Capitolul 2 Proiectarea cinematică și organologică a ansamblurilor specificate în tema de proiect pentru masina unealta 2.1. Prezentarea schemei… [304519]

Capitolul 2 Proiectarea cinematică și organologică a ansamblurilor specificate în tema de proiect pentru masina unealta

2.1. [anonimizat], reprezentată grafic prin schema cinematică. Schemele cinematice pot fi de două feluri: [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat].

În fig. 2.1 este prezentată schema cinematică de principiu a mașinii

Fig. 2.1 Schema cinematica a masinii

Miscarea principala si cele de avans ale masinii se realizeaza astfel:

-Masa rotativa a masinii pe care sunt prinse piesele in vederea prelucrarii prin aschiere este actionata de motorul electric 4 care transmite miscarea de roatatie prin intermediul curelei dintate la axul principal. Aceasta miscare este transmisa de aseamenea prin intermediul rotilor dintate Z1 si Z2 (coroana dintata a platoului).

Miscarea de avans pe axa X si Z se realizeaza astfel:

-Pe directia axei X [anonimizat]2 care transmite miscare surubului conducator cu bile 2 prin intermediul reductorului R2.

-Pe directia axei Z [anonimizat]1 care transmite miscare surubului conducator cu bile 4 prin intermediul reductorului R1.

-Traversa mobila se deplaseaza pe axa Z prin intermediul motorului electric ME3 care pune in miscare de rotatie surubul de antrenare al celor 2 reductoare melcate. Acestea din urma antreneaza traversa mobila a masinii cu ajutorul suruburilor conducatoare cu bile 2 si 3.

Schema fluxului cinematic este prezentată în figura 2.2

Fig. 2.2 . Fluxul cinematic al strungului Carusel

2.1.1. Calculele cinematice pentru toate lanțurile cinematice generatoare. Diagramele de turații. Domenii de avans.

Determinarea domeniilor și a rapoartelor de transmisie a [anonimizat]. [anonimizat].

Fig. 2.3 Cinematica mașinii

Lanțurile cinematice de lucru includ în mod obligatoriu un lanț cinematic principal și unul sau mai multe lanțuri cinematice de avans. Lanțul cinematic principal este cel care asigură realizarea vitezei principale de așchiere pe o traiectorie circulară în cazul mișcării principale de rotație sau pe o traiectorie rectilinie în cazul mișcării principale rectilinii alternative.

Viteza liniară la elementul final al lanțului cinematic principal trebuie să fie egală cu viteza optimă de așchiere care se regăsește în domeniul (. [anonimizat] a vitezelor și respectiv a gamei de reglare a turației .

Realizarea gamelor de reglare a vitezei sau a turației se face prin reglare continuă a motorului electric asincron ME1.

Realizarea acestor game de reglare este posibilă fie prin reglare continua cu ajutorul variatorilor mecanici fie prin reglare discontinuă sau în trepte cu ajutorul cutiilor de viteze a lirelor cu roți de schimb sau prin acționarea lanțului cinematic principal cu electromotoare cu turații multiple sa constatat experimental ca reglarea mașinii-unelte este optimă daca cele z trepte de turație realizate la elementul final al lanțului cinematic principal formează o progresie geometrică cu rația În acest caz pierderea maximă de productivitate pe toate treptele șirului de turație . Valorile rației au fost normalizate între 1 și 2 și astfel în șirul de turație să existe raportul .

Condiția a rezultat din necesitatea ca șirul de turație să fie crescător iar condiția din limitarea pierderilor relative maxime de productivitate.

. în aceste situații .

Valorile m și k sau obținut pentru valori ale pierderii maxime de productivitate la reglarea mașinii-unelte în trepte.

(2.1)

(2.2)

(2.3)

(2.4)

(2.5)

(2.6) (2.7)

Stabilirea domeniului de variație a turațiilor arborelui principal (…), acest domeniu se alege în funcție de caracteristicile de producție ale mașinii :

– = 1 [rot/min] turația minimă a arborelui principal;

– = 90 [rot/min] turația maximă a arborelui principal;

– Dmax = 3300 mm diametrul maxim de prelucrare.

Determinarea puterii nominale a motorului electric de acționare a lanțului cinematic principal:

(2.8)

În urma calculului rezultă că puterea necesară rezultată este de 75kW. Din această cauză se va alege motorul electric TECO AESU2E cu putere de 75kW , având următoarele caracteristici:

Calculul raportului de variație a turațiilor de reglare:

Pe această bază se definesc rapoartele de variație a turatiilor arborelui principal reprezentate în figura 2.4.

Fig. 2.4 Diagrama de turatii a AP

Transmisia prin cureaua dintata a miscarii de la hidromotor la AP

Generalitati ale curelelor dintate:

Cureaua dințată (fig. 2.5) se compune dintr-un element de înaltă rezistență 1, înglobat într-o masă compactă de cauciuc sau material plastic 2. Suprafața exterioară și zona danturată sunt protejate cu un strat 3, din țesături din fibre sintetice rezistente la uzură și la agenți chimici și termici. Elementul de rezistență 1 poate fi realizat din cabluri metalice, din fibre de poliester sau fibre de sticlă.

Fig. 2.5 Curea dintata

Dantura poate fi dispusă pe o parte a curelei (fig. 2.5, a) sau pe ambele părți (fig. 2.5, b). Curelele cu dantură pe o singură parte se folosesc la transmisiile cu axe paralele și ramuri deschise, cu sau fără rolă de întindere (fig. 2.6, a și b), iar curele cu dantură pe ambele părți se folosesc la transmisiile cu mai mulți arbori, dispuși de o parte și de alta a curelei (fig. 2.6, c). Dinții curelelor pot fi trapezoidali, parabolici și semicirculari. Profilul clasic al dintelui este cel trapezoidal, în ultimul timp executându-se și profile curbilinii, prin aceasta urmărindu-se reducerea zgomotului și îmbunătățirea modului de intrare și ieșire în și din angrenare. Profilul cu formă parabolică permite utilizarea dinților mai înalți în raport cu profilul tradițional. Această caracteristică, cumulată cu robustețea dintelui, permite o creștere a sarcinii transmise și o reducere a interfeței create în timpul angrenării dintre dintele curelei și cel al roții. Forma parabolică determină următoarele avantaje: reducerea zgomotului în funcționare; sporirea puterii transmise; creșterea rezistenței dintelui la oboseală.

Fig. 2.6

Curelele sincrone cu dinți trapezoidali, considerate standard, se utilizează în transmisii de până la 150 CP și 16.000 rot/min. Dimensiunile standardizate sunt cele corespunzătoare pasului de (în țoli): 0,080 (2/25); 0,125 (1/8); 0,200 (1/5); 0,375 (3/8); 0,500 (1/2); 0,875 (7/8) și 1,25 (1 1/4), conform ISO 5294, 5295, 5296. Curelele cu dinți curbilinii, cu profil parabolic și semicircular, pot prelua sarcini mai mari cu până la 200% față de cele cu dinți trapezoidali. Se regăsesc în gama de dimensiuni corespunzătoare pașilor de 3, 5, 8 și 14 mm. Transmisiile prin curele dințate realizează transmiterea mișcării fără alunecare, dinții curelei angrenând cu dantura roții de curea. Aceste transmisii cumulează avantajele transmisiilor prin curele late și ale transmisiilor prin lanț. Datorită avantajelor pe care le prezintă, aceste transmisii s-au impus, fiind utilizate în multe domenii, cum ar fi: construcția de autovehicule (la sistemul de distribuție); construcția mașinilorunelte, construcția mașinilor textile, birotică, computere, proiectoare, mașini de scris etc.

Fig. 2.7

Elementele geometrice principale: ·

-pasul p – distanța dintre axele de simetrie ale doi dinți consecutivi, măsurat pe porțiunea rectilinie a curelei;

-lungimea de divizare (primitivă) Lp – lungimea măsurată pe linia de divizare (linia pe care cureaua își păstrează lungimea constantă, chiar în situația înfășurării pe roți);

-lățimea b – dimensiunea transversală a curelei; ·

-înălțimea totală hc.

-înălțimea dintelui hz – distanța dintre linia de cap și cea de picior a dintelui;

-lățimea piciorului dintelui sz.

-diametrul primitiv Dp, definit prin relația Dp1,2 = mz1,2, în care m este modulul danturii; -diametrul de cap de, definit prin relația de1,2 = m(z1,2 – x1,2);

-raza de rotunjire a capului dintelui r1 = k1m;

-raza de rotunjire a piciorului dintelui r2 = k2m;

-înălțimea capului dintelui h = y1m.

Calcul de dimensionare:

Se determina distanta axiala a transmisiei prin curele cu roti dintate a strungului carusel actionat de un hidromotor fiind date:

– puterea de antrenare  N=1,391 kN/m

– turatia hidromotorului de antrenare n1=500 rpm

– turatia minima la arboreal masinii n2=90 rpm

Raportul de transmisie i se determina cu relatia:

Pt i=5.55 se aleg curelele dintate conform STAS 1163-71

Diametrul primitive al rotii conducatoare Dp1 se alege constructia din STAS 1162-67

Diametrul primitive al rotii conduse Dp2 se determina cu relatia:

Diametrul primitive mediu Dpm este dat de relatia:

Distanta dintre axele A este dac cu relatia:

0,75(140+777) ≤ A ≤ 2(140+777)

687,75 ≤ A ≤ 1834

Se alege constructia: A= 2000 mm

Transmisia rotilor dintate Z1 / Z2

Generalitati:

Transmisia prin roti dintate (angrenajul) reprezinta un ansamblu de doua roti prevazute la periferie cu un profil special numit dantura. Aceste roti se numesc roti dintate.

Angrenarea este procesul prin care doua roti dintate isi transmit reciproc miscarea prin actiunea dintilor aflati succesiv in contact.

Angrenjele pot fi: cu roti dintate cilindrice, cu roti dintate conice sau melc-roata melcata.

Avantaje:

-raport de transmitere constant;

-gama larga de rapoarte de transmitere;

-siguranta in expluatare;

-randament ridicat;

– gabarit redus;

-durata mare de functionare;

-directia de transmitere a miscarii poate fi orientata diferit in plan sau spatiu;

Dezavantaje:

– prelucrarea si controlul rotilor dintate necesita  prelucrari si SDV-uri speciale;

– tehnologie complexa;

– zgomot caracteristic in functionare, care se amplifica la cresterea vitezei periferice a rotilor dintate;

Dupa pozitia relativa a arborilor, angrenajele se clasifica astfel (fig.2.8)

Fig. 2.8

Calcule pentru cele 2 roti :

Z1(pinion)- Tabelul 2.1

Tabel 2.1

Z2(coroana dintata)- Tabelul 2.2

Tabel 2.2

Forțele nominale din angrenaj se determină în funcție de momentul de torsiune motor M existent pe arborele pinionului. Forța normală pe dinte F aplicată în punctul de intersecție al liniei de angrenare cu cercul de divizare se descompune într-o forță tangențială F și una radială F la cercul de divizare .

Întrucât pierderile de putere din angrenaj sunr mici 0.5%…2.5%, se neglijează influența lor. În consecință, forțele din angrenaj care acționează asupra celor două roți sunt egale și de sens contrar. Se consideră că forțele acționează pe cercul de divizare al roților.

Fig. 2.9 Forțele angrenajului

– Forțele tangențiale F

F=

F=F===2631.18 [N]

F=F===995.73 [N]

-Forțele radiale F

F= F*tan, =20˚

F= F= Ftan = 2631.18*tan20˚ = 957.67 [N]

F= F= Ftan = 995.73*tan20˚ = 347.85 [N]

– Forțele radiale F

F= F=

F=== 2800.04 [N]

F===1054.74 [N]

Calculul momentelor de torsiune

– momentul de torsiune pe arborele motorului :

rot/min

[ Nmm ] Nmm

– momentul de torsiune pe arborele I :

n intr I [ rot/min ] – turatia arborelui I

[ rot/min ] rot/min

[ Nmm ] Nmm

Calculul lanțurilor cinematice de avans

Din teoria așchierii metalelor se cunoaște că în procesul de așchiere se deosebesc trei feluri de avansuri:

a)- avansul de așchiere(s), realizat de-a lungul curbei generatoare și se măsoară ca lungime din generatoarea rezultată în urma unei treceri, în cazul sculelor cu curbe generatoare materializate, sau ca lungime a pasului dintre treceri, în cazul sculelor care profilează generatoarea că traiectorie a uni punct mobil, sau că înfășurătoare;

b)- avansul pe adâncimea de așchiere (t), realizat în direcție perpendiculară pe suprafața prelucrată și se măsoară ca lungime a cursei de pătrundere între două treceri succesive ale sculei;

c)- avansul director (u), realizat după direcția curbei directoare și se măsoară ca lungime a cursei culisei sculei, sau a semifabricatului, raportat la un dinte, la o rotație sa la unitatea de timp.

Cele trei feluri de avans se realizează simultan, sau periodic, după,caracterul ciclului de lucru al mașinii-unelte. În figură 2.6 sunt reprezentate cele trei feluri de avans, în cazul prelucrării prin strunjire.

În cazul frezarii, lanțul cinematic de avans longitudinal asigura realizarea avansului s, iar cel de avans transversal – avansul t. La strunjirea frontală, pe același strung, rolul lanțurilor cinematice de avans, din punct de vedere tehnologic, se inversează, cel pentru avansul longitudinal realizând avansul t, iar pentru avansul transversal – avansul s.

Fig. 2.10 Nomenclatura avansurilor

Lanțul cinematic de avans asigură repoziționarea generatoarei elementare GE sau a directoarei elementare DE pe traiectoriile generatoare respectiv directoare cu mărimile f, u sau ap.

În figură 2.7 este reprezentat schematic lanțul cinematic de avans al mașini-unelte care se realizează pe o traiectorie rectilinie, folosind pentru transformarea mișcării mecanismul TR.

Fig. 2.11 Lanțul cinematic de avans al mașinii

Lanțul cinematic are, ca ansamblu, un raport de transmitere total, it, prin care se realizează transmiterea și transformarea mărimii de intrare yi, în mărimea de ieșire ye, conform relației:

ye = it · yi (2.9)

Raportul de transmitere total al unui lanț cinematic este determinat de produsul rapoartelor de transmitere ale tuturor mecanismelor din structura lanțului cinematic:

it = i1 · i2 · i3 · . . . · in (2.10)

Pentru coordonarea precisa a doua miscari simple, de rotatie si de translatie, sunt necesare o serie de legaturi rigide intre lanturile cinematice de generare care sa asigure conditiile tehnico-economice de lucru (fig. 2.11).

Fig. 2.12

2.2. Proiectarea structurii cinematice și organologice complete a ansamblurilor parțiale stabilite prin tema de proiect

2.2.1. Proiectarea sustentatiei hidraulice a mesei rotative pentru strungului Carusel

Introducerea unui fluid de ungere sub presiune între două suprafețe, dintre care una este fixă (batiu) și cealaltă este aflată în mișcare relativă (sanie), formează un spațiu continuu (joc) cu grosimea h; fluidul de ungere curge permanent prin acest spațiu și iese în exterior (fig. 2.13,a) Presiunea fluidului de ungere compensează greutatea saniei, debitul menține jocul și astfel se creează sustentația hidrostatică. La sustentația hidrostatică clasică (fig. 2.13,b) buzunarul este caracterizat prin suprafața Sb și înălțimea e.

Fig.2.13

Presiunea fluidului de ungere introdus în buzunar generează pe suprafața Sb forța ascensională care compensează greutatea saniei, iar debitul menține sta- bilitatea jocului în timpul deplasări.

Elementele specifice sistemelor de ungere hidrostatice sunt:

-rigiditate ridicata, cee ce permite obtinerea unei pozitii ferme si precise chiar daca exista variatii mari ale sarcinii;

-datorita existentei unei pleicule permanente de ulei, chiar si in fazele de stop, uzura elementelor este inexistenta;

-sarcinile se descarca uniform deoarece intr-un buzunar de ungere presiunea este aceeasi in orice punct al sau;

-calitatea suprafetelor este mai putin importanta decat in cazul ungerii hidrodinamice deoarece sarcina este preluata pe o suprafata continua si nu in puncte;

-datorita curgerii permanente se realizeaza o buna racire a suprafetelor aflate in miscare.

Elemente de calcul:

In toate instalatiile de ungere hidrostatice, una dintre suprafete este perfect plana iar a doua este prevazuta cu unul sau mai multe buzunare de ungere ce sunt alimentate de la sursa hidraulica, ca in fig. 2.14.a.

Fig. 2.14

2.2.2. Proiectarea batiului

Dintre toate piesele care formează mașina unealtă, batiul îndeplinește una din cele mai importante funcțiuni, atât în timpul construirii mașinii unelte, cât și în timpul exploatării ei; el îndeplinește rolul piesei de baza a mașinii unelte; cu ajutorul lui se unesc și se coordonează, cu precizia necesară pentru funcționarea mașinii unelte, majoritatea ansamblurilor și un număr însemnat de subansambluri, complete și piese, care formează mașina unealta; menținerea preciziei poziției lor reciproce sau a deplasărilor lor în timpul funcționării mașinii unelte depinde de asemenea, în mare măsură, de batiu.

Fiecare eroare în poziția reciprocă a suprafețelor batiului care apare în urma prelucrării, uzurii, deformației, montării sau așezări necorecte, este o cauza pentru care mașina unealtă, pierde una din calitățile ei principale: precizia și totodată cu ea productivitatea.

Drept criteriu pentru determinarea calității batiului se ia precizia lui inițială, calitatea suprafețelor în frecare și capacitatea de a menține aceste proprietăți în timpul exploatării mașinii unelte.

O calitate constantă a batiului ca și a oricărei alte piese, se asigură prin normele de precizie respective și prin condițiile tehnice elaborate conform normelor de precizie pentru mașina finită și pe baza cerințelor care apar în timpul elaborării tehnologiei asamblării acestei mașini în concordanță cu metodele adoptate pentru rezolvarea lanțurilor de dimensiuni.

O parte din aceste condiții sunt stabilite în anumite standarde pentru mașinile unelte respective, sub formă de norme de precizie, care asigură mai ales rectilinitatea și poziția reciprocă a ghidajelor batiului

Prețul de cost al construirii unui batiu, care corespunde întocmai normelor de precizie și condițiilor tehnice, depinde în mare măsură de regularitatea formelor constructive, de materialul ales și de tehnologia turnării, prelucrării mecanice și controlului.

Batiurile, la majoritatea mașinilor unelte moderne, se execută din fontă. La întreprinderile constructoare de mașini unelte, batiurile se toarnă de obicei din fontă. Compoziția chimică și proprietățile mecanice, conform standardelor.

În timpul solidificării materialului, după turnare, batiul se răcește neuniform. La început se solidifică de obicei părțile mai subțiri (pereții, nervurile picioarelor, etc.), apoi se solidifică părțile care au o secțiune mai masivă, adică o masă mai mare de metal (ghidajele batiurilor, adaosurile și îngroșările care servesc la crearea rigidității, etc.). Părțile subțiri, care se solidifică mai întâi, împiedică micșorarea normală a volumului și în consecință se opun micșorării dimensiunilor liniare ale părților mai masive în timpul răcirii lor ; astfel iau naștere in piesa turnată tensiunile interne. Existența tensiunilor interne este cauza deformării piesei turnate în decursul unui timp mai mult sau mai puțin îndelungat. La început, tensiunile interne se manifestă în intens, provocând o deformare mai mare ; în decursul timpului, acțiunea lor slăbește. După cum rezultă din cercetări, la temperaturi normale, durata acțiunii tensiunilor interne ține deseori câteva luni, iar uneori și câțiva ani.

Tabelul 2.2 Compozitia chimica si proprietati mecanice

Datorită tensiunilor interne, batiul intră în prelucrarea mecanică sub acțiunea acestor tensiuni.

Scoaterea, în timpul prelucrării mecanice, a unei părți de metal de pe suprafața batiului, duce la redistribuirea tensiunilor interne și deci la deformarea lui.

Deformarea maximă- de ordinul zecimilor de milimetru- care are loc după scoaterea straturilor superficiale de metal, provoacă o redistribuire a tensiunilor interne. În etapele succesive de prelucrare, când se scot straturi mai mici de metal, influența redistribuirii tensiunilor se manifestă mai puțin intens ; totuși, deseori deformația provocată de aceste tensiuni, chiar la batiul prelucrat definitiv, iese în afară limitelor erorilor admisibile și este una din cauzele care provoacă pierderea preciziei necesare a batiului și deci a mașinii unelte.

Prelucrarea mecanică a batiului care se afla în stare de tensiune prezintă dificultăți cunoscute. Dorința de a micșora aceste dificultăți pe de o parte și nevoia menținerii pe timp îndelungat a preciziei mașinii unelte în timpul exploatării ei, pe de alta parte, implică o serie de măsuri al căror scop este de a micșora tensiunile interne ale pieselor turnate.

Proiectarea construcției batiului în așa fel ca metalul dintre toate părțile lui să fie distribuit mai uniform și să se înlăture trecerile bruște de la părțile mai subțiri la cele mai groase, este o măsură dintre cele mai importante pentru evitarea tensiunilor interne.

Adaosul de nichel și crom în fontă, paralel cu mărirea rezistentei la uzură a batiurilor, ajută la micșorarea acestor tensiuni.

Unul din mijloacele întrebuințate pentru micșorarea tensiunilor interne și deci, pentru micșorarea deformațiilor batiurilor până la limitele admisibile este îmbătrânirea. Sub numele de îmbătrânire se înțeleg de obicei procesele în legătură cu micșorarea tensiunilor interne la piesele turnate din fontă. Se deosebesc : îmbătrânirea naturala și îmbătrânirea artificială.

Sub denumirea de îmbătrânire naturala se înțelege slăbirea tensiunilor interne fără vreo acțiune artificială. Îmbătrânirea naturală constă, în deosebi, în lăsarea piesei turnate, imediat după turnare sau, mai des, după îndepărtarea straturilor superficiale de metal, într-un repaus mai îndelungat, în funcție de forma, mărimea și precizia ei.

La construirea mașinilor unelte obișnuite, de serie, cu destinații generale, menținerea în repaus a batiurilor în decursul timpului între operații trebuie puțin mărite. După cum arată practica unor anumite întreprinderi, termenele de menținere oscilează de la o luna până la câteva luni.

Natural ca mărimea termenilor de menținere a batiurilor conduce la creșterea producției de fabricate nedeterminate, la imobilizarea unor fonduri importante și la nevoia de a avea o suprafață de depozitare suplimentară. Deseori aceste termene de menținere conduc la învechirea tipului constructiv al batiului. Unul din mijloacele întrebuințate pentru micșorarea duratei îmbătrânirii naturale constă în menținerea batiului afară, după ce a trecut prin prelucrarea de degroșare. Oscilațiile de temperatură înlesnesc accelerarea procesului de îmbătrânire.

Termenul de menținere depinde de construcția batiului, de compoziția metalului, de condițiile de turnare, de condițiile de răcire și de condițiile impuse de precizia finală. Pe măsura creșterii condițiilor cerute de precizia finală, crește durata menținerii (când toate celelalte condiții rămân constante). Prelucrarea economică cere ca în aceste cazuri să se treacă la așa numita îmbătrânire artificială, care permite să se micșoreze mult timpul consumat pentru această operație.

Sub denumirea de îmbătrânire artificială se înțelege procesul micșorării tensiunilor interne ale batiului prin acționarea unor factori speciali, creați în acest scop. În prezent sunt cunoscute mai multe metode pentru îmbătrânirea artificială a batiurilor.

Metoda îmbătrâniri artificiale cu ajutorul tratamentului termic a căpătat cea mai mare răspândire.

În funcție de factorii enunțați mai sus, se aleg și se stabilesc regimurile naționale pentru tratamentul termic. Cercetările laboratoarelor de metale au arătat că îmbătrânirea artificială a batiului cu ajutorul tratamentului termic trebuie efectuată cu respectarea următoarelor regimuri: încălzire timp de 3-4 ore până la 5000 C; menținerea la această temperatură timp de 4-6 ore și răcirea împreună cu cuptorul până la 2000 C. Viteza de răcire este de 200 C pe oră. De exemplu, una din uzine face tratamentul termic al batiurilor pentru mașinile unelte de precizie la 5000 C, cu răcire lentă ulterioară în cuptor. O alta uzina execută îmbătrânirea artificială a batiurilor mașinilor de rectificat în modul următor: batiurile se introduc într-un cuptor special încălzit cu păcură și se încălzesc timp de o oră până la 2600 C; apoi în timpul orei următoare temperatura se ridică până la 4300 C; în cursul următoarelor două ore temperatura se ridică până la 6750 C; apoi, în decurs de patru ore, se coboară la 480…4300 C la începutul primei jumătăți a fiecărei ore și se ridică până la temperatura inițială în decursul celei de a doua jumătăți a fiecărei ore. După aceasta, se întrerupe alimentarea cu păcură; iar batiurile împreună cu cuptorul se răcesc lent până la 40ْ. La această temperatură se face descărcarea cuptorului. Întreprinderile constructoare de mașini de rectificat încălzește batiurile mașinilor, curățate de pământul de forme, la 760…815ْ in cuptor, menține batiurile la această temperatură timp de patru ore și apoi le răcește lent împreună cu cuptorul.

Pentru micșorarea deformațiilor, trebuie să bage de seamă că în timpul așezării batiurilor în cuptor acestea să se reazeme pe un număr suficient de puncte și să nu se încarce unele peste altele pe porțiunile ușor deformabile.

Este foarte important să se aibă grijă ca toate părțile batiului să se încălzească și să se răcească uniform în timpul tratamentului termic.

Cele mai bune cuptoare pentru îmbătrânirea artificială sunt cuptoarele electrice. Acestea permit să se asigure uniformitatea de încălzire în întreg spațiu și să se regleze temperatura destul de precis. Pentru acest scop se pot folosi și cuptoarele încălzite cu gaze și cu păcură, dar numai cu condiția să se regleze temperatura lor cu o precizie între limitele ± 200 și să se asigure viteza de răcire indicată mai sus.

Pentru mărirea rezistenței la uzură a batiurilor unor mașini unelte (strunguri, raboteze, etc.), se recurge uneori la obținerea artificială a unei erori pentru ghidaje, într-un sens opus uzurii.

la batiurile strungurilor, în partea mijlocie a ghidajelor se face o convexitate datorită căreia batiul își conservă mult mai mult timp precizia în limitele necesare.

Convexitatea ghidajelor se obține prin prelucrarea batiului, în stare de deformare prealabilă. Deformarea necesară se obține cu ajutorul unui șurub așezat între reazeme (fig. 2.15)

Fig.2.15 Schema deformării artificiale a batiului pentru obținerea unor ghidaje convexe prin prelucrare

Valoarea optimă a deformării prealabile se stabilește în mod experimental.

Construirea unor batiuri care să îndeplinească complet toate condițiile tehnice și normele de precizie este una din problemele cele mai importante ale tehnologiei construcțiilor de mașini unelte.

2.2.3. Calcule specifice dimensionării (verificării) ghidajelor mașinii-unelte

Ghidajele masinilor unelte. Clasificare, proiectare, constructie. Ghidaje dealunecare si cu elemnente intermediare. Ghidaje placate. Sisteme de descarcare aghidajelor.

Suprafetele generate pe masini-unelte rezulta ca urmare a deplasarii relative dintre piesa si scula.

Cele mai simple generatoare si directoare se obtin din mecanismele elementaresani-ghidaj si fus lagar.Ghidajele permit obtinerea tariectoriilor liniare si mai rara a celor circulare.Ghidajele liniare rezulta din suprafete plane si curbe ce limiteaza toate miscarile mai putin una.

Fig. 2.16 Suprafete ce pot realiza ghidarea

Fig. 2.16 Ghidaj profil “A”

Fig. 2.17 Ghidaj coada de randunica

Fig. 2.18 Ghidaje plane

Pentru strungul carusel ce face tema proiectului de diploma s-a ales ca solutie de ghidare, ghidaje de alunecare tip coada de randunica (fig. 2.17).

Ghidajele de alunecare:

Sunt foarte mult utilizate in constructia de masini – unelte. Ele pot fi de doua feluri:

– ghidaje dintr-o bucata – cu organul fix sau mobil;

– ghidaje aplicate – pe organul fix sau mobil.

Ghidajele dintr-o bucata fac corp comun cu batiul masinii – unelte sau cu organul mobil, ceea ce

presupune utilizarea unui singur material, comun.

Deoarece pentru confectionarea ghidajelor se impune utilizarea unor materiale cu calitati

superioare, comparativ cu al batiului sau al organului mobil, iar prelucrarea, datorita gabaritului si greutatii batiului, in special, se face cu mari dificultati, apare justificata tendinta de inlocuire a acestora cu ghidajele aplicate.

Ghidajele aplicate pe organul fix sau mobil se confectioneaza obisnuit din otel sau fonta de calitate superioara.

Fata de ghidajele dintr-o bucata, ghidajele aplicate prezinta urmatoarele avantaje:

– duritate ridicata, ca urmare a folosirii materialelor cu calitati superioare;

– posibilitatea de prelucrare si inlocuire mai usoara in caz de uzura.

Calcul de dimensionare:

Fig. 2.18 Schema de calcul a ghidajelor

In cazul ipotezei ca sarcina este uniforma pe lungimea ghidajelor (suprafata dreptunghiulara), reactiile A,B, si C, de pe ghidaj se calculeaza conform principiilor cunoscute:

A=

B= Fy

C= FZ – A

pA= ≤pAad

pB= ≤pBad

pC= ≤pCad

In ipoteza unei presiuni neuniforme, aceasta variind dupa o lege liniara si a unei bune rigiditati a saniei, se obtine:

pA max= ≤pAad

Conditia de utilizare a relatiei este:

pA min= ≥0

Calculul si verificarea ghidajelor care au viteze mari de alunecare trebuie efectuate in conditia unei frecari fluide.

Presiunile de contact admisibile la ghidajele de fonta sunt:

–         pentru vitezele mici, pad= (25…..30) daN/cm2:

–         pentru viteze mari, pad= 8daN/cm2

–         pentru masini unelte speciale cu regimuri grele de aschiere si viteze mici, pad= 19 daN/cm2

–         la viteze mari, pad= 4 daN/cm2

–         pentru masini de rectificat pad= 0,5…….1,0 daN/cm2

Rulmentii se aleg din cataloage in functie de capacitatile de incarcare.

2.2.4. Calcule de verificare pentru lagăre și/sau rulmenți.Soluții de lagaruire

Lagărele folosite la mașinile unelte au scopul de a asigura, pe timp suficient de lung la toate turațiile și sarcinile arborilor lor, precizia necesară mișcării în sens radial și axial. Acest scop funcțional, particular lagărelor arborilor mașinilor unelte, reclamă o serie de condiții impuse acestora:

Să asigure precizia ghidării radiale și axiale;

Să adapteze regimul variabil de lucru la lagărele arborilor principali

Reglarea jocului să se facă cu ușurință;

Să fie simple din punct de vedere constructiv, asigurând o montare și demontare ușoară,

Cost redus al confecționării și întreținerii.

Lagărele utilizate în general la construcția subansamblului arbore principal al mașinilor unelte sunt lagăre cu rostogolire.

Pentru proiectarea unui ansamblu de lagăre se are în vedere: natura și mărimea forțelor; turația de funcționare, duritatea impusă, dimensiuni constructive impuse sau limitate; rigiditatea arborelui; mărimea deformațiilor unghiulare; lungimea arborelui și variațiile de temperatură în funcționare, cerințele de precizie a mișcării, valori limită pentru nivelurile de vibrații și zgomot, condiții de ungere, cerințe deosebite de etanșare.

Rulmenții utilizați pentru arborii principali sunt rulmenți de construcție specială, având caracteristici de precizie și rigiditate corespunzătoare acestui scop.

Pentru arbori principali se utilizează rulmenți din clasele de precizie:

– numai pentru mașini unelte cu precizii deosebit de ridicate (ex. mașini de rectificat, strunguri),

– mașini unelte cu precizii normale.

În tabelul de mai jos sunt prezentate soluții de lăgăruire pentru arborii principali.

Reglarea arborilor principali se rezumă la pretensionarea rulmenților pe direcție radială la rulmenți radiali cu alezaj conic și pe direcție axială la rulmenți radiali-axiali, în scopul încercării corpurilor de rulare pe mai mult de jumătate din numărul lor. Prin pretensionare crește rigiditatea rulmentului, implicit a subansamblului arbore principal, se reduc bătăile radiale și frontale, crește stabilitatea la vibrații, se compensează unele jocuri care pot apare în funcționare ca efect al dilatării termice.

Asigurarea rigidități și a fiabilității subansamblului arbore principal depinde și de soluțiile adoptate pentru lubrifierea lagărelor. Menținerea parametrilor funcționali și rulmenților este condiționată de realizarea unei lubrifieri elastohidrodinamice, care să asigure pentru un parametru de ungere de 3≤λ .

Parametrul de apreciere a calității ungerii se calculează cu realția:

Unde: k – factor ce depinde de tipul rulmentului

Dm- diametrul mediu al rulmentului, mm

Η0- vâscozitatea dinamică a lubrifiantului la temperatura de lucru, Pa8-*s

αp- coeficientul de variație a vâscozității cu presiune, p-1a,

P0 – sarcina statică echivalentă cu a rulmentul, N.

Etanșarea arborilor principali se face în general, prin dispozitive de etanșare fără contact (STAS 7297-71).

Rolul etanșării este de a asigura condițiile unei funcționări normale prin protejarea acestora împotriva pătrunderii în interior a unor elemente nocive (particule dure, apă, substanțe agresive) și de a menține lubrifiantul în lagărul de rostogolire.

Etanșarea se face prin sistemul de etanșări fixe cu garnitură.

Garnitura trebuie să fie în formă plată confecționată din azbest pentru a rezista temperaturii la care este expusă garnitura

Verificarea rulmenților de pe fiecare arbore:

-pentru arborele motor:

-factorul dinamic

-factorul de temperatura.

-turatia rulmentului, rot/min;

-durabilitatea nominala in ore de functionare

-exponentul ecuatiei durabilitatii pentru rulmenti cu bile;

-pentru arborele I:

-factorul dinamic

-factorul de temperatură

-turatia rulmentului, rot/min;

-durabilitatea nominala in ore de functionare;

-exponentul ecuatiei durabilitatii pentru rulmenti cu bile;

Tabel 2.3. Soluții de lăguire

Tabelul 2.3 Caracteristici constructive și funcționale ale rulmenților

Pentru a putea prelua sarcinile atât axiale, cât și cele radiale, pentru arbore se aleg rulmenți radiali-axiali cu bile dispuse pe un rând.

Rulmenții radial-axiali cu bile pe un rând pot susține sarcini axiale care acționează numai

într-o singură direcție, motiv pentru care aceștia se utilizează împerecheați pentru a prelua sarcinile în ambele direcții (back to back) figura 2.19.

Fig.2.19 Rulmenți poziționați back to back Fig.2.20 Rulment radial-axial

Avantaje:

– Au o capacitate foarte mare de încărcare;

– Funcționare cu mai puțin zgomot;

– Produc mai puțină căldură și mai puține vibrații;

– Pot funcționa la o temperatură mare fără pierdere semnificativă a stabilității dimensionale;

– Viteze de rotație mari;

– Reduc încărcările radiale și axiale;

– Grad mare de rigiditate;

– Durată de viață mult mai mare.

Durata de viață este reprezentată în figură de mai jos:

Fig. 2.21 Durata de viață a rulmentului radial-axial SKF

Se poate calcula astfel:

(2.27)

unde = durata de viață în ore;

= factorul de viață pentru siguranță, conform figurii 2.21;

= modificarea duratei de viață din figura 2.20;

C= încărcarea dinamică, kN;

P= încărcarea dinamică echivalentă kN;

n= viteza de rotație.

Fig. 2.22 Factorul de viață pentru siguranță

Fig.2.23 Cote rulment

Fig. 2.24 Dimensiuni specific d=85mm

Fig. 2.25 Desen Tehnic

Se calculează:

– Sarcina dinamică echivalentă preluată de rulment pe arbore:

0 [N]

-Durabilitatea efectivă:

-Momentul static admis:

În funcție de diametrul arborele principal se va alege rulmentul radial-axial cu bile SKF S71920 CB/P4A cu următoarele caracteristici:

-Dimensiunile principale ale rulmentului:

-Capacitate de incarcare:

2.2.5. Dimensionarea/verificarea mecanismelor de transformare a miscarii: surub/piulita, reductoare melcate

Pentru  MU moderne, lantul cinematic LC de avans trebuie sa fie un LC independent, actionat separat. LC de avans cuprind in general urmatoarele:

-motorul de actionare – MCC – clasic cu rotor de mic

-cu rotor disc si intrefier axial (AXEM)

-cu magnetii permanenti  cu mecanica redusa

-MPP  – pentru cupluri mici

– pentru cupluri mari (amplificatoare hidraulice de cuplu), elimina utilizarea traductoarelor de pozitie, dar pentru MU de precizie se folosesc traductoare de deplasare care micsoreaza avantajele solutiei.

–    reductor, o transmisie cu RD  sau mai rar curele dintate,

–    surubul- piulita cu bile.

Fig. 2.26. Exemple de LC de avans

Surub piulita cu bile

Permit realizarea de precizii mari, cu viteze foarte mici fara pericol de sacadare, au un randament ridicat si pot fi cu sau fara autofranare insa necesita materiale, tratamente termice, prelucrari si conditii de precizie analoage rulmentilor, fiind deci scumpe.

Ele permit nu numai o scoatere a jocului ci si o anumita pretensionare ceea ce constituie un avantaj.

Sunt utilizate in special la MU cu comenzi numerice si precizii ridicate.

Pretensionarea se obtine prin microdeplasari axiale 1-4 microni

Fig. 2.27 Ansamblu surub-piulita cu bile

Suruburile conducatoare cu biela inlocuiesc frecarea de alunecare, din surubul clasic, prin frecare de rostogolire, ceea ce micsoreaza uzura si imbunatateste randamentul  mecanismului. Intre surubul 1 si piulita sa 2 din fig 5.1, exista un numar de bile 3, grupate pe unu sau mai multe circuite separate pe o lungime axiala de 5 pasi.. Recircularea bilelor se realizeaza printr-o teava incorporata in piulita prin care bila revine la pozitia initiala dupa ce dupa ce au strabatut lungimea piulitei.

Robustetea piulitei permite sa se cupleze surubul direct la un motor electric dar fiabilitatea sa creste substantial daca turatia surubului nu depaseste 1 000 rot/min, iar frecventa de inversare a sensului de rotatie nu este prea ridicata.

Fig. 2.28

Principalele dimensiuni (fig 5.2), ca si ca si sarcina nominala – statica si dinamica – cu care poate fi incarcata surubul , rezulta din tabelul 2.4.

Tabelul 2.4 Principalele dimensiuni

Fig. 2.29

Pretensionarea mecanismelor șurub-piuliță

Pentru a putea obține precizia de funcționare a mecanismului șurub-piuliță cu elemente intermediare se face pretensionarea piulițelor, pre-întinderea șurubului și pretensionarea lagărelor cu rulmenți ale șurubului. Aceste sisteme de pretensionare au avantaje și dezavantaje. Piulița care nu este pretensionată se folosește la aplicații simple, fără precizie, cu grad ridicat de fiabilitate, cu mișcări numeroase, cu o repetabilitate deosebită. Piulița pretensionată este pentru precizii mai ridicate. Pretensionarea obținută prin secționarea piuliței duce în timp la o rigiditate scăzută a ansamblului, comportament ușor instabil al piuliței, dar, ca un mare avantaj, este că se poate regla pretensionarea șurubului extrem de ușor: mișcare ușoară la pretensionare scăzută, mișcare

cu precizie și repetabilitate medie: pretensionare mai ridicată.

Pentru a se elimina jocul la inversarea sensului de deplasare al saniei, se folosesc 2 piulițe

cu bile și se pretensionează la montaj.

Fig. 2.30 Reglarea jocului cu 2 piulițe

Lăgăruirea șuruburilor

La șuruburile cu bile există următoarele posibilități de lăgăruire:

– Lăgăruire radial-axială: pentru curse mici ale elementului mobil și fără precizie ridicată;

– Lăgăruire radial-axială la un capăt și radială la celălalt capăt;

Fig. 2.31 Lăgăruire radial axială la un capăt / Lăgăruire radial axială la un capăt și radială la

celălalt capăt

Fig. 2.32 Surub cu bile SN SKF

Fig. 2.33 Dimensiuni

Fig. 2.34 Dimensiuni piuliță

Eliminarea jocului dintre șurubul conducător și piulița cu bile se face prin punerea de piuliței într-o carcasă comună, solidară cu masa mașinii-unelte. În această carcasă se pun două piulițe simetrice P1 și P2, având un inel distanțier între ele.

Calculul reductoarelor melcate

Angrenajele melcate sunt angrenaje elicoidale cu unghiul dintre axe, in general de 90°la care una dintre roti – melcul – are un numar mic de dinti (1…4) si un unghi mare de inclinare a danturii (b = 90 – ), iar roata conjugata – roata melcata – este o roata dintata cilindrica cu dantura inclinata cu unghiul .

Angrenajele melcate au urmatoarele avantaje: sunt silentioase, datorita alunecarii intre spirele melcului si dintii rotii. Aceasta alunecare impune, insa, flancuri ingrijit prelucrate, materiale rezistente la gripare si o ungere corespunzatoare.

Ca dezavantaje putem mentiona: randamentul mai scazut decat la celelalte tipuri de angrenaje; necesita folosirea unor materiale cu calitati antifrictiune deosebite, deficitare si mai scumpe decat materialele pentru rotile obisnuite; tehnologia de executie si montaj este mai complicata decat la angrenajele cilindrice.

Dupa forma si profilul melcului si a rotii melcate, angrenajele melcate se pot clasifica:

dupa forma melcului:

-melc cilindric  STAS 6845-75 : arhimedic; convolut; evolventic; concav.

-melc globoidal;

-melc conic.

b) dupa forma rotii melcate :

-roata cilindrica cu dinti inclinati;

-roata melcata;

-roata globoidala;

-roata globoidala conica.

Melcii angrenajelor melcate, au in general, flancul format din suprafete riglate, intalnind la melcii cilindrici suprafete elicoidale arhimedice cu sectiunea axiala dreapta, suprafetele elicoidale sau evolventice cu una din sectiunile paralele cu axa dreapta. Forma flancurilor melcului este evident dependenta de modul de generare.

Forma globoidala a rotii melcate Fig.35.a. sau a melcului Fig.35.b. asigura transformarea contactului punctiform, caracteristic angrenajului elicoidal, intr-un contact liniar, ceea ce determina cresterea portantei acestor angrenaje.

Fig. 2.35 Angrenaj melc-roata melcata

Angrenajul melcat globoidal se caracterizeaza printr-o functionare mai silentioasa si o portanta marita, comparativ cu angrenajul melcat cilindric; de aceea se utilizeaza doar in constructia transmisiilor care necesita un gabarit redus sau la unele transmisii cinematice.

In practica cea mai raspandita varianta este cu melc cilindric si roata melcata. Acest reductor permite realizarea unor rapoarte de transmitere mari (la transmisii de putere de obicei i < 80, iar la transmisii cinematice i < 1000 si chiar mai mult).

Se foloseste de obicei ca transmisie reductoare; la transmisiile multiplicatoare (roata melcata este motoare), raportul de transmitere este i=1/15.

Din cauza randamentului relativ mic, angrenajele melcate se folosesc pentru puteri reduse (P < 60KW). Exista constructii unde s-a ajuns la puteri de circa 1000KW. Viteza periferica maxima realizata este: vmax =69 [m/s], iar turatia maxima a melcului nmax= 40.000 [rot/min].

Reductoarele cu angrenaje melcate au o utilizare larga in constructia de masini si aparate ca: masini de ridicat si transportat, masini agricole, masini miniere, masini unelte, mecanismul de directie al automobilelor. Aceste angrenaje se utilizeaza in general atunci cand la un raport de transmitere mare, se impune un gabarit redus sau se cere un mers silentios.

Formele de distrugere a acestor angrenaje sunt silentioase celor analizate pentru angrenajele cilindrice si conice, cu precizarea ca pregnanta este deteriorarea datorita uzurii de adeziune, manifestata sub forma griparii. Din acest motiv esentiala pentru determinarea dimensiunilor angrenajului este limitarea tensiunilor maxime de contact, corelata cu limitarea temperaturii de functionare, ambele favorizand aparitia griparii.

In majoritatea situatiilor dimensiunile rotii melcate rezultate din conditia de rezistenta la presiune de contact asigura si rezistenta necesara a dintilor la solicitarea de incovoiere.

Fig. 2.36

Calcul:

Acest calcul are un grad mai redus de exactitate, datorita complexitatii fenomenului de angrenare, manifestata prin linii de contact de forma oarecare, distributii de sarcina putin analizate si precizate, date reduse privind factorii care influenteaza comportarea angrenajului.

Contactul dintre dintii rotii melcate si flancul dintelui melcului poate fi adus ca fiind liniar si se calculeaza cu relatia:

Forta normala care incarca o pereche de dinti se va exprima in functie de sarcina nominala:

KA – factor dinamic exterior;

KV – factor dinamic interior;

KHb – factor de repartitie longitudinala a sarcinii;

Ke – factorul gradului de acoperire.

Lungimea liniei de contact a unui dinte al rotii melcate se poate aproxima ca fiind:

Curbura redusa a suprafetelor de contact se poate determina considerand sectiunea axiala sau cea in care flancurile melcului sunt drepte.

Fig. 2.37

 = 1,8…2

 = 50

Roata melcata este o roata dintata cilindrica cu dantura inclinata si deci calculul la solicitarea de incovoiere se efectueaza astfel

Ye = Ke

Latimea rotii b2 se poate considera ca fiind egala cu lungimea arcului de infasurare a melcului de catre roata melcata.

2.2.6 Calculul motoarelor electrice

Alegerea motorului electric pentru actionarea LCP

Forța de așchiere

= f * ap * K (2.33)

= 0.5 * 4* 2330

= 2796 N

Caracteristicile motorului ales, TECO V1 AESU2E:

Fig. 2.38 Desen tehnic motor seria AESU2E

Tabelul. 2.5 Dimeniuni motor

Alegerea motorului electric pentru acționarea LCA

La alegerea motoarelor electrice de curent alternativ folosite pentru acționarea lanțurilor cinematice de avans din structura mașinilor-unelte cu comanda numerică trebuie luate în considerare forțele de așchiere, de frecare,de inerție, domeniul de variație a vitezei de avans, viteza de deplasare rapidă și nu în ultimul rând precizia mașinii-unelte. În funcție de toate acestea se admit următoarele ipoteze de calcul:

-Accelerarea și frânarea elementului să se realizeze într-un timp prestabilit

-Frecventa poziționării elementului mobil prin deplasarea rapidă să aibă o anumită valoare

-Timpul de deplasare ale elementului mobil în condițiile unui moment de lucru maxim se încadrează într-o valoare impusă.

În vederea alegerii motorului trebuie să se țină cont de următoarele:

Momentul necesar la arborele motorului

Randamentu; total al transmisiei

Diametrul șurubului conducător

Pasul șurubului conducător

Lungimea șurubului conducător

Ținând cont de toate acestea, se va alege pentru acționarea LCA, 3 motoare electrice din catalogul TECO cu urmatoarele caracteristici:

Tabelul 2.6 Caracteristici ME1=30 kW

Fig. 2.39 Desen tehnic motor Tip AESU3E

Fig. 2.40 Diagrama turatii motor AESU3E

Tabelul 2.7 Caracteristici ME2,ME3=37 kW

Fig. 2.41 Desen tehnic motor Tip AESU3E

Fig. 2.42 Diagrama turatii motor AESU3E

2.2.7. Calculul instalației de ungere

Se va proiecteze instalatia de rungere a sculei pentru masina studiata cu urmatoarele caracteristici : q=1 l/min si Pmax=20 bar

Fig. 2.43 Schema hidraulică a instalației de răcire

Sistemul de ungere are rolul de a asigura trimiterea in mod continuu a uleiului la suprafetele pieselor aflate in contact si in miscare relalivǎ, in scopul reducerii frecarii si uzurii lor.

Pe linga micsorarea uzurii pieselor, uleiul mai contribuie la racirea lor si la spǎlarea suprafetelor de particule metalice rezultate din uzurǎ. De asmenea ungerea protejeaza suprafetele pieselor (ghidaje,rulmenti) impotriva oxidarii.

Organizarea rationala a ungerii trebuie sa cuprinda:

-alegerea lubrifiantului;

-stabilirea cantitatii necesare de lubrifiant pe cantitati si a materialului de curatire pe baza normelor de consum;

-depozitaiea in conditii optime a lubrifiantilor;

-masuri pentru reducerea pierderilor prin scurgere si evaporari;

-masuri pentru manipularea corecta a lubrifiantilor;

-respectarea normelor de tehnica a securitatii muncii si a normelor de prevenire si stingere a incendiilor.

-indrumarea si controlarea ungerii se realizeaza folosind fisa de   ungere .

Fig. 2.44 Desen instalației de răcire

Alegerea echipamentului pentru instalatie

Se vor alege urmatoarele:

Centrala de ungere: SKF- TLMP 1008

Supapa de sens

Distribuitor general

Manometru: 10 bar

Picuratoare

Caracteristici centrala de ungere:

Fig. 2.45 Centrala de ungere TLMP 1008

2.2.8 Forma și caracteristicile sculelor

Alegerea sculelor.Materiale

Operația de strunjire se desfășoară, ca și rabotarea și mortezarea,cu scule cu o singură muchie așchietoare principal, procesul de așchiere desfășurându-se continuu.

Regimul de așchiere: reprezintă totalitatea parametrilor care caracterizează desfășurarea procesului de așchiere. Ex: viteza de așchiere, avansul, adâncimea de așchiere;

Viteza de așchiere Vas este spațiul parcurs de tăișul sculei în raport cu piesa de prelucrat, în unitatea de timp (m/minut). Cu viteza Vas calculată sau aleasă din normative se calculează numărul de rotații n, pe care trebuie să-l facă piesa de prelucrat sau scula respectivă.

d – diametrul piesei de prelucrat sau al sculei dacă aceasta efectuează mișcarea principală de așchiere în mm.

Sculele pentru prelucrarea prin strunjire cele mai folosite sunt cuțitele de strung. După cum varietatea prelucrărilor executate pe strung este foarte mare, la fel și cuțitele sunt foarte numeroase.

Fig. 2.46 Set de scule

Scule pentru strunjire

Fig. 2.47. Scule de strunjire de dimensiuni foarte mici pentru prelucrări de până la 1mm în diametru

Fig. 2.48. Burghiu pentru aluminiu; Freze din carbura monobloc.

Fig. 2.49. Plăcute amovibile de înaltă precizie; Debitare și canelare

Fig. 2.50. Plăcuțele Wiper pentru toate operațiile de strunjire; Suporți de prindere de înaltă precizie; Plăcuțele în calitatea GC2025, excelent pentru strunjirea continuă și intermitentă

Din punct de vedere al operației la care sunt utilizate cuțitele de strung se clasifica astfel: cuțite drepte pentru degroșare, cuțite încovoiate pentru degroșare.

Ambele tipuri de cuțite se pot utilize atât la strunjirea suprafețelor cilindrice cât și a celor frontale.

– cuțite lama pentru retezat, această categorie de cuțite se fixează într-un portcuțit, fixat la rândul său pe mașină;

– cuțite de colț, utilizate pentru prelucrarea zonelor greu accesibile, se utilizează atât la prelucrări frontale cât și că scule pentru strunjit longitudinal;

– cuțite late pentru finisat, acestea datorită unghiului de atac secundar nu permite lucrul cu avansuri mari.

Cuțitele pentru prelucrarea suprafețelor interioare sunt similare cu cele prezentate, dar au o constructive specifică. După modul de construcție, cuțitele de strung se pot clasifica în cuțite monobloc și cuțite armate. La sculele armate, partea activa este confecționată din materiale pentru scule (oțel rapid,carburi metalice etc), iar corpul din oțeluri carbon cu caracteristici mecanice inferioare.

Fenomenele fizice care constituie procesul de așchiere impun că material pentru sculele așchietoare să aibă anumite calități, care conferă sculei capacitatea de așchiere.

Părțile active ale sculelor trebuie să asigure:

– duritatea superioară celei a materialului de prelucrat,

– rezistența mecanică,

– stabilitate termică, rezistența la șocuri termice,

– călibilitate bună etc.

Corpul și partea de prindere a sculei trebuie să aibă o bună rezistență mecanică în condiții de solicitări dinamice, o bună preluare și amortizare a vibrațiilor ca și o bună conductivitate termică.

Fig. 2.51. Operatiile de lucru

Elemente constructive ale părții de prindere.

Partea activă a sculei așchietoare, în mișcarea să relativă față de piesă, asigura desfășurarea proceselor de așchiere și generarea în condiții tehnico-economice impuse(cost, productivitate, producție s.a.). Partea activa vine în contact nemijlocit cu stratul de așchiere și participa direct la:

– detașarea așchiei,

– la formarea suprafeței prelucrate,

– la dirijarea,degajarea și ruperea așchiei detașate

– la ghidarea sculei.

Pentru realizarea celor două procese fundamentale necesare unei prelucrări prin așchiere, elementele component ale părții active trebuie să ocupe anumite poziții și orientări în spațiu și să aibă anumite forme.

Corespunzător acestora, partea activa are în componența sa elemente de constructive care să asigure realizarea acestor funcți.

Fig. 2.52.Sistem de scule

Fig. 2.53.

Plăci de fixare a sculelor:

Alezare/ Găurire

Fig. 2.54.

Sanie port cuțit

Fig. 2.55

Sistem de prindere

Fig.2.56.

Capto reprezinta un sistem modular de schimbare rapida a sculei din dispozitivul de prindere, oferind trei sisteme intr-unul singur. Acest sistem este produs pentru prima oara de Sandvik Coromant, iar apoi inregistrat ca si standard.

Oferă o mare varietate de adaptoare de extensie și de reducere, care să permită asamblarea de instrumente cu diferite lungimi și caracteristici de design, indiferent de interfața mașinii.Funcția de modularitate înseamnă mai puțină nevoie de scule speciale, scumpe, cu timpi lungi de livrare .

Fig. 2.57 Sistem Capto cu confirmare de pozitie

Unicul element conic cu flansa fetei tensionata in unitatea de prindere cu o forta de prindere de diferite puteri. Rezultatul este o legatura extreme de puternica, atat la indoire cat si la rasucire.

Sistemul de prindere se bazează pe interacțiunea dintre o bucșa segmentata expandabil în unitatea de prindere. Fetele de pe partea periferica exterioara a segmentelor sunt blocate intr-o canelura interioara pe unitatea de taiere si blocheaza cele doua componente impreuna. Pe cateva tipuri de unitati de prindere se foloseste un bolt centrat inlocul bucsei.

Coromant Capto poate fi integrat direct in turela, folosind mecanisme standard de prindere.

Fig. 2.58. Portsculă pentru fixarea și

reglarea sculelor pentru strungirea exterioară și burghiere

Fig. 2.59. Portsculă pentru cuțit de strunjit

Cuțitele sunt cele mai simple scule așchietoare utilizate la prelucrarea pieselor prin

strunjire, rabotare și mortezare. Geometria cuțitului de strung se regăsește la orice sculă

așchietoare, indiferent de complexitatea sa.

Clasificarea cuțitelor de strung se face în funcție de mai multe criterii și este

evidențiată în rândurile ce urmează.

În funcție de forma suprafei:

cuțite pentru suprafețe simple (strunjit exterior, interior, pentru retezat,

etc;)

– cuțite pentru suprafețe profilate.

În funcție de destinație:

– cuțite pentru degroșare;

– cuțite pentru finisare.

În funcție de locul unde este situată suprafața de prelucrat:

– cuțite pentru suprafețe exterioare;

– cuțite pentru suprafețe interioare.

– după materialul tăișului așchietor:

– cuțite cu tăiș din oțel rapid;

– cuțite cu tăiș din carbură metalică;

– cuțite cu tăiș din carbură metalică acoperită cu diverse straturi;

– cuțite cu tăiș mineralo-ceramic;

– cuțite cu tăiș din diamant;

– cuțite cu tăiș din alte materiale (ex. nitrură cubică de bor).

– după construcție:

– cuțite în întregime din oțel rapid;

– cuțite în întregime din carbură metalică;

Avantajele utilizării cuțitelor cu fixare mecanică a plăcuțelor așchietoare sunt:

– utilizarea aceluiași corp de cuțit la un număr mare de plăcuțe așchietoare;

– se elimină tensiunile interne care apar în urma lipirii plăcuței;

– schimbarea rapidă a plăcuței când s-a uzat;

– pot fi ușor înserați fragmentatori de așchii;

– se asigură aceeași geometrie a părții active a cuțitului;

– crește productivitatea muncii.

Fig. 2.60. Geometria constructivă a cuțitului de strung

I – partea activă; II – partea de prindere și rezervă de ascuțire; 1 – fața de degajare prin care se exercită forța de așchiere asupra stratului de așchiere și pe care alunecă așchia detașată; 2 – 3 – fețe de așezare orientate spre suprafața de așchiere și, respectiv, suprafața prelucrată; 4 – 5 muchii așchietoare definite ca linii de intersecție a fețelor de așezare 2 sau 3 cu fața de degajare 1; 6 – tăiș – unghi diedru solid și finit format în jurul unei muchii de pe suprafețele de degajare și de așezare adiacente; V – vârful tăișului obținut prin intersecția a două muchii așchietoare vecine, de orientări diferite; r – raza de rotunjire (raza vârfului) care aparține cercului de racordare a două muchii așchietoare vecine; r – raza de ascuțire (bontire) care aparține cercului de racordare dintre urmele fețelor de degajare și de așezare într-un plan de secționare, perpendicular pe muchie;

Fig. 2.61. Unghiurile de așezare

Oxyz – plan de bază constructiv ale cărui axe sunt paralele cu elementele părții de prindere a sculei; xOy – plan de bază constructiv [Pb]; paralel cu o suprafață de bazare a sculei; Ox – axă identică cu direcția și sensul mișcării de avans; Oz – se adoptă ca sens al mișcării relative a sculei față de piesă, când aceasta din urmă este considerată fixă;

– N-N – plan secant normal (normal pe planul [Pb] și pe tangenta la muchia aparentă proiectată pe planul [Pb]);

– x-x, y-y – plane secante principale;

– – unghi de degajare, unghi diedru ascuțit format de planul tangent la fața de degajare, într-un punct dat (M) aflat pe muchia așchietoare, cu planul [Pb];

– – unghi de așezare, unghi diedru ascuțit format de planul tangent la fața de așezare, într-un punct dat (M), cu axa Oz;

– – unghi de înclinare a muchiei așchietoare format de tangenta la muchia reală cu planul [Pb];

– () – unghi de atac principal, unghi ascuțit format de proiecția pe planul [Pb] a tangentei la muchie cu axa Ox;

– 1 (1) – unghi de atac secundar propriu tăișului secundar;

– – unghi de ascuțire, unghi diedru format între planele tangente la fețele de degajare și de așezare, într-un punct dat (M);

– – unghi de profil, format între tangenta la muchiile aparente în punctele M și M1;

– N , N – unghiuri de așezare și de degajare definite în planul normal N – N;

– x , x , y , y – unghiuri măsurate în planele x-x și y-y.

Elemente introductive și clasificare a burghielor

Burghiele sunt scule așchietoare destinate prelucrării prin așchiere a alezajelor din

plin.

Principiul de lucru al procedeului de burghiere este arătat în figura 2.62.

Fig. 2.62. Principiul de lucru pentru burghiere

Clasificarea burghielor se face în rândurile ce urmează.

Un criteriu de clasificare este destinația și forma canalelor de evacuare a așchiilor,

clasificarea fiind următoarea:

– burghie cu canale elicoidale (burghie elicoidale);

– burghie cu canale drepte;

– burghie late;

– burghie de centruire;

– burghie pentru găuri adânci.

Burghiele elicoidale, la rândul lor, se clasifică în felul următor:

– burghie elicoidale simple;

– cu tăiș din oțel rapid;

– cu tăiș din carbură metalică;

– carbură metalică lipită;

– carbură metalică fixată mecanic;

– burghie elicoidale în trepte;

– cu canale de evacuare a așchiilor comune pentru ambele trepte;

– cu canale de evacuare a așchiilor separate;

Burghiele cu canale drepte au următoarea clasificare:

– cu tăiș din oțel rapid;

– cu tăiș din carbură metalică;

– cu canale paralele cu axa (drepte);

– carbură metalică lipită;

– carbură metalică fixată mecanic;

– cu canale înclinate;

– carbură metalică lipită;

– carbură metalică fixată mecanic.

Burghiele late au următoarea clasificare:

– burghie late simple

– monobloc;

– cu tăiș din oțel rapid;

– cu tăiș din carbură metalică.

– cu lamă demontabilă;

– cu tăiș din oțel rapid;

– cu tăiș din carbură metalică.

– în trepte;

– cu tăiș din oțel rapid;

– cu tăiș din carbură metalică.

Burghiele de centruire au următoarea clasificare:

– burghie de centruire simple

– pentru găuri de centrare cu con simplu;

– cu canale drepte;

– cu canale înclinate.

– pentru găuri de centrare cu con dublu;

– cu canale drepte;

– cu canale înclinate.

– pentru găuri de centrare cu con variabil;

– cu canale drepte;

– cu canale înclinate.

– burghie de centruire în trepte.

Burghiele pentru găuri adânci au următoarea clasificare:

– care așchiază din plin;

– cu canale elicoidale;

– cu evacuare exterioară a așchiilor;

– cu evacuare interioară a așchiilor.

– cu canale drepte;

– cu un singur tăiș;

– cu două tăișuri;

– cu mai multe tăișuri.

– burghie late.

– care așchiază cu miez;

– cu un tăiș;

– cu mai multe tăișuri.

Fig. 2.63. Părtile constructive ale burghiului

Semnificația notațiilor este următoarea:

l1 – lungimea canalelor elicoidale;

l2 – lungimea părții din oțel rapid;

l3 – lungimea corpului burghiului;

l4 – lungimea conului de prindere;

l5 – lungimea antrenorului;

lg – lungimea gâtului;

l0 – lungimea conului de atac;

ω – înclinarea canalelor elicoidale;

D – diametrul burghiului;

d0 – diametrul miezului burghiului;

2κ – conul burghiului (κ – unghiul de atac);

φ – unghiul dintre tăișul transversal și tăișul principal;

f – fațetele elicoidale;

f0 – spatele dintelui.

Fig. 2.64. Părțile componente ale conului de atac

1 – fețele de așezare;

2 – fețele de degajare;

3 – fațete elicoidale;

4 – tăișuri principale;

5 – tăișuri secundare;

6 – tăișul transversal;

7 – colțurile tăișurilor.

Elementele geometrice pe tăișul principal la burghiu, unde:

αxM – unghiul de așezare în punctul „M” într-o secțiune paralelă cu axa burghiului;

γxM – unghiul de degajare în punctul „M” într-o secțiune paralelă cu axa burghiului;

Totodată, figura 3.5 ne arată geometria conului de atac unde poate fi remarcat faptul că

în zona tăișului transversal unghiul de degajare este negativ.

Fig.2.65. Geometria burghiului pe conul de atac

Principala problemă la burghiu constă în realizarea geometriei dorite astfel încât așchierea să se poată desfășura în condiții optime. Valori pentru unghiul de așezare și de

degajare se găsesc în literatura de specialitate (ex. [SEC79], [MIN95], [OPR94]). Dacă

realizarea unghiului de degajare recomandat se face ușor prin intermediul unghiului de

înclinare al elicei, realizarea unghiului de așezare recomandat se face prin ascuțirea conului de

atac.

Forțele, puterea și momentul de așchiere.

Mișcarea relativă dintre sculă și piesa se efectuează cu viteza de așchiere reală . Ca urmare, stratul de așchiere, sub acțiunea forței de așchiere (rezistența totală), se îndepărtează sub formă de așchie.

Componentele , si ale rezistenței totale R au direcțiile sistemului de referință cinematic (XOYZ) ale strungului.

Aceste forțe prezintă importanță pentru dimensionarea sculei așchietoare, determinarea deformațiilor dispozitivului de prindere și de antrenare a sculei și a semifabricatului și pentru dimensionarea mecanismelor din structura lanțului cinematic principal și lanțului cinematic de avans.

Cunoașterea forțelor de așchiere și a dependenței acestora de condițiile de așchiere reale prezintă importanță și din punctual de vedere al consumului de energie.

Componenta cea mai mare a forței de așchiere, denumită componenta principală , este orientate după direcția vitezei de așchiere principale . Aceasta componentă este necesară pentru determinarea puterii și momentului de așchiere la arborele principal al strungului, cu relațiile:

=* / 6120, kW; = * * d / 2, daN m.

În care forța , în daN, se determină prin calcul sau experimental;

– viteza de așchiere principal, în m/min;

d – diametrul suprafeței prelucrate, în mm.

Componenta axială (sau de avans ) determină forța de tracțiune și puterea la arborele mecanismului de antrenare a saniei în mișcarea de avans longitudinal.

= * / (6,12 * , kW

În care forța , in daN, se determină prin calcul sau experimental; – viteza de avans longitudinal, în mm/min.

Componenta radial (de respingere sau pasivă ) este necesară pentru calculul de dimensionare a mecanismelor lanțului cinematic de avans transversal și pentru verificarea arborelui principal la deformații de înconvoiere.

Pentru calculul puterii de așchiere totale se folosesc relațiile:

= + ; = + ; kW

După cum prelucrarea se face cu avans longitudinal () sau transversal (). Întrucât ponderea puterilor de avans si este redusă (5…15%), puterea de așchiere se calculează cu relația:

=* / 6120, kW;

În cazul prelucrărilor de degroșare se impune verificarea următoarei condiții:

≤ * * , ,

În care reprezintă puterea nominal a motorului electric care antrenează simultan lanțul cinematic principal și lanțul cinematic de avans longitudinal ale strungului; si – randamentele lanțurilor cinematice tehnologice.

Viteza de așchiere principal se determina cu relația:

= π * d * / 1000, m/min