1.1. Prezentarea firmei SC Ramira SA 13 1.2. Obiectivele proiectului 14 Aspecte generale ale așchierii 15 Aspecte privind evoluția așchierii 15… [305951]

Cuprins

Introducere 13

1.1. Prezentarea firmei SC Ramira SA 13

1.2. Obiectivele proiectului 14

Aspecte generale ale așchierii 15

Aspecte privind evoluția așchierii 15

Așchierea prin frezare 18

2.2.1. Scule utilizate pentru frezare 20

Aspecte generale privind prelucrarea găurilor 22

2.3.1. Burghierea 22

2.3.2. Lărgirea și adâncirea 24

2.3.3. Alezarea 26

Așchierea prin strunjire 27

Mașini unelte cu comandă numerică 27

2.5.1. Evoluția conceptului de mașină cu comandă numerică 27

2.5.2. Axele mașinilor cu comandă numerică 28

2.5.3. Magazii de scule ale mașinilor unelte cu comandă numerică 30

2.5.4. Avantaje și dezavantaje ale mașinilor unelte cu comandă numerică 32

Întocmirea tehnologiei de fabricație a reperului curb complex 35

Elemente introductive privind ansamblul din care face parte reperul 35

Analiza geometriei reperului curb complex 36

Analiza materialului din care este fabricat 37

3.3.1. Generalitățile poliamidei 37

3.3.2. Poliamida PA6G 37

3.3.3. Proprietățile poliamidei PA6G 38

Întocmirea itinerariului tehnologic 39

Întocmirea itinerariului tehnologic pentru varianta optimă aleasă 42

Calculul adaosurilor de prelucrare și a regimurilor de așchiere pentru operația 2 52

Proiectarea tehnologiei de fabricație asistată în PowerMill 59

Noțiuni introductive 59

Stabilirea parametrilor necesari fabricației CAM 60

Succesiunea prelucrărilor piesei 63

Aspecte din timpul prelucrării reperului studiat 83

Optimizarea în vederea finisării suprafețelor curbe complexe 89

Concluzii. Contribuții proprii. Perspective de dezvoltare 95

Bibliografie 97

1. INTRODUCERE

1.1. Prezentarea firmei SC Ramira SA

RAMIRA S.A. este o [anonimizat], mai exact în localitatea Baia Mare.

Fig.1.1.Ramira SA

Principalul obiect de activitate este prelucrarea pieselor metalice  prin așchiere dar și a pieselor din poliamidă și producția de subansamble metalice pentru liniile de asamblare și sudură din industria automobilelor. Prelucrările principale care se execută în firmă sunt: frezare, strunjire, găurire, honuire, alezare, sudare, vopsire, montaj, [anonimizat].

Încă din anul 1979, firma a început să funcționeze sub numele de IMUAS ([anonimizat]), [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat], găurit, filetat.

Începutul anului 1990, a adus o scădere drastică a activității, [anonimizat]. [anonimizat] a [anonimizat], totodată datorită și unei bune organizări

În anul 2009 Ramira a obținut certificarea ISO 9001 pentru fabricarea de construcții metalice și părți componente ale structurilor metalice. La sfârșitul anului 2013, pentru evitarea intrării a [anonimizat] a fost vândută companiei Chropyňská Strojí[anonimizat]. [16]

Tot în acest an sunt achiziționate utilaje performante cum ar fi: DMU600, TOS WHN130, și utilaje de măsurare 3D MORA.

În anul 2015, Ramira obține certificatul ISO 14001.

În prezent Ramira se numără printre cei mai mari furnizori din România în acest domeniu pe care îl prestează .

Principalii clienți ai firmei sunt: Mercedes-Benz, Nissan, KUKA, Audi, BMW, Dacia, Volkswagen, Skoda, Fiat, Porsche, Ford, Opel.

1.2. Obiectivele proiectului

Proiectul de diplomă face parte din producția de linii de asamblare auto din societatea comercială Ramira, având următoarele obiective principale:

studierea unui reper curb complex dintr-un dispozitiv de orientare și fixare a unui element de caroserie auto, în vederea vălțuirii;

analiza desenului de execuție și evidențierea aspectelor complexe;

proiectarea tehnologiei de fabricație și optimizarea ei;

întocmirea documentației tehnologice specifice Ramira.

2. ASPECTE GENERALE ALE AȘCHIERII

2.1. Aspecte privind evoluția așchierii

Încă din cele mai vechi timpuri, necesitățile de ordin practic ( confecționarea uneltelor de muncă, a armelor de vânătoare și de luptă) au determinat apariția primelor mașini-unelte, cu ajutorul cărora se confecționau aceste obiecte din lemn, piatră, oase sau metal. Despre metal se poate vorbi de-abia la începutul secolului al XI-lea, după ce s-a pus la punct obținerea lui în cantități mari, în scopul producerii armelor și armurilor, și nu a obiectelor de ordin utilitar.

Lăsând la o parte mașinile-unelte rudimentare pentru realizarea unor găuri cu dornul sau prin rotirea sculei cu o coardă înfășurată a unui arc, precum și cele pentru confecționarea unor roți ale carelor de luptă, utilizate din cele mai vechi timpuri, se poate vorbi pentru prima oară despre o mașină-unealtă mai apropiată de concepția actuală, abia în secolul XVI-lea. Această mașină având distincte cele două lanțuri cinematice, cel principal și cel de avans. Este vorba despre prima mașină de găurit țevi de tun din lemn, datând din anul 1540.

Realizarea acestor mașini-unelte de alezata facilitat apariția invenției secolului, mașina cu abur cu dublu efect cu regulator centrifugal în anul 1769, aparținând scoțianului James Watt. [9, pag. 12]

Fig. 2.1. Așchierea [5, pag. 4]

În urma dezvoltării mașinilor-unelte s-a aprofundat studiul proceselor de așchiere și implicit evoluția tehnologiilor de prelucrare prin așchiere. Noțiunea de așchie provine de la așchie, aceasta reprezentând surplusul de material îndepărtat. [5, pag. 4]

Dezvoltarea acestui domeniu a fost determinată de schimbările produse în practica tehnologică, dar mai ales datorită introducerii unor materiale noi pentru scule. Mulți cercetători au studiat dezvoltarea mașinilor-unelte din perioadele timpurii ale manufacturării. [5, pag. 4]

Sculele de prelucrare a lemnului cu mișcarea cinematică asemănătoare multor mașini moderne cum a fost strungul cu corzi, conform fig. 2.2. Dar totuși în unele zone ale lumii, manufacturarea unor anumite piese de lemn se realizează cu un asemenea sistem tehnologic. [5, pag. 4]

Fig. 2.2. Strunjire în Egiptul antic [5, pag. 5]

Fig. 2.3. Prelucrarea țevilor de tun [5, pag. 7]

În epoca evului mediu, manufacturierii aveau cunoștințe de bază necesare construirii mașinilor unelte dar fără posibilități economice de a le face. Unele dintre acestea necesitau investiții foarte mari și surse concentrate de energie. Sursa principală de putere era cea a apei și a animalelor, în special a cailor.

Prima mașină unealtă pentru așchiere de mare putere a avut ca destinație producția de armament conform fig. 2.3. Ea era acționată de puterea apei și era destinată alezării țevilor de tun. Această mașină a fost realizată în Italia, la începutul anilor 1500, proiectul fiind mai apoi îmbunătățit în special de elvețieni și olandezi iar în jurul anilor 1750 putea fi găsit în multe fabrici de armament din Europa. [5, pag. 7]

Primul studiu științific care a avut drept consecință așchierea metalelor în rezultatele fabricației de tunuri, a fost realizat de Contele Rumford, acesta a făcut de cunoscut experiența sa în alezarea țevilor de tun în Bavaria, într-o lucrare prezentată în anul 1798 la Royal Society din Londra. Acesta își dezvoltă cercetările și aplică răcirea cu apă în procesul de așchiere.

În anul 1776 John Wilkinson a inventat o mașină de alezat orizontală care avea precizia necesară pentru fabricarea cilindrilor de la mașinile cu abur, fig. 2.4. [5, pag. 8]

Începând cu anii 1850 constructorii englezi de mașini unelte și-au perfecționat proiectele de mașini unelte cu care reușeau să fabrice motoarele cu abur pentru vapoare și locomotive, mașini textile, utilaje pentru construcții și mașini unelte pentru vânzare în Europa.

După anul 1855, au apărut o serie de companii mici, care au devenit renumite în timp, în Anglia. Tot în această perioadă apare mașina de frezat universală. [5, pag. 8]

Fig. 2.4. Mașina de frezat universală Brown & Sharp [5, pag. 9]

În perioada 1942-1944 au început la Massachusetts Institute of Technology SUA, cercetări privind posibilitatea conducerii traiectoriei sculelor cu ajutorul calculatorului. S-a conceput prima mașina cu comanda numerică, fig. 2.6. Ea a fost concepută cu tuburi electronice, având posibilitatea de a comanda deplasări simultane pe 3 axe, datele codificate binar fiind introduse de pe banda perforată. [3, pag. 2]

După această perioadă de timp se fac progrese în domeniul mașinilor unelte cu comandă numerică, fiind din ce în ce mai performante.

2.2. Așchierea prin frezare

Frezarea este procedeul de generare prin așchiere a suprafețelor, ce se execută cu scule așchietoare speciale de forma unor corpuri de rotație prevăzute cu mai multe tăișuri numite freze, pe mașinile-unelte de frezat. Acest procedeu permite generarea suprafețelor plane, cilindrice sau profilate.

Cinematica de generare a suprafețelor plane prin procedeul de frezare constă în efectuarea simultană a unei mișcări de rotație și a unei mișcări rectilinii cu caracter continuu. [9, pag. 30]

Fig. 2.5. Frezarea [9, pag. 30]

Mișcarea principală de rotație este întotdeauna executată de către freză, iar mișcarea rectilinie este executată de regulă, de semifabricat, fiind o mișcare de avans director în sens longitudinal, transversal sau vertical.

În cazul prelucrării unei suprafețe plane cu o freză cilindrică, conform fig. 2.7, a, planul mișcării principale I, este normal pe suprafața prelucrată, care se generează prin efectuarea mișcării rectilinii de avans longitudinal II, de către semifabricat.

În cazul al doilea se realizează cu o freză cilindro-frontală fig. 2.7, b, planul de rotație este paralel cu suprafața prelucrată 1 dar normal pe suprafața prelucrată 2, suprafețe care se generează simultan prin aceeași cinematică de generare. [9, pag. 30]

Prin utilizarea și a altor tipuri de freze și combinații de mișcări de avans și mișcări complementare de generare se pot genera prin frezare forme de suprafețe multiple.

Procedeul de frezare se poate clasifica:

După modul în care se realizează generarea suprafeței:

Frezare cu periferia frezei, fig. 2.5, a;

Frezare cu partea cilindrică și frontală a frezei, fig. 2.5, b;

Din punct de vedere al celor două mișcări de așchiere:

Frezare în contra avansului, fig. 2.6, a;

Frezare în sensul avansului, fig. 2.6, b; [9, pag. 332]

Fig. 2.6. Frezarea în contra și în sensul avansului [19]

Principalele caracteristici ale frezării în contra avansului sunt:

grosimea așchiei este variabilă, crescând de la zero la valoarea maximă;

componenta orizontală FH a forțelor de așchiere se opune mișcării de avans preluând jocurile din mecanismele lanțului cinematic de avans, reducând vibrațiile;

forța verticală FV este defavorabilă deoarece tinde să scoată piesa din dispozitiv, din aceste motive, frezarea în contra avansului se recomandă doar în cazul degroșărilor pieselor brute.

Caracteristicile frezării în sensul avansului sunt:

dintele așchietor pătrunde în așchiere la grosimea maximă;

forța FV apasă piesa pe masa mașinii și este defavorabilă bunei funcționări a mașinii-unelte;

frezarea pieselor cu crustă ar duce la uzarea rapidă a sculei așchietoare;

forța orizontală FH are același sens cu mișcarea de avans, neputând prelua jocurile din mecanismele lanțului cinematic, în acest caz apar variații ale forțelor și momentelor de așchiere;

acest tip de frezare se recomandă numai mașinilor de frezat al căror lanț cinematic de avans au mecanisme de compensare a jocurilor. [9, pag. 337]

2.2.1. Scule utilizate pentru frezare

Freza este o sculă așchietoare cu mai mulți dinți dispuși pe un corp de revoluție cilindric sau conic.

În figura 2.7 sunt prezentate următoarele tipuri de freze:

1, 4, 13-Freză deget; 2-Freză cilindrică cu dinți elicoidali; 3-Freză disc modul; 5-Freză cilindro-frontală; 6, 7-Freză disc; 8-Freză pentru canale (coadă de rândunică); 9-Freză cu cap sferic; 10-Freză pentru canale “T”; 11-Freză conică; 12-Freză pentru canale.

Fig. 2.7. Tipuri de freze [26]

Clasificarea frezelor:

1) După direcția dinților:

– freze cu dinți drepți, fig. 2.7, nr. 10;

– freze cu dinți înclinați, fig. 2.7, nr. 5 ;

– freze cu dinți detalonați, fig. 2.7, nr. 7 ;

2) După construcția lor:

– freze de tip monobloc, fig. 2.7;

– freze cu plăcuțe demontabile sau nedemontabile;

3) După modul de prindere în axul mașinii-unelte:

– freză cu coadă, fig. 2.7, nr. 1;

– freză cu alezaj, fig. 2.7, nr. 2; [9, pag. 335]

Printre cele mai folosite freze în cadrul operațiilor de frezare complexe sunt frezele cilindro-frontale cu cap sferic.

Apariția frezelor cilindro-frontale cu cap sferic a adus un mare beneficiu în cadrul proceselor de așchiere fiind des folosite în prelucrarea suprafețelor curbe complexe, ele au început să fie produse odată cu apariția mașinilor de frezat prin copiere după model. Performanțele acestor procese de frezare prin copiere depind de caracteristicile sistemelor de copiere utilizate, precizia de prelucrare fiind limitată de mărimea erorilor de generare și sensibilitatea sistemului de copiere. Extinderea pe scară largă a utilizării frezelor cilindro-frontale cu cap sferic a avut loc odată cu dezvoltarea sistemelor de proiectare asistate de calculator și apariția mașinilor-unelte cu comandă numerică. [11]

Domeniul de utilizare al frezelor cilindro-frontale cu cap sferic este acela al prelucrării suprafețelor complexe, posibilitățile acestora de utilizare pot fi adaptate pentru diferite unghiuri de înclinare ale suprafețelor și anume suprafețe orizontale, înclinate, verticale. [11]

În cazul mașinii de frezat în 3 axe posibilitățile tehnologice sunt limitate deoarece orientarea axei de rotație a sculei este fixă, iar în cadrul frezării în 5 axe, orientarea sculei poate fi programată în sistemul de coordonate al mașinii-unelte în două plane diferite, astfel încât se poate extinde considerabil posibilitățile tehnologice.

Fig. 2.8. Prelucrare complexă cu freza cilindro-frontală cu cap sferic [3, pag. 52]

2.3. Aspecte generale privind prelucrarea găurilor

2.3.1. Burghierea

Burghierea este procedeul prin care se generează găuri din plin, adaosul de material fiind alcătuit de către cilindrul de material, având lungimea găurii de generat și diametrul sculei așchietoare denumită burghiu. [9. pag. 29]

Burghierea este un procedeu de generare prin așchiere a suprafețelor laterale (cilindrice, conice etc.) și frontale (plane, teșite, conice etc.) ale găurilor, de regulă acest procedeu de burghiere se execută cu scule denumite burghie, dar acest procedeu poate fi executat și în alt mod cu alte scule cum ar fi frezele. [9. pag. 29]

De regulă, în cadrul procesului de burghiere, piesa ce urmează a fi prelucrată este fixă iar burghiul execută o mișcare combinată, compusă dintr-o mișcare de rotație ( I ), care reprezintă mișcarea principală de așchiere și o mișcare de translație ( II ), care reprezintă mișcarea de avans executată pe direcția axei burghiului. (Fig. 2.9, a)

Fig. 2.9. Schema cinematică a burghierii, adâncirii și a alezării [9, pag. 29]

Burghierea se poate executa pe mașini de găurit verticale, mașini de găurit de masă, mașini de găurit radiale, mașini de alezat și frezat orizontale, mașini de găurit în coordonate, strunguri.

Părțile componente ale burghiului sunt prezentate în figura 2.10 și acestea sunt:

a-partea activă (așchietoare); b-partea pasivă (fixare); 1-tăișuri principale; 2-tăiș transversal;

3-canale pentru evacuarea așchiilor; 4-fațete; 5-coada; 6-antrenorul.

Fig.2.10. Părțile componente ale burghiului [14]

Burghiele pot avea unghiuri variabile la vârf începând cu unghiuri de 30ș pentru burghiele centruitoare, ajungând până la un unghi de 180ș pentru burghiele destinate operațiilor de adâncire.

Datorită faptului că în multe situații unele găuri nu erau considerate ca fiind tehnologice, odată cu dezvoltarea tehnologiilor au apărut așa zisele burghie numite CoroDrill 801 cu care se pot prelucra găuri adânci cu diametre mari cuprinse între Ø65- Ø82, diametrul se poate crește cu câțiva milimetri introducând niște cale sub plăcuțele așchietoare situate pe circumferință.

Fig. 2.11. CoroDrill 801 [30]

Un alt inconvenient în prelucrarea găurilor prin burghiere este acela că burghiul se încălzește mult în timpul așchierii, ceea ce conduce la uzura sculei, în unele cazuri depuneri pe tăiș și chiar deformări a geometriei sculei.

Cu toate că în majoritatea cazurilor, pe mașinile cu comandă numerică se folosește lichid de așchiere, acesta nu ajunge deseori până la vârful burghiului aflat în procesul de așchiere. Și pentru această situație s-a scos pe piață un burghiu ce are canale pentru lichidul de așchiere prin interiorul lui care se termină în vârful lor, uneori chiar pe circumferința burghiului.

Acest burghiu prezentat în figura de mai jos îndeplinește cerințele spuse adineauri, ba chiar mai mult are 3 dinți, ceea ce îl face să fie mai productiv, totodată lichidul de așchiere ajută și la evacuarea așchiilor.

Fig. 2.12. Burghiu prevăzut cu canale pentru lichid de așchiere [7, pag. 102]

Pentru a crește productivitatea, se folosesc deseori burghie combinate în trepte care pot fi realizate monobloc sau asamblate. În figura de mai jos este prezentat un burghiu care într-o singură operație realizează două faze de burghiere și teșire. Acest burghiu aduce avantaje deoarece se reduce timpul și în loc de două schimbări de scule rămâne doar una.

Fig. 2.13. Burghiu combinat cu teșitor la 90ș [7, pag. 59]

2.3.2. Lărgirea și adâncirea

Lărgirea și adâncirea sunt procedee de generare prin care se măresc dimensiunile și precizia găurilor obținute la găurirea cu burghiul,sau din turnare și matrițare, utilizând sculele așchietoare denumite lărgitoare respectiv adâncitoare. (Fig. 2.11, b) [9. pag. 29]

Cinematica generării a suprafețelor prin acest procedeu este similară cu cea prezentată la burghiere. Spre deosebire de burghie, lărgitoarele sunt prevăzute cu 3 sau 4 dinți sau pot fi prevăzute cu mai mulți dinți în varianta cu dinți amovibili. [9. pag. 29]

Adâncirea reprezintă un proces de prelucrare a unor suprafețe plane, conice sau profilate, situate la capătul unor alezaje. [9. pag. 321]

Sculele utilizate pentru adâncire se caracterizează prin tăișuri frontale cu forme, orientări și dimensiuni corespunzătoare suprafețelor de generat. Un exemplu de sculă pentru prelucrarea unor găuri adâncite ar fi adâncitorul cu cep de ghidare conform fig. 2.14, care se folosește pentru realizarea locașurilor cilindrice pentru șuruburi cu cap înecat. [2, pag. 163]

Fig.2.14. Adâncitor cu cep de ghidare [7, pag. 223]

O altă sculă utilizată în cadrul operației de adâncire este teșitorul, conform fig. 2.15, care este destinat executării locașurilor pentru șuruburile cu cap tronconic sau pentru teșirea alezajelor la unghiuri standardizate de 45ș, 60ș sau 75ș. [2, pag. 163]

Fig. 2.15. Teșitor 60ș [7, pag. 222]

În cazul în care avem de executat o gaură prevăzută cu adâncire într-un loc greu accesibil din cauza lungimii prea mici a sculei, această adâncire se poate executa pe o mașină cu comandă numerică, folosind o sculă specială pentru adâncire prin tragere prezentată în figura de mai jos.

Fig.2.16 Back spot face tool [27, pag. 16]

2.3.3. Alezarea

Alezarea este un procedeu de prelucrare prin așchiere a găurilor cilindrice sau conice în scopul: îmbunătățirii formei geometrice a alezajului, măririi preciziei dimensionale și îmbunătățirii rugozității suprafeței prelucrate.

Operația de alezare succede, de regulă unei operații de lărgire și se practică cu scopul obținerii unor alezaje precise, în vederea realizării unor asamblări. Această operație de alezare se poate executa cu o sculă specială cu mai mulți dinți numită alezor, prezentat în figura 2.9, c respectiv în figura 2.17 sau cu cuțite. Cinematica generării a suprafețelor prin acest procedeu este similară cu cea prezentată la burghiere. [9, pag. 324]

Fig.2.17. Alezor manual reglabil [7, pag. 228]

Alezoarele pot fi: cu dinți drepți, utilizate pentru alezajele străpunse, cu dinți înclinați utilizate în cadrul alezajelor înfundate și un alt alezor conic, utilizat pentru alezarea găurilor conice.

Fig. 2.18. Alezor cu dinți înclinați [7, pag. 227]

În figura de mai jos este prezentat un alezor pentru alezarea găurilor în scopul nituirilor, acest alezor compensează abaterile de la coaxialitate a găurilor celor două plăci, alezorul are o forma robustă și rezistentă iar numărul de dinți variază.

Fig. 2.19. Alezor pentru corectarea abaterilor de coaxialitate [7, pag. 230]

2.4. Așchierea prin strunjire

Strunjirea este procedeul de generare prin așchiere a suprafețelor ce se execută cu scule așchietoare de tipul cuțitelor de strung, pe mașinile-unelte din grupa strungurilor.

Cinematica de generare caracteristică acestui procedeu constă în efectuarea unei mișcări de rotație, în general de către piesa-semifabricat și a unei mișcări rectilinii cu caracter continuu, simultan cu prima mișcare, de către scula așchietoare. Mișcarea de rotație este întotdeauna mișcarea principală, mișcarea rectilinie a cuțitului este mișcarea de avans din generare și ea se poate efectua în diferite plane (orizontal, vertical, înclinat) în funcție de tipul strungului pe care se realizează generarea. [9, pag. 26]

Fig.2.20. Elemente definitorii [17]

Vc = viteza de așchiere (m/min);

ap = adâncimea de așchiere (mm);

n  = turația axului principal (rpm);

fn = avans (mm/rot).

2.5. Mașini unelte cu comandă numerică

2.5.1. Evoluția conceptului de mașină cu comandă numerică

Prima realizare remarcabilă în domeniul programării unor utilaje îi aparține lui Joseph Marie Jacquard, care a inventat în anul 1801 războiul de țesut automat, al cărui program de lucru era memorat pe cartele perforate din tablă. [3]

În perioada anilor 1942-1944 la Massachusetts Institute of Technology din SUA, s-au început cercetări privind posibilitatea conducerii traiectoriei sculelor cu ajutorul calculatorului. S-a conceput prima mașină cu comandă numerică. Ea a fost concepută cu tuburi electronice, având posibilitatea de a comanda deplasări simultane pe 3 axe, datele codificate binar fiind introduse cu ajutorul unei benzi perforate. În 1972 se realizează echipamentul de comandă numerică în care se înglobează minicalculatorul, sistemul CNC. [3]

Datorită creșterii cerințelor de precizie a prelucrării corelată cu creșterea productivității muncii la prelucrarea prin așchiere, au dus la evoluția mașinilor-unelte, evoluție atât din punct de vedere al constructorului, cât și al utilizatorului. Această evoluție se datorează dezvoltării componentelor electronice, cât și al aplicării informaticii industriale. [3]

Mașina-unealtă convențională stochează o cantitate de informații care i se atribuie sub diferite forme încă din faza de proiectare. Informația din faza de execuție face ca aceasta să capete o anumită individualitate cu o destinație tehnologică. [3]

O mașină-unealtă cu comandă numerică este alcătuită din mașina-unealtă propriu-zisă și echipamentul de comandă numerică abreviat CNC (Computer Numerical Control).

Echipamentele CNC ale mașinilor-unelte sunt prezentate într-o gamă foarte largă, fiind concepute după principiul comenzilor numerice de poziționare sau de conturare. [3]

Echipamentele CNC se pot folosi la următoarele tipuri de mașini-unelte:

mașini de frezat;

strunguri;

mașini de găurit;

mașini de rectificat;

mașini de electroeroziune cu fir;

centre de ștanțat cu comandă numerică .

2.5.2. Axele mașinilor cu comandă numerică

Pentru a identificarea axelor unei MUCN, acestora li se atribuie o anumită simbolizare precizată în standardul ISO R-841/1968 sau în STAS 8902 – 71. Teoretic există cazul general, cu 3 axe de translație (X,Y,Z) și 3 axe de rotație (A, B, C) în jurul primelor 3, în acest caz vom avea o mașină în 6 axe. Dacă tot ansamblul este montat pe un suport care la rândul lui poate executa mișcări, putem vorbi de mașini în 7, 8 sau 9 axe.

Aceste mașini sunt de o mare complexitate și se proiectează de obicei pentru un scop foarte precis. Mașinile care se întâlnesc în practică au de obicei 2-5 axe, cele mai multe având 2 sau 3 axe. [4]

Fig.2.21. Regula mâinii drepte [3, pag. 10]

Fig.2.22. Axele mașinii cu comandă numerică [3, pag. 10]

Axele pentru mișcările rectilinii formează un sistem de coordonate ortogonal drept, care verifică regula mâinii drepte (fig.2.21). Axele de coordonate se atribuie diferitelor ghidaje după anumite reguli, după cum urmează:

Axa Z este paralelă cu axa arborelui principal al mașinii. Astfel, la o mașină de găurit sau de frezat, arborele principal antrenează scula, în timp ce la un strung, axa Z coincide cu axa piesei. Dacă mașina nu are arbore principal, axa Z se alege perpendicular pe suprafața de așezare a piesei. Sensul pozitiv al axei Z corespunde deplasării prin care se mărește distanța dintre piesă și sculă.

Axa X este în general, orizontală și paralelă cu suprafața de așezare a piesei. Ea este axa principală de deplasare în planul în care se face poziționarea piesei față de sculă.

Axa Y se alege astfel încât să formeze împreună cu celelalte un sistem ortogonal drept, care se poate determina și cu regula mâinii drepte din fizică.

Axele pot avea mișcări de rotație (fig.2.22), care se notează:

– A – rotație în jurul axei X;

– B – rotație în jurul axei Y;

– C – rotație în jurul axei Z.

Fig.2.23. Detaliu CNC 5 axe [29]

Fig. 2.24. Orientarea sculei în 3 axe respectiv 5 axe [1, pag. 34]

2.5.3. Magazii de scule ale mașinilor unelte cu comandă numerică

Magazia de scule a mașinilor unelte cu comandă numerică constituie un avantaj însemnat, deoarece reduce timpul auxiliar de schimbare a sculei și totodată cel de pregătire a sculei.

Mărirea numărului sculelor folosite și schimbarea automată a acestora constituie o preocupare mai veche a constructorilor de mașini-unelte, concretizată în folosirea capetelor revolver, în care sculele sunt așezate în ordinea succesiunii fazelor active ale procesului de așchiere. Capacitatea redusă a acestora (6…8 scule) nu este satisfăcătoare însă pentru un mare număr de piese, în special din familia cutii, carcase, astfel încât au apărut magazinele de scule, a căror capacitate este frecvent de 32 de scule, dar poate depăși cifra de 100 de scule înmagazinate. [4, pag. 6]

Ordinea de așezare a acestora în magazin nu este dependentă de succesiunea fazelor active ale procesului de așchiere, astfel încât deosebirea principală în construcția capetelor revolver față de magazinele de scule o constituie schimbarea poziției pas cu pas la primele prin folosirea aproape în exclusivitate a mecanismului cu cruce de Malta, și după un număr variabil de pași la celelalte. [4, pag. 7]

Automatizarea ciclului de schimbare a sculelor din magazin în arborele principal al mașinii necesită mecanisme specifice, pentru: căutarea sculei ce urmează să fie folosită, pentru extragerea acesteia din magazin și a sculei care și-a terminat prelucrarea din arborele principal, pentru transportul acestora în locașurile libere din arborele principal, și respectiv din magazin, precum și pentru introducerea și fixarea celor două scule în locașurile lor.

Există centre de prelucrare care au magazia de scule poziționată pe arborele principal al mașinii, deplasându-se mereu împreună cu acesta, exemplu în figura 2.25.

Fig. 2.25. Magazie de scule amplasată pe arborele principal al M-U [22]

Această magazie de scule deține avantajul unei schimbări rapide a sculei de 1 secundă, prezintă o economie de spațiu, deoarece mașina unealtă nu necesită un spațiu destinat magaziei de scule, așa cum este în majoritatea cazurilor centrelor de prelucrare obișnuite, cum ar fi în cazul mașinilor unelte cu comandă numerică echipate cu magazie de tip lanț. Distanța parcursă de arborele principal dinspre semifabricat și înapoi înspre semifabricat, la fiecare schimbare a sculei, este mai mică. [4, pag. 7]

Fig. 2.26. Magazie de scule de tip lanț [31]

2.5.4. Avantaje și dezavantaje ale mașinilor unelte cu comandă numerică

Principalul avantaj al centrelor de prelucrare este creșterea productivității și se realizează prin micșorarea timpului auxiliar, neproductiv, dar absolut necesar pentru buna desfășurare a procesului tehnologic precum și prin gruparea mai multor operații pe aceeași mașină.

Componentele vizate ale acestui timp auxiliar sunt constituie, pe de-o parte de timpul alocat schimbării sculei și reglării acesteia sau a portsculei în arborele principal, iar pe de altă parte, de timpul consumat cu schimbarea poziției piesei ce se prelucrează, sau chiar a piesei ce urmează să se prelucreze. [4, pag. 6]

Un alt avantaj îl constituie folosirea mesei rotative indexate sau a celei de tip paletă, pe care se efectuează așezarea, centrarea și strângerea următoarei piese, în timp ce în postul de lucru se efectuează prelucrarea curentă a unei alte piese, această masă fiind utilă în cazul producției de serie. [4, pag. 6]

Un alt avantaj este cel de a avea posibilități tehnologice de prelucrări multiple, cum ar fi: cele de: strunjire, găurire, frezare, filetare, alezare etc., în altă ordine de idei avantajul este dat de echiparea cu comandă numerică, de dispozitivul de înmagazinare a unui număr oarecare de scule și schimbarea automată a sculelor. [4, pag. 6]

Ca dezavantaj ar fi pe primul loc costurile mari de achiziționare, urmat de timpii consumați cu întreținerea și deservirea tehnică a centrului de prelucrare sunt mai mari.

Un alt dezavantaj este necesitatea de a avea operatori calificați, programatori și servere de legătură între programator și utilaj.

Fig. 2.27. Masă de tip paletă [28]

3. ÎNTOCMIREA TEHNOLOGIEI DE FABRICAȚIE A REPERULUI CURB COMPLEX

3.1. Elemente introductive privind ansamblul din care face parte reperul

Reperul din figura 3.1 face parte dintr-un dispozitiv din cadrul liniilor de fabricație auto, care are rolul de a susține un element al caroseriei auto. Dispozitivul trebuie să asigure o orientare și fixare precisă a elementului de caroserie auto, de aceea este prevăzut cu ventuze cu vacuum și totodată dispozitivul are o formă complexă identică formei caroseriei auto.

Acest dispozitiv este folosit în cadrul unui proces de vălțuire a elementului de caroserie auto cu un alt element ce urmează să fie asamblat.

Figura 3.1. Dispozitiv de orientare și fixare a elementului de caroserie auto

În cadrul acestui proiect de diplomă voi aborda reperul complex din partea dreaptă, acest reper fiind simetric celui din stânga.

Toate aceste elemente de culoare galbenă sunt așezate pe un cadru de susținere confecționat din duraluminiu AA7075.

Dispozitivul are următoarele cote de gabarit:

– lungimea de 1804 mm, respectiv lățimea de 204 mm;

– înălțimea de 417 mm.

3.2. Analiza geometriei reperului curb complex

Analizând desenul din figura 3.2 se observă o formă constructivă relativ complexă alcătuită dintr-o formă paralelipipedică și una spațială complexă.

Forma tehnologică constructivă este compusă din: cele două capete C și D și fețele A, B, E, F.

Fig. 3.2. Piesa cu orientările descrise

Piesa are la baza feței F o formă paralelipipedică de dimensiuni 396 x 80 x 22 mm, prezintă 9 găuri străpunse de Ø7 care sunt adâncite pe o distanță de 8.5 mm, la diametrul de Ø13. Aceste găuri sunt dispuse după cum urmează: 4 găuri sunt situate pe marginea feței A și 5 pe marginea feței B, care servesc la prinderea piesei cu șuruburi pe un cadru metalic.

Datorită locului în care sunt dispuse găurile adâncite și a distanței mari până la vârful piesei rezultă că piesa nu este tehnologică decât în cazul găsirii unei variante optime de prelucrare.

Piesa mai prezintă pe baza de așezare două găuri de știft de diametru Ø6H7, dispuse pe axa de simetrie a bazei paralelipipedice.

Lățimea maximă a feței C respectiv a feței D este de 51 mm iar distanța dintre cele două fețe este de 394 mm.

În partea superioară, piesa prezintă o forma spațială complexă cu raze, concavități și suprafețe înclinate, aceste forme se datorează designului elementului de caroserie auto.

Pe suprafața spațială sunt dispuse 3 alezaje înclinate sub un anumit unghi, de diametre Ø42 și două de Ø44, în care se vor monta 3 ventuze cu vacuum pentru fixarea elementului de caroserie auto.

Profilul complex crește ascendent de la capătul C la capătul D al piesei, având o rază variabilă.

3.3. Analiza materialului din care este fabricat reperul curb complex

Din documentația firmei Ramira reiese că piesa este prelucrată din poliamidă PA6G+ulei.

3.3.1. Generalitățile poliamidelor

Poliamidele sunt polimeri formați din mai mulți monomeri de amide (N-H-C=O), unite prin legături peptidice într-o reacție de policondensare.

Poliamidele pot fi obținute în mod natural sau artificial. Poliamidele care se obțin în mod natural sunt lâna și mătasea, iar cele sintetice sau artificiale sunt obținute prin polimerizare cu creștere în trepte sau prin sinteză în fază solidă , cum ar fi nailonii , aramidele și poliaspartatul de sodiu.

Poliamidele se clasifică în:

Poliamide alifatice;

Poliamide semi-aromatice;

Poliamide aromatice; [15]

3.3.2. Poliamida PA6G+ulei

Această poliamidă face parte din cadrul poliamidelor alifatice și este una dintre cele mai utilizate poliamide pe scară largă la nivel global. Ea mai este întâlnită sub denumirile comerciale de: teramid, tecamid, docamid, duramid, tecast.

Poliamida PA6G+ulei este o poliamidă turnată, modificată ce are în compoziția sa lubrifiant lichid (ulei) pentru a îmbunătăți comportarea sa la sarcină și la uzură, fără a afecta rezistența la șoc și oboseala prezentă la tipurile de poliamidă turnată nemodificată.

Datorită conținutului său de ulei, coeficientul de frecare al materialului este cu până la 50% mai mic, iar rezistența la uzură este de aproximativ cinci ori mai mare decât cea a poliamidelor standard. [20]

Numerele asociate tipurilor de materiale plastice de tip nylon, cum ar fi 6, 66, 12 și 46, se referă la structura moleculară a polimerului de nailon, fiecare tip de structură având proprietăți diferite. [24]

În comerț se găsește în varianta de culori galben sau verde, iar ca semifabricat se regăsește sub formă de bară cu secțiune circulară, placă dreptunghiulară și sub formă de tub.

Acest tip de material are ca domenii de aplicație: piese pentru diverse utilaje din industria extractivă, construcții industriale și civile, drumuri și poduri rulante, stații de epurare, macarale de mare tonaj, role transportare, scripeți, came, roți dințate, bucșe, etc. [20]

Din acest material se pot obține o gamă largă de piese conform figurii 3.3.

Fig. 3.3. Piese din poliamidă PA6G+ulei [18]

3.3.3. Proprietățile poliamidei PA6G+ulei [32]

Cunoașterea caracteristicilor materialului din care se execută piesa este necesară pentru a putea aplica viteza de așchiere corespunzătoare precum și sculele așchietoare aferente.

Tabelul 2.1 Proprietăți generale

Tabelul 2.2 Proprietăți mecanice

Tabelul 2.3 Proprietăți termice

3.4. Întocmirea itinerariului tehnologic de prelucrare a piesei în 3 variante

Fig. 3.4. Semifabricatul notat cu fețele aferente

Varianta 1

1. Debitare cu jet de apă și nisip

2. Frezare

2.1. Frezare de degroșare, fața B

2.2. Frezare de degroșare, fața C

2.3 Frezare de degroșare, fața D

2.4. Frezare de degroșare, fața E

2.5. Frezare de degroșare, fața F

2.6. Frezare de degroșare, fața A

2.7. Frezare degroșare umăr, fața A

2.8. Frezare degroșare umăr, fața B

3. Burghiere

3.1. Burghiere găuri Ø5,8

3.2. Alezare găuri Ø6H7

3.3. Burghiere găuri Ø7

3.4. Adâncire găuri

3.5. Frezare de degroșare pe suprafața profilată

3.6. Frezare fața C

3.7. Frezare de semifinisare pe suprafața profilată

3.8. Frezare alezaj 1

3.9. Frezare alezaj 2

3.10. Frezare alezaj 3

4. CTC

Varianta 2

1. Debitare cu jet de apă și nisip

2. Frezare

2.1. Frezare de degroșare, fața B

2.2. Frezare de degroșare, fața C

2.3 Frezare de degroșare, fața D

2.4. Frezare de degroșare, fața E

2.5. Frezare de degroșare, fața F

2.6. Frezare de degroșare, fața A

2.7. Frezare degroșare umăr, fața A

2.8. Frezare degroșare umăr, fața B

3. Burghiere

3.1. Burghiere găuri Ø5,8 combinată cu alezarea găurilor la Ø6H7

3.2. Burghiere găuri Ø7

3.3. Adâncire găuri

3.4. Frezare de degroșare pe suprafața profilată

3.5. Frezare fața C

3.6. Frezare de semifinisare pe suprafața profilată

3.8. Frezare alezaj 1

3.9. Frezare alezaj 2

3.10. Frezare alezaj 3

4. CTC

Varianta 3

1. Semifabricat de profil tip T, debitat cu ferăstrău cu panglică

2. Frezare

2.1. Frezare de degroșare, fața F

2.2. Frezare de degroșare combinată pe fața A și B

3. Burghiere

3.1. Burghiere găuri Ø5,8

3.2. Alezare găuri Ø6H7

3.3. Burghiere găuri Ø7

3.4. Adâncire găuri

3.5. Frezare de degroșare pe suprafața profilată

3.6. Frezare fața C

3.7. Frezare de semifinisare pe suprafața profilată

3.8. Frezare alezaj 1

3.9. Frezare alezaj 2

3.10. Frezare alezaj 3

4. CTC

3.6. Calculul adaosurilor de prelucrare și a regimurilor de așchiere pentru operația 2

Frezare de degroșare umăr, fața B, faza 2.8

Conform tabelului 8.1 din sursa bibliografică [12], rezultă o toleranță a piesei de Ti-1= ±0,2

Apmin= 13,6 mm

Apnom= Apmin+Ti-1= 13,6+0,4= 14 mm

di-1max= dmax+ Apnom = 51+14= 65 mm

di-1min= di-1max – Ti-1 = 65-0,4= 64,6 mm

Scula aleasă din catalogul Walter:

Freză cilindro-frontală cu plăcuțe indexabile de diametru Ø125 mm, z= 10 dinți

Fig.3.5. Scula aleasă [13]

Regimul de așchiere calculat cu utilitarul Walter GPS:

Fig.3.6. Regim de așchiere

Frezare de degroșare umăr, fața A, faza 2.7

Conform tabelului 8.1 din sursa bibliografică [12], rezultă o toleranță a piesei de Ti-1= ±0,2

Apmin= 14,6 mm

Apnom= Apmin+Ti-1= 14,6+0,4= 15 mm

di-1max= dmax+ Apnom = 65+15= 80 mm

di-1min= di-1max – Ti-1 80-0,4= 79,6 mm

Scula aleasă din catalogul Walter:

Freză cilindro-frontală cu plăcuțe indexabile de diametru Ø125 mm, conform fazei 2.8

Regimul de așchiere calculat cu utilitarul Walter GPS:

Fig.3.7. Regim de așchiere

Frezare de degroșare plană, fața A, faza 2.6

Conform tabelului 8.1 din sursa bibliografică [12], rezultă o toleranță a piesei de Ti-1= ±0,3

Apmin= 2,4 mm

Apnom= Apmin+Ti-1= 2,4+0,6= 3 mm

di-1max= dmax+ Apnom = 80+3= 83 mm

di-1min= di-1max – Ti-1 = 83+0,6=82,4 mm

Scula aleasă din catalogul Walter:

Freză frontală cu plăcuțe indexabile de diametru Ø315 mm, z= 18 dinți

Fig.3.8. Scula aleasă [13]

Regimul de așchiere calculat cu utilitarul Walter GPS:

Fig.3.9. Regim de așchiere

Frezare de degroșare, fața F, faza 2.5

Conform tabelului 8.1 din sursa bibliografică [12], rezultă o toleranță a piesei de Ti-1= ±1

Apmin= 2 mm

Apnom= Apmin+Ti-1= 2+2= 4 mm

di-1max= dmax+ Apnom = 232+4= 236 mm

di-1min= di-1max – Ti-1 = 236-2= 234 mm

Scula aleasă din catalogul Walter:

Freză cilindro-frontală de diametru Ø20, z= 6 dinți

Fig.3.10. Scula aleasă [13]

Regimul de așchiere calculat cu utilitarul Walter GPS:

Fig.3.11. Regim de așchiere

Frezare de degroșare, fața E, faza 2.4

Conform tabelului 8.1 din sursa bibliografică [12], rezultă o toleranță a piesei de Ti-1= ±1

Apmin= 2 mm

Apnom= Apmin+Ti-1= 2+2= 4 mm

di-1max= dmax+ Apnom = 236+4= 240 mm

di-1min= di-1max – Ti-1 = 240-2= 238 mm

Scula aleasă și regimul de așchiere este similar fazei 2.5

Frezare de degroșare, fața D, faza 2.3

Conform tabelului 8.1 din sursa bibliografică [12], rezultă o toleranță a piesei de Ti-1= ±0,8

Apmin= 1,4 mm

Apnom= Apmin+Ti-1= 1,4+1,6= 3 mm

di-1max= dmax+ Apnom = 396+3= 399 mm

di-1min= di-1max – Ti-1 = 399-1,6= 397,4 mm

Scula aleasă este similară fazei 2.5

Regimul de așchiere calculat cu utilitarul Walter GPS:

Fig.3.12. Regim de așchiere

Frezare de degroșare, fața C, faza 2.2

Conform tabelului 8.1 din sursa bibliografică [12], rezultă o toleranță a piesei de Ti-1= ±0,8

Apmin= 1,4 mm

Apnom= Apmin+Ti-1= 1,4+1,6= 3 mm

di-1max= dmax+ Apnom = 399+3= 402 mm

di-1min= di-1max – Ti-1 = 402-1,6= 400,4 mm

Scula aleasă și regimul de așchiere este similar fazei 2.3

Frezare de degroșare, fața B, faza 2.1

Conform tabelului 8.1 din sursa bibliografică [12], rezultă o toleranță a piesei de Ti-1= ±0,3

Apmin= 1,4 mm

Apnom= Apmin+Ti-1= 1,4+0,6= 2 mm

di-1max= dmax+ Apnom = 83+2= 85 mm

di-1min= di-1max – Ti-1 = 85-0,6= 84,4 mm

Scula aleasă este conform fazei 2.6

Regimul de așchiere calculat cu utilitarul Walter GPS:

Fig.3.13. Regim de așchiere

Unde:

ap= adâncimea de așchiere axială [mm];

ae= adâncimea de așchiere radială [mm];

Vc= viteza de așchiere [m/min];

n= turația [rot/min];

fz= avansul pe dinte [mm/dinte];

Vfe= viteza de avans [mm/min];

Q= rata de îndepărtare a materialului [cm3/min].

4. PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE FABRICAȚIE ASISTATĂ ÎN POWERMILL

4.1. Noțiuni introductive

PowerMill este un software independent de proiectarea asistată pe calculator, care este destinat generării traiectoriilor de prelucrare prin frezare pe centre de prelucrare CN cu 2½, 3, 4 și 5 axe.

Fig. 4.1. Sigla specifică softului PowerMill [3, pag.315]

Generarea traseelor de frezare are la bază un model importat, care poate fi în stare nativă din diverse sisteme CAD, cum ar fi: CATIA, SOLIDWORKS, PROENGINEER, UNIGRAFICS, INVENTOR. Modelul mai poate fi importat prin intermediul formatelor standard de import-export de date: IGES, VDA, STEP, STL, DGK.

Acest soft a aparținut companiei Delcam până în anul 2014 când a fost achiziționat de compania Autodesk, care a adus noi îmbunătățiri.

Avantajele mediului PowerMill sunt date de:

– numeroasele strategii de frezare, 3 pentru degroșare și 19 pentru finisare;

– viteza mare de generare a traiectoriilor de frezare;

– siguranța și acuratețea rezultatelor obținute;

– interfață modernă și ușor de utilizat;

– compatibilitate totală cu sistemul de modelare geometrică PowerShape. [3, pag.315]

4.2. Stabilirea parametrilor necesari fabricației CAM

Datorită evoluției tehnologice în domeniul prelucrărilor prin așchiere, procesele performante de producție nu mai pot fi realizate fără a avea acces la simularea prelucrării unei piese care urmează să intre în fluxul de producție.

Pentru a putea simula prelucrarea reperului complex în acest program CAM se vor efectua următorii pași:

1. Pentru importarea modelului 3D, dintr-un anumit soft CAD în softul CAM, este strict necesară conversia modelului cu o extensie de tipul *.dgk, această conversie se realizează cu ajutorul programului Delcam Exchange. Importarea modelului se face conform figurii 4.2.

Fig. 4.2. Selectarea extensiei și importarea modelului 3D

2. Următorul pas este poziționarea sistemului de coordonate, care se face cu ajutorul butonului Workplane, urmând poziționarea sistemul de coordonate conform figurii 4.3.

Fig. 4.3. Poziționarea sistemului de coordonate

3. Definirea semifabricatului se face cu ajutorul butonului block urmând definirea blocului de semifabricat.

4.4. Reprezentarea semifabricatului și a piesei finite

4. Crearea și alegerea sculelor se face cu ajutorul butonului Create Tool

4.5. Modul de creare a sculei așchietoare

5. Crearea operației se poate face numai după ce s-a definit scula așchietoare, se face click dreapta in arbore în dreptul ramurii Toolpaths, apoi click pe Create Toolpaths, după care se selectează operația dorită.

Fig. 4.6. Crearea unei operații

4.3. Succesiunea prelucrărilor piesei

Ținând cont că piesa a fost prelucrată pe o mașină clasică de frezat până la operația 2 inclusiv, vom continua prelucrarea ei pe o mașină cu comandă numerică pornind de la operația 3.

Ca semifabricat de pornire pentru operația 3 va fi piesa rezultată după operația 2, conform figurii de mai jos.

Fig. 4.7. Piesa rezultată după operația 2

Faze:

Burghiere Ø5,8

– poziționarea sistemului de coordonate

Fig. 4.8. Sistemul de coordonate pentru fazele 3.1-3.4

– definirea blocului de material

Fig. 4.9. Blocul de material pentru fazele 3.1-3.4

– alegerea sculei din catalogul Walter

Tabelul 4.1. Alegerea sculei din catalog [13]

– definirea sculei

Fig. 4.10. Definirea burghiului Ø5,8

– alegerea strategiei de prelucrare

Fig. 4.11. Strategia de prelucrare

Alezare Ø6H7

– alegerea sculei din catalogul Walter

Tabelul 4.2. Alegerea sculei din catalog [13]

– definirea sculei

Fig. 4.12. Definirea alezorului Ø6H7

– alegerea strategiei de prelucrare

Fig. 4.13. Strategia de prelucrare

Burghiere Ø7

– alegerea sculei din catalogul Walter

Tabelul 4.3. Alegerea sculei din catalog [13]

– definirea sculei

Fig. 4.14. Definirea burghiului Ø7

– alegerea strategiei de prelucrare

Fig. 4.15. Strategia de prelucrare

Adâncire găuri Ø7

– alegerea sculei din catalogul Heule

Tabelul 4.4. Alegerea sculei din catalog [27]

În cadrul acestei faze de prelucrare, softul PowerMill nu are opțiunea de prelucrare cu scula dată din tabelul de mai sus, totodată catalogul Heule din care a fost aleasă scula recomandă o programare manuală, pe care am să o prezint mai jos.

– analiza desenului în vederea întocmirii programului CNC

Fig. 4.15. Desenul cu alezajele ce urmează a fi prelucrate

– întocmirea programului CNC

O12 (adâncire găuri Ø7)

N2 B0

N4 G15 H11

(Program adâncire)

N6 T4 M06 (BSF-adâncitor invers)

N8 G56 H4 D4 (preluarea corecțiilor de sculă)

N10 G90 G0 X34 Y-33 Z200 (alezajul 1)

N12 G95

N14 G71 Z150

N16 G0 Z1

N18 M05

N20 M51

N22 G04 X3.0

N24 G0 Z-40

N26 M09

N28 M03 S5000

N30 G04 X3.0

N32 M03 S400

N34 G0 Z-23

N36 M51

N38 G1 Z-13.5 F0.1

N40 M09

N42 G0 Z-40

N44 M05

N46 M51

N48 G04 X3.0

N50 G0 Z1

N52 G0 X134 Y-33 (alezajul 2)

N54 G0 Z-40

N56 M09

N58 M03 S5000

N60 G04 X3.0

N62 M03 S400

N64 G0 Z-23

N66 M51

N68 G1 Z-13.5 F0.1

N70 M09

N72 G0 Z-40

N74 M05

N76 M51

N78 G04 X3.0

N80 G0 Z1

N82 G0 X234 Y-33 (alezajul 3)

N84 G0 Z-40

N86 M09

N88 M03 S5000

N90 G04 X3.0

N92 M03 S400

N94 G0 Z-23

N96 M51

N98 G1 Z-13.5 F0.1

N100 M09

N102 G0 Z-40

N104 M05

N106 M51

N108 G04 X3.0

N110 G0 Z1

N112 G0 X334 Y-33 (alezajul 4)

N114 G0 Z-40

N116 M09

N118 M03 S5000

N120 G04 X3.0

N122 M03 S400

N124 G0 Z-23

N126 M51

N128 G1 Z-13.5 F0.1

N130 M09

N132 G0 Z-40

N134 M05

N136 M51

N138 G04 X3.0

N140 G0 Z1

N142 G0 X384 Y33 (alezajul 5)

N144 G0 Z-40

N146 M09

N148 M03 S5000

N150 G04 X3.0

N152 M03 S400

N154 G0 Z-23

N156 M51

N158 G1 Z-13.5 F0.1

N160 M09

N162 G0 Z-40

N164 M05

N166 M51

N168 G04 X3.0

N170 G0 Z1

N172 G0 X284 Y33 (alezajul 6)

N174 G0 Z-40

N176 M09

N178 M03 S5000

N180 G04 X3.0

N182 M03 S400

N184 G0 Z-23

N186 M51

N188 G1 Z-13.5 F0.1

N190 M09

N192 G0 Z-40

N194 M05

N196 M51

N198 G04 X3.0

N200 G0 Z1

N202 G0 X184 Y33 (alezajul 7)

N204 G0 Z-40

N206 M09

N208 M03 S5000

N210 G04 X3.0

N212 M03 S400

N214 G0 Z-23

N216 M51

N218 G1 Z-13.5 F0.1

N220 M09

N222 G0 Z-40

N224 M05

N226 M51

N228 G04 X3.0

N230 G0 Z1

N232 G0 X84 Y33 (alezajul 8)

N234 G0 Z-40

N236 M09

N238 M03 S5000

N240 G04 X3.0

N242 M03 S400

N244 G0 Z-23

N246 M51

N248 G1 Z-13.5 F0.1

N250 M09

N252 G0 Z-40

N254 M05

N256 M51

N258 G04 X3.0

N260 G0 Z1

N262 G0 X9 Y33 (alezajul 9)

N264 G0 Z-40

N266 M09

N268 M03 S5000

N270 G04 X3.0

N272 M03 S400

N274 G0 Z-23

N276 M51

N278 G1 Z-13.5 F0.1

N280 M09

N282 G0 Z-40

N284 M05

N286 M51

N288 G04 X3.0

N290 G0 Z200

N292 M30

Frezare de degroșare pe suprafața profilată

– poziționarea sistemului de coordonate

Fig. 4.16. Sistemul de coordonate pentru fazele 3.5-3.7

– definirea blocului de material

Fig. 4.17. Blocul de material pentru fazele 3.5, 3.7-3.10

– alegerea sculei din catalogul Walter

Tabelul 4.5. Alegerea sculei din catalog [13]

– definirea sculei

Fig. 4.18. Definirea frezei cilindro-frontale Ø32 cu plăcuțe

– alegerea strategiei de prelucrare

Fig. 4.19. Strategia de prelucrare

Frezare de semifinisare a feței C

– definirea blocului de material

Fig. 4.20. Blocul de material pentru faza 3.6

– alegerea sculei din catalogul Walter

Tabelul 4.6. Alegerea sculei din catalog [13]

– definirea sculei

Fig. 4.21. Definirea frezei cilindro-frontale Ø16

– alegerea strategiei de prelucrare

Fig. 4.22. Strategia de prelucrare

Frezare de semifinisare a suprafeței profilate

– alegerea sculei din catalogul Walter

Tabelul 4.7. Alegerea sculei din catalog [13]

– definirea sculei

Fig. 4.23. Definirea frezei sferice Ø12

– alegerea strategiei de prelucrare

Fig. 4.24. Strategia de prelucrare

Frezarea alezajului 1 de pe suprafața profilată

– poziționarea sistemului de coordonate

Fig. 4.25. Sistemul de coordonate pentru fazele 3.8-3.10

– alegerea sculei din catalogul Walter

Tabelul 4.8. Alegerea sculei din catalog [13]

– definirea sculei

Fig. 4.26. Definirea frezei cilindro-frontale Ø16

– alegerea strategiei de prelucrare

Fig. 4.27. Strategia de prelucrare

Frezare alezajului 2 de pe suprafața profilată

– alegerea strategiei de prelucrare

Fig. 4.28. Strategia de prelucrare

Frezare alezajului 3 de pe suprafața profilată

– alegerea strategiei de prelucrare

Fig. 4.29. Strategia de prelucrare

5. ASPECTE DIN TIMPUL PRELUCRĂRII REPERULUI STUDIAT

În acest capitol voi expune câteva imagini din timpul prelucrării reperului curb complex, în cadrul companiei Ramira. Aceste imagini vor avea o ordine corelată cu itinerariul tehnologic.

În figura 5.1 este prezentat semifabricatul după operația de debitare

Fig. 5.1. Semifabricatul debitat

În figura 5.2 este prezentată frezarea de degroșare a fațetelor A respectiv B

Fig. 5.2. Frezarea fațetelor A respectiv B

În figura 5.3 este prezentată frezarea de degroșare a fațetelor E respectiv F

Fig. 5.3. Frezarea fațetelor E respectiv F

În figura 5.4 este prezentată piesa după finalizarea operației de frezare 2

Fig. 5.4. Piesa după finalizarea operației nr. 2

În figura 5.5 este prezentată piesa după finalizarea fazelor de burghiere și alezare

Fig. 5.5. Piesa după finalizarea fazelor de burghiere și alezare

În figura 5.6 este prezentată piesa în timpul semifinisării profilului curb complex

Fig. 5.6. Semifinisarea suprafeței profilate

În figura 5.7 este prezentată piesa după finalizarea operației nr. 3

Fig. 5.7. Finalizarea operației 3

În figura 5.8 sunt prezentate reperele din poliamidă montate pe cadru metalic în vederea finisării

Fig. 5.8. Finisarea reperelor din poliamidă

În figura 5.9 este prezentat dispozitivul după montarea tuturor componentelor

Fig. 5.9. Dispozitivul după montaj

6. OPTIMIZAREA ÎN VEDEREA FINISĂRII SUPRAFEȚELOR CURBE COMPLEXE

În cadrul acestui capitol voi prezenta o comparație între o freză cilindro-frontală cu cap sferic și una cilindro-frontală cu tăiș segment de cerc, utilizate în scopul finisării suprafețelor curbe complexe.

Conform etapelor de la capitolul 4, se prelucrează similar și restul reperelor din poliamidă de pe dispozitiv. Pe suprafețele profilate a reperelor curbe complexe se lasă un adaos de material în vederea finisării, finisarea se va face cu reperele montate pe cadrul dispozitivului, conform figurii 6.1.

Fig. 6.1. Reperele curbe complexe montate pe cadru în vederea finisării

În mod normal această finisare se face cu o freza cilindro-frontală cu cap sferic, unde timpul de prelucrare durează mult.

Pentru optimizarea acestei frezări de finisare m-am documentat din catalogul Emuge Franken 250, această companie dezvoltând un set compus din patru freze cilindro-frontale cu tăiș segment de cerc.

Aceste tipuri de freze permit atât în cazurile de semi-finisare cât și în cele de finisare, realizarea unor pași mult mai mari decât oricare alte tipuri de freze cilindro-frontale cu cap sferic, reducând astfel semnificativ de mult timpul de prelucrare. [23]

În comparație cu frezele cilindro-frontale cu cap sferic, la aceste freze contactul dintre freză și semifabricat se face pe un segment circular, contactul fiind realizat pe niște raze foarte mari în raport cu diametrele frezelor. [23]

Cele patru tipuri de freze au următoarea formă: conică, ovală, lentilă și butoiaș, prezentate în figura 6.2.

Fig. 6.2. Freze cu tăiș segment de cerc [6, pag.176]

Prelucrarea cu astfel de freze conferă un avantaj și în cazul rugozității teoretice, care este dată de raza sculei și de incrementul de pas, ce definesc înălțimea microneregularităților.

Avantajele frezelor segment de cerc:

– pași mai mari cu aceeași rugozitate teoretică rezultată;

– timpi mai scurți de execuție prin optimizarea calității suprafeței;

– durabilitate net superioară față de frezele sferice și astfel un consum și un cost mai redus

de scule.

Pentru finisarea reperelor curbe complexe am ales să folosesc freza cu tăiș segment de cerc de formă ovală, deoarece reperele din poliamidă au o formă complexă, alcătuită din: suprafețe curbe, concavități și raze variabile, freza de formă ovală fiind cea mai potrivită.

Un alt aspect foarte important pentru care am ales această freză este cel al productivității, economisind timp și bani.

Freza aleasă este prezentată în tabelul de mai jos.

Tabelul 6.1. Alegerea sculei din catalog [6]

Pentru a scoate în evidență productivitatea frezei cu tăiș segment de cerc am folosit calculatorul de la Emuge Franken iar în figura 6.3 este prezentat calculul comparativ pentru prelucrarea cu o freză sferică respectiv cu o freză cu tăiș segment de cerc.

Fig. 6.3. Calculul costurilor pentru finisarea reperului studiat [25]

În figura de mai jos este reprezentat timpul total pentru finisarea reperului curb complex, cu cele două freze, costurile și economiile făcute în cazul utilizării frezei cu tăiș segment de cerc.

Figura 6.4. Reprezentarea grafică pentru finisarea cu cele două scule [25]

7. CONCLUZII. CONTRIBUȚII PROPRII. PERSPECTIVE DE DEZVOLTARE

Concluzii:

În cadrul firmei Ramira am studiat acest dispozitiv de orientare și fixare a unui element de caroserie auto, din acest dispozitiv am analizat reperul curb complex din dreapta, deoarece prezintă o formă spațială complexă.

Tehnologia de fabricație a acestui reper am împărțit-o în două părți: prima parte a fost realizată pe o mașină de frezat clasică iar partea a doua pe o mașină unealtă cu comandă numerică. Prima parte a tehnologiei de prelucrare nu a impus o complexitate ridicată, de aceea s-a realizat pe mașina clasică de frezat deoarece costurile sunt mult mai mici în comparație cu costurile de prelucrare pe mașinile unelte cu comandă numerică.

A doua parte s-a realizat pe o mașină unealtă cu comandă numerică în 5 axe deoarece profilul complex impunea acest lucru.

Pentru operația a doua a itinerariului tehnologic am întocmit un calcul al adaosurilor de prelucrare și a regimurilor de așchiere cu ajutorul softului WalterGPS, regimurile de așchiere și adaosurile de prelucrare fiind necesare la prelucrarea pe mașina de frezat clasică.

În vederea tehnologiei de fabricație CAM am utilizat softul PowerMill deoarece l-am studiat în cadrul firmei Ramira, ajungând la concluzia că acest soft are o interfață mai ușoară în comparație cu softul NX.

Pentru frezarea de finisare am optat pentru alegerea unor freze cu tăiș segment de cerc, acestea dovedindu-se a fi foarte eficiente.

Principalele contribuții personale din cadrul acestei lucrări constau în:

Analiza în detaliu a reperului curb complex;

Întocmirea itinerariului tehnologic;

Calculul adaosurilor de prelucrare și a regimurilor de așchiere pentru operația 2;

Alegerea sculelor necesare prelucrărilor;

Întocmirea tehnologiei de fabricație în softul PowerMill;

Întocmirea programului CNC pentru faza de adâncire inversă;

Alegerea unui adâncitor invers pentru a spori productivitatea;

Alegerea unei freze cu tăiș segment de cerc pentru mărirea productivității;

Întocmirea unui calcul cu timpul și costul care se poate salva la finisare;

Realizarea desenului de execuție pentru reperul curb complex;

Realizarea desenului de ansamblu în vederea finisării.

Perspective de dezvoltare:

Ca și perspective de dezvoltare vreau să propun achiziționarea frezelor cu tăiș segment de cerc în cadrul firmei Ramira, deoarece se pot face economii substanțiale și se reduce totodată timpul de prelucrare. Această propunere am făcut-o pentru că am constatat diversitatea pieselor cu profil curb realizate în cadrul companiei Ramira.

A doua propunere vreau să o fac în vederea dezvoltării softului PowerMill care să includă aceste freze în setul cu scule al programului, deoarece aceste freze trebuie create manual pornind de la o freză butoiaș.

BIBLIOGRAFIE

[1] Cosma M., Așchierea cu freze cilindro-frontale cu cap sferic, Ed. Universității de Nord Baia Mare, 2010;

[2] Cosma M., Curs Bazele așchierii;

[3] Cosma M., Curs TPMUCN;

[4] Diciuc V., Curs Fabricație asistată pe calculator;

[5] Diciuc V., Curs Tehnologii de prelucrare prin așchiere;

[6] Emuge Franken 205, catalog PDF 2017;

[7] Hoffman Group, Catalog PDF 2016/2017;

[8] Lobonțiu M., Bazele elaborării proceselor tehnologice de prelucrare prin așchiere, Ed. UNBM 1998;

[9] Oprean A., ș.a., Bazele așchierii și generării suprafețelor, Ed. Didactică și pedagogică, București 1981;

[10] Picoș C., Tehnologia Construcțiilor de Mașini, Ed. Didactică și pedagogică București 1974;

[11] POP M. F., Optimizarea procesului de detașare a așchiei cu freze cilindro-frontale cu cap sferic la frezarea în 5 axe. Proiect de diplomă, Universitatea de Nord din Baia Mare, 2008;

[12] Vlase A., Regimuri de așchiere. Adaosuri de prelucrare și norme tehnice de timp, vol. II, Ed. Tehnică, București;

[13] Walter, General Catalog 2017 PDF;

[14]*** http://docplayer.gr/49322794-Lacatuserie-generala-mecanica.html

[15]*** https://ro.wikipedia.org/wiki/Poliamid%C4%83

[16]*** https://ro.wikipedia.org/wiki/RAMIRA

[17]*** http://slideplayer.pl/slide/414021/

[18]*** http://spieq.com/index.php?route=product/category&path=68&page=3

[19]*** http://tewy.pl/frezowanie-podstawy-podzial-definicje/

[20]*** http://www.adeko.ro/poliamida.php

[21]*** https://www.aikolon.fi/en/products/technical-plastics/pa-6-g-oil

[22]*** http://www.dynamicmachinetool.com/html/chiron_FZ_18_basket.htm

[23]*** http://www.emuge.ro/index.php?page-type=products-list&main_cat=75&sub_cat=78

[24]*** https://www.ensingerplastics.com/en/shapes/engineering-plastics/pa-polyamide

[25]*** http://www.frankenexpert.com/

[26]*** http://www.hamitarslan.com/freze-takimlari.html

[27]*** https://www.heuletool.com/catalogs/bsf-9/

[28]*** https://www.lafoxtool.com/pallet-shuttles–changers

[29]*** https://www.sandvik.coromant.com/plpl/knowledge/tool_holding_machines/ application_overview/machines_tooling_systems/machining_centres

[30]*** https://www.sandvik.coromant.com/en-gb/products/corodrill_801/Pages/default.aspx

[31]*** http://www.sidepalsa.com/en/chain-type-magazine/

[32]*** http://traidvillarroya.com/content/productos/49/TRAIDPLASTICSCATALOG.pdf