Tehnologii de Prelucrare a Pieselor cu Filet de Miscare

CUPRINS

Capitolul I

ASAMBLĂRI FILETATE …………………………………………………….3

1.1 Generalități …………………………………………………………..3

1.2 Elementele asamblărilor filetate ………………………………….5

1.3 Material și tehnologie ……………………………………………13

1.4 Considerații teoretice …………………………………………………14

1.5 Fenomene de deteriorare a

asamblărilor filetate solicitate centric ……………………………17

1.6 Calculul filetului ……………………………………………………18

1.7 Descrierea și funcționarea bacului de orientare

și fixare ………………………………………………………………………20

Capitolul II

PROIECTAREA „BACULUI DE ORIENTARE ȘI FIXARE” …………..23

2.1 Proiectarea mecanismului șurub – piuliță, cu

frecare de alunecare ………………………………………………………23

2.2 Calculul lagărelor de alunecare radiale

ale șurubului de acționare ……………………………………………….29

Capitolul III

TEHNOLOGIA DE EXECUȚIE A PIESEI

„ȘURUB DE ACȚIONARE’’ PE MAȘINI-UNELTE CLASICE ………..31

3.1 Analiza tehnologică a piesei ………………………………………..31

3.2 Stabilirea tipului de producție și a

lotului optim ………………………………………………………………..33

3.3 Alegerea semifabricatului ……………………………………………35

3.4 Itinerariul tehnologic de prelucrare al piesei ………………….…37

3.5 Calculul adaosurilor de prelucrare și

stabilirea dimensiunilor intermediare …………………………………40

3.6 Calculul regimurilor de așchiere ……………………………………42

3.7 Normarea tehnologică a operațiilor de așchiere …………….….49

3.8 Prezentarea sculelor așchietoare și

mașinilor-unelte folosite …………………………………………………52

Capitolul IV

TEHNOLOGIA DE PRELUCRARE A PIESEI

„ȘURUB DE ACȚIONARE”

PE MAȘINI-UNELTE CU COMANDĂ NUMERICĂ …………………….54

4.1 Programul NC ………………………………………………………….54

4.2 Programarea mașinilor-unelte NC …………………………………57

4.3 Limbajul EXAPT. Origine. Caracterizare fundamentală ………..65

4.4 Prelucrarea piesei „șurub de mișcare” pe strung

revolver cu comandă numerică TOS …………………………………..68

Capitolul V

CALCULUL COSTULUI DE FABRICAȚIE

AL PIESEI „ȘURUB DE ACȚIONARE” …………………………………74

5.1 Calculul costului de fabricație al piesei „șurub de acționare”

executat pe mașini-unelte clasice ………………………………………74

5.2 Calculul costului de fabricație al piesei „șurub de acționare”

executat pe strung cu comandă numerică TOS ……………………..76

5.3 Determinarea seriei critice de fabricație pe mașini-unelte

cu comandă numerică ……………………………………………………78

BIBLIOGRAFIE …………………………………………………………….83

Capitolul I

ASAMBLĂRI FILETATE

1.1 GENERALITĂȚI

Filetul este o nervură elicoidală pe o suprafață de rotație, cilindrică sau conică.

Când se execută pe o suprafață exterioară se numește filet exterior, iar când se execută pe o suprafață interioară se numește filet interior.

După profilul secțiunii nervurii generatoare, se cunosc:

filete triunghiulare;

filete pătrate;

filete trapezoidale ș.a., (fig. 1.1, a și b).

Fig. 1.1 Profilul secțiunii nervurii generatoare

Filetul are o mare aplicare în executarea unor elemente de asamblare (șuruburi, piulițe etc.) sau a altor piese din construcția de mașini, fiind unul din mijloacele cele mai utilizate pentru realizarea asamblărilor demontabile.

Asamblările filetate sunt asamblări demontabile realizate cu ajutorul unor piese filetate conjugate, figura 1.2.

Piesa 1 filetată la exterior se numește șurub, iar piesa 2, filetată la interior se numește piuliță. Elementul principal al șurubului și piuliței este filetul.

Geometric, filetul este obținut prin deplasarea unei figuri geometrice generatoare de-a lungul unei elice directoare înfășurate pe o suprafață cilindrică sau conică.

Fig.1.2 Asamblare filetată

Desfășurata unei elice directoare cilindrice fiind un plan înclinat, figura 1.3, se stabilește o analogie funcțională între planul înclinat și asamblările prin filet.

Fig.1.3 Desfășurata elicei directoare

Ca urmare a prezenței filetului, o mișcare de rotație imprimată uneia din piese este obligatoriu însoțită de o mișcare de translație pentru aceeași piesă sau pentru

După rolul funcțional asamblările filetate pot fi: de fixare, cu sau fără strângere inițială, formând grupa cea mai utilizată de asamblări filetate, de reglare, servind pentru fixarea poziției relative a două piese, de mișcare, transformând mișcarea de rotație, imprimată obișnuit șurubului, în mișcare de translație pentru șurub sau piuliță, de măsurare.

Asamblările prin filet au răspândire foarte largă în construcția de mașini, peste 60 % din piesele componente ale unei mașini au filet.

Această utilizare largă este justificată de următoarele avantaje: realizarea unor forțe de strângere mari, folosind forțe de acționare mici, gabarit redus, posibilitatea adoptării formei piuliței și a capului șurubului la forma pieselor de îmbinat, tehnologii simple de fabricație atât în producția individuală, cât și în producția de masă.

Utilizarea este limitată de următoarele dezavantaje: existența unor puternici concentratori de tensiuni în zona filetată, necesitatea asigurării asamblărilor împotriva autodesfacerii, necunoașterea exactă a forțelor de strângere, lipsa de autocentrare, randament scăzut.

1.2 ELEMENTELE ASAMBLĂRILOR FILETATE

1.2.1 Elemente geometrice ale filetelor

Elicea cilindrică este curba în spațiu descrisă de un punct A0, care execută o mișcare uniformă de translație de-a lungul generatoarei unui cilindru circular drept, care execută, în același timp, o rotație uniformă în jurul axei sale (fig.1.4).

Fig. 1.4 Elicea cilindrică a filetului

La o rotație a cilindrului, punctul A0, aflat pe generatoare, descrie o curbă numită spiră (A0 – A12, fig. 1.4), iar distanța dintre două spire consecutive, măsurată pe aceeași generatoare, se numește pasul elicei p.

Construcția grafică a elicei cilindrice este indicată în figura 1.5.

Fig. 1.5 Construcția grafică a elicei cilindrice

Dacă se cunosc:

D – diametrul cilindrului;

p – pasul elicei, A0B0.

Elicea se construiește astfel:

se reprezintă cilindrul de diametru D, în două proiecții;

se împarte, atât cercul de bază, cât și pasul, în același număr de părți egale (de ex. 16);

prin punctele de diviziune de pe cerc 1, 2 … 16 se duc paralele la generatoarele cilindrului;

prin punctele de diviziune ale pasului A0B0 se duc paralele la bază;

punctele de intersecție obținute 1’, 2' … 16' aparțin elicei (determină elicea).

Unghiul α de înclinare a elicei este reprezentat în figura 1.5, α și p este determinat de relația:

tg α = (5.1)[2]

Când elicea se înfășoară spre dreapta, filetul realizat se numește pe dreapta, iar când elicea se înfășoară spre stânga, filetul se numește spre stânga.

Elicea conică este curba în spațiu descrisă de un punct care execută o mișcare de translație uniformă pe generatoarea unui con circular drept, în timp ce acesta face o mișcare de rotație uniformă, în jurul axei sale.

Construcția grafică a elicei conice se execută în mod analog cu cea a elicei cilindrice. în proiecție verticală elicea conică este o sinusoidă, iar în proiecție orizontală – spirala lui Arhimede.

1.2.2 Elemente caracteristice ale filetelor

În STAS 3872 – 93 se stabilesc elementele principale ale filetelor, dintre care cele mai caracteristice sunt:

Profilul filetului, care poate fi: triunghiular, pătrat, trapezoidal etc. (ca exemplu, în fig. 1.6, a s-a reprezentat o secțiune prin două piese înșurubate, având filet cu profil triunghiular).

Înălțimea filetului ti măsurată într-un plan axial, reprezintă distanța între vârful și fundul filetului.

Fig. 1.6 Elementele principale ale profilului filetului

Înălțimea triunghiului generator t reprezintă distanța între vârful și baza triunghiului generator, în direcție perpendiculară pe axa filetului.

Unghiul filetului α, format într-un plan axial, de două flancuri adiacente ale profilului.

Pasul filetului p reprezintă distanța între punctele medii a două flancuri învecinate, situate într-un plan axial, de aceeași parte a filetului.

Diametrul exterior d sau D reprezintă distanța între vârfurile filetului în cazul șurubului, și între fundurile filetului în cazul piuliței, măsurate printr-un plan axial, perpendicular pe axa filetului.

Diametrul interior d1 sau D1 reprezintă distanța între fundurile filetului în cazul șurubului, și între vârfurile filetului în cazul piuliței, măsurate într-un plan axial perpendicular pe axa filetului.

Diametrul mediu d2 sau D2 reprezintă diametral unui cilindru imaginar coaxial cu filetul respectiv, a cărui generatoare întretaie profilul astfel încât lungimea generatoarei, corespunzătoare golului dintre spire, să fie egală cu jumătatea pasului nominal.

În figura 1.7 sunt reprezentate profilurile principalelor tipuri de filete standardizate, cu indicarea ieșirii filetului e.

Forma și elementele dimensionale ale ieșirilor și degajărilor la filete (interioare și exterioare) sunt prevăzute în STAS 3508 – 90.

Fig. 1.7 Forma și profilurile principalelor tipuri de filete

Clasificarea organelor filetate și tipizarea elementelor constructive ale acestora sunt precizate în STAS 1450/1 – 94 …… 1450/5 – 90.

1.2.3 Filete. Elemente geometrice caracteristice filetelor

Elementele geometrice ale filetului, definite de STAS 3872 – 95, sunt prezentate în tabelul 4.1 și în figura 4.3 [6].

Cea mai largă utilizare o are filetul cilindric.

Pentru condiții speciale se utilizează filetul conic, profilul filetului putând fi perpendicular pe axa piesei, sau perpendicular pe generatoarea trunchiului de con. În STAS 6423 – 91 se stabilesc dimensiunile filetului conic cu profilul perpendicular pe axa piesei.

Comparativ cu filetul cilindric, filetul conic asigură o etanșare mai bună a pieselor filetate și compensarea uzurii flancurilor.

La aceeași valoare a diametrului mediu, filetul se poate executa cu pas mare, normal și fin. Filetul cu pas fin micșorează deplasarea axială la o rotație completă, reduce adâncimea filetului mărind diametrul interior și implicit rezistența șurubului.

Micșorarea pasului îmbunătățește condițiile de autofrânare.

Obișnuit, filetele sunt înfășurate spre dreapta (fig. 1.8, a). Atunci când condițiile funcționale o cer se utilizează și filete spre stânga (fig. 1.8, b).

Criteriile de clasificare a filetelor sunt cele indicate în tabelul 1.1.

Tabelul 1.1

Pentru fiecare din scopurile îndeplinite de asamblările filetate au fost realizate filete specifice.

În tabelul 4.2, [6], sunt enumerate principalele filete utilizate, cu indicarea standardelor aferente și a modulului de notare.

Fig.1.8 Înfășurarea filetelor

Pentru funcții de fixare (strângere) sunt utilizate filetele cu profil triunghiular (metrice și în țoii), iar pentru funcții de mișcare se folosesc filetele: pătrate, trapezoidale, ferăstrău și rotunde.

Filetele de fixare au un singur început; pentru îmbunătățirea randamentului filetele de mișcare se pot realiza și cu mai multe începuturi (fig. 1.9).

Fig.1.9 Filet de mișcare cu mai multe începuturi

Filetul metric are profilul de forma unui triunghi echilateral, vârful filetului șurubului fiind tăiat la distanța H/8, iar vârful filetului piuliței la distanța H/4 de vârful profilului teoretic. Între vârful filetului piuliței și fundul filetului șurubului există un joc radial a~H/16.

Forma fundului filetului șurubului poate fi teșită sau rotunjită cu raza r = H/6, micșorând efectul de concentrare a tensiunilor.

Pentru reducerea numărului de dimensiuni ale organelor de asamblare filetate la minimul necesar prin STAS 6564-93 se reglementează diametrele și pașii filetelor metrice folosite la fabricarea organelor de asamblare filetate de uz general (tabelul 4.3)[6].

Filetul în țoii (Whitworth) are profilul de forma unui triunghi isoscel cu unghiul de vârf 55°. La filetul în țoli pasul se exprimă prin numărul de spire pe un țol.

Valorile standardizate de diametre și pași sunt prezentate în (tabelul 4.4)[6].

Filetul pentru țevi este un filet în țoli, cu pas fin, folosit pentru scopuri de fixare-etanșare, având fundul și vârful rotunjit și fără joc la fund. Dimensiunea nominală convențională, indicată și în notarea filetului, este diametrul interior al țevi.

Filetul pătrat are adâncimea și, filetul se poate executa cu pas mare, normal și fin. Filetul cu pas fin micșorează deplasarea axială la o rotație completă, reduce adâncimea filetului mărind diametrul interior și implicit rezistența șurubului.

Micșorarea pasului îmbunătățește condițiile de autofrânare.

Obișnuit, filetele sunt înfășurate spre dreapta (fig. 1.8, a). Atunci când condițiile funcționale o cer se utilizează și filete spre stânga (fig. 1.8, b).

Criteriile de clasificare a filetelor sunt cele indicate în tabelul 1.1.

Tabelul 1.1

Pentru fiecare din scopurile îndeplinite de asamblările filetate au fost realizate filete specifice.

În tabelul 4.2, [6], sunt enumerate principalele filete utilizate, cu indicarea standardelor aferente și a modulului de notare.

Fig.1.8 Înfășurarea filetelor

Pentru funcții de fixare (strângere) sunt utilizate filetele cu profil triunghiular (metrice și în țoii), iar pentru funcții de mișcare se folosesc filetele: pătrate, trapezoidale, ferăstrău și rotunde.

Filetele de fixare au un singur început; pentru îmbunătățirea randamentului filetele de mișcare se pot realiza și cu mai multe începuturi (fig. 1.9).

Fig.1.9 Filet de mișcare cu mai multe începuturi

Filetul metric are profilul de forma unui triunghi echilateral, vârful filetului șurubului fiind tăiat la distanța H/8, iar vârful filetului piuliței la distanța H/4 de vârful profilului teoretic. Între vârful filetului piuliței și fundul filetului șurubului există un joc radial a~H/16.

Forma fundului filetului șurubului poate fi teșită sau rotunjită cu raza r = H/6, micșorând efectul de concentrare a tensiunilor.

Pentru reducerea numărului de dimensiuni ale organelor de asamblare filetate la minimul necesar prin STAS 6564-93 se reglementează diametrele și pașii filetelor metrice folosite la fabricarea organelor de asamblare filetate de uz general (tabelul 4.3)[6].

Filetul în țoii (Whitworth) are profilul de forma unui triunghi isoscel cu unghiul de vârf 55°. La filetul în țoli pasul se exprimă prin numărul de spire pe un țol.

Valorile standardizate de diametre și pași sunt prezentate în (tabelul 4.4)[6].

Filetul pentru țevi este un filet în țoli, cu pas fin, folosit pentru scopuri de fixare-etanșare, având fundul și vârful rotunjit și fără joc la fund. Dimensiunea nominală convențională, indicată și în notarea filetului, este diametrul interior al țevi.

Filetul pătrat are adâncimea și înălțimea filetului egale cu jumătate din pas.

Jocul radial este prevăzut între vârful filetului șurubului și fundul filetului piuliței. Cu toate că realizează randamente superioare altor tipuri de filete, are utilizarea limitată de apariția jocului axial datorită uzurii flancurilor. Eliminarea jocului impune schimbarea piuliței.

Filetul trapezoidal are profilul de forma unui trapez rezultat din teșirea unui triunghi isoscel cu unghiul de vârf de 30° și baza egală cu pasul.

Folosirea unei piulițe reglabile radial permite eliminarea jocului axial creat în urma uzurii flancurilor, avantaj care face filetul trapezoidal să constituie principala soluție pentru transmisiile șurub – piuliță. În tabelul 4.5, [6], sunt prezentate valorile standardizate pentru diametrele și pașii filetului trapezoidal.

Filetul ferestrău are profilul asimetric, trapezoidal, putând prelua sarcina numai într-un singur sens. Pentru ușurința execuției flancul activ are o înclinare de 30.

Este folosit la șuruburi care preiau sarcini mari, cum sunt cele de la dispozitivele de strângere ale laminoarelor, în construcția preselor, la cârligele macaralelor grele etc.

Filetul rotund are profilul realizat din arce de cerc racordate prin drepte înclinate, direcțiile flancurilor formând un unghi de 30°.

Filetul rotund normal are joc la fund și la vârf, filetul rotund folosit pentru etanșare nu are jocuri. Este utilizat la piese supuse la înșurubări și desfaceri repetate, în condiții de murdărie (cuplele vehiculelor feroviare, armături pentru incendiu), la armăturile hidraulice, la tuburile izolante de protecție etanșe.

Prezența razelor mari de racordare elimină concentrarea tensiunilor la fundul filetului și recomandă utilizarea filetului rotund pentru șuruburile supuse la sarcini dinamice mari.

Filetul Edison este un filet rotund caracterizat prin înălțime mică a profilului și absența porțiunii rectilinii, putând fi realizat prin deformarea plastică a pieselor cu pereți subțiri (socluri, dulii, siguranțe la instalațiile electrice). Notarea filetelor se face conform STAS 139 – 89.

Precizia filetelor. Pentru asigurarea interschimbabilității și realizarea ajustajului impus asamblării filetate, importanță prezintă diametrele medii d2 și D2, pasul p și unghiul mediu al elicei a2.

Pentru filetele metrice normale au fost stabilite trei clase de precizie, caracterizate fiecare printr-un anumit număr de unități de toleranță : fină, mijlocie, grosolană, iar pentru filetele metrice cu pas fin sunt standardizate patru clase de precizie: fină, mijlocie, semimijlocie și grosolană. Abaterile de pas și cele ale unghiului de înclinare a flancurilor se pot la rândul lor compensa prin micșorarea diametrului mediu la șurub sau mărirea lui la piuliță.

În STAS 2700/2 – 90, pentru executarea filetelor metrice ISO, ale organelor de asamblare de uz general, se stabilesc câmpurile de toleranță: 6H/6g, pentru execuțiile precise și semiprecise și 7H/8g, pentru execuția grosolană.

Pentru ajustajul 6H/6g dimensiunile limită sunt prevăzute în STAS 8164 – 88.

La șuruburile de mișcare se utilizează ajustaje cu joc iar la îmbinările de etanșare se pot utiliza ajustaje cu strângere.

Alegerea clasei de precizie se face pe baza funcțiunii îndeplinite de asamblarea filetată. Pentru cazurile obișnuite, la care nu se cere o precizie deosebită, se recomandă clasa de precizie grosolană. Pentru filete de lungime mică supuse la solicitări importante se recomandă clasa de precizie mijlocie. Clasa de precizie mijlocie este de asemenea folosită în construcția de aparate, la îmbinări de piese auto, în construcția de avioane. Pentru piese importante solicitate dinamic, în cazul asamblărilor filetate supuse la vibrații sau atunci când se urmărește o centrare mai bună a pieselor filetate cu încărcare uniformă a tuturor spirelor se recomandă utilizarea clasei de precizie fine.

Șuruburi

După funcțiunea îndeplinită șuruburile sunt împărțite în:

șuruburi de fixare;

șuruburi de mișcare.

Șuruburile de mișcare sunt, în general, filetate pe toată lungimea lor; modul de fixare la capete și forma piuliței depind de felul mecanismului din care fac parte.

Șuruburile de fixare sunt realizate într-o mare diversitate de forme constructive determinate de forma capului, de forma tijei și forma vârfului.

Funcție de abaterile limită admise la dimensiuni, șuruburile sunt împărțite după STAS 2700/2-80 în trei categorii de execuție : grosolană, semiprecisă și precisă.

Forma capului șurubului este dependentă de o multitudine de factori: locul de montaj, mărimea și frecvența strângerii, posibilitatea de blocare, măsura în care suprafața piesei strânse permite crearea de neregularități etc.

Forma corpului șurubului este determinată, în principal, de îndeplinirea rolului funcțional, având o mare influență asupra comportării în exploatare, în special la solicitări dinamice.

Vârful șurubului are forma determinată de modul de prelucrare și rolul funcțional. Vârfurile de șuruburi sunt standardizate prin STAS 4924 – 89.

Pentru a face posibilă ieșirea sculei așchietoare și pentru micșorarea concentrării tensiunilor este necesar ca trecerea de la partea filetată la partea nefiletată să se facă pierdut sau prin intermediul unor degajări. Dimensiunile ieșirilor și degajărilor filetelor sunt precizate în STAS 3508-80.

Piulițe. Ca și capetele de șuruburi, piulițele pot avea forme constructive foarte variate, în funcție de rolul funcțional, spațiul disponibil, sistemul de asigurare. Există de asemenea trei categorii de execuție: grosolană, semiprecisă și precisă. Cele mai frecvente forme de piulițe, împreună cu standardele aferente, sunt prezentate în tabelul 4.8 și figura 4.24—4.33, [6].

Șaibe. Șaibele sunt discuri metalice găurite, care se așează între piuliță și suprafața piesei de reazem a piuliței, având rolul de a micșora și uniformiza presiunile de contact și de a asigura perpendicularitatea suprafeței de reazem a piuliței pe axa șurubului. Sunt standardizate (STAS 1388 – 92; 5200 – 92; 7565 – 86), formele de bază fiind cea rotundă și cea pătrată. Șaibele pentru compensarea înclinării profilelor laminate U și I sunt prezentate în STAS 2242 — 88.

Scule pentru montarea asamblărilor filetate.

Strângerea și desfacerea șuruburilor și piulițelor se execută cu ajutorul cheilor, cu excepția șuruburilor cu capul crestat la care se folosesc șurubelnițe cu vârful de formă corespunzătoare. La proiectarea asamblărilor filetate trebuie considerate posibilitățile de montare a șurubului și de manevrare a cheii. Gabaritul de manevră pentru cheile fixe este precizat prin STAS 776 — 94, rezultând distanța minimă necesară între axele șuruburilor cu piulițe hexagonale.

1.3 MATERIAL ȘI TEHNOLOGIE

Alegerea materialului organelor de asamblare filetate se face pe baza criteriilor care privesc îndeplinirea funcțiunii, tehnologia de fabricație și costul. în marea majoritate, șuruburile și piulițele se execută din oțel.

În STAS 2700/1 – 98 …… 2700/9 – 98, conținând condițiile generale și categoriile de execuție a organelor asamblărilor filetate din oțel, se indică și materiale potrivite pentru acestea (tabelul 4.9), [6].

După STAS 2700/3 – 89 simbolul caracteristicilor mecanice pentru șuruburi este format din două numere despărțite de un punct: primul număr indică σr min/ 100 iar la doilea număr 1Oσ0.2 / σr min.

Pentru piulițe simbolul caracteristicelor mecanice este format, după STAS 2700/4 – 88, dintr-o singură cifră reprezentând σr min/ 100. Indicarea la proiectare a simbolului caracteristicilor mecanice ușurează considerabil alegerea materialului de către executant.

Șuruburile pentru întrebuințări uzuale, în scopuri care nu se cunosc anticipat, se execută din OL 37, OL 42 (STAS 500/2 – 80), cu capacitate bună de deformare plastică la rece, caracteristică importantă în vederea executării șuruburilor prin rulare, tehnologie economică în producția de masă, specifică acestor șuruburi. Piulițele obișnuite se execută din oțel fosforos pentru piulițe OLF (STAS 3400 – 85).

Pentru solicitări medii se utilizează oțelurile OL 50, OL 60 (STAS 500/2 – 89), OLC 35 și OLC 45 (STAS 880 – 89), AUT 20, AUT 30, AUT 40Mn (STAS 1350 – 90). Oțelurile – carbon de calitate se folosesc tratate termic (îmbunătățite).

Șuruburile îmbinărilor supuse la condiții severe de solicitare se pot executa din oțelurile aliate 41CrlO, 33MoCrll, 41MoCr11, 13CrNi30, 18MoCrNi13 (STAS 791 – 88), tratate termic.

Atunci când condițiile funcționale impun materiale cu rezistență mecanică ridicată, rezistență la coroziune și rezistență la temperatură, se utilizează oțeluri inoxidabile.

Pe lângă oțeluri, în confecționarea șuruburilor se utilizează și o serie de metale și aliaje neferoase.

Pentru condiții care cer materiale cu o bună conductibilitate electrică și termică și rezistență la agenți corosivi se folosește aluminiul și cuprul sau aliajele lor.

Pentru cerințe de rezistență la coroziune sila temperaturi înalte se folosește nichelul sau aliajele sale (monel și inconel).

Titanul este folosit pentru fabricarea șuruburilor puternic solicitate în condiții de temperatură ridicată și mediu corosiv; fiind un metal ușor este folosit în principal în aviație. Pentru condiții similare șuruburile din titan sunt cu 40 – 50% mai ușoare decât cele din oțel.

Folosirea beriliului, un metal foarte ușor, asigură șuruburi cu 60% mai ușoare decât titanul; fragilitatea îi limitează răspândirea pe scară largă [6].

Pentru cerințe de rezistență la coroziune, izolare termică și electrică se utilizează elemente (șuruburi, piulițe, șaibe etc), executate din materiale plastice (poliamide, nylon, teflon). Șuruburile pentru lemn se execută din OL 37 (STAS 500/2 – 88), sârmă de alamă Am 63,1/2 tare (STAS 390 – 97).

Șaibele se execută din OL 34 (STAS 500/2 – 88), oțel tras (STAS 1800 – 88), AUT 08 T (STAS 1350 – 87).

Există mai multe tehnologii de realizare a filetelor, alegerea depinzând de seria de fabricație.

Se menționează filetarea manuală cu filiera pentru șurub și cu tarozi pentru piulițe; filetarea cu cuțitul pe strung; filetarea pe mașini automate; frezarea; filetarea în vârtej; rularea, cu păstrarea continuității fibrelor de material.

Pentru îmbunătățirea comportării la oboseală filetele pieselor importante se rectifică sau se deformează plastic în zona de fund prin rulare, creându-se astfel o stare favorabilă de tensiuni remanente.

1.4 CONSIDERAȚII TEORETICE

1.4.1 Momentul de frecare dintre șurub și piuliță

În baza analogiei funcționale existente între asamblarea prin filet și planul înclinat, strângerea sau desfacerea piuliței unei îmbinări filetate, aflate sub acțiunea unei forțe axiale Ft poate fi echivalată cu ridicarea, respectiv coborârea, unui corp cu greutatea F pe un plan înclinat care are unghiul de înclinare α egal cu unghiul de înclinare mediu α2 a elicei filetului.

În figura 1.10 au fost considerate, pentru cazul filetului pătrat, forțele care intervin asupra corpului aflat în mișcare uniformă pe planul înclinat.

În cazul filetelor cu flancurile înclinate, forța normală pe flancuri FN este înclinată față de forța axială F cu semiunghiul de vârf al flancurilor, figura 1.11, forța de frecare care se opune deplasării piuliței este în acest caz:

FN μ1 = (4.5)[6]

Coeficientul μ1’ se numește coeficient de frecare aparent.

Datorită complexității fenomenului de frecare din asamblările filetate relațiile (4.6) și (4.7) nu asigură o precizie mai mare de 10%.

Pentru dimensiuni uzuale ale filetelor metrice se poate considera d2 ~ 0,9d; α2 ~ 30 și ρ’ ~ 70 (corespunzător valorii μ1 = 0,1), valori cu care se obține o expresie simplificată pentru momentul de torsiune Mt1:

Mt1 = 0,08 F d (4.8)[6]

Fig. 1.10 Momentul de frecare dintre șurub și piuliță

Fig. 1.11 Determinarea forței normale pe flancuri

1.4.2 Condiția de autofrânare

Dacă unghiul de înclinare a elicei filetului este destul de mare, piulița se poate deșuruba sub sarcină.

Pentru menținerea echilibrului trebuie aplicată o forță Ft negativă, orientată în sens opus tendinței de mișcare.

Dacă piulița nu se desface sub sarcină, îmbinarea se numește cu autofrânare, mișcarea piuliței producându-se numai dacă se aplică o forță tangențială Ft pozitivă, orientată în sensul de mișcare.

Condiția de existență a autofrânării este deci

ρ’ > α2 sau α2 < ρ’ (4.9)[6]

Se precizează că condiția de mai înainte este valabilă pentru îmbinări solicitate static. În condiții dinamice, fiind satisfăcută inegalitatea (4.9), autofrânarea se poate anula ca urmare a acțiunii unor cauze complexe.

Filetele metrice au unghiul elicei α2 = 10 …… 3030’, iar filetele pătrate cu pas normal și cu un singur început au α 2 = 40 …… 50.

Pentru suprafețe din oțel unse cu ulei se poate considera μ1 = 0,1, rezultând pentru unghiul de frecare valoarea ρ’ ~ 70 și respectiv ρ ~ 60, ceea ce arată că ambele categorii de filete asigură autofrânarea. Unele dintre filetele cu pas mărit și în special cele cu mai multe începuturi nu prezintă autofrânare.

1.4.3 Momentul de frecare dintre piuliță și suprafața de reazem

La strângerea unei piulițe pe lângă momentul Mt1 datorat frecării dintre spire trebuie învins și momentul de frecare Mt2, care se creează între piuliță și suprafața de reazem a acesteia.

Forța de strângere F produce pe suprafața inelară de contact (fig.1.12) o presiune uniform distribuită:

p = 4F/π (D12 – dg2) (4.10)[6]

Notând cu μ2 coeficientul de frecare dintre piuliță și suprafața de reazem, momentul de frecare cu Mt2, momentul total care trebuie aplicat la cheie pentru strângerea (desfacerea) piuliței este:

Mt = Mt1 + Mt2 (4.12)[6]

Admițând pentru elementele filetate uzuale, valorile D1 ~ 2d; dg ~ 1,1d și pentru coeficientul de frecare dintre piuliță și suprafața de reazem valoarea μ2 = 0,15, se obține o relație simplificată pentru calculul momentului de frecare Mt2:

Mt2 = 0,12 F d (4.13)[6]

Folosind relațiile (4.8) și (4.13), se ajunge la o expresie simplificată pentru calculul momentului necesar la cheie:

Mt2 = 0,2 F d (4.14)[6]

1.4.4 Randamente

Trebuie considerate randamentul cuplei șurub-piuliță și randamentul îmbinării. Randamentul cuplei șurub-piuliță se determină făcând, pentru o rotație a piuliței, raportul între lucrul mecanic util și cel consumat, fără a considera frecarea pe fața frontală a piuliței.

Fig. 1.12 Momentul de frecare dintre piuliță și suprafața de reazem

Șuruburile de fixare, trebuind să îndeplinească condiția de autofrânare (α2 < ρ’), lucrează într-o zonă cu randamente scăzute, inferioare valorii η1 = 0,5.

Șuruburile de mișcare, la care nu este întotdeauna obligatorie verificarea condiției de autofrânare, pot realiza creșterea randamentului prin creșterea unghiului α2 de înclinare a elicei, respectiv prin utilizarea unui filet cu pas mărit, sau cu mai multe începuturi.

Randamentul asamblării se determină prin considerarea și a lucrului mecanic consumat pentru învingerea frecării dintre piuliță și suprafața de reazem.

1.5 FENOMENE DE DETERIORARE A ASAMBLĂRILOR FILETATE SOLICITATE CENTRIC

S-a constatat că cea 90% din deteriorările organelor asamblărilor filetate au caracteristici de distrugere prin oboseală, fiind legate de modul specific de variație a solicitării axiale în timpul funcționării, de existența unor puternici concentratori de tensiune și de repartizarea neuniformă a sarcinii pe spire.

Deși prezența filetului creează o apreciabilă concentrare de tensiuni și în piuliță, distrugerile prin oboseală se produc numai la șurub. Statistic s-a constatat că 65% din distrugeri se localizează în secțiunea corespunzătoare primei spire active, 20% în zona de trecere de la porțiunea filetată la cea nefiletată și 15% în zona de racordare dintre tija și capul șurubului (fig. 1.13).

Fig. 1.13 Momentul de frecare dintre piuliță și suprafața de reazem

Procentul ridicat al distrugerilor din secțiunea primei spire active se datorează tensiunii ridicate de la fundul acestei spire, ca urmare a suprapunerii mai multor efecte: repartiția neuniformă a forței axiale între spire, prima spiră fiind cea mai încărcată; prezența la fundul filetului a unui puternic concentrator de tensiuni; suprapunerea peste tensiunea axială din tijă a tensiunii de încovoiere.

Distrugerile cu caracter static, prin suprasarcini, sunt mult mai rare, manifestându-se în majoritatea cazurilor prin deteriorarea filetului ca urmare a solicitărilor de strivire, încovoiere și forfecare, accentuate într-o măsură considerabilă și de modul neuniform de repartizare a sarcinii între spire.

În cazul șuruburilor de fixare cu strângeri repetate sub sarcini, dar mai ales în cazul șuruburilor de mișcare, ieșirea din uz se poate datora uzurii flancurilor.

Fenomenele de deteriorare prezentate impun și principalele criterii care trebuie aplicate în calculul asamblărilor filetate.

1.6 CALCULUL FILETULUI

1.6.1 Repartiția sarcinii între spirele filetului

Datorită rigidităților diferite, șurubul și corpul piuliței realizează sub acțiunea sarcinilor exterioare deformații diferite, ceea ce are ca urmare o repartizare neuniformă a sarcinii între spirele filetelor șurubului și piuliței.

Birgher [6] stabilește că, în cazul piulițelor comprimate (fig.1.14.a), neuniformitatea repartizării sarcinii între spire este accentuată de conjugarea spirelor de pe partea cea mai întinsă a șurubului cu spirele de pe partea cea mai comprimată a piuliței.

O repartiție mai uniformă între spire se poate obține prin utilizarea de piulițe care să lucreze la tracțiune (fig.1.14.b).

Fig. 1.14 Momentul de frecare dintre piuliță și suprafața de reazem

L. Maduschka [6] a constatat că repartizarea sarcinii între spire este mult influențată de forma profilului filetului, distribuția fiind mai uniformă la filetul cu profil triunghiular decât la cel pătrat (fig.1.14).

Faptul se datorează efectului compensator al deformațiilor radiale prezente la filetul cu profil triunghiular.

1.6.2 Solicitarea filetului la strivire și uzură

Pentru determinarea tensiunii de strivire dintre spire σs se consideră drept suprafață de contact proiecția de formă inelară a spirei, având diametrul exterior d și cel interior D1.

Pentru evitarea deteriorării filetului prin uzură se stabilesc pentru tensiunea admisibilă la strivire valori reduse în comparație cu cele folosite obișnuit.

Pentru șuruburi de fixare executate din OL 37 se admite σas =(30.. .35) MPa. în cazul șuruburilor de mișcare valorile sunt mult mai mici, pentru evitarea deteriorării flancurilor filetelor prin uzură.

1.6.3 Solicitarea filetului la încovoiere și forfecare

Spira filetului șurubului este considerată ca o grindă curbă încastrată pe cilindrul cu diametrul d1. Pentru determinarea tensiunilor spira se desfășoară, fiind privită ca o grindă dreaptă încastrată și solicitată pe mijlocul suprafeței de contact de o sarcină uniform distribuită (fig.1.15).

Fig. 1.15 Momentul de frecare dintre piuliță și suprafața de reazem

1.7 DESCRIEREA ȘI FUNCȚIONAREA BACULUI DE ORIENTARE ȘI FIXARE

În figura 1.16 se prezintă construcția bacului de orientare și fixare.

Bacul de orientare și fixare face parte din categoria mecanismelor de fixare cu filet – cu contact direct.

S-au notat următoarele părți componente principale (numerotarea reperelor din figura 1.16 se face cu raportare la desenul de ansamblu al bacului de orientare și fixare):

1 – corpul bacului;

2 – bac;

3 – șurub de acționare;

4 – piuliță M50;

5 – lagăr;

6 – bucșă;

Fig.1.16 Bac de orientare și fixare

8 – apărătoare;

9 – piuliță trapezoidală;

10 – pană;

12 – apărătoare,

20 – rulment axial cu bile.

Bacul de orientare și fixare este un ansamblu care se montează pe planșaiba unui strung carusel, în vederea orientării și fixării pieselor de prelucrat de tip butuc rotor, în vederea asigurării unei rigidități sporite a sistemului tehnologic M.D.P.S. (mașină-unealtă, dispozitiv, piesă, sculă).

Se montează în total 4 astfel de subansamble, poziționate la 900.

Corpul bacului (1) se montează pe planșaiba strungului carusel prin intermediul penelor (10) și a șuruburilor speciale (22), prevăzute pentru canale T.

Mișcarea de strângere – destrângere a piesei de prelucrat se realizează prin intermediul bacurilor (2) – în total 4 la număr, care sunt acționate manual cu cheia de la unul din capetele șurubului de acționare.

Zona de fus a șurubului de acționare (3), se montează în 2 lagăre de rostogolire – rulmenți radiali axiali (20) și într-un lagăr de alunecare – bucșă (6).

La baza mișcării de deplasare axială a bacului (2), se poate observa că este mecanismul simplu de mișcare șurub (3) – piuliță (9).

După ce se orientează și fixează piesa de prelucrat în poziția dorită – în vederea procesului de prelucrare prin așchiere, șurubul de acționare (3) se va asigura contra deșurubării prin știftul filetat (18), care se montează filetat în piulița (4).

Capitolul II

PROIECTAREA „BACULUI DE ORIENTARE ȘI FIXARE”

2.1 PROIECTAREA MECANISMULUI ȘURUB – PIULIȚĂ, CU FRECARE DE ALUNECARE

a) Mecanisme șurub-piuliță (șuruburi de mișcare)

La mecanismele șurub-piuliță se pot întâlni următoarele combinații de mișcări: (piulița este fixă, șurubul executând atât mișcarea de rotație, cât și cea de translație (cricurile și presele cu șurub); șurubul este fix, piulița executând atât mișcarea de rotație, cât și mișcarea de translație (chei speciale de strângere); șurubul execută numai mișcarea de rotație, piulița executând mișcarea de translație (menghine, mecanismele de avans de la mașinile-unelte); piulița execută numai mișcarea de rotație, șurubul executând o mișcare de translație (cricul cu piuliță rotitoare).

Profilul filetului se alege în funcție de caracterul sarcinii transmise de mecanism (statică sau variabilă), de sensul acesteia, de condițiile funcționale și de randament. La sarcini mici se folosește filetul pătrat iar la sarcini mari cel trapezoidal; în cazul sarcinilor variabile se poate utiliza filetul rotund sau ferăstrău.

Șuruburile de mișcare se execută din oțel carbon, în cazul acționării manuale și din oțel carbon de calitate sau din oțeluri aliate, în cazul acționării mecanice. Piulițele se execută dintr-un material antifricțiune (aliaj de bronz sau fontă), când soluția constructivă permite acest lucru, în scopul evitării uzării premature a șurubului.

La proiectarea unui mecanism șurub-piuliță trebuie rezolvate probleme privind structura și cinematica mecanismului, calculul de rezistență al pieselor componente, stabilirea formei constructive a ansamblului și a elementelor componente.

Șuruburile mecanismelor cu șurub de mișcare se dimensionează la solicitarea de compresiune (tracțiune), urmând a fi verificate la solicitări compuse și la stabilitate. Calculul piulițelor urmărește – în principal – stabilirea numărului necesar de spire și a lungimii acestora.

Relațiile de calcul și recomandările privind alegerea parametrilor de calcul sunt date în tabelul (2.15)[1].

Randamentul mecanismelor șurub-piuliță se poate calcula cu relațiile din tabelul (2.16)[1].

b) Schema cinematică a mecanismului cu șurub de mișcare

În tabelul (2.16)[1] se prezintă schema structurală a mecanismului șurub-piuliță pentru cazul acționării piuliței montate pe suportul special cu role, de către șurubul trapezoidal de acționare.

Șurubul de mișcare 1, deplasează orizontal piulița conjugată 2, care este solidară cu cupla de translație 3. Se produce astfel deplasarea părții mobile a suportului și cursa activă în raport cu elementul fix 0.

Cupla de rotație 4, împiedică deplasările axiale nedorite ale șurubului de mișcare 1. Porțiunea profilată hexagonal, a șurubului de mișcare, este notată cu 5 și servește la montarea cheii de acționare a suportului.

c) Elemente de cinematică

Pornind de la unele cerințe impuse (tipul mecanismului, caracteristicile tehnice și funcționale ale acestuia, etc.), se analizează variantele existente în literatura tehnică de specialitate, precum și cele cunoscute din experiența practică proprie.

În baza acestei analize se adoptă o schemă de principiu pe baza căreia se realizează schema cinematică cu care se studiază desmodromia M.S.M. (mecanismelor cu șurub de mișcare).

Pentru a simplifica analiza desmodromiei M.S.M., se utilizează schemele cinematice care nu conțin cuple cinematice superioare și nici elemente și cuple cinematice pasive.

Mecanismele astfel obținute sunt echivalente cinematic cu cele date inițial.

În tabelul (2.16)[1] se prezintă schema cinematică echivalentă a mecanismului cu șurub de mișcare (M.S.M.), pentru cazul acționării piuliței montate pe suportul special cu role, de către șurubul trapezoidal de acționare.

d) Calculul de rezistență al șurubului de mișcare cu frecare de alunecare

Calculul de rezistență al șurubului de mișcare cu frecare de alunecare se face utilizând relațiile de calcul din [1].

Se consideră șurubul de mișcare, al mecanismului care trebuie să realizeze o forță de strângere:

Fa = 50000 N

Forța totală de strânge pe suportul special cu role va fi:

Ftot strângere = 4 · Fa = 4 · 50000 = 200000 N

Se alege materialul șurubului, profilul filetului și numărul de începuturi i ale filetului.

Din tabelul A (3.1)[1], se alege materialul șurubului OLC 45 îmbunătățit – STAS 880 – 80 cu următoarele caracteristici:

simbolul grupei de caracteristici mecanice, gr. 6…8;

rezistența la rupere, σr= 600 MPa;

limita de curgere, σc= 480 MPa;

categoria de execuție – precisă;

tipul filetului – trapezoidal;

numărul de începuturi, i=1.

Se calculează rezistența admisibilă la întindere (compresiune), σat©, pentru materialul șurubului OLC 45 îmbunătățit:

σat ©= [MPa]

Unde: cc =1,5…….12 – coeficient de siguranță față de limita de curgere (se acceptă valori mărite pentru a se ține seama de importanța șurubului și pentru a evita eventualele accidente de muncă).

În general: σat © = (0,3……..0,9) σc= 96….144 MPa

σat = MPa

Se determină diametrul interior al filetului șurubului cu relația:

d1= [mm]

Unde:

ks=1,3; coeficient de siguranță ce ia-n considerare faptul că strângerea se face sub sarcină și pe lângă solicitarea de întindere (compresiune), apare și o solicitare de torsiune a tijei filetate datorită frecării dintre filetul piuliței și al șurubului.

Mărimea calculată pentru d1 se rotunjește în sus până la o valoare standardizată, în funcție de care se aleg toate dimensiunile geometrice ale filetului (d1, d2, d, p).

d1= mm

e) Alegerea filetului cu elementele sale

Din tabelul A (3.7) [1], se alege un filet trapezoidal normal cu 1 început, având:

diametrul exterior, d = 50 mm;

pasul, p = 8 mm;

simbolizare filet Tr.50 x 8;

numărul de începuturi, i = 1.

În tabelul (2.1) se prezintă principalele dimensiuni ale filetului trapezoidal:

Tabelul 2.1

f) Calculul condiției de autofixare. Randamentul șurubului de mișcare

Se determină unghiul de înclinare β al filetului, și se pune condiția ca acesta să fie inferior unghiului de frecare φ’.

β =arctg < φ’

β =arctg=3010’6’’

Se adoptă μ, coeficient de frecare dintre piuliță și șurub.

μ = 0,1 (pentru cuplul oțel – bronz), tabelul A (3.3) [1];

α = 00, unghiul de înclinare al profilului filetului, pentru filet trapezoidal.

φ’= arctg μ = 5,7105 = 5042’38’’

β ≤ φ’

În figura 2.1 s-a prezentat o spirală desfășurată pe lungimea unui pas și s-a determinat expresia unghiului de înclinare.

Fig. 2.1 Determinarea unghiului de înclinare

Randamentul șurubului de mișcare, pentru cazul mașinilor – unelte:

η =

η =

η = 35,43 %

g) Determinarea momentului ce trebuie învins și a forței de acționare

Mtot = F [tg(βm+ φ’)+ μ1Rm] = M1 + M2 [Nmm]

Unde:

M1 = F tg(βm+ φ’) [Nmm]

momentul de frecare din cupla elicoidală (filet)

M2 = μ1RmF [Nmm]

momentul de frecare dintre șurub și reazem

unde:

Rm= 10 mm, raza medie dintre capul șurubului și reazem

M1= 50000 · · tg(3,16856+5,7105) = 179654,62 Nmm

M2= 0,1 · 23 · 50000 = 115000 Nmm

Mtot= M1+M2 = 179654,62 + 50000 = 229654,62 Nmm

Forța cu care trebuie să se acționeze manivela suportului:

Q=N = 51,034 daN

h) Verificarea șurubului la solicitarea compusă

Șurubul se verifică la solicitarea compusă de întindere (compresiune) și torsiune.

unde:

tensiunea de întindere (compresiune)

MPa

tensiunea de torsiune

MPa

Efortul unitar redus va fi:

Unde: σat© = 120 MPa

se calculează numărul necesar de spire, z

z= spire

Unde: p*a= 11 MPa, tabelul AI – 7, [1], cazul oțel pe bronz

înălțimea piuliței

m = z · p = 8 · 8= 64 mm

h = 0,5 · p = 0,5 · 8 = 4 mm

MPa ≤ σai

unde: σai = (0,3….0,5) σa2 = 192 MPa

MPa≤

unde: MPa

i) Diagrame de eforturi în elementele principale ale mecanismelor cu șurub de mișcare.

Pentru dimensionarea elementelor principale ale MSM (mecanismelor cu șurub de mișcare), este necesar să se cunoască diagramele de eforturi pentru reperele respective. Eforturile care apar în elementul I al MSM, legat printr-o cuplă cinematică (elicoidală) de elementul j sunt :

forța axială, Fi;

momentul de răsucire, Mij.

Diagramele de forțe axiale și momente de torsiune (răsucire) pentru elementele principale ale MSM se deduc relativ simplu de la un element la celălalt și se vor reprezenta pe aceeași figură.

În acest sens se vor considera în continuare, pentru cazul nostru, tipul de dispozitiv cu MSM, a cărei diagramă de echilibru se prezintă în figura următoare 2.2:

Fig. 2.2 Diagramă de eforturi în elementele principale ale MSM

unde :

F = 50000 N, forța axială maximă din exploatare;

M1 = Mrs = 179654,62 N·mm, momentul de răsucire de frecare din spirele filetului;

M2 = Mrp = 115000 Nmm, momentul de răsucire de sprijinire;

Mrtot = 229654,62 Nmm, momentul de răsucire total aplicat la cheie.

Pe lungimea de asamblare prin filet, a șurubului cu piulița, s-a admis ipoteza simplificatoare conform căreia legea de variație a forței axiale și a momentului din filet este liniară.

2.2 CALCULUL LAGĂRELOR DE ALUNECARE RADIALE ALE ȘURUBULUI DE ACȚIONARE

Din [5], se va face calculul de verificare al lagărului radial, al șurubului de acționare.

Date inițiale:

diametrul lagărului radial, d = 50 mm;

lungimea unui lagăr, l = 35 mm;

turația lagărului, n = 25 rot/min;

sarcina relativă care acționează asupra lagărului, R = 5000 daN = 50000 N;

rugozitatea fusului arborelui, H1 = 0,8 µm;

materialul cuzinetului lagărului CuSn12T;

rugozitatea alezajului, H2 = 1,6 µm;

tipul uleiului folosit pentru ungere, ulei – UPS 25 – STAS 10580 – 96;

temperatura uleiului, t = 500 C;

vâscozitate dinamică, η = 17,5;

suprafața de evacuare a căldurii, S = 0,005 m2.

Se calculează:

1. viteza periferică, v [m/s]:

v = m/s

2. presiunea, p [N/mm2]:

p =

3. presiunea relativă, pv [Nm/mm2s]:

p · v = 3000 · 0,0654 = 196,2 Nm/mm2s

4. coeficientul Cu :

Cu = 1, pentru o precizie bună a execuției și o calitate superioară a suprafețelor

5. sarcina limită la care se asigură frecarea fluidă, Rlim [N]:

Rlim = 0,785 N

6. turația fusului la care începe să se stabilească regimul de frecare, ns [rot/min]:

ns = rot/min

7. jocul relativ în lagăr, ψ [mm]:

ψ = 0,00006

8. jocul diametral în lagăr, Δ [mm]:

Δ = ψ d = 0,00006 · 50 = 0,003 mm

9. raportul l/d:

l/d = 35/50 = 0,7

10. coeficientul de încărcare al lagărului, CR:

CR =

11. excentricitatea relativă, χ:

χ = 0,75

12. grosimea minimă a peliculei de ulei, hmin [µm]:

hmin = µm

13. coeficientul de siguranță al grosimii peliculei de ulei, c:

c =

14. ajustajul ales pentru lagărul de alunecare:

Ø 50 F7(+0,050+0,025) / h8(0-0,039) mm

15. jocul diametral maxim în lagăr, Δmax [mm]:

Δmax = Dmax – dmin = 50,050 – 49,961 = 0,089 mm

16. jocul diametral minim în lagăr, Δmin [mm]:

Δmin = Dmin – dmax = 50,025 – 50 = 0,025 mm

17. coeficient al jocului maxim, h0max [µm]:

h0max = µm

18. coeficient al jocului minim, h0min [µm]:

h0min = µm

19. coeficientul ales final h0m [µm]:

h0m = µm

20. coeficientul de rezistență la rotire, CM:

CM = 5,244

21. momentul de frecare pe fus, M [daNm]:

M = 5,35 · 10-15

= 0,01789 daN·m = 0,179 Nm

22. cantitatea medie de căldură formată în lagăr, W [kcal/s]:

W = 1,64kcal/s

23. temperatura lagărului în stare de funcționare, tn [0C]:

tn = t0 + 0 C

Capitolul III

TEHNOLOGIA DE EXECUȚIE A PIESEI

,, ȘURUB DE ACȚIONARE’’ PE MAȘINI-UNELTE CLASICE

3.1 ANALIZA CONSTRUCTIV – TEHNOLOGICĂ A PIESEI

a) Descriere constructivă

Șurubul de acționare se va executa în clasa de precizie mijlocie, conform STAS 2300-88, și se caracterizează prin următoarele condiții tehnice impuse:

precizie dimensională, realizare cote Ø 50 h6 (0-0,016), Ø 40 h6 (0-0,016), filet trapezoidal Tr 50 x 8, filet M 50 x 2;

precizie geometrică, coaxialitate 0,02, diametre principale Ø 50 h6 și diametru exterior filet trapezoidal Ø 50;

calitatea suprafeței, rugozitate generală Ra = 6,3 (m);

rugozitate impusă – zonă lagăr – Ra = 0,8 (m).

b) Descriere funcțională

Piesa face parte din ansamblul „Bac de orientare și fixare’’, ansamblu care se montează pe planșaiba unui strung carusel, având rolul de a realiza orientarea și fixarea piesei de prelucrat de tip – butuc rotor de turbină.

La baza mișcării dintre componentele bacului de orientare și fixare este mecanismul simplu de transmitere a mișcării șurub – piuliță.

c) Stabilirea bazelor tehnologice

În cazul general de strunjire, piesa se va orienta și fixa între vârfurile universalului (bacuri) cilindrică exterioară sau interioară.

În cazul frezării, găuririi, piesa se va prinde pe masa mașinii de frezat sau de găurit cu ajutorul dispozitivelor adecvate, șurub, piuliță, bride.

d)Materialul de prelucrat

Piesa șurub de acționare se execută din OLC 45.

Din STAS 880 – 88, s-a ales un oțel carbon de calitate pentru tratament termic, destinat construcției de mașini, OLC 45.

Din tabelul 3, STAS 880 – 88, se extrage compoziția chimică a materialului ales.

Din tabelul 5, STAS 880 – 88, se extrag caracteristicile mecanice garantate pe produs, determinate pe probe tratate termic.

Duritatea maximă a produselor livrate în stare laminată se stabilește la înțelegere între producător și beneficiar.

Pentru mărcile de oțel la care nu se precizează valorile durității în stare normalizată, acestea se stabilesc prin contract.

Piesa de prelucrat ,,șurub de acționare’’, se prezintă în figura 3.1:

Fig. 3.1 Șurub de acționare

Tratamentul termic aplicat probelor se extrage din tabelul 7, STAS 880 – 88:

3.2 STABILIREA TIPULUI DE PRODUCȚIE ȘI A LOTULUI OPTIM

În industria constructoare de mașini există trei tipuri de producții și anume:

producție de masă;

producție de serie;

producție individuală sau de unicate.

În producția de masă produsele se execută în mod continuu, în cantități relativ mari și într-o perioadă lungă de timp (de obicei câțiva ani).

O caracteristică principală a producției de masă o constituie nu cantitatea de produse livrate, ci efectuarea la majoritatea locurilor de muncă a acelorași operații cu repetare continuă.

Producția fabricației de masă constă din produse de aceeași natură (unele standardizate), tipuri stabilizate de largă utilizare. O astfel de producție este de exemplu, producția de motoare electrice, rulmenți, automobile etc.

În producția de serie se execută serii de produse și loturi de piese, care se repetă cu regularitate după anumite și bine stabilite perioade de timp.

O caracteristică principală a producției de serie o constituie repetarea periodică a executării acelorași operații la majoritatea locurilor de muncă.

Produsele acestui tip de producție sunt mașini de tipuri stabilizate, fabricate în cantități mai mari sau mai mici, ca de exemplu mașini-unelte, motoare staționare cu ardere internă, pompe compresoare, utilaje pentru industria alimentară etc.

În producția individuală sau de unicate se execută produse într-o nomenclatură foarte variată în cantități mici în majoritate unicate.

Datorită acestui fapt producția individuală trebuie să fie universală și foarte elastică pentru a se putea executa nomenclatura largă și foarte variată de produse.

Producția individuală este proprie industriei constructoare de mașini grele, ale cărei produse sunt turbine hidraulice mari, mașini-unelte grele unicate, utilaje metalurgice etc.

b) Stabilirea tipului de producție

Relațiile pentru stabilirea tipului de producție se extrag din [8] pagina 26.

Pentru determinarea tipului de producție s-a făcut un calcul preliminar al ritmului probabil de prelucrare cu relația :

Rt = [ore/buc]

unde : Ft – fondul de timp disponibil

Ft = [Zc – (Zl + Zs)] n s Ks [ore/an]

Avem :

Zc = 365 zile;

Zl = 104 zile libere;

Zs = 8 zile sărbători legale;

n = 8 ore/schimb;

s = 2 schimburi;

Ks = 0,8…………1, coeficient de corecție.

Ft = [365 – (104 + 8)] · 0,9 · 8 · 2 = 3643 ore/an

Se calculează apoi producția fizică, Qp:

Qp = 6000/n + 2000 · n = 16750 buc/an

Ritmul de prelucrare, rt :

rt = ore/buc

Se calculează în final indicele de producție, Kt :

Kt =

Piesa de prelucrat – șurub de acționare – se pretează a se executa în producție de serie mică.

c) Calculul lotului optim de prelucrare

Numărul optim de piese din lot, este dat de relația :

nlot = [buc/lot] [8]

unde :

k = 5………12, coeficient de pondere, se adoptă k = 7,5;

tpi = 28,5 min, suma timpilor de pregătire-încheiere;

tu = 19 min, suma timpilor unitari.

nlot = buc/lot

3.3 ALEGEREA SEMIFABRICATULUI

Principalii indicatori la consumul de metal sunt următorii:

norma de consum

consumul specific

coeficientul de utilizare a metalului

procentul deșeurilor de metale

Consumul specific reprezintă cantitatea de materie primă, material care a fost consumat la execuția unei unități de produs finit.

Relațiile pentru calculul consumului de material se extrag din [8].

Coeficientul de utilizare a metalului este indicele care arată gradul de înglobare a unui metal în produsul finit și se determină cu relația:

(5.36)[8]

În cazul când se urmărește modul de utilizare a unui metal în procesul tehnologic în scopul cunoașterii pierderilor tehnologice, se calculează coeficientul de utilizare tehnologic, cu relația:

(5.37)[8]

unde:

Ct – consumul tehnologic.

Procentul deșeurilor de metal, rezultă din relația:

(5.39)[8]

În ceea ce privește structura, norma de consum se compune din următoarele elemente de bază:

consumul tehnologic

pierderile tehnologice

Se determină cu relația:

(5.40)[8]

Consumul tehnologic reprezintă cantitatea de materie primă, material sau energie prevăzută a se consuma pentru executarea unei unități de produs.

(5.41)[8]

unde:

Cu – consumul util, reprezintă cantitatea netă de metal încorporat într-un produs sau o piesă, executată conform documentației tehnologice.

La calculul normei de consum se mai ține seama de următoarele:

în cazul când capetele de fixare, capetele rezultate din indivizibilitatea barelor într-un număr întreg de semifabricate și abaterea pozitivă a barelor cu lungimi fixe sau multiple pot fi întrebuințate pentru prelucrarea altor piese, nu se adaugă la norma de consum;

capetele oblice sau strivite ale barelor se adaugă la norma de consum;

se va ține cont de pierderile prin debitare de la suprafețele frontale ale pieselor, conform tabelul (5.11)[8];

dacă lungimea semifabricatului nu permite folosirea lui drept capăt de fixare în dispozitivul de strângere al mașinii de debitat, pierderile se adaugă la norma de consum.

Coeficientul de utilizare al materialului reprezintă procentul de material ce rămâne în piesă după prelucrare. S-a calculat în valoare absolută cu relația:

Ka = [8]

Calculul volumului semifabricatului :

VSEMIFABRICAT = π · 3,52 · 52 = 2001,2 cm3

Fig. 3.2 Semifabricat tip bară laminată

Stabilirea densității materialului de prelucrat :

ρMATERIAL = 7,85 g / cm3

Calculul masei semifabricatului :

MSEMIFABRICAT = ρMAT. · VSEMIFABRICAT = 7,85 · 2001,2 = 15709,4 g = 15,7 Kg

Calculul coeficientului absolut de utilizare :

KU =·100 % = ·100 % = 43,07 %

În calcul s-a considerat m = 6,767 Kg, masa piesei

Se alege un semifabricat tip bară laminată.

3.4 ITINERARIUL TEHNOLOGIC DE PRELUCRARE AL PIESEI

Se pornește de la un semifabricat bară laminată, prezentat în figura 3.2.

005 Debitare mecanică la lungime L = 520 mm.

010 Tratament termic – normalizare.

015 Strunjire frontal curat – cota 515, centruire capete – A2,5, STAS 1361 – 88.

020 Strunjire cilindrică exterioară (prindere între vârfuri), degroșare, în trepte.

021 strunjire cilindrică exterioară cota Ø 50,5 două tronsoane, pe lungime 155, respectiv 345;

022 strunjire cilindrică exterioară cota Ø 42,5 pe lungime 29;

023 strunjire cilindrică exterioară cota Ø 40,5 două tronsoane, pe lungime 44, respectiv 160.

030 Strunjire cilindrică exterioară finisare.

031 strunjire cilindrică exterioară finisare Ø 40, pe lungime 44;

032 strunjire cilindrică exterioară finisare Ø 42, pe lungime 29;

033 strunjire cilindrică exterioară finisare Ø 40,05, pe lungime 160;

034 strunjire cilindrică exterioară finisare Ø 50,05, pe lungime 77;

035 strunjire filet, M50 x 2, pe lungime 34;

036 strunjire filet trapezoidal, Tr50 x 8, pe lungime 156;

037 teșire 3×450, strunjire raze de racordare R2 și R4, teșire capete la 300, conform desen execuție.

040 Frezare locaș pentru cheie de acționare, capete □ 30, două zone pe lungimi 44 și 35.

050 Tratament termic : călire și revenire înaltă.

060 Rectificare rotundă exterioară,

061 – Ø 50 h6 (0– 0,016) pe lungime 77;

062 – Ø 40 h6 (0– 0,016) pe lungime 160.

070 Tratament termic: călire plus revenire înaltă.

080 Ajustare, debavurare, marcare.

090 CTC : măsurare cote importante.

3.5 CALCULUL ADAOSURILOR DE PRELUCRARE ȘI STABILIREA DIMENSIUNILOR INTERMEDIARE

3.5.1 Metoda de calcul analitic al adaosului de prelucrare

Relațiile de calcul analitic al adaosului de prelucrare se extrag din [9].

Adaosul de prelucrare intermediar minim se calculează cu relațiile următoare:

a) pentru adaosuri simetrice (pe diametru) la suprafețe exterioare și interioare de revoluție:

2ACmin = 2(RZp + SP) + [9]

b) pentru adaosuri asimetrice, la suprafețe plane opuse prelucrate în faze diferite sau pentru o singură suprafață plană:

ACmin = RZp + SP +ρP + ЄC [9]

unde:

Ac min – adaosul de prelucrare minim, considerat pe o parte (rază) sau pe o singură față plană;

Rzp – înălțimea neregularităților de suprafață rezultate la faza precedentă;

Sp – adâncimea stratului superficial defect (ecruisat) format la faza precedentă;

εc – eroarea de așezare la faza de prelucrare considerată.

3.5.2 Calculul propriu-zis al adaosului de prelucrare

Calculul adaosurilor de prelucrare, pentru suprafața cilindrică Φ70, se face considerând operațiile și fazele necesare prelucrării în ordinea inversă.

Pentru că adaosul de prelucrare este simetric, se utilizează relațiile din [8].

a) Rectificarea de finisare

TP = 23 μm, (STAS 8101-88);

HP = 5 μm, tab.(5.2) [8];

SP = 0, (deoarece în cazul prelucrării semifabricatelor care au fost supuse la tratamente termochimice, din expresia adaosului de prelucrare se elimină valoarea lui SP, în scopul păstrării stratului tratat termochimic)

ρP = ΔC ·lC +ЄCentr.

ΔC = 0,08 μm/mm, tab.(5.5) [8], curbura specifică;

lC = 515 mm

ЄCentr = 0, eroarea de bazare în direcția radială, la instalarea semifabricatelor între vărfuri

ρP =0,05 · 515 +0 = 25,75 μm, unde ЄC =0

Înlocuind datele în relația de calcul a adaosului de prelucrare:

2AC1 =23 + 2(5 + 0) +2(25,75 + 0)=84,5 μm

Se calculează diametrul intermediar, înaintea rectificării de finisare:

d1max = bmax + 2ACmax = 70 + 0,084 = 70,084 mm

d1min = d1max – Ta = 70,084 – 0,023 = 70,061 mm

b) Rectificarea de degroșare

TP =70 μm

HP =10 μm

SP = 20

ΔC = 0,10 μm/mm

ρP =ΔC ·lC +ЄCentr = 0,10 · 515 + 0 = 51,5 μm

Adaosul de prelucrare, se calculează cu relația:

2AC2 = 70+2(10 + 20) + 2(51,5 + 0) = 233 μm

Adaosul intermediar înaintea rectificării de degroșare va fi :

d2max = 70,084 + 0,233 = 70,317 mm

d2min = 70,317 – 0,070 = 70,247 mm

c) Strunjire de finisare

TP = 230 μm

HP = 25 μm

SP = 25 μm

ρP + ЄC = 0,96 · ЄCentr + 0,4 · ρP

ρP = 0,96 · ЄCentr + 0,4 ΔC ·lC

ЄCentr = 57,5 μm tab. (5.7) [8]

ΔC =0,3 μm/mm tab. (5.5) [8]

ρP =0,96 · 57,5 + 0,4 · 0,3 · 515 = 117 μm

ЄC = 0

Adaosul de prelucrare, se calculează cu relația:

2AC3 = 230 + 2(25 + 25) + 2(117 + 0) = 564 μm

Se calculează diametrul intermediar înaintea strunjirii de finisare:

d3max = 70,317 +0,564 = 70,881 mm

d3min = 70,881 – 0,230 = 70,651 mm

d) Strunjire de degroșare

Adaosul de prelucrare se calculează folosind următoarele date:

TP = 460 μm tab. (5.6) [8]

HP = SP = 50 μm (semifabricat neprelucrat prin așchiere, laminat la cald)

ρP =0,96 · ЄCentr + 0,4 ·ΔC ·lC

ЄCentr = 275 μm tab. (5.6) [8]

ΔC = 0,3 μm/mm tab. (5.4) [8]

lC = 515 mm

ρP =0,96 · 275 + 0,4 · 0,3 · 515 = 325,8 μm, unde ЄC =0

Adaosul de prelucrare, va fi :

2AC4 = 460 + 2(50 +50) + 2(325,8 +0) = 1311,6 μm

Diametrul semifabricatului laminat, înaintea strunjirii de degroșare va fi:

d4 = 70,881 + 1,311 = 72,192 mm

Se va alege din STAS 333/91, un semifabricat forjat cu diametrul Φ 75 +0,8-1,3 mm.

Adaosul real la degroșare va fi:

2AC4 = d4 – d3max = 75 – 70,881 = 4 mm

e) Pentru suprafața frontală, L = 515 mm

Din tabelul (5.3) [8], se obțin :

TP = 2500 μm

HP = SP = 150 μm

ρP = 300 μm

Є0 = Єf = 100 μm, tab.(5.9) [8],eroarea de fixare la instalarea semifabricatului în universal cu trei bacuri.

Pentru prelucrarea suprafețelor frontale, adaosul de prelucrare se calculează cu relația:

2AC =TP+2(Hp+Sp) + 2(ρP +Єf) = 2500 + 2(150 +150) +2(300+100) =

= 3900 μm = 3,9 mm

Dimensiunile înainte de strunjire, vor fi:

Lmax = L +2AC = 515 + 3,9 = 518,9 mm

Lmin = Lmax –TP = 518,9 – 2,5 = 516,4 mm

3.6 CALCULUL REGIMURILOR DE AȘCHIERE

Relațiile de calcul tehnologic al regimurilor de așchiere se extrag din [8].

Se va face calculul regimurilor de așchiere pentru următoarele 4 operații reprezentative de așchiere necesare pentru execuția piesei „șurub de acționare”:

strunjire cilindrică exterioară degroșare;

strunjire cilindrică exterioară finisare;

filetare;

rectificare rotundă exterioară.

a) Strunjire degroșare

Date inițiale :

dimensiunea de prelucrat: Φ 70,5 mm;

lungimea de prelucrat l = 515 mm;

adaos de prelucrare d1 = 75 mm;

mașină unealtă SN 400×1500, cu randamentul = 0,80;

cuțit Rp, = 450, = 6…100, = 10…150, r = 1 mm, q = 25×25 mm;

Se calculează adaosul de prelucrare:

AP1 = mm

Modul de lucru :

numărul de treceri i=1;

adâncimea de așchiere t = 2,25/2 = 1,125 mm;

durabilitatea T = 60 min, pentru cuțit din Rp3;

avansul f, tab.(10.6)[8]; f = 0,9 mm/rot;

viteza de așchiere:

(10.27)[8]

unde:

Cv – coeficient funcție de caracteristica materialului de prelucrat și materialul sculei așchietoare cu răcire;

Cv = 42; xv = 0,25; yv = 0,66; n = 1,75; tab.(10.26)[8] pentru oțel carbon cu HB = 207;

xv, yv, n – exponenții adâncimii de așchiere, avansului și durității, tab.(10.26)[8];

T = 60 min – duritatea sculei așchietoare;

m = 0,1 – exponentul durabilității, tab.(10.25)[8];

t = 1,125 mm – adâncimea de așchiere;

f = 0,9 mm/rot – avansul de așchiere;

kv = k1.k2. k3.k4. k5.k6. k7.k8. k9

k1…k9.- coeficienți cu valori prezentate în continuare;

Cuțit 25 x 25 mm : ASecțiune transversală = 625 mm2

ξ = 0,08 – pentru oțel;

k1 – coeficient funcție de influența secțiunii transversale:

(10.28)[8]

k2 – coeficient funcție de unghiul de atac principal

(10.28)[8]

unde: = 0,6 – exponent funcție de materialul de prelucrat

k3 – coeficient funcție de unghiul de atac secundar

(10.30)[8]

unde: a = 10

k4 – coeficient funcție de influența razei de racordare a vârfului cuțitului

(10.31)[8]

unde: = 0,1 – pentru degroșare

k5 = 1, (10.27)[8]

k6 = 1, (10.28)[8]

k7 = 1, oțel fără țunder;

k8 = 1, pentru forma plană a suprafeței de degajare;

kv = 1,033 · 0,767 · 0,939 · 0,933 · 1 · 1 · 1 · 1 = 0,67417

Viteza de așchiere va fi:

– turația de lucru:

Se recomandă n 800, pentru degroșare

– se alege imediat turația inferioară sau superioară din gama de turații ale M.U:

n = 76 rot/min, turație aleasă din gama M.U. – SN 400×1500;

– recalcularea vitezei reale:

viteza de avans: vf = n· f = 76 · 0,9 = 68,4 mm/min

– forța principală de așchiere

Fz= C4 ·tx1·sy1·HBn1 [daN] (10.5)[8]

unde:

C4 – coeficient funcție de materialul de prelucrat

C4 = 3,57; t = 1,125 mm; x1 = 1; y1 = 0,75; n1 = 0,75;

HB = 229; , tab.(10.13)[8];

x1, y1, n – exponenții adâncimii de așchiere, avansului și durității, tab.(10.17)[8].

Fz =3,57·1,1251·0,90,75·2070,75 = 202,52 daN

F = 1,1·Fz [daN]; tab.(10.23)[8] F = 202,77 daN

– puterea de așchiere:

– verificarea puterii motorului:

unde: PME = 7,5 kW, pentru un strung SN 400 x 1500.

b) Strunjire finisare

Date inițiale :

dimensiunea de prelucrat: Φ 70 mm;

lungimea de prelucrat l = 515 mm;

adaos de prelucrare d1 = 70,5 mm;

mașină unealtă SN 400×1500, cu randamentul = 0,80;

cuțit Rp, = 450, = 6…100, = 10…150, r = 0,5 mm, q = 25×25 mm;

Se calculează adaosul de prelucrare:

AP1 = mm

Modul de lucru :

numărul de treceri i=1;

adâncimea de așchiere t = 0,25/2 = 0,125 mm;

durabilitatea T = 60 min, pentru cuțit din Rp3;

avansul f, tab.(10.6)[8]; f = 0,13 mm/rot;

viteza de așchiere:

(10.27)[8]

unde:

Cv – coeficient funcție de caracteristica materialului de prelucrat și materialul sculei așchietoare cu răcire;

Cv = 96,2; xv = 0,25; yv = 0,33; n = 1,75; tab.(10.26)[8] pentru oțel carbon cu HB = 207;

xv, yv, n – exponenții adâncimii de așchiere, avansului și durității, tab.(10.26)[8];

T = 60 min – duritatea sculei așchietoare;

m = 0,125 – exponentul durabilității, tab.(10.25)[8];

t = 0,125 mm – adâncimea de așchiere;

f = 0,13 mm/rot – avansul de așchiere;

kv = k1.k2. k3.k4. k5.k6. k7.k8. k9

k1…k9.- coeficienți cu valori prezentate în continuare;

Cuțit 25 x 25 mm : ASecțiune transversală = 625 mm2

ξ = 0,08 – pentru oțel;

k1 – coeficient funcție de influența secțiunii transversale:

(10.28)[8]

k2 – coeficient funcție de unghiul de atac principal

(10.28)[8]

unde: = 0,6 – exponent funcție de materialul de prelucrat

k3 – coeficient funcție de unghiul de atac secundar

(10.30)[8]

unde: a = 10

k4 – coeficient funcție de influența razei de racordare a vârfului cuțitului

(10.31)[8]

unde: = 0,2 – pentru finisare;

k5 = 1, (10.27)[8]

k6 = 1, (10.28)[8]

k7 = 1, oțel fără țunder;

k8 = 1, pentru forma plană a suprafeței de degajare;

kv = 1,033 · 1 · 0,8734 · 0,757 · 1 · 1 · 1 · 1 = 0,74

Viteza de așchiere va fi :

– turația de lucru:

– se alege imediat turația inferioară sau superioară din gama de turații ale M.U:

n = 480 rot/min, turație aleasă din gama M.U. – SN 400×1500;

– recalcularea vitezei reale:

viteza de avans: vf = n· f = 480 · 0,13 = 62,4 mm/min

– forța principală de așchiere

Fz= C4 ·tx1·sy1·HBn1 [daN] (10.5)[8]

unde:

C4 – coeficient funcție de materialul de prelucrat

C4 = 3,57; t = 0,125 mm; x1 = 1; y1 = 0,75; n1 = 0,75;

HB = 207; , tab.(10.13)[8];

x1, y1, n – exponenții adâncimii de așchiere, avansului și durității, tab.(10.17)[8].

Fz =3,57·0,1251·0,130,75·2070,75 = 5,272 daN

F = 1,1·Fz [daN]; tab.(10.23)[8] F = 5,79 daN

– puterea de așchiere:

– verificarea puterii motorului:

unde: PME = 7,5 kW, pentru un strung SN 400 x 1500.

c) Filetare, M 50 x 2

Scula: cuțit de filetat, cu partea activă din carbură metalică, P20; secțiunea cuțitului S =16 x 25 mm2; Є=600; α=60; γ=00; r = 0,5 mm.

Se aleg dimensiunile la prelucrarea filetelor metrice, din [8] tab. (8.57), astfel:

dmax = 50 – 0,172 = 49,828 mm

dmin = 50 – 0,34 = 49,66 mm

Din [8], se aleg următoarele adaosuri pentru filetare, funcție de pasul filetului :

p = 2 mm

adaosul de prelucrare total, AP =0,974 mm;

adaosul de prelucrare, la degroșare APD =0,874 mm;

adaosul de prelucrare, la finisare APF =0,10 mm;

Din același tabel, se stabilesc numărul de treceri, i:

iD = 7 treceri, pentru degroșare

iF = 3 treceri, pentru finisare

Adâncimile de așchiere pe trecere:

pentru degroșare, tD ===0,125 mm

pentru finisare, tF === 0,033 mm

– Avansul la filetare:

f = p = 2 mm

– Durabilitatea economică a sculei așchietoare:

Tec = 30 min, tab.(9.10)[8]

– Viteza de așchiere, funcție de tipul filetării și al sculei așchietoare, se alege din tab.(9.40) [8]:

vtab = 25 m/min

Se aplică următorii coeficienți de corecție:

K1=0,8; pentru prelucrarea filetelor cu degajare, tab.(9.32) [8];

K2 =1,1; pentru durabilitatea sculei, tab.(9.40)[8].

Viteza de așchiere:

vC =vtab.·K1·K2=0,8 · 1,1 · 25= 22 m/min

-Turația semifabricatului:

n === 140,05 rot/min

Din caracteristicile M.U. – SN 400×1500, se alege turația reală, tab.(10.1) [8]:

nr =150 rot/min

Se recalculează viteza reală de așchiere:

vr = == 23,56 m/min

– Puterea la filetare, pentru material oțel:

Ne =24,2·10-3·v ·p1,7 ·KMNi-0,71 [kw] (14,7) [8]

unde:

KMN =, coeficient de corecție funcție de duritatea materialului (14.9) [8]

Avem: f = 2 mm; v = 23,56 m/min; i = 7 treceri pentru degroșare.

Puterea la filetare

Ne =0,418 kw

– Verificarea puterii motorului:

PMe kw; unde: PMe =7,5 kw

d) Rectificare rotundă exterioară

Date inițiale:

– l = 77 mm, lungimea piesei de prelucrat;

– Dp = 50 mm, diametrul piesei;

– a = 0,25 mm, adaosul de prelucrare radial;

– B = 30 mm, lățimea discului abraziv;

– Dd = 300 mm, diametrul discului abraziv.

Scula: disc abraziv E 40 KC, electrocorindon, granulație 40, duritatea K, liant ceramic C.

Din tabelul (6.1) [8], se obține prin interpolare, avansul de pătrundere la rectificarea rotundă exterioară, pentru L/Dp = 1,48 și Dp = 50 mm :

– fp = 0,018 mm/c.d.

Pentru β = 0,42; determinat din tabelul (6.2) [8], se calculează avansul longitudinal cu relația (6.1) [8]:

– fL = β · B =0,42 · 30 = 12,6 mm/rot

Din tabelul (6.3), se obține prin interpolare, viteza periferică a piesei:

– vp = 40 mm/rot

Se obține astfel turația piesei:

np =254,64 rot/min

Numărul necesar de treceri, se obține cu relația :

nt = treceri (6.3) [8]

Se determină forța de așchiere, FZ [daN],cu relația :

FZ = CF·vp0,7·fL0,7·fp0,6 [daN] (6.4) [8]

unde:

CF = 2,2; pentru oțel călit

FZ =2,2 · 400,7·12,60,7·0,0180,6 = 15,39 daN

Puterea necesară, antrenării discului abraziv, Pd, se calculează cu relația:

Pd = kw (6.5) [8]

unde: vd =30 m/s, viteza periferică a discului abraziv

Puterea pentru antrenarea piesei, se calculează cu aceeași formulă, însă vd se înlocuiește cu vp, păstrând neschimbată valoarea forței FZ:

Pp =0,1 kw (6.6) [8]

Pd ≤ PMot.acț.disc = 3,2 kw, mașină de rectificat WMW – SRA 240×800;

Pp ≤ PMot.acț.piesă = 0,9 kw;

3.7 NORMAREA TEHNOLOGICĂ A OPERAȚIILOR DE AȘCHIERE

Norma tehnică de timp este durata necesară pentru executarea unei operații în condiții tehnico-economice determinate și cu folosirea cea mai rațională a tuturor mijloacelor de producție.

În norma tehnică de timp intră o sumă de timpi, astfel:

[min] [12]

unde:

Tu – timpul normat pe operație;

tb – timpul de bază (tehnologic, de mașină);

ta – timpul auxiliar;

ton – timp de odihnă și necesități firești;

td – timp de deservire tehnico-organizatorică;

tpi – timp de pregătire-încheiere;

n – lotul de piese care se prelucrează la aceeași mașină în mod continuu;

Suma dintre timpul de bază și timpul auxiliar se numește timp efectiv sau timp operativ.

Relațiile de calcul în vederea normării operațiilor de așchiere se dau în [12].

a) Strunjire degroșare

Date inițiale:

n = 76 rot/min;

f = 0,9 mm/rot;

vf = n x f = 68,4 mm/min;

l = 515 mm;

l1 =(0,5……2) = 2,5 mm;

l2 = (1……5) = 2,5 mm;

Timpul de bază, tb, va fi:

= 7,06 mm

Timpul ajutător pentru prinderea și desprinderea piesei, ta, tab.(11.21):

Timpul de deservire tehnică, tdt, tab.(11.26):

Timpul de deservire organizatorică, tdo, tab.(11.26):

Timpul de odihnă și necesități firești, ton, tab.(11.27):

Timpul de pregătire-încheiere, tpi , tab.(11.26):

tpi = 20 min

Lotul de piese: n = 20 buc.

Norma de timp, la strunjire degroșare:

min

b) Strunjire finisare

Date inițiale:

n = 480 rot/min;

f = 0,13 mm/rot;

vf = n x f = 62,4 mm/min;

l = 515 mm;

l1 =(0,5……2) = 2 mm;

l2 = (1……5) = 1 mm;

Timpul de bază, tb, va fi:

= 1,602 mm

Timpul ajutător pentru prinderea și desprinderea piesei, ta, tab.(11.21):

Timpul de deservire tehnică, tdt, tab.(11.26):

Timpul de deservire organizatorică, tdo, tab.(11.26):

Timpul de odihnă și necesități firești, ton, tab.(11.27):

Timpul de pregătire-încheiere, tpi , tab.(11.26):

tpi = 11 min

Lotul de piese: n = 20 buc.

Norma de timp, la strunjire finisare:

min

c) Filetare

Date inițiale:

f = p =2 mm, pasul filetului;

id = 7 treceri; if = 3 treceri;

n = 150 rot/min, turația la filetare;

l = 34 mm, lungimea filetului;

v = 23,56 m/min, viteza de așchiere.

Funcție de diametrul (d) și lungimea filetului (l), se alege timpul operativ tabelar direct din tabelul (11.6)[12]:

TOP.tab. =2,5 min

Se aplică următorii coeficienți de corecție:

K1 = 1,2; funcție de cantitatea de piese; tab.(11.6)[12]

K2 = 0,9; funcție de rezistența piesei; tab.(11.7)[12]

K3 =;

K4 =; funcție de numărul de treceri adoptat și tabelar;

top =K1K2K3K4TOP.tab. =0,9 1,2 2,12 1,43 2,5 = 8,177 min

Timpul de deservire tehnico- organizatorică, tdt, tab.(12.26):

tdt =top min

Timpul de odihnă și necesități firești, ton, tab.(12.27):

ton = top min

Timpul de pregătire încheiere, tpi, tab.(12.6):

tpi =10 min

Numărul de piese din lot: n =20 buc.

Norma de timp, la filetare cu cuțitul:

min

d) Rectificare rotundă exterioară

Timpul de bază, tb, se calculează cu relația din tabelul (12.2)[12].

tb =min

Coeficientul ‘’k’’, pentru degroșare și finisare, k = 1,2……1,3.

Timpul de pregătire încheiere, tpi, tab.(12.1):

tpi =16 min

Lotul de piese: n = 20 buc.

Timpul ajutător pentru prinderea și desprinderea piesei, ta, tab.(12.8):

ta = ta1 + ta2 + ta5 = 1,5 + 1,2 +0,5= 3,2 min

Timpul de deservire tehnică, tdt, tabelul (12.6):

tdt ==0,2756 min

Durabilitatea discului abraziv, T = 9 min.

Timpul de deservire organizatorică, tdo, tab.(12.12):

Timpul de odihnă și necesități firești, ton, tab.(12.13):

Norma de timp, la rectificare rotundă exterioară:

min

3.8 PREZENTAREA SCULELOR AȘCHIETOARE ȘI MAȘINILOR-UNELTE FOLOSITE

Caracteristicile tehnice principale ale strungului universal SN 400×1500, se extrag din [8] tabelul (10.1) și se prezintă:

Sculele așchietoare folosite la strunjire sunt diferite tipuri de cuțite standardizate :

cuțit drept pentru degroșat, STAS 6376 – 86;

cuțit încovoiat pentru degroșat, STAS 6377 – 87;

cuțit frontal stânga dreapta, STAS 6382 – 87;

cuțit lat, STAS 6380 – 88;

cuțit încovoiat pentru degroșare, STAS 352 – 87;

cuțit pentru interior, STAS 6384 – 87;

cuțit pentru colț interior, STAS 357 – 87.

Din tabelul (10.3) [8], se alege o mașină de frezat, FWn 200×630, având următoarele caracteristici tehnice principale:

Din tabelul (10.10) [8], se alege mașina de rectificat exterior ale cărei caracteristici principale sunt prezentate în tabelul de mai jos:

Discul abraziv E40KC, STAS 601/1 – 84, cu:

E, materialul abraziv din electrocorindon;

40, granulația;

K, duritatea;

C, liant ceramic.

Capitolul IV

TEHNOLOGIA DE PRELUCRARE A PIESEI

„ȘURUB DE ACȚIONARE”

PE MAȘINI-UNELTE CU COMANDĂ NUMERICĂ

Prescurtarea NC a fost preluată din limbajul american de specialitate și reprezintă inițialele expresiei din limba engleză „Numerical control”, tradusă prin „Comandă numerică”.

Pentru comandarea unei mașini NC este necesar un program specific, denumit Program NC sau Program Piesă. Acesta conține toate informațiile pentru mișcările pe axe și pentru activarea funcțiilor de comutare. Informațiile sunt ordonate conform fazelor ciclului de lucru al mașinii și sunt memorate pe un purtător de date, care permite citirea automată.

Sistemul NC prelucrează aceste informații fie de pe purtătorul de date, fie din memoria internă de date, figura 4.1.

Introducerea fără probleme a mașinilor-unelte NC a impus ca o condiție hotărâtoare, construcția de programe normalizate.

S-a ajuns la o convenție pentru respectarea codului internațional după normele ISO.

În acest fel construcția programelor a fost unificată pentru toate tipurile de mașini NC, iar programarea a devenit posibilă în extern și independent de mașină.

4.1 PROGRAMUL NC

Un program constă dintr-o succesiune de instrucțiuni care determină un anumit proces de prelucrare, la un calculator sau o mașină NC.

În cazul unei mașini-unelte NC, programul determină prelucrarea unei piese, prin deplasarea relativă dintre sculă și piesă, dimensiunile fiind introduse direct în mm.

Un astfel de program-piesă NC conține pe lângă informațiile de deplasare necesare obținerii formei geometrice a piesei, atât informațiile suplimentare de comutare, cât și comenzile auxiliare, adică întreaga succesiune de informații care asigură automatizarea ciclului de lucru al mașinii-unelte.

Caracteristicile esențiale ale unul program NC sunt informațiile de deplasare si informațiile de comutare care trebuie să fie ușor de modificat sau de schimbat.

Programele NC trebuie să fie înregistrate pe purtători de date care permit citirea automată.

În afară de banda perforată din hârtie care era folosită exclusiv, se introduc tot mai multe casete cu bandă magnetică, dischete de 3,5 țoli și în curând cartele-memorie.

Structura programului NC constă dintr-un anumit număr de fraze, care reprezintă succesiunea secvențelor ciclului de lucru. Fiecare frază din program corespunde unei secvențe a ciclului de lucru purtătorului de program îi corespunde un bloc de informații.

Numărul de ordine al frazelor este și un număr de ordine al blocurilor de informații. Construcția principală a unui program este redată în fig. 4.2.

Fig.4.1 Transformarea datelor geometrice și de prelucrare

în informații de deplasare și de comutare pentru mașina-unealtă NC

G 01 interpolare liniară

Fig.4.2 Construcția principală a unui program

Fraza este formată din unul sau mai multe cuvinte. Cuvântul este format dintr-o literă numită adresă, urmată de un grup de cifre. Adresa împreună cu grupul de cifre constituie o funcție sau instrucțiune. Funcțiile au rolul de a transmite mașinii-unelte NC informații de deplasare și de comutare.

Informațiile de deplasare sunt necesare obținerii formei geometrice a piesei prelucrate. Dimensiunile sunt introduse direct în [mm], ceea ce este caracteristica esențială a unui program NC.

Funcțiile pregătitoare a condițiilor de deplasare acționează împreună cu informațiile de deplasare. Informațiile de deplasare indică unde, iar funcțiile pregătitoare arată cum să se efectueze deplasarea.

Comenzile de comutare sunt, programate prin funcții tehnologice și funcții auxiliare. Funcțiile tehnologice servesc la programarea vitezei de avans, a turației arborelui principal și selectarea sculei necesare în diferite faze ale ciclului de lucru.

Funcțiile auxiliare transmit mașinii-unelte NC diferite comenzi de comutare cum sunt: pornire/oprire turație arbore principal, schimbare sculă, schimbare piesă, pornire/oprire lichid de răcire, ș.a.

Ciclurile fixe sunt subprograme memorate, a căror desfășurare principală este stabilită, dar valoarea deplasărilor este liber programabilă. Prin folosirea ciclurilor fixe programele NC devin mai scurte și mai scurte, programarea devine mai simplă.

Prin punctul zero al mașinii se înțelege originea axelor sistemului de coordonate al mașinii și care nu poate fi modificat. Stabilirea fizică a acestui punct se face printr-un marcaj de referință al sistemului de măsurare, în combinație cu un palpator final de punct zero.

O poziție de referință este un punct stabilit pe o axă, la o anumită distanță față de punctul zero al mașinii. Se folosește de exemplu pentru schimbarea piesei, schimbarea sculei sau ca poziție de start. Deplasarea către punctul de referință este o funcție de comandă care determină deplasarea automată în poziția de referință.

Poate fi transmisă de operatorul mașinii sau prin program.

Prin corecțiile de scule se urmărește prevenirea erorilor de prelucrare care pot fi produse de abaterile sculei, în principal. Corecția lungimii sculei asigură compensarea diferenței dintre lungimea considerată la programare și lungimea reală a sculei după reascuțire.

Corecția paraaxială a razei frezei și corecția traiectoriei sculei asigură compensarea diferenței dintre diametrul sculei considerat la programare și diametrul real, la prelucrări de frezare cu mișcări de avans paralele cu axele și respectiv la prelucrări de conturare.

4.2 PROGRAMAREA MAȘINILOR-UNELTE NC

Eficiența economică a mașinilor-unelte NC depinde, în mare măsură de programare și de capacitatea sistemelor de programare utilizate. Fabricația NC este efectivă și flexibilă dacă sunt asigurate, la timp, programe NC fără erori.

Definiția programării NC

Prin programare NC denumită și programare-piesă, se înțelege elaborarea informațiilor de comandă pentru prelucrarea urnei piese pe o mașină-unealtă NC.

Această activitate se poate efectua manual sau asistat, de calculator. În ultimul caz este necesar un software special de programare, care la sistemele actuale oferă operatorului și un îndrumar de dialog și o reprezentare grafică a valorilor introduse.

Simularea grafic-dinamică a prelucrării pe ecran, constituie o posibilitate de control vizual, înainte ca programul să fie utilizat la prelucrarea pieselor.

Procedee de programare

În figura 4.3. este prezentată o structură a procedeelor de programare aflate la dispoziție.

Conform acesteia, procedeele de programare se pot deosebi pe baza unor criterii cum sunt:

locul programării: birou sau atelier;

calculatorul utilizat: CNC, PC sau calculator mare;

mijloace ajutătoare de programare: mașină sau software;

mijloace ajutătoare de control: mașină, ecran, imprimantă.

În conformitate cu cerințele fiecărui utilizator, se poate găsi procedeul de programare adecvat.

Fig.4.3 Structura procedeelor de programare

În figura 4.4. este redată o imagine de ansamblu a principalelor modalități de programare NC ale căror caracteristici și indici sunt cuprinși în tabelul următor.

Treapta 7 – Folosirea datelor CAD.

Treapta 6 – Sistem de programare universal.

Treapta 5 – Software WOP pe PC-AT extern.

Treapta 4 – Panou WOP extern suplimentar.

Treapta 3 – Programare WOP integrată.

Treapta 2 – Programare manuală.(STAS, DIN)

Treapta 1 – Programare Teach-in.

MP – memorie programabilă.

Fig.4.4 Modalități de programare NC, un concept în 7 trepte

4.2.1 Programarea manuală

În cazul acestui procedeu, programatorul transcrie informațiile de prelucrare în codul NC. specific sistemului de comandă, cu precădere după reguli standardizate (STAS 12608/1,2 – 97; DIN 66025).

În prealabil se întocmește un plan al sculelor, un plan de lucru și un plan de prindere a piesei conform fig. 4.5.

Fig.4.5 Programarea manuală

Toate documentele de prelucrare și programul NC sunt întocmite manual; banda perforată este obținută la copierea textului program utilizând o mașină de dactilografiat racordată cu o stanță de perforat banda, în codul ISO sau EIA

Ca mijloace ajutătoare, programatorului îi stau la dispoziție pe lângă creion și hârtie, doar experiența sa. tabele, calculatorul de buzunar, instrucțiunea de programare și mașina de codificat, atunci programul întocmit trebuie să fie introdus în memoria sistemului CNC prin tastele acestuia.

Pentru prelucrări tridimensionale și prelucrări foarte complexe programarea manuală este exclusă de la bun început.

Caracteristica principală a programării manuale este că aici sunt programate, în mod individual, toate mișcările sculelor fără supravegherea valorilor greșit introduse, a sculelor sau prelucrărilor.

După ce toate sculele au efectuat prelucrările programate, ar trebui ca piesa să corespundă datelor din desen.

Programarea manuală este un procedeu problematic, foarte costisitor, care necesită un mare consum de timp. Unele sisteme CNC oferă posibilitatea testării grafice a programelor-piesă înaintea trecerii la prelucrarea pe mașină.

Comenzi cu introducere manuală

Capacitatea calculatoarelor sistemelor CNC moderne permite integrarea unui sistem de programare NC special, ca grafică și dialog de deservire interactiv, CNC devine astfel o comandă eficientă de introducere manuală a datelor, ea putând fi programată în atelier de operatorul de deservire.

Programarea orientată în atelier WOP s-a impus în mod special pentru strunjire, frezare, ștanțare, ambutisare. Aceste sisteme au atins un asemenea stadiu de maturitate încât se poate vorbi despre o pregătire a producției orientată pe atelier.

CNC cu panou WOP extern

Pentru a nu fi constrânși să programăm direct la mașină și stând în picioare, au fost realizate deja soluții cu un al doilea panou de deservire, care se poate monta la o anumită distanță de mașină. Aici se poate programa stând pe scaun, independent de mașină. în cazul unor mașini-unelte NC izolate, aceasta poate fi o soluție acceptabilă.

Dar în cazul unor parcuri mai mari de mașini-unelte NC, multitudinea de panouri suplimentare ar deveni prea costisitoare.

În aceste cazuri sunt necesare soluții universale.

Software WOP pe PC extern

În locul panourilor de deservire suplimentare, speciale se poate recurge la adoptarea unui software WOP mai avantajos pe un PC-AT. Acesta este deja primul pas în direcția unui sistem de programare universal. Premisa o constituie existența unui program de adaptare care să stea la dispoziție pentru a putea elabora programele la formatul adecvat fiecărei combinații mașină/comandă.

În general, toate sistemele de comandă cu introducere manuală legate de mașină, prezintă dezavantajul că nu sunt utilizabile pentru programarea mașinilor fără WOP, deja existente. Dat fiind faptul că toți producătorii de mașini montează sisteme WOP deosebite, nu este posibilă echiparea unui parc mai mare de mașini cu comenzi WOP unitare. De aceea mulți dintre marii utilizatori refuză mașinile CNC cu software WOP integrat.

Este preferată soluția universală, identică pentru atelier și biroul de programare.

4.2.2 Programare asistată

Cu sistemele de programare universale pe bază de PC este posibilă o programare NC rapidă, simplă și sigură a tuturor mașinilor cu comandă numerică.

În calculatorul sistemului de programare sunt memorate, în afara software-ului de programare propriu-zis și toate fișele necesare, cum sunt: fișele mașinilor, fișele sculelor și dispozitivelor, precum și postprocesoarele necesare.

După terminarea programării și a simulării prelucrării se pot emite toate documentele de prelucrare pentru atelier, cum sunt: tabelul programului, purtătorul de program, planul de prindere a piesei și planul sculelor, fig. 4.6.

Fig.4.6 Principiul programării NC asistate

Principiul general șl fluxul informațional la programarea asistată de calculator sunt prezentate în fig. 4.7.

Caracteristica tuturor sistemelor de programare asistate de calculator, este că nu sunt programate mișcările sculelor, ci conturul și forma exactă a piesei, conform desenului. Selecția sculelor necesare și desfășurarea prelucrării prin așchiere sunt efectuate automat de către sistem, până la piesa finită.

Nu sunt necesare calcule trigonometrice auxiliare sau prelucrări de date din tabele.

Numărul de programe NC utilizabile, elaborate în unitatea de timp, se mărește considerabil, iar programarea devine mai efectivă. În pofida costurilor suplimentare pentru sistemul de programare, în final acest procedeu este mai economic decât programarea manuală.

La terminarea programării, sistemul produce un program-piesă generalizat, denumit și program-sursă sau CLDATA FILE.

Acesta se poate adapta la flecare mașină NC adecvată.

În acest scop trebuie să se facă adaptarea postprocesorului la mașina-unealtă, printr-un program de adaptare.

Dacă programatorul nu a respectat valorile limită indicate sau a comis erori de introducere care nu au fost observate de sistemul de operare, acestea sunt recunoscute la postprocesoare și sunt semnalate, făcându-se referire la cauza erorii.

Postprocesorul tine cont, de exemplu de mărimea și cinematica mașinii, de valorile limită ale vitezei de avans și turației și de scule, emite funcțiile – M corecte și atribuie sculelor valorile de corecție și punctele de referință.

Rezultatul este un program NC utilizabil la o anumită mașină-unealtă.

Fig.4.7 Principiul fluxului informațional la programarea NC

asistată de calculator

4.3 LIMBAJUL EXAPT. ORIGINE. CARACTERIZARE FUNDAMENTALĂ

Limbajul EXAPT (Extension of Automatically Programmed Tools) este, după cum reiese din însăși denumirea sa, o extindere a limbajului APT. Extinderea se referă la tehnologie, partea geometrică fiind identică.

EXAPT-ul a fost elaborat de o grupă de studii din R.F.G. sub conducerea prof. H. Opitz de la T.H. Aachen, prof. G. Spur și prof. W. Simon de la T.U. Berlin și prof. G. Stute de la T.H. Stuttgart și constă din trei părți:

EXAPT 1 pentru găurire și prelucrări simple de frezare (programare punct cu punct);

EXAPT 2 pentru strunjire (programarea prelucrării liniare pe două axe);

EXAPT 3 pentru frezare, găurire și frezare combinate, pe 2 1/2 axe (toate formele de programare, inclusiv conturarea).

Programul de tratare în EXAPT este schematizat în fig.4.5.

Fig.4.5 Fluxul informațional la programarea în EXAPT

Acesta constă din doi Procesori și un Postprocesor. Ca elemente de introducere pe lângă Fișa Program-Calculator mai sunt necesare fișe privind caracteristicile mașinii-unelte, ale materialului piesei și ale sculelor folosite la prelucrare.

În Procesorul de geometrie, instrucțiunile din program sunt analizate și verificate, cuvintele limbajului EXAPT fiind transformate și prelucrate. Înmagazinarea acestora se face în CLTAPE 1 care poate fi o bandă perforată, sau magnetică, disc sau tambur magnetic, caracteristic calculatorului utilizat.

În Procesorul tehnologic sunt tratate definițiile de prelucrare și informațiile transmise în ordinea cronologică a efectuării operațiilor. Rezultatele sunt înregistrate în CLTAPE 2.

Postprocesorul asigură confecționarea benzii Program-Mașină în concordanță cu caracteristicile mașinii-unelte și a aparaturii de comandă numerică a acesteia.

Caracteristica fundamentală a limbajului EXAPT constă în faptul că condițiile tehnologiei de prelucrare, nu sunt elaborate de tehnologul programator, ci de către calculatorul electronic, funcție de natura materialului și specificul prelucrării, tipul mașinii-unelte și a formulelor din teoria așchierii, precizând tipul și forma sculei, viteza de așchiere, viteza de avans etc. pentru condițiile optime de prelucrare.

Procesorul tehnologic

Este de știut că elaborarea unui proces tehnologic pentru prelucrarea pe mașinile-unelte necesită o muncă migăloasă și un tehnolog de înaltă calificare, dacă se urmărește obținerea unei tehnologii optime din toate punctele de vedere.

Determinarea datelor procesului de așchiere constă în determinarea vitezei de așchiere, a vitezei de avans, adâncimea de așchiere și numărul de treceri.

Aceste elemente pot fi determinate în trei moduri:

empiric, pe baza cunoștințelor și experienței dobândite în timp de tehnologul programator sau muncitorul de la mașina-unealtă;

tehnologic, caz în care, pe lângă cunoștințele acumulate de programator, se folosesc și tabele, grafice, formule etc., pentru stabilirea mărimilor parametrilor procesului de așchiere, funcție de caracteristicile materialului supus prelucrării și de caracteristicile sculei și materialului din care este confecționată aceasta;

științific, metodă în care se folosesc formulele teoriei așchierii, prin aplicare concretă de la caz la caz.

Determinarea științifică a parametrilor procesului de așchiere pentru fiecare caz în parte și pentru fiecare moment al prelucrării nu este însă practic posibilă, datorită marelui volum de calcule necesar a fi efectuat într-un timp foarte scurt, Din această cauză elementele procesului de așchiere se determină tehnologic, apelând la tabele, grafice, care evident că nu permit alegerea parametrilor optimi, decât în cazuri particulare. Parametrii procesului de așchiere variază, în timpul prelucrării, cu fiecare poziție nouă a sculei, depinzând în plus și de poziția anterioară, de uzura sculei și de modul de formare a așchiei.

Determinarea analitică a parametrilor, poate fi făcută, într-un timp foarte scurt de calculatorul electronic. În acest scop EXAPT-ul a introdus Procesorul tehnologic.

Modul de lucru al acestuia este schematizat în fig.4.6 pentru cazul unei strunjiri.

Fig.4.6 Determinarea condițiilor de așchiere în EXAPT 2

Un prim control, permite declanșarea calculelor, dacă scula programată este corespunzătoare pentru prelucrarea materialului în cauză. în caz contrar, se anunță în scris această necorespondență, și calculatorul se oprește.

Dacă scula este corespunzătoare, calculele încep luând în considerare lungimea maximă admisibilă badm a muchiei așchietoare a sculei. Organigrama este suficient de clară pentru a mai fi descrisă. Se poate constata că pentru h < hadm, din punctul 4 se compară calitatea suprafeței, care duce la o lățime b mai mică decât badm, ceea ce necesită reluarea calculelor în punctul 1 cu o nouă repartiție a așchiilor.

Dacă h > hadm se trece prin punctul 5 la stabilirea avansului f, funcție de viteza de așchiere. Dacă aceasta rezultă mai mică decât vmin, se reia calculul grosimii așchiei, fie din punctul 4 (pentru h = hadm) fie din punctul 2 (pentru h > hadm).

Procesorul tehnologic EXAPT asigură în acest mod optimizarea procesului tehnologic utilizând formulele teoriei așchierii. O optimizare a procesului de așchiere se poate obține și prin comanda numerică adaptivă.

4.4 PRELUCRAREA PIESEI „ȘURUB DE MIȘCARE” PE STRUNG REVOLVER CU COMANDĂ NUMERICĂ TOS

Dintre limbajele simbolice concepute pentru programarea strungurilor se folosește limbajul EXAPT – 2 pentru exemplificarea programării strungului revolver TOS.

Fișa Program-Piesă începe cu date generale care servesc la identificarea piesei, a poziției acesteia pe mașina-unealtă, a materialului și a postprocesorului, după care urmează descrierea geometriei piesei de prelucrat.

În EXAPT 2 descrierea geometriei se face atât pentru piesa neprelucrată cât și prelucrată. Descrierea conturului piesei brute și a piesei prelucrate este necesară pentru determinarea deplasărilor sculei.

Urmează definițiile tehnologice prin care se indică natura prelucrărilor, dimensiunile suprafețelor prelucrate, tipul sculelor folosite.

Ultima parte din Fișa Program-Piesă o formează instrucțiunile de execuție. Acestea comandă succesiunea fazelor de prelucrare și pozițiile respective în care se efectuează operațiile de strunjire.

Programarea asistată a strungului revolver TOS, se face pentru prelucrarea piesei din fig.3.1. Este un șurub de mișcare de dimensiuni mici, executat din oțel OLC 45. Semnificația instrucțiunilor nr.1 … 65 din acest program este următoarea:

Instrucțiunea nr.1

Se indică piesa care se va prelucra (ARBORE).

Instrucțiunea nr.2

Se specifică după cuvântul MACHIN post-procesorul (PP2) care va traduce rezultatele calculelor efectuate de calculator în limbajul și codul strungului revolver TOS.

Instrucțiunea nr.3

Se indică mașina-unealtă pe care se va face prelucrarea piesei și pentru care s-a întocmit programul.

Instrucțiunea nr.4

Se enumera câteva din caracteristicile strungului revolver și anume:

puterea motorului de antrenare a lanțului cinematic principal (5,5 kW);

vitezele minimă și maximă de avans longitudinal (0,1 … 1200 mm/min) și transversal (0,1 … 600 mm/min);

vitezele de rotație minimă și maximă (71 … 2240 rot/min).

Instrucțiunea nr.5

Se face observația (REMARK), iar în continuare se descrie geometria piesei neprelucrate (BLANK DESCRIPTION).

Instrucțiunea nr.6

După instrucțiunea CONTUR urmează descrierea geometriei (conturului) piesei. Dacă este vorba de descrierea piesei neprelucrate se specifică cuvântul BLANCO.

Instrucțiunea nr.7

Începutul descrierii conturului este specificat prin cuvântul BEGIN. Plecând de la un punct inițial (de coordonate X = 0, Y = 0), se descrie conturul piesei de strunjit în sensul acelor de ceas (YLARGE). Valorile înscrise se găsesc în planul definit de X = 0 (PLAN, 0).

Instrucțiunile nr.8 … 10

Se indică dimensiunile semifabricatului: diametrul = 75 mm, lungimea = 530 mm.

Fig.4.7 Stabilirea punctelor caracteristice pentru

conturul de prelucrat

În fig.4.7 este prezentată notația făcută pentru punctele și liniile ce definesc conturul piesei. Este de asemenea indicată și mărimea adaosului de prelucrare.

Conturul este parcurs de la stânga la dreapta (RGT = right).

Instrucțiunea nr.11

Prin instrucțiunea TERMC0 se specifică că s-a terminat descrierea conturului piesei neprelucrate.

Instrucțiunea nr.12

Se face observația că urmează descrierea conturului piesei finite.

Instrucțiunea nr.13

Se arată că rugozitatea suprafeței (SURFIN) este obținută prin operații de semifinisare (FIN).

Instrucțiunea nr.14

Instrucțiunea C0NTUR/PARTC0 definește descrierea piesei prelucrate.

Instrucțiunea nr.15

Se definește linia L 1 indicându-se coordonatele punctelor A și B, XA = 54 mm, YA = 15 mm, XB = 165 mm YB = 25 mm.

Instrucțiunea nr.16

Este descrisă teșirea (BEV = BEVEL) 2 x 45°. Se indică coordonatele punctului M 3 (X = 525 mm, Y = 18 mm) și unghiul teșirii (- 300).

Instrucțiunile nr.17 și 18

Se definesc punctele M0 (X = 10, Y = 0), M1 în funcție de M0 (YLARGE) și teșirea descrisă anterior (PLAN, 15, BEVEL, 2.5).

RΦUGH – definește efectuarea unei operații de degroșare.

Instrucțiunea nr.19

Se definește racordarea R4 de la diametrul Φ42/DIA, 30 și raza de racordare (RΦUND, 4) de 4 mm.

Instrucțiunile nr.20 și 21

Se descrie punctul în care se termină racordarea definită anterior.

Instrucțiunea nr.22

Se definește racordarea R2 de la diametrul de 50 mm, cu raza de 4 mm.

Instrucțiunea nr.23

Este indicată cota (PLAN, 165) la care se face racordarea.

Instrucțiunea nr.24

Se definește linia L2 în același mod ca linia L1.

Instrucțiunea nr.25

Se definește punctul M2 care se găsește pe linia L2 (FWD) la diametrul de 70 mm.

Instrucțiunile nr.26 și 27

Se scrie racordarea R2 în același mod ca și racordările R4.

Instrucțiunea nr.28.

Se indică faptul că arborele se termină în partea dreaptă cu o teșitură.

Instrucțiunea nr.29

Definirea punctului M3.

Instrucțiunea nr.30

Definirea punctului M4.

Instrucțiunea nr.31

Se specifică faptul că instrucțiunile referitoare la geometria piesei prelucrate au fost indicate toate.

Instrucțiunea nr.32

Se face observația că în program urmează instrucțiunile tehnologice.

Instrucțiunea nr.33

După cuvântul principal PART se definește cartela de material (MATERL, 172) pentru piesa de prelucrat.

Instrucțiunea nr.34

Se indică valoarea vitezei de așchiere (CSRAT/60) cu care se va prelucra șurubul pe strungul revolver.

Instrucțiunea nr.35

Se indică distanța de siguranță (CLDIST) de 2 mm dintre vârful sculei și suprafața de prelucrat.

Instrucțiunea nr.36

Suprafața urmează să fie prelucrată (semifinisare) după ce a fost degroșată.

Pentru acesta se lasă un adaos de prelucrare (1 mm) consemnat sub forma ΦVSIZE/FIN 1.

Instrucțiunile nr.37 și 38

Se definește operația de strunjire frontală (PLANE). Se indică: avansul transversal (CROSS) scula (nr.100), poziția acesteia în capul revolver (6), unghiul de înclinare a sculei în raport cu suprafața piesei (1800) și tipul operației – degroșare (R0UGH).

Instrucțiunile nr.39 și 40

Se definește operația de strunjire pe contur (profilată) CONT, de degroșare (R0UGH) cu avans longitudinal (L0NG) ca și în instrucțiunile precedente, apoi se indică date referitoare la sculă.

Instrucțiunile nr.41 și 42

Se definește operația de strunjire de semifinisare (FIN) pe contur. Se indică corecția de sculă (ΦSETN0, 6) ce trebuie făcută (corecția de rază).

Instrucțiunea nr.43

Se face observația că semifabricatul se prinde în universalul strungului pentru realizarea primei operații.

Instrucțiunea nr.44

După instrucțiunea CHUCK se introduc datele referitoare la dispozitivul de prindere (nr. 2) al strungului. Se specifică diametrul maxim de prelucrare (200), lungimea porțiunii din piesă prinsă în universal (- 450).

Instrucțiunea nr.45

Se indică lungimea de fixare a piesei în universal.

Instrucțiunea nr.46

Instrucțiunea CΦΦLNT/0N are drept scop să comande pornirea motorului pompei de răcire.

Instrucțiunea nr.47

Se comandă executarea strunjirii frontale.

Instrucțiunea nr.48

Operația de strunjire frontală se face până la axa de rotație a piesei (BEHIND).

Instrucțiunea nr.49

Se face observația că urmează în program instrucțiunile de execuție.

Instrucțiunile nr.50 … 54

În fig.4.8 se prezintă modul în care este executată această instrucțiune.

Fig.4.8 Instrucțiunile din program – PLANE

În fig.4.9 se prezintă desenul de prelucrare pentru strunjirea de degroșare a conturului definit de punctele M 3 și M 2.

Fig.4.10 reprezintă desenul de prelucrare pentru strunjirea de conturare de finisare pentru același contur M 2, M 3.

Instrucțiunea nr.55

Se face observația că piesa se fixează în universal pentru executarea celei de a doua operații.

Instrucțiunea nr.56

Se indică datele referitoare la dimensiunile universalului pentru cea de-a doua strângere a piesei.

Instrucțiunea nr.57

Piesa se prinde în universal pe o lungime de 110 mm, invers fată de prima prindere (INVERS).

Instrucțiunile nr.58 … 62

Instrucțiunile de prelucrare specificate în aceste rânduri sunt explicate pe baza desenelor de prelucrare din figurile 4.69, 4.70 și 4.71.

Instrucțiunea nr.63

Se comandă oprirea procesului de prelucrare.

Fig.4.9 Instrucțiunile din program – CΦNT1

Instrucțiunea nr.64

Se oprește motorul pompei de răcire.

Instrucțiunea nr.65

Se indică sfârșitul programului.

Fig.4.10 Instrucțiunile din program – CΦNT2

Capitolul V

CALCULUL COSTULUI DE FABRICAȚIE

AL PIESEI „ȘURUB DE ACȚIONARE”

5.1 CALCULUL COSTULUI DE FABRICAȚIE AL PIESEI „ȘURUB DE ACȚIONARE” EXECUTAT PE MAȘINI-UNELTE CLASICE

Calculul costului de prelucrare al piesei „șurub de acționare” se face utilizând relațiile de calcul din tabelul 10.5 [9].

Relația de calcul pentru costul total este:

CP = CMAT. + CMAN. [EUR/buc]

Unde:

CMAT., cheltuielile cu materialele [EUR/buc];

CMAN., cheltuielile cu manopera [EUR/buc].

Cheltuielile cu materialele s-au evaluat în funcție de prețul unui kilogram de material utilizat în baza relației:

CMAT. = Pkg · msf [EUR/buc]

Unde:

msf = 0,305 kg, masa semifabricatului – semifabricat tip bară laminată;

P1kg = 2,5 EUR, prețul unui kilogram de oțel OLC 45.

Rezultă, cheltuielile materiale:

CMAT. = 2,5 · 0,305 = 0,7625 [EUR]

În cele ce urmează se calculează cheltuielile cu salariile directe utilizând relația:

CSD = Nt · St [EUR/buc]

Unde:

Nt, norma tehnică de timp a operației de așchiere, [ore];

St, salariul tarifar pe oră al operatorului pentru operația de așchiere respectivă, [EUR/buc];

Se calculează cheltuielile cu manopera pentru cele 5 operații de așchiere, reprezentative ale piesei „șurub de acționare”:

strunjire degroșare;

strunjire finisare;

găurire;

filetare;

rectificare rotundă exterioară.

Pentru calculul cheltuielilor cu manopera se consideră într-o primă etapă cele 5 norme tehnice de timp aferente operațiilor de așchiere, (normele tehnice de timp au fost calculate în capitolul 4) :

Nt1 = NtSdeg. = 3,0192 min = 0,05 ore;

Nt2 = NtSfin. = 2,281 min = 0,038 ore;

Nt3 = NtGăurire = 4,7943 min = 0,08 ore;

Nt4 = NtFiletare = 6,908 min = 0,115 ore;

Nt5 = NtRectif. = 2,569 min = 0,043 ore;

Salariile directe pentru cele 5 operații de așchiere, sunt următoarele:

St1 = 1,35 EUR/h, salariul tarifar pe oră la strunjire degroșare;

St2 = 2 EUR/h, salariul tarifar pe oră la strunjire finisare;

St3 = 1,15 EUR/h, salariul tarifar pe oră la găurire;

St4 = 1,25 EUR/h, salariul tarifar pe oră la filetare;

St5 = 2,5 EUR/h, salariul tarifar pe oră la rectificare rotundă exterioară.

Se calculează cheltuielile cu salariile directe utilizând relația:

CSD = Nt1 · St1 + Nt2 · St2 + Nt3 · St3 + Nt4 · St4 + Nt5 · St5 =

= 0,05 · 1,35 + 0,038 · 2 + 0,08 · 1,15 + 0,115 · 1,25 + 0,043 · 2,5 = = 0,487 EUR/buc

Pentru o regie a secției de 250%, cheltuielile cu salariile indirecte sunt:

CSisectie = CSD · [EUR/buc]

CSisectie = 0,487 · = 1,2175 EUR/buc

Dacă firma are o regie de 140%, cheltuielile cu salariile indirecte sunt:

CSifirma = CSD · [EUR/buc]

CSifirma = 0,487 · = 0,682 EUR/buc

Toate cheltuielile cu salariile indirecte se calculează cu relația următoare:

CSI = CSisectie + CSifirma [EUR/buc]

CSI = 1,2175 + 0,682 = 1,90 EUR/buc

Cheltuielile cu salariile fără contribuția la stat se determină astfel:

CSA = CSD + CSI [EUR/buc]

CSA = 0,487 + 1,90 = 2,387 EUR/buc

Aplicând cotele de contribuție la stat se obțin următoarele valori:

pentru o cotă de asigurări sociale de 24,5%:

CCAS = CSA · [EUR/buc]

CCAS = 2,387 · = 0,585 EUR/buc

pentru o cotă de sănătate de 7%:

CCASS = CSA · [EUR/buc]

CCASS = 2,387 · = 0,167 EUR/buc

pentru o cotă de șomaj de 3,5%:

CȘOMAJ = CSA · [EUR/buc]

CȘOMAJ = 2,387 · = 0,083 EUR/buc

pentru o cotă de accidente de 0,5%:

CACCID. = CSA · [EUR/buc]

CACCID. = 2,387 · = 0,012 EUR/buc

Rezultă, totalul contribuției la stat:

CCONTRIB STAT = CCAS + CCASS + CȘOMAJ + CACCID. [EUR/buc]

CCONTRIB STAT = 0,585 + 0,0167 + 0,083 + 0,012 = 0,70 EUR/buc

Se calculează cheltuielile cu manopera pentru piesa „șurub de acționare”:

CMANOP. = CSA + CCONTRIB STAT [EUR/buc]

CMANOP. = 2,387 + 0,70 = 3,084 EUR/buc

Ținând cont de cheltuielile materiale și de cheltuielile cu manopera se obține un cost de prelucrare estimativ:

CP = CMAT. + CMANOP. [EUR/buc]

CP = 0,7625 + 3,084 = 3,85 EUR/buc

Pentru o marjă de profit m = 15% se obține prețul la producător fără TVA:

P = CP · [EUR/buc]

P = 3,85 · = 4,43 EUR/buc

Prețul la producător cu TVA al piesei „șurub de acționare” executat pe mașini-unelte clasice va fi:

PTVA = P · [EUR/buc]

PTVA = 4,43 · = 5,27 EUR/buc

Acest model este utilizat în antecalculul prețului.

După prelucrarea piesei „șurub de acționare” se recomandă ajustarea prețului în funcție de costurile reale.

5.2 CALCULUL COSTULUI DE FABRICAȚIE AL PIESEI „ȘURUB DE ACȚIONARE” EXECUTAT PE STRUNG CU COMANDĂ NUMERICĂ TOS

Se calculează cheltuielile cu salariile directe utilizând relația:

CSD = TC · St = 0,082 · 3,5 = 0,287 EUR/buc

Unde:

TC = 296,50 sec = 4,941 min = 0,082 ore, timpul pentru prelucrarea piesei „șurub de acționare” pe strungul cu comandă numerică TOS, se extrage din tabelul 2.5, capitolul 4;

St = 3,5 EUR/h, salariul tarifar pe oră al prelucrătorului prin așchiere care deservește strungul revolver TOS.

Pentru o regie a secției de 250%, cheltuielile cu salariile indirecte sunt:

CSisectie = CSD · [EUR/buc]

CSisectie = 0,287 · = 0,7175 EUR/buc

Dacă firma are o regie de 140%, cheltuielile cu salariile indirecte sunt:

CSifirma = CSD · [EUR/buc]

CSifirma = 0,287 · = 0,402 EUR/buc

Toate cheltuielile cu salariile indirecte se calculează cu relația următoare:

CSI = CSisectie + CSifirma [EUR/buc]

CSI = 0,7175 + 0,402 = 1,12 EUR/buc

Cheltuielile cu salariile fără contribuția la stat se determină astfel:

CSA = CSD + CSI [EUR/buc]

CSA = 0,287 + 1,12 = 1,407 EUR/buc

Aplicând cotele de contribuție la stat se obțin următoarele valori:

pentru o cotă de asigurări sociale de 24,5%:

CCAS = CSA · [EUR/buc]

CCAS = 1,407 · = 0,345 EUR/buc

pentru o cotă de sănătate de 7%:

CCASS = CSA · [EUR/buc]

CCASS = 1,407 · = 0,098 EUR/buc

pentru o cotă de șomaj de 3,5%:

CȘOMAJ = CSA · [EUR/buc]

CȘOMAJ = 1,407 · = 0,05 EUR/buc

pentru o cotă de accidente de 0,5%:

CACCID. = CSA · [EUR/buc]

CACCID. = 1,407 · = 0,007 EUR/buc

Rezultă, totalul contribuției la stat:

CCONTRIB STAT = CCAS + CCASS + CȘOMAJ + CACCID. [EUR/buc]

CCONTRIB STAT = 0,345 + 0,098 + 0,05 + 0,007 = 0,5 EUR/buc

Se calculează cheltuielile cu manopera pentru piesa „șurub de acționare”:

CMANOP. = CSA + CCONTRIB STAT [EUR/buc]

CMANOP. = 1,407 + 0,50 = 1,907 EUR/buc

Ținând cont de cheltuielile materiale și de cheltuielile cu manopera se obține un cost de prelucrare estimativ:

CP = CMAT. + CMANOP. [EUR/buc]

CP = 0,7625 + 1,907 = 2,67 EUR/buc

Pentru o marjă de profit m = 15% se obține prețul la producător fără TVA:

P = CP · [EUR/buc]

P = 2,67 · = 3,07 EUR/buc

Prețul la producător cu TVA al piesei „șurub de acționare” executat pe un strung cu comandă numerică TOS va fi:

PTVA = P · [EUR/buc]

PTVA = 3,07 · = 3,65 EUR/buc

Se compară cu prețul la producător al piesei „șurub de acționare” executat pe mașini-unelte clasice PTVA = 5,27 EUR/buc, și se observă că prețul piesei executate pe strung cu comandă numerică TOS este cu 30,74% mai mic.

În concluzie se recomandă prelucrarea pe strunguri cu comandă numerică tip TOS din următoarele considerente:

timpul necesar executării piesei este mult mai redus decât în cazul prelucrării pe mașini-unelte clasice;

costul de fabricație al pieselor executate pe strunguri cu comandă numerică este mai redus cu 25 …… 35 %, decât în cazul executării pieselor pe mașini-unelte clasice.

5.3 DETERMINAREA SERIEI CRITICE DE FABRICAȚIE PE MAȘINI-UNELTE CU COMANDĂ NUMERICĂ

Notând cu indicele 1, mașina-unealtă cu comandă numerică și cu indicele 2, mașina-unealtă convențională, oportunitatea fabricării unui reper pe mașina-unealtă cu comandă numerică este condiționată de o serie critică Ncrit dedusă din egalitatea:

CP1 + = CP2 + (12.10)[2]

Rezultă deci:

Ncrit = (12.11)[2]

Pentru a analiza domeniile de aplicație ale MUCN, vom nota mai întâi:

CN1 + CL1 = a1

CN2 + CL2 = a2

Cp1 = b1

Cp2 = b2

Ceea ce conduce la expresia:

Ncrit. =

Studiul cazurilor limită

Se emit ipotezele:

a1 = a2; b2 > b1; Ncrit. = 0. Valoarea b1 fiind mai mică decât b2, în acest caz mașina-unealtă cu comandă numerică va reprezenta soluția cea mai economică (fig.5.1, a);

a1 = a2; b2 < b1; Ncrit. = 0. Valoarea b2 fiind mai mică decât b1, în acest caz mașina-unealtă convențională va reprezenta soluția cea mai economică (fig.5.1, b);

b1 = b2; a1 > a2; Ncrit. = . Cele două curbe reprezintă două hyperbole paralele, mașina-unealtă cu convențională va reprezenta soluția cea mai economică (fig.5.1, c);

b1 = b2; a1 < a2; Ncrit. = . Cele două curbe reprezintă două hyperbole paralele, mașina-unealtă cu comandă numerică va reprezenta soluția cea mai economică, independent de seria de fabricație (fig.5.1, d).

Studiul cazurilor generale

Pentru a explora toate situațiile posibile se vor considera următoarele cazuri:

Cazul A

a1 > a2; b1 > b2; Ncrit. = < 0

Deoarece toate cheltuielile în situația mașinii-unelte sunt mai mari decât în cazul mașinii-unelte convenționale, în această situație nu se justifică mașina cu CN, după cum rezultă și din fig.5.2, a.

Cazul B

a1 < a2; b1 > b2; Ncrit. = ≥ 0

Apar în acest caz trei situații posibile, și anume:

Situația B1, în care a2 – a1 = b1 – b2. Rezultă Ncrit. = 1, care nu reprezintă decât un caz particular al situației B2; mașina-unealtă convențională asigură cheltuieli mai reduse, independent de seria de fabricație.

Situația B2, în care a2 – a1 > b1 – b2. Rezultă Ncrit. > 1, se deduce (fig.5.2, b), că toate valorile mai mici decât Ncrit. corespund situațiilor în care MUCN implică costuri mai reduse. La limită, când b1 – b2 = 0, rezultă Ncrit. = , sau cazul limită din fig. 5.1, d.

Situația B3, în care a2 – a1 < b1 – b2. Rezultă Ncrit. < 1, deci mașina convențională asigură cheltuieli mai reduse, independent de seria de fabricație. În cazul particular a2 – a1 = 0, rezultă Ncrit. = 0, sau cazul limită din fig.5.1, b.

Cazul C

a1 > a2; b1 < b2; Ncrit. = ≥ 0

Fig.5.1 Costul de producție al piesei funcție de mărimea

seriei de fabricație – cazuri limită

Fig.5.2 Costul de producție al piesei funcție de mărimea

seriei de fabricație – cazuri generale

Și în acest caz apar trei situații posibile, și anume:

Situația C1, în care a1 – a2 = b2 – b1. Rezultă Ncrit. = 1, care nu reprezintă decât un caz particular al situației C2.

Situația C2, în care a1 – a2 > b2 – b1. Rezultă Ncrit. > 1, se deduce (fig.5.2, c), că toate valorile mai mari decât Ncrit. corespund situațiilor în care MUCN implică costuri mai reduse. La limită, când b2 – b1 = 0, rezultă Ncrit. = , sau cazul limită din fig. 5.1, c.

Situația C3, în care a1 – a2 < b2 – b1. Rezultă Ncrit. < 1, deci MUCN asigură cheltuieli mai reduse, independent de seria de fabricație. În cazul particular a1 – a2 = 0, rezultă Ncrit. = 0, sau cazul limită din fig.5.1, a.

Cazul D

a1 < a2; b1 < b2; Ncrit. = < 0

Deoarece toate cheltuielile în cazul mașinii convenționale sunt mai mari decât în cazul MUCN, rezultă că MUCN se justifică în acest caz, independent de seria de fabricație (fig.5.2, d).

Date inițiale:

CP1 = 5,27 EUR/1 piesă = 18,97 RON/1 piesă, cheltuieli individuale de execuție ale piesei – MU convențională;

CP2 = 3,65 EUR/1 piesă = 13,14 RON/1 piesă, cheltuieli individuale de execuție ale piesei – MUCN;

CL2 = 5,5 RON/lot, cheltuieli repetabile pe fiecare lot – MUCN;

CL1 = 4,12 RON/lot, cheltuieli repetabile pe fiecare lot – MU convențională;

CN2 = 136,5 RON, cheltuieli de pregătire a fabricației – MUCN;

CN1 = 35 RON, cheltuieli de pregătire a fabricației – MU convențională;

A·L = 15 bucăți, mărimea seriei de fabricație – MUCN;

A·L = 15 bucăți, mărimea seriei de fabricație – MU convențională.

Calculul seriei critice

CP1 = 18,97 CL1 = 5,5 CN1 = 35

CP2 = 13,14 CL2 = 4,12 CN2 = 136,5

a1 = CN1 + CL1 = 35 + 5,5 = 40,5 RON

a2 = CN2 + CL2 = 136,5 + 4,12 = 140,62 RON

b1 = 18,97 RON

b2 = 13,14 RON

Deci, se constată că:

a1 < a2

b1 > b2

a2 – a1 > b1 – b2

Ncrit. = bucăți

Rezultă (conform tabel 12.3) [1] că mașina cu NC asigură cheltuieli mai reduse sub seria critică de fabricație. Seria propusă (15 buc.) satisface această condiție.

BIBLIOGRAFIE

1. Anghel, Șt., – Proiectarea mecanismelor cu șurub

și piuliță,

Facultatea de inginerie, REȘIȚA,1993

2. Botez, E.ș.a., – Tehnologia programării numerice

a mașinilor-unelte,

Editura tehnică, BUCUREȘTI, 1993

3. Botez, E.ș.a., – Mașini-unelte. Automatica,

Volumul 1 și 2,

Editura tehnică, BUCUREȘTI, 1992

4. Crivacucea, O., – Mecanică, STATICĂ,

Volumul 1, Universitatea tehnică

TIMIȘOARA, 1992

5. Dobre, V., – Îndrumător pentru proiectarea

asamblărilor în construcția de mașini,

I.P.A.C.M., BUCUREȘTI, 2001

6. Lungu, I., – Mașini unelte și agregate,

Volumul 1 și 2, Editura Universitatea

,, Eftimie Murgu’’ REȘIȚA, 1998

7. Mănescu, T. ș.a., – Rezistența materialelor,

Volumul 1 și 2, REȘIȚA, 1995

8. Picoș, C. ș.a., – Calculul adaosurilor de prelucrare și

al regimurilor de așchiere,

Editura tehnică, BUCUREȘTI, 1974

9. Picoș, C. ș.a., – Normarea tehnică pentru prelucrări

prin așchiere, Volumul 1 și 2,

Editura tehnică, BUCUREȘTI, 1979

10. Rădulescu, Gh.ș.a., – Îndrumar de proiectare

în construcția de mașini, Volumul 3,

Editura tehnică, BUCUREȘTI, 1986

11. Vela, I., – Proiectarea dispozitivelor,

Editura „Eftimie Murgu”, REȘIȚA, 1998

12. Vlase, A.ș.a. – Regimuri de așchiere, adaosuri de

prelucrare și norme tehnice de timp,

Volumul 1 și 2,

Editura tehnică, BUCUREȘTI, 1983

13. COLECȚIE DE STANDARDE – ORGANE DE MAȘINI,

Volumul 1. d.,Editura tehnică, BUCUREȘTI, 1984

14. NOMENCLATOR INTERN DE MATERIALE – U.C.M.R.-s.a.,