecanice și deci la micșorarea preciziei. Principalele metode de obținere a semifabricatelor în construcția de mașini sunt: metoda turnării, metoda prelucrării prin deformare, metoda tăierii după trasare sau după șablon și metoda sudării. Tehnologul trebuie să stabilească metoda de obținere a semifabricatului care asigură precizia necesară, precum și productivitatea și economicitatea maximă a întregului proces de fabricație. Problema alegerii semifabricatului se poate rezolva prin două metode principale: a. Pe calea obținerii unui semifabricat care să se aproprie cât mai mult ca formă și dimensiuni de piesa finită. În acest caz, cea mai mare parte a manoperei se face în atelierele de semifabricare și numai o parte relativ mică din procesul de prelucrare se execută în atelierele mecanice. b. Prin obținerea unui semifabricat cu adaosuri mari de semifabricate în care caz atelierele mecanice consumă partea principală a procesului și al prețului de cost pentru executarea piesei. Aplicarea uneia din aceste metode este determinată de volumul și felul producției. Prima metodă se aplică în mod obișnuit în cazul producției de masă, deoarece folosirea utilajului modern, costisitor, al atelierelor de semifabricarecare asigură obținerea semifabricatelor precise și cu productivitate ridicată, este justificată, din punct de vedere economic, numai în cazul unui volum mare al producției. A doua metodă este caracteristică producției individuale și în serie mică, la care întrebuințarea utilajului costisitor în atelierele de semifabricare reprezintă o soluție neeconomică. Forma semifabricatului este influențată simțitor de metoda de semifabricare. Forma pieselor trebuie să corespundă nu numai destinației lor funcționale, ci și posibilităților tehnologice ale metodei de confecționare adoptate, să asigure de asemenea ușurința prelucrării ulterioare prin așchiere și asamblare. Stabilirea formei și dimensiunii semifabricatelor se face de către tehnologul atelierului mecanic, în colaborare cu cel al atelierului de semifabricate. Tehnologul atelierului mecanic trebuie să stabilească prescripțiile referitoare la semifabricat, pentru a obține cea mai economică prelucrare; tehnologul atelierului de semifabricate trebuie să țină seama de condițiile concrete de lucru și de utilajul existent. În cazul când prescripțiile tehnice permit utilizarea mai multor feluri de semifabricate (forjate, laminate, matrițate), rezolvarea cea mai avantajoasă se obține prin întocmirea calculelor economice de comparare a variantelor diferitelor procedee de execuție a pieselor din diferite 13

semifabricate. În cele ce urmează, se vor prezenta avantajele și dezavantajele diferitelor metode de obținere a semifabricatelor.

Materialul ales pentru semifabricat: OL 50

Semifabricate turnate

14

ETAPA II STABILIREA TRASEULUI TEHNOLOGIC O etapă importantă în proiectarea procesului tehnologic de prelucrare prin așchiere o reprezintă determinarea structurii procesului și a numărului de operații. Numărul operațiilor (fazelor) tehnologice necesare executării pieselor este în strânsă legătură de condițiile tehnicofuncționale prescrise acestora. Operațiile tehologice se pot grupa în: operații de degroșare, operații de finisare și operații de netezire. În cadrul unui proces tehnologic se pot prevedea operații din categoria celor arătate anterior sau se poate renunța complet la prescrierea uneia sau chiar a tuturor categoriilor de operații tehnologice, suprafața piesei rămânând în starea rezultată din procesul de semifabricare. O corectă succesiune a operațiilor se stabilește atunci când se ține seama atât de condițiile tehnice, care asigură posibilitatea realizării lor, cât și din considerente economice, care asigură cheltuieli minime de fabricație. Numărul variantelor unui proces tehnologic de prelucrare mecanică prin așchiere va fi cu atât mai mare cu cât numărul suprafețelor piesei este mai mare. Un rol important în elaborarea proceselor tehnologice îl are modul cum vor fi realizate operațiile tehnologice: pe baza principiului diferențierii operațiilor sau pe baza principiului concentrării operațiilor de prelucrare. Alegerea principiului de realizare a operațiilor se face în concordanță cu volumul producției și dotarea tehnică cu utilaje. Proiectarea proceselor tehnologice și în special stabilirea succesiunii operațiilor de prelucrare și a conținutului acestora se efectuează pe baza unor principii care conduc în final la reducerea numărului variantelor tehnologice, apropiindu-le de varianta optimă din punct de vedere economic. Aceste principii sunt: 1. În cazul când piesa nu poate fi executată complet dintr-o singură operație, atunci se recomandă ca la prima operație a procesului tehnologic să fie prelucrată acea suprafață sau, în cazul când este necesar, acele suprafețe care vor servi drept baze tehnologice pentru operațiile ulterioare; 2. Operațiile sau fazele în timpul cărora există posibilitatea depistării unor defecte de semifabricare (porozități, fisuri, neomogenități etc.) se recomandă a fi executate pe cât posibil la începutul prelucrării; 3. Dacă baza de așezare nu coincide cu baza de măsurare, este necesar ca în operațiile următoare să se realizeze neapărat baza de măsurare prevăzută pe desenul piesei; 15

4. Se recomandă a se realiza mai întâi degroșarea suprafețelor și apoi finisarea lor; 5. Dacă în timpul realizării piesei rigiditatea acesteia se poate schimba, atunci este indicat a se executa mai întâi acele operații care nu conduc la micșorarea rigidității piesei; 6. La piesele de revoluție se vor prelucra mai întâi suprafețele cilindrice sau conice și apoi se vor executa suprafețele frontale; această recomandare apare necesară în scopul realizării dimensiunilor de lungime ale pieselor; 7. În cazul pieselor cu mai multe dimensiuni tolerate se va avea în vedere ca ordinea operațiilor de prelucrare să fie inversă gradului de precizie; o suprafață cu precizie ridicată se va prelucra înaintea altor suprafețe de precizie mai mică, întrucât aceasta este suceptibilă de a fi rebutată; 8. Pentru înlăturarea cheltuielilor legate de transportul interoperațional, în situația amplasării mașinilor după tipul prelucrărilor, se vor grupa operațiile identice; 9. Executarea găurilor, canalelor de pană, a canelurilor, a filetelor etc. se recomandă a se aplica către sfârșitul procesului tehnologic, în scopul evitării deteriorării cu ocazia transportului internațional; 10. În timpul elaborării semifabricatului pot lua naștere tensiuni interne; în acest caz este indicat ca între operațiile de degroșare și cele de finisare să existe un anumit timp pentru a se elimina aceste tensiuni (pe cale naturală sau artificială); 11. Succesiunea operațiilor tehnologice va fi astfel adoptată, încât să se obțină un timp de bază minim (pe baza micșorării lungimii cursei de lucru); 12. Este indicat ca la prelucrarea unei piese să se utilizeze cât mai puține baze tehnologice, pentru a se reduce numărul de prinderi și desprinderi, care atrag după sine erori de prelucrare și timpi auxiliari mari. Un proces tehnologic bine întocmit va trebui să respecte următoarea schemă de succesiune a operațiilor: -

prelucrarea suprafețelor care vor constitui baze tehnologice sau baze de măsurare pentru operațiile următoare; prelucrare de degroșare a suprafețelor principale ale piesei; finisarea acestor suprafețe principale, care se poate executa concomitent cu degroșarea; degroșarea și finisarea suprafețelor auxiliare; tratament termic (dacă este impus de condițiile tehnice); operații de netezire a suprafețelor principale; 16

-

executarea operațiilor conexe procesului tehnologic (cântăriri, echilibrări etc.); control tehnic al calității; în unele situații pot fi prevăzute operații de control intermediar după operațiile de importanță majoră, pentru a evita prelucrarea în continuare a unei piese care nu este corespunzătoare din punctul de vedere al calității.

După stabilirea succesiunii operațiilor și fazelor este necesar a se alege metoda prin care urmează a se realiza operația sau faza respectivă și apoi să se determine numărul de operații sau faze necesare realizării piesei finite. La alegerea metodei de prelucrare, un rol important îl are numărul operațiilor ce trebuie realizate și indicii tehnicoeconomici ce pot caracteriza fiecare mod de prelucrare.

Nr. Crt. 1

Denumire operaţie Suprafaţa 2

Schiţă operaţie

M.U.

3

4

1

Turnarea oțelului in formă

M.T.

2

Frezare de degrosare pe suprafața 3

UMC 5 axis machin e

17

Gaurire pe suprafața 2 UMC 5 axis machin e

3

4

5 6a 6b 6c

UMC 5 axis machin e

Gaurire pe suprafața 3

Operatie de racordare suprafetele a,b,c Frezare de finisare pe suprafeta 3 Frezare de finisare pe suprafeta 4 Frezare de finisare pe suprafeta 1,6

4 UMC 5 axis machin e

18

6d

Frezare de degrosare + finisare pe suprafeta 5

6

Întoarcere piesă.

6a

Fresare cu gaurire + finisare pe suprafata 7

6b

6c

6d

UMC 5 axis machin e

Frezare si gaurire pe supratata 7 Operatie de racordare + finisare pe suprafetele e,f

UMC 5 axis machin e

Operatie de tesire + finisare pe suprafata d

19

6e

UMC 5 axis machin e

Frezare de finisare pe suprafetele 1017

20

ETAPA III ALEGEREA MAȘINII UNELTE UMC 5 axis machine

21

ETAPA IV CALCULUL ADAOSULUI DE PRELUCRARE ȘI A DIMENSIUNILOR INTERMEDIARE Noțiuni de bază În construcția de mașini, pentru obținerea pieselor cu precizia necesară și calitatea suprafețelor impuse de condițiile funcționale, este necesar, de obicei, ca de pe semifabricat să se îndepărteze prin așchiere straturi de material care constituie adaosurile de prelucrare. Determinarea adaosurilor de prelucrare este strâns legată de calculul dimensiunilor intermediare și al dimensiunilor semifabricatului. Pe baza dimensiunilor intermediare se proiectează dispozitivele pentru prelucrări pe mașini-unelte, verificatoarele de tipul calibrelor, se stabilesc dimensiunile sculelor așchietoare la operațiile (fazele) succesive de prelucrare a găurilor: burghiu, lărgitor, alezor etc. Dimensiunile calculate ale semifabricatului servesc la proiectarea matrițelor, modelelor pentru execuția formelor de turnare, cutiilor de miezuri etc. Stabilirea unor valori optime ale adaosurilor de prelucrare permite efectuarea calculului corect al mesei semifabricatelor și al consumurilor specifice de materiale, precum și al regimurilor de așchiere și normelor tehnice de timp pentru operațiile de prelucrare mecanică prin așchiere. Pentru determinarea adaosurilor de prelucrare se folosesc următoarele metode: a. metoda experimental-statistică; b. metoda de calcul analitic. Prin metoda experimental-statistică adaosurile de prelucrare se stabilesc cu ajutorul unor standarde, normative sau tabele de adaosuri, alcătuite pe baza experienței uzinelor sau a unor date statistice. Folosirea tabelelor de adaosuri accelerează proiectarea proceselor tehnologice, însă nu prezintă garanția că adaosurile stabilite în acest mod sunt într-adevăr minime pentru condițiile concrete de prelucrare, deoarece adaosurile experimental-statistice sunt determinate fără a ține seama de succesiunea concretă a operațiilor (fazelor) de prelucrare a fiecărei suprafețe, de schemele de așezare a semifabricatului la diferite operații de prelucrare prin așchiere și de erorile prelucrării anterioare. Valorile adaosurilor experimental-statistice sunt în multe cazuri mai mari decât este strict necesar, deoarece au în vedere condiții de prelucrare pentru care adaosurile trebuie să fie acoperitoare în scopul evitării rebuturilor. Metoda de calcul analitic al adaosurilor de prelucrare, elaborată de V.M.Kovan, se bazează pe analiza factorilor care determină mărimea adaosului și stabilirea elementelor 22

componente ale acestuia pentru condițiile concrete de efectuare a diferitelor operații tehnologice. Această metodă permite evidențierea posibilităților de reducere a consumului specific de material și de micșorare a volumului de muncă al prelucrărilor mecanice la proiectarea unor procese tehnologice noi și la analiza celor existente. Calculul analitic al adaosurilor de prelucrare permite determinarea unor dimensiuni intermediare optime la toate operațiile succesive de prelucrare și asigură un număr minim de operații și faze de prelucrare, necesare obținerii calității prescrise a piesei prelucrate. În comparație cu valorile adaosurilor determinate experimental-statistic, calculul analitic poate conduce la economii de 6…15% din masa netă a piesei. Metoda de calcul analitic se recomandă să fie utilizată îndeosebi în condițiile producției de masă, de serie mare și de serie mijlocie. Această metodă se recomandă, de asemenea, în construcția de utilaje grele, chiar în condițiile fabricației individuale a pieselor de dimensiuni foarte mari. Pentru astfel de piese, adaosurile prea mari pot conduce la pierderi mari de metal prin așchiere; pe de altă parte, la prelucrarea pieselor mari este inadmisibil rebutul produs din cauza unor adaosuri insuficiente. La producția de serie mică și individuală a pieselor de precizie medie, când se schimbă frecvent obiectul producției și este necesară o durată scurtă a pregătirii tehnice a fabricației, metoda de calcul analitic nu se aplică de obicei din cauza volumului relativ mare de calcule, de aceea adaosurile de prelucrare se determină în acest caz din tabele, STAS-uri, GOST-uri etc. La utilizarea tabelelor trebuie să se analizeze dacă condițiile concrete ale procesului tehnologic corespund condițiilor pentru care au fost alcătuite tabelele normative. În toate cazurile în care există abateri față de condițiile tabelelor, adaosurile recomandate trebuie precizate prin calcul analitic. Se deosebesc următoarele noțiuni referitoare la adaosul de prelucrare: Adaosul de prelucrare intermediar este stratul de material ce se îndepărtează la operația (sau faza) respectivă de prelucrare prin așchiere de pe suprafața considerată. Acest adaos se determină ca diferență între dimensiunile obținute la două operații (faze) consecutive de prelucrare a suprafeței considerate. Adaosul de prelucrare total este stratul de material ce nu îndepărtează prin efectuarea tuturor operațiilor (fazelor) succesive de prelucrare prin așchiere a suprafeței considerate, de la semifabricat până la piesa finită, în scopul respectării condițiilor de precizie a suprafeței și de calitate a stratului superficial. Adaosul total al unei suprafețe reprezintă, deci, suma adaosurilor intermediare necesare pentru prelucrarea completă a suprafeței considerate. Adaosurile de prelucrare pot fi simetrice și asimetrice.

23

Adaosurile simetrice (bilaterale) sunt adaosurile prevăzute pentru prelucrarea suprafețelor exterioare și interioare de revoluție (cilindrice, conice etc.) sau pentru prelucrarea simultană a suprafețelor plane paralele opuse Adaosurile asimetrice (unilaterale) sunt adaosurile prevăzute pentru prelucrarea succesivă, în faze diferite, a suprafețelor plane opuse, sau adaosuri prevăzute numai pentru una dintre suprafețele opuse, cealaltă rămânând neprelucrată. Din categoria adaosurilor asimetrice fac parte și adaosurile pentru dimensiuni dintre suprafețele plane și axe de referință ale pieselor.

Metoda de calcul analitic al adaosurilor de prelucrare Calculul analitic al adaosurilor de prelucrare se efectuează numai după stabilirea traseului tehnologic (succesiunii operațiilor) cu precizarea schemei de orientare și a schemei de fixare la fiecare operație și precizarea procedeului de obținere a semifabricatului. Pentru fiecare operație trebuie calculată în prealabil eroarea de orientare și eroarea de fixare, care sunt mărimi ce se includ în relațiile de calcul ale adaosurilor. Fiecare semifabricat, în funcție de procedeul de semifabricare, se prezintă la prelucrarea mecanică cu anumite abateri dimensionale și de formă, abatari de la poziția prescrisă a suprafețelor și defecte de suprafață etc. Prin procesul de prelucrare mecanică aceste abateri se înlătură sau se reduc în limite admisibile. Ca urmare a execuției fiecărei faze de prelucrare, apar, de asemenea, și abateri produse de însuși procesul de așchiere, a căror mărime depinde de metoda de prelucrare aplicată, de regimurile de așchiere, de erorile geometrice ale mașinii-unelte și de alți factori tehnologici. La calculul analitic al adaosurilor de prelucrare se consideră că mărimea adaosului intermediar pentru operația (faza) considerată trebuie să fie suficientă pentru a putea fi înlăturate toate abaterile (fazei) precedente de prelucrare mecanică sau de tratament termic, precum și pentru compensarea erorii de instalare apărută la operația (faza) considerată. În continuare se vor prezenta succint abaterile rezultate din operațiile de prelucrare precedente și de prelucrare precedente și din operația de prelucrare considerată, a căror mărime influențează și determină mărimea adaosului de prelucrare intermediar.

24

1. Calitatea suprafețelor prelucrate este caracterizată de rugozitatea suprafeței și de adâncimea stratului superficial ale cărui structură și proprietăți se deosebesc de cele ale metalului de bază. Pentru a se evita mărirea succesivă în stratul superficial a abaterilor de la starea normală a metalului de bază, microneregularitățile și stratul superficial defect rezultat la prelucrarea precedentă trebuie îndepărtate la prelucrarea mecanică considerată. Mărimea microneregularităților suprafeței este caracterizată de înălțimea neregularităților profilului Rz , definită în STAS 5730/1-85 și GOST 2789-73. Înălțimea neregularităților profilului depinde de procedeul de prelucrare prin așchiere, de regimul de așchiere utilizat, de vibrațiile de înaltă frecvență ale mașinii-unelte sau sculei, de proprietățile materialului prelucrat (duritate etc.) și de alți factori tehnologici. Înălțimea neregularităților profilului Rz , rezultă la prelucrarea precedentă, va intra ca element component în relația de calcul a adaosului de prelucrare. La calculul adaosului de prelucrare necesar efectuării primei operații de prelucrare a fiecărei suprafețe mărimea Rz reprezintă înălțimea neregularităților semifabricatului. În stratul superficial, în care datorită prelucrării prin așchiere se produce deformarea grăunților cristalini, apar tensiuni remanente și duritatea superficială se mărește. Deci, pe o anumită adâncime, stratul superficial se ecruisează. La semifabricatele turnate din oțel există, de asemenea, defecte superficiale sub formă de sufluri mărunte, microfisuri, zone decarburate etc., care trebuie înlăturate prin așchiere. La semifabricatele matrițate și forjate liber din oțel, stratul superficial poate fi decarburat pe o anumită adâncime și cu oxizi formați pe o suprafață la încălzire. Adâncimea de așchiere trebuie să fie mai mare decât stratul de oxizi și cel decarburat. Prin urmare, stratul superficial cu proprietăți deosebite în sens negativ față de starea normală adică stratul superficial defect, rezultat la prelucrarea precedentă, trebuie îndepărtat prin așchiere, iar adâncimea S a acestui strat va intra ca element component în relația de calcul a adaosului. La calculul adaosului de prelucrare nu se consideră întreaga adâncime a stratului superficial ecruisat prin așchiere, ci numai adâncimea zonei superioare intens deformate. 2. Altă categorie de abateri ale semifabricatelor care influențează mărimea adaosului este reprezentată de abaterile de poziție ale suprafeței de prelucrat față de bazele tehnologice, denumite pe scurt abateri spațiale. Dintre abaterile spațiale fac parte: necoaxialitatea suprafeței exterioare (aleasă ca bază tehnologică) cu alezajul de prelucrat la semifabricatele bucșelor, cilindrilor și discurilor cu gaură prealabilă; necoaxialitatea treptelor unui arbore față de fusurile alese ca bază tehnologică sau față 25

de linia găurilor de centrare; neperpendicularitatea suprafeței plane frontale față de axa suprafeței cilindrice de orientare a semifabricatului; neparalelismul suprafeței plane de prelucrat față de suprafața plană de orientare la piese de tipul carcaselor etc. Abaterile spațiale apar datorită erorilor de execuție și deformării semifabricatelor forjate și turnate, datorită deformărilor de tratamente termice, precum și din cauza erorilor geometrice ale mașinilor unelte pe care se execută operațiile de prelucrare. La prelucrarea mecanică se poate produce de asemenea copierea la o scară mai mică a abaterilor ale semifabricatelor brute. Abaterile spațiale rezultate din prelucrarea precedentă constituie un termen component al relației de calcul al adaosului. 3. La fiecare instalare a semifabricatului pentru prelucrare pe mașina-unealtă, pot apărea erori de instalare. Datorită erorii de instalare, suprafața de prelucrat inițială nu ocupă o poziție invariabilă la toate semifabricatele din lot față de scula așchietoare reglată la dimensiune. Deplasarea suprafeței de prelucrat (inițială) care apare datorită acestei erori trebuie să fie compensată printr-un element component suplimentar al adaosului intermediar – eroarea de instalare la operația considerată. Trebuie precizat că eroarea de instalare se consideră în calculul adaosului de prelucrare intermediar numai pentru operații efectuate pe mașini-unelte reglate în prealabil la dimensiune, deci când precizia de prelucrare se asigură prin metoda obținerii automate a dimensiunilor. Dacă prelucrarea se execută prin metoda obținerii individuale a preciziei este necesară verificarea individuală a poziției fiecărui semifabricat pe mașina-unealtă și, în acest caz, în locul erorii de instalare, în relația de calcul a adaosului se introduce eroarea de verificare a semifabricatului, care se datorează impreciziei verificării după rizurile de trasare sau direct pe suprafețele semifabricatului care se fixează pe mașinaunealtă. Mărimea adaosului de prelucrare intermediar minim se calculează prin însumarea tuturor abaterilor prezentate mai sus.

26

Adaosul de prelucrare intermediar minim, pentru prelucrarea prin metoda obținerii automate a preciziei dimensiunilor, se calculează cu relațiile următoare: a. pentru adaosuri simetrice (pe diametru) la suprafețe exterioare și interioare de revoluție: 2 A pi min=2 ( R z i−1 +S i−1 ) +2 √ ρ2i−1 +ε 2i

(3.3)

b. pentru adaosuri simetrice (bilaterale) la suprafețe plane opuse, prelucrate simultan: 2 A pi min=2 ( R z i−1 +S i−1 ) +2(ρi−1 +ε i )

(3.4)

c. pentru adaosuri simetrice (unilaterale) la suprafețe plane opuse prelucrate succesiv sau pentru o singură suprafață plană: A pi min =R z i−1+ Si−1 + ρi−1 +ε i

(3.5)

Notațiile folosite sunt: -

A pi min este adaosul de prelucrare minim pentru operația (faza) i, considerat pe o parte (pe rază sau pe o singură față plană);

-

2 A pi min este adaosul de prelucrare minim pentru operația (faza) i, considerat pe diametru sau pe două fețe plane opuse, prelucrate simultan;

-

R z i−1 este înălțimea neregularităților profilului, rezultată la operația (faza) precedentă i-1;

-

Si−1 este adâncimea stratului superficial defect, format la operația (faza) precedentă i1;

-

ρi−1 reprezintă abaterile spațiale ale suprafeței de prelucrat față de bazele tehnologice ale piesei, rămase după efectuarea operației (fazei) precedente i-1;

-

ε i reprezintă eroarea de instalare a suprafeței de prelucrat (inițiale) la operația sau faza considerată i.

Dacă prelucrarea se face prin metoda obținerii individuale a preciziei dimensiunilor, cu treceri de probă, atunci în relațiile de calcul al adaosurilor, eroarea de instalare ε i este înlocuită prin eroarea de verificare ε vi la operația (faza) de prelucrare i. Valorile elementelor componente ale adaosului de prelucrare, din relațiile (3.3)…(3.5), depind de tipul pieselor, de material, de metodele de prelucrare prin așchiere pe mașini-unelte.

27

În unele cazuri concrete de prelucrare, unele din componentele adaosului de prelucrare minim se pot exclude din relația de calcul. La prelucrarea suprafețelor de revoluție cu orientarea semifabricatului pe găuri de centrare, între vârfuri, eroarea de instalare poate fi considerată zero pe direcția radială. La prelucrarea găurilor cu scule așchietoare care se autocentrează după gaura înițială (broșe, alezoare fixate articulat pe arborele principal al mașinii), abaterile spațiale de înclinare și deplasare ale axei găurii nu pot fi înlăturate și de aceea termenul ρi−1 se exclude din relația de calcul; totodată, datorită autocentrării sculei, eroarea de instalare este zero. La prelucrarea cu scule cu tăișuri geometric determinate sau la rectificarea unei suprafețe brute, dacă nu se cer condiții de respectare a dimensiunii (prelucrare pentru „suprafață curată”) stratul minim de metal care trebuie îndepărtat este format din termenii R z i−1 și Si−1 la care se adaugă abaterea de formă a suprafeței de prelucrat a semifabricatului brut. La supranetezire și lustruire, adaosul de prelucrare este determinat de înălțimea neregularităților, de erorile de reglare a sculei la dimensiune și de uzura acesteia, care nu depășesc de obicei ½ din toleranța de prelucrare. În relațiile de calcul ale adaosului de prelucrare, însumarea elementelor componente s-a făcut aritmetic. La prelucrarea mecanică a pieselor, o parte din componentele adaosului, firește, se pot compensa reciproc. De aceea, pentru determinarea adaosului intermediar minim, se poate înlocui însumarea aritmetică a elementelor componente prin relații care se bazează pe teoria probabilității și statistică matematică. Este de notat însă ca dacă se aplică metoda probabilistică de calcul, trebuie să se admită un procent oarecare de risc de obținere la o parte din piese a unor suprafețe pe care adaosul de prelucrare poate fi insuficient. În afară de aceasta, metoda este mai complicată din punct de vedere matematic, necesită calcule laborioase, astfel încât aplicarea ei este inutilă și nerațională din punct de vedere economic în condițiile producției de serie.

28

Dimensiuni prefabricat

Grosimea semifabricatului Calculul dimensiunilor intermediare Folosind datele din tabelul 1 se stabilesc urmatoarele valori ale adaosului minim de prelucrare: -

pentru strunjirea de degrosare A SD=4[mm]

-

pentru strunjirea de finisare A SF=0.3 [mm]

-

pentru rectificarea de degrosare A RD=0.1 [mm ]

-

pentru rectificarea de finisare A RF=0.05[ mm]

La calculul dimensiunilor intermediare intră toleranțele dimensionale ce se obțin la diferitele metode de prelucrare:

-

toleranța onținută în procesul de semifabricare: T SMF=1[mm ] toleranța obținută la strunjirea de degroșare: T SD=0.5[mm] toleranța obținuta la strunjirea de finisare:T SF=0.3[mm] toleranța obținuta la rectificarea de degroșare: T RD =0.1[mm] toleranța obținuta la rectificarea de finisare: T RF =0.05[mm]

Pentru obtinerea suprafeței 3: a) Dimensiunea semifabricatului se calculează astfel: 2 A SDnom + ai=2 ∙ 4.55+0.9=10[mm] Pentru suprafața 2: a) Frezare de degrosare 2 ∙ A SFnom=2∙ A SFmin +T SD =2∙ 1.75+0.5=4 [mm] d SDmax =d SFmax + ( 2∙ A SFnom )=16+ 4=20[mm] Dimensiunea înscrisă în traseul tehnologic va fi 200.1 −0.1 [mm] Prelucrarea suprafeței 3: 29

a) frezare de finisare 2 ∙ A SFnom=2∙ A SFmin +T SD =2∙ 1.75+0.5=6[mm] d SDmax =d SFmax + ( 2∙ A SFnom )=6+ 6=12 [mm ] d SDmin =d SDmax−T SD=18.5−0.5=18 [ mm ] Dimensiunea inscrisa in traseul tehnologic va fi 18[mm]

Abateri spațiale Cauzele principale care provoacă abateri spațiale ale suprafețelor sunt următoarele: -

deformațiile remanente ale semifabricatelor;

-

abaterile de poziție ale suprafețelor formelor de turnare, matrițelor (în limitele admise la execuția lor), care se copiază la prelucrările prin așchiere la o scară mai mică, precum și alte abateri spațiale care pot apărea la prelucrarea prin așchiere a semifabricatelor;

-

abaterile de la poziția reciprocă corectă a subansamblurilor mașinii-unelte și erorile deplasărilor relative ale diferitelor subansambluri care condiționează poziția relativă dintre scula așchietoare și piesa de prelucrat.

Deformațiile remanente ale semifabricatelor se produc mai ales ca rezultat al apariției tensiunilor interne, la răcirea neuniformă a semifabricatelor și la tratamente termice, când neuniformitatea încălzirii și răcirii pieselor determină formarea unor tensiuni termice, iar neuniformitatea transformărilor structurale în timp și pe secțiunea piesei respective provoacă tensiuni structurale. În timpul tratamentelor termice, deformările sunt apreciabile, mai ales la piesele lungi și complicate. Termenul din relația de calcul a adaosului de prelucrare trebuie să includă valoarea curbării la tratamentul termic al pieselor, pentru ca adaosul de prelucrare să poată compensa această deformație. Deformațiile remanente se produc, de asemenea, ca rezultat al redistribuirii tensiunilor interne, provocată la îndepărtarea straturilor de metal prin așchiere, în special la prelucrarea de degroșare a semifabricatelor. În urma micșorării abaterilor spațiale la operațiile de prelucrare succesive, aceste abateri devin foarte mici după operațiile de finisare și pot fi neglijate.

30

Abaterile spațiale spațiale vor fi deci luate în considerare în calcul: 1. la semifabricate brute, pentru prima fază tehnologică de prelucrarea prin așchiere a fiecărei suprafețe; 2. după prelucrarea de degroșare și cea de semifinisare cu scule cu tăișuri geometric determinate, pentru faza tehnologică următoare; 3. după tratamentul termic, chiar dacă anterior nu a existat o deformare. La calculul adaosurilor de prelucrare se vor considera numai acele abateri spațiale care nu se includ în câmpul de toleranță la dimensiunea suprafeței, ci au o valoare independentă. În unele cazuri, abaterea spațială este egală cu suma mai multor abateri componente, fiecare din aceasta fiind un vector. Pentru piesele din clasa arbori sunt caracteristice următoarele abateri spațiale: -

pentru suprafețele exterioare de revoluție – curbarea, abaterea de la coaxialitatea treptelor și eroarea de centrare;

-

pentru suprafețele frontale plane – perpendicularitatea suprafețelor frontale față de axa arborelui;

-

pentru găurile axiale ale arborilor cavi – deplasarea și înclinarea axei găurii.

După prelucrarea de degroșare, abaterea de la coaxialitatea treptelor care a existat la semifabricatul brut se micșorează, iar la faza tehnologică următoare este practic înlăturată. Eroarea de centrare este abaterea axei găurilor de centrare față de axa geometrică a semifabricatului. Neperpendicularitatea suprafețelor frontale față de axa arborelui este, de obicei, rezultatul erorilor geometrice ale mașinii-unelte. La retezarea (debitarea) semifabricatului și la prelucrarea capetelor acestora, abaterea spațială menționată este determinată de de neperpendicularitatea mișcării de avans pe axa semifabricatului și de deformațiile elastice ale sculei așchietoare. La strunjirea suprafețelor frontale ale treptelor cu diferențe mici între diametre, neperpendicularitatea suprafețelor frontale este mică și poate fi neglijată. Deplasarea axei găurii axiale față de axa geometrică a semifabricatului se datorează erorii de instalare la găurire. Înclinarea axei găurii axiale față de axa geometrică a semifabricatului este provocată de următoarele cauze:

31

-

neperpendicularitatea direcției de avans a burghiului față de suprafața frontală a piesei, ca rezultat al abaterilor de poziție ale subansamblurilor mașinii-unelte;

-

inegalitatea componentelor radiale ale forțelor de așchiere, care apare în cazul lungimii diferite a tăișurilor burghiului (ascuțire imprecisă a burghiului);

-

deformațiile elastice ale subansamblurilor mașinii-unelte, sub acțiunea componentei axiale a forței de așchiere.

32

Eroarea de instalare Eroare de instalare la operația considerată este caracterizată de mărimea deplasării suprafeței de prelucrat, după orientarea și fixarea în dispozitiv, față de poziția teoretică prevăzută de schema de orientare.

Eroarea de verificare La așezarea semifabricatelor în vederea prelucrării fără dispozitiv special, când reglarea sculei așchietoare la dimensiune se face prin treceri de probă pentru fiecare semifabricat în parte (obținerea individuală a preciziei dimensiunilor) precizia așezării se asigură prin verificarea individuală a poziției semifabricatului pe mașina-unealtă. În relația de calcul al adaosului de prelucrare se va introduce în locul erorii de instalare, eroarea de verificarea ε v la operația considerată. Eroarea de verificare a semifabricatului în universal și lunetă, pentru strunjirea interioară și rectificarea interioară, se face verificarea cu precizia până la ½ din toleranța la diametrul găurii prelucrate, deci ε v =0,5 ∙ T d

Calculul dimensiunilor intermediare Pe baza adaosurilor intermediare minime calculate se determină dimensiunile intermediare pentru fiecare suprafață a piesei de prelucrat, la toate operațiile de prelucrare. Dimensiunile intermediare sau operaționale sunt dimensiunile pe care le capătă în mod succesiv suprafețele piesei la diferitele operații (faze) de prelucrare prin așchiere, începând de la semifabricat până la piesa finită. Acestea sunt dimensiuni tehnologice care se notează în documentația de fabricație (plane de operații, fișe tehnologice etc.) și care determină, de asemenea, dimensiunile verificatoarelor de tipul calibrelor limitative, dimensiunile sculelor așchietoare pentru prelucrarea găurilor: burghiu, lărgitor, alezor etc. Dimensiunile intermediare trebuie obținute în limitele toleranțelor tehnologice, stabilite pentru operațiile succesive de prelucrare a fiecărei suprafețe. La ultima operație de prelucrare a fiecărei suprafețe rezultă dimensiunea finită, în limitele toleranței funcționale. Relațiile de calcul ale dimensiunilor intermediare se stabilesc din analiza schemelor de dispunere a adaosurilor intermediare și toleranțelor tehnologice. Dispunerea adaosurilor de prelucrare intermediare este diferită, după cum prelucrarea se realizează prin metoda obținerii

33

individuale sau prin metoda obținerii automate a dimensiunilor (cu reglarea sculelor după piese de probă sau după etalon). Dimensiunile nominale pentru diferitele operații (faze) de prelucrare a unei suprafețe, în cazul reglării prin treceri de probă, se iau astfel: Pentru suprafețe exterioare (tip arbore), dimensiunea nominală se ia egală cu dimensiunea maximă, câmpul de toleranță fiind dispus în minus față de dimensiunea nominală; în acest fel, executantul atinge la prelucrare mai întâi dimensiunea nominală și apoi urmează câmpul de toleranță, astfel încât sunt reduse la minim posibilitățile de apariție a rebutului nerecuperabil. Pentru suprafețele interioare (de tip alezaj), dimensiunea nominală se ia egală cu dimensiunea minimă, câmpul de toleranță fiind dispus în plus față de dimensiunea nominală. Și în acest caz, în timpul prelucrării se atinge mai întâi dimensiunea nominală, iar câmpul de toleranță urmează în sensul așchierii. Respectarea acestor recomandări corespunde așchierii spre maximum de material: în cazul arborelui, maximul de material corespunde dimensiunii maxime a arborelui, iar în cazul alezajului, maximul de material echivalează cu dimensiunea minimă a alezajului; se obține, astfel, micșorarea uzurii sculei și a consumului de energie pentru așchiere, deoarece executantul oprește prelucrarea la atingerea dimensiunii nominale.

Adaosurile de prelucrare pentru semifabricate laminate la cald și trase la rece Barele laminate se folosesc ca semifabricate pentru arbori netezi și în trepte cu diferențe relativ mici între diametrele treptelor, pentru piese din clasa pahare cu diametre până la 50mm, pentru bucșe cu diametrul până la 25mm, piese de tipul flanșelor etc. Pentru determinarea diametrului barelor laminate din care se prelucrează arbori în trepte se calculează succesiv adaosurile de prelucrare intermediare și dimensiunile intermediare pentru treapta cu diametrul cel mai mare. În cazul mai multor trepte cu diametre maxime egale, calculul se face pentru treapta cea mai precisă. La calculul adaosurilor se face pentru treapta cea mai precisă. La calculul adaosurilor valorile R z , S și ρ , precum și toleranța T se iau de la operația (faza) precedentă de prelucrare a suprafeței respective, iar eroarea de instalare ε de la operația (faza) considerată. Pentru determinarea adaosului la prima operație (fază) de prelucrare, valorile R z , S, ρ și toleranța T sunt cele corespunzătoare barelor laminate. Celelalte trepte ale arborelui, cu diametre mai mici, vor avea adaos suplimentar față de treapta cu diametrul maxim. Dacă adaosul tehnologic suplimentar pentru treptele cu diametre mai mici nu poate fi înlăturată într-o singură trecere atunci în prima trecere de degroșare se îndepărtează 60-70% din adaosul suplimentar, iar în a doua trecere, 30-40% din acest adaos. 34

Dacă toleranța la diametrul treptei celei mai mari coincide cu toleranța la diametrul barelor calibrate atunci diametrul barei calibrate se adoptă fără adaos de prelucrare pe treapta maximă. În mod analog se procedează pentru bare laminate cu secțiune pătrată, oțel lat etc. Pentru rectificarea arborilor după tratamentul termic va exclude din relația de calcul a adaosului adâncimea stratului superficial defect S.

Abateri spațiale la semifabricate laminate la cald și semifabricate calibrate Abaterile spațiale care trebuie luate în considerație la calculul adaosului de prelucrare pentru suprafețele de revoluție ale pieselor de tip arbore, prelucrate între vârfuri, sunt curbarea (abaterea de la rectilinitate a axei) și eroarea de centrare. Se deosebesc curbarea totală ρc max și curbarea locală ρc La prelucrarea între vârfuri curbarea locală ρc se calculează cu formula: ρc =2 ∆ c ∙ I c

(4.2)

pentru I c < ½ , în care I c este distanța în mm, de la secțiunea de prelucrat pentru care se determină curbarea până la capătul cel mai apropiat; l – lungimea totală; ∆ c – curbarea specifică, în μm/mm.

35

Prelucrarea mecanică a suprafețelor de revoluție Parametrii R z și S care se obțin după diferitele operații de prelucrare mecanică a suprafețelor de revoluție exterioare, precum și treptele de precizie în care se încadrează toleranța tehnologică la diametrul suprafeței prelucrate sunt date în tab. 4.9 pentru piese prelucrate din bare de oțel laminate la cald.

Tabel 4.9 Parametrii obținuți la prelucrarea oțelului laminat la cald. Suprafețele de revoluție exterioare. Procedeul de prelucrare

Treapta de precizie

R z , μm

S , μm

14 12 10…11 10…11 7…9

125 63 32…20 32…20 6,3…3,2

120 60 30 30 -

8…9 7…8 5…6

10 6,3 3,2…0,8

20 12 6…2

Strunjire: -

cojire degroșare finisare într-o singură fază fină de netezire (cu carburi sau cu diamant) Rectificarea între vârfuri și rectificare fără vârfuri: - degroșare - finisare sau într-o singură fază - fină de netezire

Prelucrarea mecanică a suprafețelor frontale Pentru calculul adaosului de prelucrare la prima operație de prelucrare a fețelor frontale plane, parametrii R z , S , ρ precum și toleranța T care intră în relația de calcul sunt parametrii caracteristici la debitarea barelor.

36

ETAPA V CALCULUL PARAMETRILOR REGIMULUI DE AȘCHIERE Principii și noțiuni de bază Pentru că așchierea metalelor să aibă loc sunt necesare două mișcări: mișcarea principală de așchiere și mișcarea de avans. La rândul ei, mișcarea de avans poate fi executată printr-o mișcare sau prin mai multe mișcări. La strunjire, mișcarea principală de așchiere este rotirea piesei, iar mișcarea de avans este mișcarea de translație a cuțitului. Strunjirea poate fi: exterioară și interioară. Strunjirea suprafețelor cilindrice exterioare:

Freza de degroșare STAS 351-86

37

Freza de degrosare STAS 6313-80

38

Elemente component ale regimului de frezare Aceste elemente sunt: a. adâncimea de frezare t care este definită ca mărimea tăișului principal aflat în contact cu piesa de prelucrat, măsurată perpendicular pe planul de lucru; b. viteza de frezare v care este definită ca viteza la un moment dat, în direcția mișcării de frezare, a unui punct de frezare considerat pe tăișul sculei; c. avansul s care este determinat de obicei în mm la o rotație a piesei sau a sculei.

Proprietățile așchietoare și domeniul de utilizare a materialelor Materialele utilizate pentru confecționarea părții utile a cuțitelor de strung pot fi împărțite în patru grupe: -

oțeluri pentru scule;

-

placuțe din carburi metalice dure;

-

materiale minaralo-ceramice;

-

diamante industriale.

Din prima grupă fac parte oțelurile rapide și cele slab aliate și oțelurile carbon pentru scule. Din a doua grupă, a carburilor metalice, fac parte plăcuțele din carbură de wolfram cu cobalt și plăcuțele din carburi de titan și de wolfram cu cobalt. Materialele mineralo-ceramice pentru scule au drept constituient de baza oxidul de aluminiu. Proprietățile așchietoare ale materialului pentru scule sunt definite prin rezistența sculei la un anumit regim de așchiere. În general, calitățile așchietoare superioare ale materialelor pentru scule sunt însoțite de o duritate ridicată și de o bună rezistență la uzură și stabilitate termică. Un alt factor important, care determină domeniul de utilizare. Un alt factor important, care determină domeniul de utilizare a diferitelor materiale pentru scule este rezistența mecanică (rezistența la încovoiere și reziliența materialului). La prelucrarea prin așchiere, în special la degroșare, tăișul sculei este

39

supus la solicitări dinamice, din care cauză sculele executate din material cu o rezistență necorespunzătoare vor fi scoase repede din funcțiune (din cauza fărimițării tăișului). Plăcuțele din carburi metalice se utilizează la confecționarea a numeroase scule așchietoare: cuțite, freze, adâncitoare etc. Aceste materiale își pierd caracteristicile lor mecanice, necesare așchierii metalelor la 1000oC…1100oC, în timp ce oțelurile rapide își pierd caracteristicile mecanice la 550oC...600oC, iar oțelul carbon la 250oC.

Uzura și durabilitatea sculei așchietoare În timpul așchierii metalelor, suprafețele sculei așchietoare care vin în contact cu piesa sau așchia care se degajă sunt supuse unui proces de uzură. Când uzura atinge o anumită mărime, scula trebuie reascuțită. Mărimea uzurii admisibile a sculei așchietoare se numește limită de uzură și se notează cu h d.

Calitatea și precizia suprafeței prelucrate În timpul prelucrării prin așchiere diferitele elemente ale sistemului piesă-sculă-mașinăunealtă se deformează elastic. Dacă forța de așchiere și rigiditatea sunt constante, în cursul prelucrării suprafeței considerate, nu apar abateri de formă ale suprafeței. De multe ori rigiditatea sistemului variază în cursul prelucrării suprafeței. Studiindu-se efectele variației rigidității în timpul prelucrării s-au putut trage următoarele concluzii: -

variația macrogeometriei suprafeței la prelucrarea între vârfuri, definită ca diferența dintre diametrul maxim și minim, nu depinde practic de componenta tangențială a forței de așchiere F z , ci de componenta radială F y ;

-

diferența dintre diametrele maxim și minim este egală cu dublul săgeții de încovoiere maxime, care ia naștere sub acțiunea componentei radiale a apăsării de așchiere.

Strunjirea exterioară și interioară Alegerea sculei. Industria constructoare de mașini folosește în marea majoritate a lucrărilor de strunjilor, cuțite prevăzute cu plăcuțe din carburi metalice, excepție făcând strunjirea unor profile sau a unor aliaje speciale. Stabilirea limitelor de uzură trebuie să țină seama de faptul că prin creșterea uzurii cuțitului se mărește valoarea componentei radiale a forței de așchiere, care determină abaterile de 40

formă ale suprafeței de prelucrat. Din această cauză, la prelucrarea unor piese nerigide, când săgeata de încovoiere a piesei determină precizia de prelucrare, trebuie considerate valori ale uzurii cuțitului mai mici decât cele recomandate pentru strunjirea de degroșare. Alegerea materialului părții active a cuțitului, pentru realizarea unei prelucrări în condiții date, se face în funcție de natura și proprietățile fizico-mecanice ale materialului semifabricatului. Materialul părții active poate fi oțel carbon pentru scule, oțel aliat pentru scule, oțel rapid, carburi metalice materiale mineralo-ceramice și diamante industriale. Alegerea adâncimii de așchiere. În majoritatea cazurilor, adaosul pentru prelucrarea de degroșare se îndepărtează într-o singură trecere deoarece în construcția modernă de mașini sunt adaosuri relativ mici. În cazul strunjirii de finisare se aplică aceeași recomandare, ținându-se cont că dacă prelucrarea de finisare suprafața trebuie să aibă o rugozitate egală cu cea indicată pe desenul de execuție al piesei respective. t=

2 Ap [mm] 2

(10.3)

Alegerea avansului. În cazul lucrărilor de strunjire, valoarea avansului depinde de: -

rezistența corpului cuțitului;

-

rezistența plăcuței din carburi metalice;

-

eforturile admise de mecanismele de avans ale mașinii-unelte;

-

momentul de torsiune admis de mecanismul mișcării principale a mașinii-unelte;

-

rigiditatea piesei de prelucrat, a mașinii-unelte și a dispozitivelor;

-

precizia prescrisă piesei;

-

calitatea suprafeței prelucrate.

Primii patru factori influențează alegerea avansului în special la prelucrarea de degroșare, iar ultimii doi la prelucrarea de semifinisare și finisare. Rigiditatea piesei, a mașinii-unelte și a dispozitivelor influențează alegerea avansului atât în cazul strunjirii de degroșare, cât și la cea de finisare.

41

Calculul adâncimii de așchiere (t) A nominal = Adaosul - S2

- suprafata frontală: 60 mm, Ra=3,2 μm; - frezare de degrosare: - t=3=3mm.

- S3

- suprafata plana circulara: ϕ=32 mm, Ra=3.2 μm; - Frezaee de degrosare: - t=10/2=5mm.

- S1

- suprafata cilindrica 5: ϕ=30 mm, Ra=3.2 μm;

- strunjire de degrosare: - t=0 mm; ( nu putem face strunjire de degroșare pentru că nu ar mai rămâne material pentru strunjirea de finisare) - strunjire de finisare: t=4/2=2mm;

Stabilirea și calculul avansului de lucru minim S - S2 - suprafața frontală: 60 mm, Ra=3,2 μm Prindere pe masa CNC S=

√

y1

E=2.1∗105

0.13∗E∗f adm∗D C 4∗t x HB n 1

1

D 3 ∗ ; L

( )

N ; mm2

y 1=0.75 cutit normal si1 pentru cutit pentru canelare siretezare ; +0.1 [ mm ] −diametru semifabricat D=20−0.1

L = 117 - dimensiune semifabricat x 1=1 n1 =0.35 t=1.5 mm C 4=0.047

42

HB=170 F=√ F z2 + F y2 I =0,05∗D4 =0.05∗❑4 f=

F∗L3 0.2∗76 3 = 3∗E∗I 2∗2.1∗10 5∗317646

Luam valori din tabel S=0.3 - 0.4 [mm/rot] SSD =0.36 mm/rot; - S3 - suprafata plana 5: 60 mm Ra=3.2 μm; SSF =0.36 mm/rot - S1 - suprafata cilindrica 5: ϕ=30 mm, Ra=3.2 μm; SSF =0,368 mm/rot;

Avansul longitudinal la operatiile de rectificare se calculeaza astfel Sl= β∗B

mm rot . piesa

unde: - β avansul longitudinal în fracțiuni - B lățimea discului abraziv RD - la rectificare de degroșare β=0,4.. 0.6. la noi pasul filetului 2mm ,B=2 B=30 mm => S RD=2 mm/rot

43

Pentru cuțitele cu corp de secțiune dreptunghiulară, din condiția de rezistență la încovoiere, se obține relația: Fz=

b ∙ h2 ∙ R ai [N] 6L

(10.5)

b = 16 mm; h = 10 mm; Rai =200 N / mm 2 ; T = 90 min; L = 1,5 h. Rai – efortul unitar admisibil la încovoiere al materialului din care este confecționat corpul cuțitului [N / mm2 ]; b – lățimea secțiunii cuțitului [mm]; h – înălțimea secțiunii cuțitului [mm]; L – lungimea în consolă a cuțitului [mm];

Forța principală de așchiere se determină cu următoarea relație: F z =C4 ∙ t x ∙ t y ∙ HB n [ N ] 1

1

(10.7)

1

C 4 – este un coeficient în funcție de materialul de prelucrat și de materialul sculei așchietoare; t – adâncimea de frezare [ mm ] ; s – avansul de frezare [mm/ rot ]; x 1 , y 1 – exponenții adâncimii și avansului de ferezare; HB – duritatea materialului de prelucrat; n1 – exponentul durității materialului de prelucrat.

Dacă se adoptă pentru Rai valoarea Rai =200 ¿ , relațiile vor lua forma: -

pentru cuțite de secțiune dreptunghiulară: h 3,33 hb( ) L s= [mm/rot ] x C 4 ∙ L∙ t ∙ HB n

√

y1

1

(10.10)

1

44

45

În calcule se va ține seama de săgeata de încovoiere a piesei sub acțiunea componentei radiale F y și a celei tangețiale F z a apăsării de așchiere. Componenta tangențială F y se va determina cu formula: F y =C 5 ∙ t x ∙ HBn ∙ s y [N ] 2

2

(10.20)

2

În cazul frezarii, săgeata maximă de încovoiere a piesei se determină cu formulele: -

pentru prinderea între vârfuri: F ∙ L3 f= [mm] 48 ∙ E∙ I

(10.21)

Avansul ales trebuie să respecte următoarele condiții: -

săgeata de încovoiere a piesei în direcția componentei radiale a apăsării de așchiere nu trebuie să depășească 0,25 din câmpul de toleranță pentru prelucrarea piesei, la strunjirea de finisare;

-

săgeata de încovoiere a piesei în direcția rezultantă componentelor F z și F y ale apăsării de așchiere trebuie să fie, în funcție de stabilitatea la vibrații a sistemului și de condițiile tehnice pentru prelucrarea piesei, între limitele 0,2 – 0,4 mm, în cazul strunjirii de degroșare și semifinisare.

Verificarea avansului după săgeata de încovoiere în direcția rezultantei componentelor F z și F y ale apăsării de așchiere se face în cazul strunjirilor de degroșare și semifinisare. Rezultanta se determină cu formula:

F=√( F ¿¿ z)2 +(F ¿¿ y)2 [ N ]¿ ¿ (10.25)

46

Determinarea vitezei de așchiere În cazul strunjirii longitudinale, viteza de așchiere poate fi exprimată cu relația: v=

Cv HB n T ∙t ∙ s ∙( ) 200 xv

yv

∙ k 1 ∙ k 2 ∙ k 3 ∙ … ∙k 9 [m/min ]

(10.29)

C v – este un coeficient care depinde de caracteristicile materialului care se prelucrează și ale materialului sculei așchietoare; T – durabilitatea sculei așchietoare [min]; m – exponentul durabilității; t – adâncimea de așchiere [mm]; s – avansul de așchiere [mm/ rot ]; HB – duritatea materialului de prelucrat [înunități Brin nel ]; x v , y v – exponenții adâncimii de așchiere avansului; n – exponentul durității materialului supus prelucrării; k 1 … k 9 – diferiți coeficienți care țin cont de condițiile diferite de lucru în comparație cu cele considerate.

Pentru coeficientul k 3 se ține seama de influența unghiului tăișului secundar x 1 : k 3=(

a 0,09 ) x1

(10.32)

a = 10 (pentru scule din oțel rapid); a = 15 (pentru scule armate cu plăcuțe dure). x 1=1 Prin coeficientul k 4 se ține seama de influența razei de racordare a vârfului cuțitului: r μ k 4=( ) 2

(10.33)

r = 1; μ=1; k 4=0 . 47

48

µ - este un exponent funcție de tipul prelucrării și de materialul de prelucrat: -

pentru prelucrarea de degroșare: μ=0,1;

-

pentru prelucrarea de finisare a oțelului și a aliajelor de aluminiu și magneziu: μ=0,2;

-

pentru prelucrarea de finisare a fontei și a aliajelor de cupru: μ=0,08.

Calculul vitezei de așchiere Cv

v=

T mtX sy v

v

HB 200

n

( )

Pentru oțel și S > 0.25 => Cv=47.4; m=0,15; x v =0,2 ; y v =0,5; T=90 min HB=170 ;=> n=1,75; 48.2

v=

900.15∗t 0.2 ¿ s 0.5 ¿ - S1

170 200

1.75

( )

- suprafața ^plana : 60mm mm, Ra=3,2 μm - frezare de degrosare s=0.38 , t=5 ;

v=

35.4 m =40.15 ; 0.5 s 5 ¿ 0.37 0.2

- S3

- suprafața plana circulara 5: ϕ=30 mm, Ra=3.2 μm; - frezare de degrosare s=0.368 , t=2 ;

v=

32.07 m =46.02 ; 0.5 s 2 ¿ 0.368

- S1

0.2

- suprafața cilindrică 5: ϕ=30 mm, Ra=3.2 μm; 49

- frezare de degroșare s=0.4 , t=4 ; v=

32,435 m =40.521 ; 0.5 s 4 ¿ 0.443 0.2

Turația optima n opt = - S1

1000∗v opt pi∗D - suprafața plana: 60 mm, Ra=3,2 μm - Frezare de degroșare s=0.36 , t=5 ; v=40.15 n opt =386.56 rot/min=>n=400 rot/min;

- S3

- suprafața plana circulara 5: ϕ=30 mm, Ra=3.2 μm; - Frezare de degroșare s=0.368 , t=2 ; v=46.02

m ; s

n opt =945rot/min=>n=970 rot/min; - S1

- suprafața cilindrică 5: ϕ=30 mm, Ra=3.2 μm; - frezare de degroșare s=0.4 , t=4 ; v=40.521

m ; s

n opt =1593 rot/min=>n=1600rot/min;

Puterea de așchiere N as=

F z∗V ef ; 6000∗η

η=0.8−0.85; F z =0,9−1,2 ; V ef =

π∗d∗N MU ; 1000

N MRU =7 kw ;

50

m ;=¿ s

N SN 400 =8 kw ;

- S1

- suprafața plana: 60 mm, Ra=3,2 μm

SD - V ef =

- S3

- suprafața plana circulara 5: ϕ=30 mm, Ra=3.2 μm;

SD - V ef =

- S1

π∗20∗8000 1.1∗502 =502 ; N as= =0.115 kW ; 1000 6000∗0.8

π∗20∗8000 1.1∗502 =502 ; N as= =0.115 kW ; 1000 6000∗0.8

- suprafața cilindrică 5: ϕ=30 mm, Ra=3.2 μm;

SF - V ef =

π∗16∗8000 1.1∗401 =401; N as = =0.092 kW ; 1000 6000∗0.8

ETAPA VI CALCULUL NORMEI TEHNICE DE TIMP Activitatea unităților industriale se caracterizează printr-un consum de muncă determinat de condițiile în care se execută producția. Consumul de muncă pentru o activitate depusă este materializat prin norme de timp pentru a executa o fază sau o operație a procesului tehnologic. Norma de timp sau norma de producție, reprezintă criterii de apreciere a economicității unui proces de prelucrare, putându-se urmări și determina creșterea productivității muncii.

Structura normei tehnice de timp Pentru obținerea unei eficiențe maxime, în etapa de proiectare a proceselor tehnologice, trebuie să se urmărească realizarea de consumuri minime de timp atât pe operație, cât și pe întregul proces de fabricație al unei piese. 51

Norma de muncă servește drept unitate de măsură pentru munca depusă și reprezintă sarcina de producție ce urmează a fi efectuată de unul sau mai muți muncitori, de un anumit grad de calificare, într-un timp determinat. Norma de timp, N t , reprezintă timpul necesar executării unei lucrări sau operații, de unul sau mai mulți muncitori, în anumite condiții tehnico-organizatorice. Norma de producție, N p , reprezintă cantitatea de produse ce trebuie executată de unul sau mai mulți muncitori într-un anumit timp și anumite condiții tehnico-organizatorice. Timpul de pregătire-încheiere, T pî , este acela în care muncitorul, înainte de începerea lucrului, pregătește tot ce este necesar procesului de prelucare, cum ar fi: citirea desenului sau primirea comenzii, pregătirea sculelor, dispozitivelor, verificatoarelor, reglarea mașinii-unelte, iar la sfârșitul lucrului să aducă locul de muncă în situația inițială, care se face prin următoarele activități: predarea lucrului executat, predarea restului de material care a rămas neprelucrat, scoaterea sculelor, dispozitivelor și verificatoarelor și predarea lor. Timpul unitar, T u , este format din timpul efectiv, timpul de deservire și timpul de odihnă. Timpul efectiv, T e , sau timpul operativ, este timpul consumat pentru prelucrarea materialului, în decursul căruia se realizează procesul tehnologic propriu-zis. Elementele operației care formează timpul efectiv se repetă la prelucrarea fiecărei piese, sau la un anumit număr de piese. Timpul efectiv este format din timpul de bază sau tehnologic, t b , și timpul ajutător sau auxiliar, t a. Timpul de bază este timpul consumat pentru transformarea, prin prelucrare, a materialului. Timpul de bază depinde direct de regimul de lucru și se poate determina prin calcul sau prin cronometrare. Timpul auxiliar este timpul consumat pentru acțiunile ajutoătoare executării lucrării în timpul de bază. În decursul timpului ajutător, materialul nu suferă nici o transformare. Timpul auxiliar se consumă pentru fixarea pieselor, pornirea și oprirea mașinii-unelte, apropierea și îndepărtarea sculelor, măsurarea dimensiunilor, luarea și deplasarea piesei etc. Timpul pentru deservirea locului de muncă, t d , este timpul consumat pentru îngrijirea și păstrarea în stare de funcționare a mașinii și a locului de muncă pe toată durata zilei de lucru. Acest timp se împarte în: -

timp pentru deservire tehnică, t dt ; timp pentru deservire organizatorică, t do. 52

Timpul pentru deservirea tehnică a locului de muncă cuprinde: înlocuirea sculelor în momentul uzării, reglarea dispozitivelor sau utilajului în timpul zilei de lucru, îndepărtarea așchiilor etc. Timpul pentru deservirea organizatorică a locului de muncă poate cuprinde: curățirea și ungerea utilajului la sfârșitul schimbului, curățirea și așezarea sculelor etc. Timpul de odihnă și necesității fiziologice, t on , este reglementat de condițiile de muncă și este folosit pentru odihnă și exerciții fizice impuse de particularitățile fiziologice ale proceselor tehnologice, cât și pentru necesitățile firești. Norma de timp entru prelucrarea unei singure piese se poate determina cu relația: Nt=

T pi +t b +t a +t dt + t do +t on n

Formula generala de calcul N t=

(7.4) T Pi +t b +t aux +t dt +t odihna+ t do n

T Pi=timp de pregatire incheiere o singuradata pe operatie ; t b=timp de baza ; t aux=timp auxiliar ; t dt =timp de deservire tehnica ; t odihna=timp de odihna ; t do=timp de deservire organizationala ; n= numarul de piese (10000 de piese pe an ) ;

- S1

- suprafața plana: 60 mm, Ra=3,2 μm

SD(i=1)- s=0.015

mm m rot , nopt =380 ,t=3 mm , v=40 ; rot s min

N tSD t b=

l+ l 1+l 2 D ∗i ;i=1; l= =10 mm ; l 1=1 mm ;l 2 =2=¿ s∗n 2 53

t b=

10+1+2 mm ∗1=2.28 min mm 0.015 ∗380 rot /min rot

t a=t a 1+ t a 1 +t a 3 +t a5 t a 1=0.4 min ; t a 2=0.03+0.02+0.02++ 0.02+ 0.05+0.09=0.23 min; t a 3=0.2 min ; t a 5=0.16 min ; t a=0.4 +0.23+0.2+0.16=0.59 min ; t dt =5 %∗2.28=0.114 min ; t do=1 %∗1=0.01 min ; t odihna=3.5 %∗1=0.035min ; T Pi=10 min ⁡(cu pindere∈universal) N tSD = - S5

10 + 2.28+ 0.23+0.114 +0.01+0.035=2.67 min 10000 - suprafața cilindrică 5: ϕ=32 mm, Ra=3.2 μm; - strunjire de degroșare s=0.36 , t=5 ; v=38.74

m ;n=380 rot/min; s

N tSF t b=

l+ l 1+l 2 ∗i ;i=1; l=111 mm ; l 1=5 mm ; l 2=5>¿ s∗n

t b=

121mm ∗1=0.88 min 0.36 mm/rot∗380 rot / min

t a=t a 1+ t a 1 +t a 3 +t a5 t a 1=0.4 min ; t a 2=0.03+0.05+ 0.02+ 0.02+ 0.06+0.05+ 0.09+ 0.03+0.05=0.42; 54

t a 3=0.15 min ;(cu sublerul) t a 5=0.21 min ; t a=0.4 +0.42+0.15+0.21=1.202min ; t dt =5 %∗t b =0.05∗0.88 min¿ 0,044 min; t do=1 %∗1 min=0.01 min ; t odihna=3 %∗1 min=0.03min ; T Pi=9 min ; N tSF =

-S3

9 + 0.88+1.2+0.044+ 0.01+ 0.03=2.16 min 10000

- suprafața plana circulara 5: ϕ=30 mm, Ra=3.2 μm;

- Frezare de degroșare s=0.368 , t=2 ; v=46.02

m ;n=600 rot/min; s

N tSF t b=

l+ l 1+l 2 ∗i ;i=1; l=23; l 1=5 mm ; l 2=5> ¿ s∗n

t b=

33 mm ∗1=0.093 min 0.368 mm/rot∗955 rot / min

t a=t a 1+ t a 1 +t a 3 +t a5 t a 1=0.4 min ; t a 2=0.03+0.05+ 0.02+ 0.02+ 0.06+0.05+ 0.09+ 0.03+0.05=0.42; t a 3=0.15 min ; (cu sublerul) t a 5=0.21 min ; t a=0.4 +0.42+0.15+0.21=1.202min ; t dt =5 %∗t b =0.05∗0.093min ¿ 0.004 min; 55

t do=1 %∗1 min=0.01 min ; t odihna=3 %∗1 min=0.03min ; T Pi=9 min ; N tSF =

9 + 0.093+1.2+0.0046+0.01+0.03=1.33 min 10000

Bibliografie - “Proiectarea tehnologiilor de prelucrare mecanică prin așchiere” – Manual de proiectare VOLUMUL 1, C. Picos, O. Pruteanu, C. Bohoslevici, Gh. Coman, V. Braha, Dr. Paraschiv, L. Slătineanu, Tr. Grămescu - Instltutul Politehnic „Gh Asachi" , Iași - Al. Marin, V. Ionesii, Al. Toca - Institutul Politehnic “S. Lazo", Chisinău - „Concepția și managementul tehnologiilor de fabricație” – dr.ing. Lucian L. Tăbăcaru, dr.ing. Octavian V. Pruteanu, Editura JUNIMEA Iași 2007

56