Tehnologia de execuție a reperului inel de retinere [307979]

Tehnologia de execuție a reperului inel de retinere

Aplicație CAD de obținere a reperului corp.

Se va prezenta proiectarea reperul inel de retinere în programul Catia V5 R19.

După pornirea programului și alegerea modulului PART.

[anonimizat].

Prin accesarea comenzii File new drawing se va obține desenul 2D, desenul de execuție a piesei.

Analiza desenului de execuție.

Desenul de execuție este cel mai important document în vederea elaborării procesului tehnologic al unui reper (piesă).

Condițiile tehnice impuse pe desenul de execuție sunt:

condiții privind precizia dimensiunilor;

condiții de calitate a suprafețelor;

condiții legate de tratamentul termic;

Analizând desenul de execuție al piesei propuse pentru realizare se constată următoarele:

cotele înscrise pe desen sunt suficiente pentru execuția și verificarea piesei;

materialul prescris pentru execuția piesei este C 45 SR EN 10083, [anonimizat].

Volumul de producție : 1 piese.

[anonimizat].

Analiza tehnologicității piesei

Prelucrarea prin așchiere depinde de: [anonimizat] a lui. Forma constructivă a piesei este relativ simplă.

Cotarea și stabilirea bazelor de așezare au un rol important în succesiunea operațiilor de prelucrare.

Prelucrarea suprafețelor (rugozitate și toleranțe) se execută conform indicațiilor din desenul de execuție.

Flanșa este executată din C45 STAS 880 – 80 cu următoarele caracteristici:

limita de curgere: σc = 480 N/mm2

rezistența la rupere: σc = 690 ÷ 840 N/mm2

alungirea: A = 14%

reziliența: KCU/2 = 60 J/cm2

duritate maxima: – normalizat – 230 HB

recopt – 207 HB

Compoziția chimică a materialului

Conform STAS 880 – 80, compoziția chimică a oțelului OLC 45 este indicată în tabelul următor

Tab.6.1. Compozitia chimica a OLC 45.

Caracteristici mecanice și tehnologice (conform STAS 880 – 80)

Tab.6.2. Caracteristici mecanice și tehnologice a OLC 45.

[anonimizat] – realizat prin trecerea forțată a materialului prin intervalul dintre doi cilindri care se rotesc în sensuri contrare.

Prin laminare se prelucrează aproximativ 75% din producția de oțel realizată în industria metalurgică.

[anonimizat] a metalului, ceea ce face ca procedeul să fie mult mai productiv în comparație cu alte procedee de prelucrare prin deformare. Pentru a realiza un anumit grad de deformare a semifabricatului se execută de obicei mai multe treceri succesive printre cilindrii laminorului după micșorarea prealabilă a distanței dintre acestea.

Prin laminare se obțin două mari categorii de produse și anume:

produse semifabricate

produse finite

Produsele semifabricate se obțin prin laminarea lingourilor de oțel și cuprind: blumuri, sleburi, țagle, platine.

Produsele finite sunt standardizate și se împart în: profile, [anonimizat], țevi laminate special.

Tabla laminată poate fi de doua feluri: tablă de oțel groasă între 4 ÷ și tablă subțire având grosimea de 0.2 ÷ 4.0mm.

Principiul procedeului. În timpul laminării are loc în zona numită focarul de deformare, o reducere a secțiunii inițiale a materialului si creșterea lungimii si lățimii.

Fig. 3. Procedeul de laminare

Micșorarea secțiunii semifabricatului după fiecare trecere ,exprimată în procente față de secțiunea inițială, se numește grad de laminare (R).

Întrucât se prelucrează o singură piesă, toate strunjirile se recomandă să se facă într-o singură operație cu două prinderi, deoarece se păstrează continuitatea, mașină-unealtă și operatorul uman.

Debitare la Ø215 X 40 [mm]

Strunjire

Frontală de degroșare 37.50 [mm];

Frontală de finisare 37.30 [mm];

Cilindrică exterioară Ø210 [mm];

Cilindrică exterioară Ø185 [mm];

Centruire, găurire, strunjire interioară Ø48/50 [mm];

Cilindrică interioară Ø100 [mm];

Teșire contur Ø210 1×45˚;

Teșire contur Ø185 1×45˚;

Teșire contur Ø100 1×45˚;

Găurire

-Găurire 6 X Ø41 [mm];

-Alezare 6 X Ø42 [mm];

Tratament termic

-Călire-revenire 48-50 HRC.

Rectificare

-Plană pe ambele fețe

Control final

Stabilirea schemelor de orientare și fixare

Stabilirea schemelor de orientare și fixare la operația de debitare și strunjire:

Debitare

-Strunjire frontală și cilindrică exterioară

-Centruire, găurire, strunjire interioară Ø48/50

-Cilindrică interioară Ø100

Teșire contur Ø210, Ø185, Ø100. 1×45˚

Determinarea regimului de așchiere.

Folosind metoda descrisă în [5, pag.186], în cazul strunjirii longitudinale, viteza de așchiere poate fi exprimată cu relația:

[m/min] (3.9)

Coeficientul K are valoarea:

(3.10)

în care:

este o constantă pentru condițiile date de strunjire (tabelele 6.44 și 6.45);

este durabilitatea sculei așchietoare, [min] (tabelul 6.8);

este exponentul durabilității;

este adâncimea de așchiere, [mm];

este avansul de așchiere, [mm/rot];

sunt exponenții adâncimii de așchiere și ai avansului (tabelele 6.44 și 6.45);

este coeficientul de corecție.

Înlocuind în relațiile (3.9) și (3.10) se obține:

Viteza de așchiere economică pentru strunjire frontală de degroșare Ø 65:

0,55 = 75,8 [m/min]

Turația se calculează din relația:

[rot/min] (3.11)

în care:

v este viteza de așchiere;

D este diametrul de prelucrat

Înlocuind în relația (3.11) se obține:

= 371,1 [rot/min] – turație teoretică

Turația teoretică se pune de acord cu turațiile M.U. alese, alegând turația cea mai apropiată, imediat inferioară. Pentru SN 400×750 folosind tabelul 12.1 [5, pag.489] turația reală este:

305 [rot/min]

Atunci viteza reală de așchiere este:

[m/min] (3.12)

Înlocuind în relația (3.12) se obține:

62,2 [m/min]

Viteza de așchiere economică pentru strunjire frontală de finisare Ø 65:

0,6 = 160,3 [m/min]

Turația se calculează din relația:

= 1109,2 [rot/min] – turație teoretică

Turația teoretică se pune de acord cu turațiile M.U. alese, alegând turația cea mai apropiată, imediat inferioară. Pentru SN 400×750 folosind tabelul 12.1 [5, pag.489] turația reală este:

955 [rot/min]

Atunci viteza reală de așchiere este:

138 [m/min],

Viteza de așchiere economică pentru strunjire de degroșare pe tronsonul Ø 46×45:

0,55 = 65,5 [m/min]

Turația se calculează din relația:

= 453,3 [rot/min] – turație teoretică

Turația teoretică se pune de acord cu turațiile M.U. alese, alegând turația cea mai apropiată, imediat inferioară. Pentru SN 400×750 folosind tabelul 12.1 [5, pag.489] turația reală este:

380 [rot/min]

Atunci viteza reală de așchiere este:

54,9 [m/min]

Viteza de așchiere economică pentru strunjire de finisare pe tronsonul Ø 46×45:

0,6 = 160,3 [m/min]

Turația se calculează din relația:

= 1109,2 [rot/min] – turație teoretică

Turația teoretică se pune de acord cu turațiile M.U. alese, alegând turația cea mai apropiată, imediat inferioară. Pentru SN 400×750 folosind tabelul 12.1 [5, pag.489] turația reală este:

955 [rot/min]

Atunci viteza reală de așchiere este:

138 [m/min]

Viteza de așchiere economică pentru strunjire de degroșare pe tronsonul Ø 20×30:

0,55 = 73,7 [m/min]

Turația se calculează din relația:

= 1172,9 [rot/min] – turație teoretică

Turația teoretică se pune de acord cu turațiile M.U. alese, alegând turația cea mai apropiată, imediat inferioară. Pentru SN 400×750 folosind tabelul 12.1 [5, pag.489] turația reală este:

955 [rot/min]

Atunci viteza reală de așchiere este:

60 [m/min]

Viteza de așchiere economică pentru strunjire de finisare pe tronsonul Ø 20×30:

0,6 = 160,3 [m/min]

Turația se calculează din relația:

= 2551,2 [rot/min] – turație teoretică

Turația teoretică se pune de acord cu turațiile M.U. alese, alegând turația cea mai apropiată, imediat inferioară. Pentru SN 400×750 folosind tabelul 12.1 [5, pag.489] turația reală este:

1500 [rot/min]

Atunci viteza reală de așchiere este:

94,2[m/min]

Viteza de așchiere economică pentru strunjire de degroșare pe tronsonul Ø 60×20:

0,55 = 91,4 [m/min]

Turația se calculează din relația:

= 484,8 [rot/min] – turație teoretică

Turația teoretică se pune de acord cu turațiile M.U. alese, alegând turația cea mai apropiată, imediat inferioară. Pentru SN 400×750 folosind tabelul 12.1 [5, pag.489] turația reală este:

480 [rot/min]

Atunci viteza reală de așchiere este:

90,4 [m/min]

Viteza de așchiere economică pentru strunjire de finisare pe tronsonul Ø 60×20:

0,6 = 160,3 [m/min]

Turația se calculează din relația:

= 850,4 [rot/min] – turație teoretică

Turația teoretică se pune de acord cu turațiile M.U. alese, alegând turația cea mai apropiată, imediat inferioară. Pentru SN 400×750 folosind tabelul 12.1 [5, pag.489] turația reală este:

765 [rot/min]

Atunci viteza reală de așchiere este:

144,1 [m/min]

Folosind metoda descrisă în [5, pag.197], la prelucrarea filetelor cu cuțite din carburi metalice P10 (pentru degroșare și finisare) a oțelului necălit cu R = 55… 85 daN/mm²,viteza de așchiere se calculează cu relația:

[m/min] (3.13)

în care:

este o constantă care depinde de materialul prelucrat (tabelul 6.64);

este durabilitatea sculei așchietoare, [min] (tabelul 6.8);

este pasul filetului care se taie, [mm];

este numărul de treceri.

Înlocuind în relația (3.13) se obține:

Viteza de așchiere economică pentru strunjirea de filetare exterioară M60x2:

= 149,6[m/min]

Turația se calculează din relația:

= 793,6 [rot/min] – turație teoretică

Turația teoretică se pune de acord cu turațiile M.U. alese, alegând turația cea mai apropiată, imediat inferioară. Pentru SN 400×750 folosind tabelul 12.1 [5, pag.489] turația reală este:

765 [rot/min]

Atunci viteza reală de așchiere este:

144,1 [m/min]

3.9.Efectuarea normei tehnice.

Folosind metoda descrisă în [5, pag.333],în norma tehnică de timp intră o sumă de timpi, astfel:

[min] (3.14)

(3.15)

(3.16)

(3.17)

în care:

– timpul unitar

– timp ul de pregătire – încheiere

n – lotul de piese care se prelucrează

Înlocuind în relația (3.17) se obține:

Pentru operația de debitare la Ø 215 x 40:

=2,32[min], tabelul 7.2.[5,pag. 339]

=13,33[min], tabelul 7.36.[5,pag. 370]

n = 2 piese ; piesa are

= 8,98 [min]

Pentru operația de strunjire frontală de degroșare la Ø 37,50:

= 0,91 [min] tabelul 7.1.[5,pag. 337]

=13,33[min] tabelul 7.36.[5,pag. 370]

n = 2 piese ; piesa are

= 7,57 [min]

Pentru operația de strunjire frontală de finisare la Ø 37,30:

=1,57 [min] tabelul 7.1.[5,pag. 337]

=0[min]

n = 2 piese ; piesa are

= 1,57 [min]

Pentru operația de centruire la Ø 50:

=0,8 [min] tabelul 7.16.[5,pag. 350]

=0[min]

n = 2 piese ; piesa are

= 0,8 [min]

Pentru operația de strunjire longitudinală de degroșare a tronsonului Ø 210 x 37,50:

=0,71×2=1,42 [min](2 treceri) tabelul 7.1.[5,pag. 337]

=0[min]

n = 2 piese ; piesa are

=1,42 [min]

Pentru operația de strunjire longitudinală de finisare a tronsonului Ø 210 x 37,30:

=1,07 [min] tabelul 7.1.[5,pag. 337]

=0[min]

n = 2 piese ; piesa are

= 1,07 [min]

Pentru operația de strunjire interioară de degroșare la Ø 100:

= 0,91 [min] tabelul 7.1.[5,pag. 337]

=12,13[min] tabelul 7.36.[5,pag. 370]

n = 2 piese ; piesa are

= 6,97 [min]

Pentru operația de strunjire interioară de finisare la Ø 100:

=1,57 [min] tabelul 7.1.[5,pag. 337]

=0[min]

n = 2 piese ; piesa are

= 1,57 [min]

Pentru operația de strunjire a teșirilor:

=0,14 [min] tabelul 7.14.[5,pag. 348]

=0[min]

n = 2 piese

1. Debitare Ø215 x 40

t=0,2mm

s=0,5mm/cursa

v=20m/cd

=53cd/min

[min];

=2,5[min], tab.7.2.,pag. 339[Vlase]

=13,33[min], tab.7.36.,pag. 370[Vlase]

n = 2 piese ;

=9,1 [min]

2.Strunjire frontala de degrosare la 37,50

t=2mm

s=0,5mm/rot

n= 230rot/min

= 86,7 [m/min],

[min];

= 0,91 [min] tab.7.1.,pag. 337[Vlase]

=13,33[min] tab.7.36.,pag. 370[Vlase]

n = 2 piese ;

= 7,57 [min]

3. Strunjire ext. de degrosare la Ø 210.30

t=2,75mm

s=0,5mm/rot

n= 230rot/min

= 82,7 [m/min],

[min];

=0,71 [min] tab.7.1.,pag. 337[Vlase]

=0[min]

n = 2 piese ;

=0,71 [min]

4. Strunjire int. de degrosare la Ø 99.70

t=6.65mm

i=3

s=0,5mm/rot

n= 200rot/min

= 15.9 [m/min],

[min];

=0,6×3=1,8 [min] (3 treceri) tab.7.1.,pag. 337[Vlase]

=0[min]

n = 2 piese ;

= 1,8 [min]

5. Strunjire ext. de finisare la Ø 210

t=0.25mm

i=5

s=0,2mm/rot

n= 600rot/min

= 214.8[m/min],

[min];

=1,07×5 [min] tab.7.1.,pag. 337[Vlase]

=0[min]

n = 2 piese ;

= 5.35 [min]

6. Strunjire int. de finisare la Ø 100

t=0.15mm

i=3

s=0,2mm/rot

n= 600rot/min

= 47[m/min],

[min];

=0,8×3=2.4 [min] (3 treceri) tab.7.1.,pag. 337[Vlase]

=0[min]

n = 2 piese ;

= 2.4 [min]

7.Rectificare plana

t=0.15mm

i=20

s=0,2mm/rot

n= 1200rot/min

= 429.7 [m/min],

[min];

=2 [min] tab.7.13.,pag. 348[Vlase]

=0[min]

n = 2 piese ;

= 20×2=40 [min]

În continuare se prezintă planul de operații.

În continuare se prezintă mașinile unelte sculele si aparate de măsură și control utilizate la realizarea arborelui pinion

Debitare

Ferastrau cu banda semi-automat tip pivot

Strunjire:

Cutit cu placute din carburi metalice P10

Masina de danturat FD 320

Burghiu pentru centrare

Cotrol final:

Subler si micrometru

Determinarea erorilor de forma si pozitie

Masurarea duritatii

domeniu: 20-88HRA, 20-100HRB, 20-70HRC, 20-88HRA, 20-100HRB, 20-70HRC.
conform standardelor:ASTM E18, ISO 6508-2 si GB/T 230.2 
rezolutie: 0.5HR
ACCESORII STANDARD:
– penetrator conic diamant
– nicovala V
– nicovala plata
– placute duritate 5 pcs.

Masurarea RUGOZITATII

Instalatii de calire CIF

Proceduri de evaluare a preciziei de execuție a pieselor ambutisate.

Odată cu creșterea complexității pieselor ambutisate și nu numai, dar și a evoluției rapide a tehnologiei și a tehnicilor de măsurat se impune folosirea unor tehnologii cât mai avansate pentru a evalua precizia de execuție a diferitelor repere.

În această lucrare ne propunem să analizăm precizia procesului de execuție a pieselor ambutisate prin folosirea mijloacelor de ultimă generație de evaluare a suprafețelor cum ar centrele de măsurat în coordonate (CMM) și aparate de scanat cu nori de puncte, acestea vor fi folosite pentru a evalua piesa.

Cu aparatul de scanat cu nori de puncte se va scana efectiv piesa ambutisata după care se va compara cu modelul CAD al piesei, în urma comparatiei se vor obține niște valori efective pentru a putea vedea gradul de deformare a peretelui piesei și modificări în urma procesului de ambutisare.

Cu centrul de măsurat în coordonate, în urma construcției unui program automat de măsurare a piesei și cu ajutorul unui palpator de rubin industrial se va măsura punct cu punct grosimea peretelui piesei și se vor compara rezultatele dintre cele doua moduri de evaluare a piesei.

Atât centrele de măsurat în coordonate cât și aparatele de scanare cu nori de puncte devin tot mai indispensabile unor medii de producție indiferent că vorbim de producția de serie sau de producția de unicat necesitatea acestor echipamente de măsurare este dovedită zilnic. Complexitatea desenelor de execuție a diferitelor repere, toleranțele tot mai strânse, cerințele tot mai riguroase a clienților care solicită aceste repere impun în mod indispensabil folosirea centrelor de măsurat fie ele automate sau manuale, în nori de puncte sau scanare laser, și plecând de la aceste premise propun și următoarea lucrare de diplomă considerând că aduce un plus de valoare procesului de evaluare cu element finit a piesei ambutisate.

Folosindune de aceste măsurători vom putea vedea deviațiile și distribuția forțelor care au loc în procesul de ambutisare, avand aceste informații avem posibilitatea de a lua acțiuni corective asupra procesului de ambutisare pentru a îmbunătătii dimensional piesele.

Pentru scanarea cu nori de puncte se va folosi aparatul Hexagon Romer Absolute Arm (fig. 1).

Fig. 1 Aparat de scanare Romer Absolute Arm [1]

Caracteristici tehnice.

Tehnologia software RDS

Software-ul RDS de la Romer permite gestionarea mai usoară a controalelor, în interfață grafică, monitorizarea temperaturii și a șocurilor.

Scanarea laser

Brațul de scanare este echipat cu un scaner laser complet integrat sau cu scanerul extern HP L 20.8 (fig. 2) pentru scanări complexe și dificile acest braț fiind singurului de pe piață care oferă o pecizie a sistemului de scanare complet verificabilă.

Feedback Instant
ROMER Absolute Arms oferă feedback imediat acustic operatorului, permițând brațului

absolut Romer să fie utilizat chiar și în cele mai dure medii industriale.

Tabel 1 – Specificații Romer Absolute Arm modele din seria 75

Certificari

Toate specificațiile în conformitate cu B89.4.22 (Methods for Performance Evaluation of Articulated Arm Coordinate Measuring Machines) și VDI/VDE 2617-9 (Verein Deutscher Ingenieuer/Verband Der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik).

Testul de repetabilitate a punctului este testul de referință pentru determinarea repetabilității brațului de măsurare cu probă cu bilă de rubin. Punctele sunt măsurate din mai multe direcții de apropiere. Se calculează punctul mediu și abaterea fiecărui punct la centrul mediu. Rezultatul este intervalul maxim împărțit la două.

Testul de precizie volumetrică reprezintă cel mai bine așteptările rezonabile privind performanța mașinii în aplicațiile practice de măsurare, deoarece implică măsurarea standardului de lungime certificată de mai multe ori în mai multe locații și orientări și compară măsurătorile rezultate la lungimea reală. Testul de precizie a lungimii volumetrice este cel mai potrivit test pentru determinarea preciziei și a repetabilității mașinii. Rezultatul este abaterea maximă a distanței de măsurare minus lungimea teoretică.

Specificații de ambient.

Temperatură de lucru: 0C – 50°C (32°F – 122°F).

Temperatură de depozitare: -30° -70 C (-22°F – 158°F).

Umiditate Relativă: 10% – 90% fără condens.

Înălțime operațională: 0-2000 m (0-6600 ft)

Mărci de conformitate

Conformitatea CE: Da

Puterea necesară

Tensiune universală la nivel mondial 110V-240V.

Zeiss Duramax

Cmm de tip punte, sistemul de măsurare a lungimii, sistem cu reflexie foto-electrica a lumini eroare de calcul de 0.2 microni.

Dinamică:

Viteză de mișcare – în modul manual între 0 și 100 mm/s [mm/s=milimetri pe secundă].

în modul CNC maxim 300 mm/s [mm/s=milimetri pe secundă].

Accelerație în m/s2 maxim 1 [m/s2=metru pe secundă la a doua].

Senzor și acuritate

CMM-ul ZEISS DURAMAX folosește senzor de tip ZEISS VAST XXT (fig. 4) cu urmatoarele specificații: Instalat cu senzor de scanare și palpare în mai multe puncte, viteză de măsurare de 500 de puncte/secundă în timpul scanări. Lungime sistem de palpatori cu modul: TL3 = 30 -150 mm (axial), până la 65 mm radial, greutate maxima acceptată fără inacurități în măsurare = 15 grame, diametrul minim al bilei probei = 0.3 mm

În figura 5 este prezentat dispozitivul cu ajutorul caruia se face acceptanța CMM-ului dispozitiv etalonat la un centru de etalonări si verificări și construcția de palpatori cu care se face acceptanța CMM-ului.

Eroare de măsurare axială MPE respectă standardul ISO 10360-2: 2009 E0/E40 exprimată în µm 2.4 + L/300 la temperatură între 18-22°C, 2.7 + L/250 la temperatură între 18-26°C, 2.9 + L/200 la temperatură între 18-30°C.

Interval Repetabilitate, E0 MPL respectă standardul ISO 10360-2: 2009 R0 în μm 1,7.

Eroare de scanare MPE respectă standardul ISO 10360-4: 2000 THP în μm 2.9.

Eroare măsurarea formelor MPE pentru rotunjire respectă standardul ISO 12181 (VDI / VDE 2617 foaia 2.2) RONt (MZCI) în μm 2.4.

Eroare unică de formare a probei MPE respectă standardul ISO 10360-5: 2010 PFTU în μm 2.4.

Eroare unică de formare a multi probei MPE respectă standardul ISO 10360-5: 2010 PFTM 5) în μm 3.9.

Eroare de detectare a dimensiunii a multi probei MPE respectă standardul ISO 10360-5: 2010 PSTM 5) în μm 1,2.

Eroare la nivel de scanare a locației cu multi proba MPL respectă standardul ISO 10360-5: 2010 PLTM 5) în μm 2.7.

Studiul experimental 1 – măsurarea piesei cu ajutorul CMM-ului.

Măsurarea grosimi peretelui piesei cu ajutorul centrului de măsurat în coordonate. Pentru a putea măsura piesa din subiectul lucrarii de diplomă și ca această măsurătoare să fie cât mai corectă trebuie îndepliniți mai mulți pași: aceștia sunt: calificarea palpatorililor folosiți, dezvoltarea aliniamentului de bază, dezvoltarea cubului de siguranță, crearea cotelor de măsurat.

Calificarea palpatorilor. Este o operațiune standard care trebuie făcută pentru a asigura o măsurătoare cât mai corectă. Lipsa unei calificări sau obținerea unei deviații standard mari duce automat la erori în măsurare.

Pentru calificare avem nevoie de o sferă de calibrare (fig. 6) pe care vom translata axele mașinii din poziția de 0 mașină în centrul sferei pentru această operațiune aevm nevoie de un palpator de referință numit MasterProbe (fig. 7).

Acesta va defini poziția sferei de calibrare și va determina deviația standard valoarea maximă acceeptată fiind de 0.0002 mm, mai mult de atat poate cauza erori în timpul măsurării.

Tot în fig. 7 se poate observa cu S: valoarea deviației standard aceasta fiind 0.0001 mm adică o zecime de micron. Deasupra acesteia notat cu R: este raza palpatorului de la master probe acesta având un diametru de 5 mm. Iar X, Y, Z, reprezintă translația puctului de 0 al mașinii CMM în centrul sferei de calificare.

În urma definirii poziției sferei de calibrare cu ajutorul MasterProbe-ului se va trece mai departe la calificarea palpatorilor pentru masurare (cu MasterProbe nu se efectuează măsurătorii efective pe piese), în (fig. 8) se poate vedea construcția în sine a palpatorului iar notat cu numere de la 1 la 5 sunt fiecare palpator în parte care va trebui calificat pe sfera de calificare urma calificării palpatorilor pentru măsurare se va stabili o valoare a deviației standard aceasta fiind valoarea erori de măsurare pentru palpatorul respectiv, valori a deviației standard mai mari de 0.0008 mm duc la erori în măsurare.

În fig. 9 se poate observa rezultatele calificării palpatorilor sistemului de palpare denumit A0B0 corelat cu fig 10 fiecare numar corespunde numarului din tabel, R reprezinta raza palpatorului iar S reprezintă valoarae deviației standard care nu depășește 0.0008 mm, prin urmare am obținut valori ale deviației destul de mici care nu vor cauza erori în măsurare.

Sistemul de palpatori folosit în acest studiu este oferit de funizorul ZEISS tip XXT suport M3 materialul tijei Thermofit.

Extensiile din Thermofit (fig. 10) sunt neegalate în aplicațiile de scanare, acestea combină stabilitate termică maximă cu greutatea lor foarte redusă și cu cea mai bună rigiditate la încovoiere și torsionare.

Posobilitatea de a măsura zone greu accesibile, extensiile se vor însuruba direct pe un cub de direcționare sau pe dispozitivul de prindere al sistemului de scule și va crea posibilitatea de a măsura zone greu accesibile.

Rigiditatea la încovoiere a extensiilor creste odata cu diametrul acestora, din acest motiv ar trebui folosite extensii de scule cu un diametru cat mai mare daca zona de măsurare permite acest lucru, aceste extensii de scule trebuie să fie foarte usoare și stabile la fluctuații de temperatură pentru a produce măsurători optime si cu o bună repetabilitate.

Aceste scule din thermofit constau în capace de titaniu înalt aliate si corp din fibra de carbon stabilă termic aceste scule sunt produse printro tehnică specială de înfășurare dezvoltată pentru metrologia de mecanică fină, datorită stabilității termice ridicate aceste scule își vor păstra lungimea constantă și în timpul fluctuațiilor de temperature în plus sculele din thermofit nu prezintă torsiunea termică față de sculele din fibră de carbon.

Extensiile de aluminiu și de titan sunt folosite pentru sarcini de măsurare care nu cer o performanță așa de ridicată, în timp ce aluminiul este foarte usor, titanul are o mai mare rigiditate, o greutate asemănătoare cu aluminiul și un factor de dilatație linairă mult mai mic decât aluminiul.

Materialul sferei palpatorlui este Nitrură de siliciu/Carbură de siliciu

Datorită setului specific de proprietăți ale materialului nitrura de silicon și carbora de șilicon au atras mult interes în această direcție în ultimi 20 de ani. Mai mult de atât noi descoperiri în echipamentul tehnic si procesul de fabricație au deschis calea spre noi moduri de a obține acest material sub forma cerută, fabricație prin sinterizarea carburii de silicon (SSiC) și sinterizarea cu gaz sub presiune a nitrurii de silicon (GPSN) ceramice.

Carbura de siliciu (SiC), de asemenea, cunoscut sub numele de carborund, este un compus de siliciu și carbon cu formula chimica SiC . Se gaseste în natură extrem de rar ca mineralul moisanită. Pulberea de carbură de siliciu a fost produsa in masa inca din 1893 pentru a fi folosita ca un abraziv. Boabe de carbură de siliciu pot fi lipite împreună prin sinterizare pentru a forma o ceramica foarte grea , care sunt utilizate pe scară largă în aplicații care necesită o rezistență foarte mare , cum ar fi frânele auto, ambreiaje auto și plăciile ceramice din vestele antiglonț. Aplicațiile electronice a carburii de siliciu ca diode emițătoare de lumină (LED-uri) si detectoare radio au fest demonstrate in jurul anului 1907 , iar în zilele noastre carbura de siliciu este utilizata pe scară largă ca semiconductoare în electronica de temperaturi inalte si voltaj ridicat. Singurele cristale mari de carbura de silicon pot fi obtinute prin metoda Lely ; ele pot fi tăiate în pietre cunoscute sub numele de "moisanite sintetice”.

Metoda modernă de fabricare a carburii de siliciu pentru materialele abrazive, materiale refractare și pentru industria metalurgică este similară celei dezvoltate de Acheson. Un amestec de praf de siliciu pur și carbon sub formă de cocs fin este poziționat în jurul unui conductor de carbon, într-un cuptor de cărămidă cu un nivel ridicat de rezistență electrică. Prin acest conductor trece curentul electric, dând naștere unei reacții chimice în urma căreia carbonul din cocs si siliciul din praf se amestecă și formează SiC și monoxid de carbon.

Această operațiune poate dura câteva zile, timp în care temperatura din cuptor poate varia între 2200° și 2700°C (4000° – 4900°F) în centru și 1400°C (2500°F) la extremități. Consumul de energie poate depăși 100.000 kh/proces. Produsul finit reprezintă o pătură de cristale de SiC de culoare verde-negru, înconjurate de materiale neprelucrate, parțial sau în întregime nemodificate. Agregatul este mai apoi strivit, mărunțit și selecționat în funcție de uz. În cazul aplicațiilor electronice, cristale mari de SiC pot fi extrase din vapori; amestecul poate fi mai apoi tăiat în microplăcuțe, asemănătoare celor de siliciu folosite la fabricarea unor aparate solide.

Pentru a reîntări diferite metale sau alte produse ceramice, fibrele de SiC pot fi fabricate în divesre moduri, inclusiv prin depunerea de vapori chimici și aprinderea fibrelor polimerice ce conțin siliciu.

Fiind stabilite aceste doua condiții se poate trece mai departe la măsurarea efectivă a piesei. Aceasta se poate face în doua moduri: manual sau automat. În modul manual trebui luat cu ajutorul palpatorului fiecare punct de măsurare sau se poate face un program automat de măsurare în care mașina CMM intră în mod CNC si efectuează măsurarea punctelor specificate în prealabil mod de lucru care a fost folosit și pentru măsurarea piesei care face subiectul lucrări de diplomă.

Pentru a măsura o piesă în mod CNC trebuie construit un program de măsurare dacă avem la dipoziție modelul CAD al piesei măsurare crește foarte mult ușurința dezvoltări programului de măsurare pentru că putem extrage toate elementele geometrice necesare pentru programul de măsurare. În ceea ce urmează voi detalia dezvoltarea programului de măsurare și pași pentru obținerea acestuia.

Începem prin a importa în programul de măsurare a modelului CAD al piesei ce urmează analizată cu ajutorul funcției speciale Extract feature a programului Calypso putem extrage toate elementele geometrice direct de pe modelul CAD fără a fi nevoie să le palpăm în prealabil, programul recunoaște automat tipurile de forme geometrice si le va defini exact ca cea ce sunt conuri, cilindri, plane, dar acestea au tot timpul posibilitatea de a fi modificate pentru simplificarea geometriei. Pentru a putea măsura o piesă în mod CNC trebuie translatat puctul de 0 mașină al CMM-ului care la furnizorul ZEISS este în partea stanga sus si în spatele mășini, mai precis trebuie să translatăm axele de coordonate pe piesa de măsurat.

Pentru a putea face această operațiune avem nevoie de elemente geometrice pentru a bloca toate gradele de libertate a CMM-ului pentru a bloca 3 translații și 3 rotații. Blocarea acestor grade de libertate constă în construcția aliniamentului de bază, cel mai simplu mod de a bloca toate cele 6 grade de libertata consta în construcția aliniamentului (fig. 12) “3,2,1” acesta constă în folosirea unui plan pentru a bloca 2 rotații și o translație, o linie pentru a bloca o translație și o rotație si un punct pentru a bloca ultima translație de aici se trage și numele ”3,2,1” .

Pentru că avem o piesă de revoluție este mai facil un aliniament de tip plan-cilindru datorită unei funcții speciale a programului de a folisi generatoarea cilindrului pentru aliniament automat. Acest tip de aliniament se va face prin crearea unui plan din 3 puncte în cavitatea piesei si construcția unui cilindru din peretele piesei.

Acest tip de aliniament de revoluție constrânge gradele în următorul mod planul creat (fig. 13) blochează translația pe axa Z si rotația spațială pe 2 axe Y si X, obținem constrangerea a 3 grade de libertate, cilindrul creat (fig. 13) blochează translația pe 2 axe Y și X, obținem constrangerea a încă 2 grade de libertate în total 5 în acest moment, ultimul grad de libertate rotația planară în jurul axei Z este blocat cu generatoarea cilindrului creat în acest mod constrangem toate 6 gradele de libertate 3 rotații și 3 translații punctul de 0 al mașini translatânduse în centrul piesei. În fig. 19 cu galben se pot vedea punctele selectate pentru a crea planul, 3 puncte constituie un plan ideal și sunt suficiente pentru a crea aliniamentul de bază, în (fig. 13) cu albastru se pot observa două linii care înconjoară piesa în interiorul acesteia aceste doua linii reprezintă două cercuri create care sunt transformate într-un cilindru cu care se face posibila blocarea ultimului grad de libertate pentru că la cilindru intervine generatoarea acestuia ca să constrângă ultimul grad de libertate având tot timpul unoffset fată de primul punct unde CMM-ul înregistrează cercurile.

În (fig. 14) este prezentată interfața creari alinaimentului de bază: Spatial rotation blochează translația pe axa Z si rotația spațială pe 2 axe Y si X iar cilindrul creat devine punct de origine pe X și pe Y generatoarea acestuia blochează ultima rotație.

În urma constrângeri gradelor de libertate construim cubul de siguranță (fig. 15) pentru piesa ce urmează să fie analizată, Cubul de siguranță interzice mașini CMM să colizioneze cu piesa cand este în mod CNC, fiind exact cum ii supne numele un cub imaginar în care este încadrată piesa mașina CMM tot timpul evitând piesa ciirculand cu proba activă la marginea cubului și intrând în interiorul cubului doar cand intra in modul de palpare pentru a înregistra punctul de măsurare. Un aliniament construit greșit ar duce la coliziuni ale mașinii de măsurat cat și la ruperea sculelor de măsurat, iar nominalele elemnetelor construite pe cad nu vor fi la fel ca cele specificate pe desenul 2D.

În urma constrângeri gradelor de libertate construim cubul de siguranță pentru piesa ce urmează să fie analizată, Cubul de siguranță interzice mașini CMM să colizioneze cu piesa cand este în mod CNC, fiind exact cum ii supne numele un cub imaginar în care este încadrată piesa mașina CMM tot timpul evitând piesa ciirculand cu proba activă la marginea cubului și intrând în interiorul cubului doar cand intra in modul de palpare pentru a înregistra punctul de măsurare. Un aliniament construit greșit ar duce la coliziuni ale mașinii de măsurat cat și la ruperea sculelor de măsurat, iar nominalele elemnetelor construite pe cad nu vor fi la fel ca cele specificate pe desenul 2D.

Îndeplinind aceste condiții putem crea punctele necesare măsurari grosimii peretelui piesei în lipsa deselui 2D și a specificațiilor clare punctele au fsot selectate la liberă alegere, după selectarea punctelor de măsurare urmează stabilirea palpatorului pentru măsurarea acestora și stabilirea direcției de apropiere, avand toți acesti pași făcuți putem trece la dimensionarea cotelor toate aceste cote de grosime au fost dimensionate 0.8000 ±0.0500 mm. Sa început de la mijlocul piesei cu măsurarea grosimi acesteia. Au fost create tot câte două punctele de măsurare pe aceasi linie imaginară care trece prin piesă pentru a nu fi influențată cota finală. În figura 16 sunt prezentaste cele doua puncte cu care sa dimensionat prima cotă de măsurat (3d Polar Distance1) punctele folisite pentru a creea această dimnesionare sunt (Point1.1 și Point 2.1).

Se poate observa în figura 23 că atât la Point2.1 cât și la Point1.1 regasim poziționarea pe axe a acestora și diferențe doar pe axa Z și anume diferenta de material a piesei. Pentru o mai buna întelegere a acestei cote ele se pot observa și în figura 17.

Pornind de la această primă dimensionare au fost create și restul cotelor de măsurat pe piesă merg pe o linie dreaptă pana la capătul piesei au fost dimensionate în total 69 de cote de 0.8 ±0.0500 mm pe jumate din lungimea piesei pornind din centrul acesteia.

În fig. 18 piesa este asezată pe 3 pini de lungime 100 mm pentru a permite probei de măsurare să intre sub aceasta puntru a inregistra punctele de măsurare.

Studiul experimental 2. Scanarea piesei cu ajutorul bratului de scanare Romer Absolute Arm.

În tabelul 2 sunt toate specificațiile tehinice ale laserului HP-L 28.8 folosit la scanarea reperului din tema de diplomă.

Pelicula albă ce se observă pe piesa din fig. 18 este spray developant pentru albirea suprafetelor care urmează să fie scanate nu este obligatoriu folosirea acestui spray pentru ca nu avem suprafete luciaose care să reflecte razele infra rosu de scanare, dar este bine să folosim pentru că creste repetabilitatea punctelor scanate.

Tabel. 2

Programul folosit pentru scanarea cu nori de puncte este Polyworks pentru a putea scana o piesă, în programul polyworks trebuie definit un spațiu de lucru (worksplace) (fig. 19) pentru proiectul respectiv întrucat în acest spațiu de lucru se vor face mai multe operații atat scanarea cât si editarea modelelor scanate apoi construcția raportului de evaluare.

Odata creat și salvat workspace-ul se poate trece mai departe la urmatorul pas si anume inițializarea dispozitivului acesta fiind fixat pe talpa magnetică care la rândul ei este fixată pe placa de oțel este prins foarte bine și nu sunt probleme de a se mișca după pornirea brațului romer acesta își va face poziția de 0 după care va trece la inițializarea laserului de scanare operațiune ce durează aproximativ 5 minute.

Îndepliți acesti pași se poate trece la pornirea subprogramului de scanare și anume IMInspect. Odată pornit acest subprogram apare automat fereastra Romer Absolute Arm Peripheral (fig. 2.3) unde vom specifica toate informațiile în legatură cu scanarea care urmează să o efectuăm numele suprafeței și tipul acesteia Parametri de scanare calitatea texturală alte opțiuni de scanare pentru realizarea profilelor scanate și în ultimul rând configurațiile software-ului integrat RDS care ne permite control total asupra Scanerului HP-L 20.8 lațimea razei de scanare opțiuni de calibrare a acesteia și altele.

Fiind setate toate aceste obțiuni se va trece la scanarea piesei (fig.21). Scarea cavității interioare.

Dacă se depășeste viteza optimă scanări automat scade repetabilitatea punctelor iar suprafața scanată va fi plină de goluri. Pentru a remedia această problemă minoră se mai poate face încă o trecere cu Scanerul în lucru peste acea suprafață completând mai bine modelul scanat, în partea de sus stanga se poate vedea denumirea suprafetei scanate daca nu se modifică în prealabil aceasta va rămâne surface scan 1 și sub ea numărul de puncte înregistrate de aparatul de scanare până în acel moment.

În figura 22 se observă modelul scanat dupa 2 – 3 treceri cu scanerul în lucru peste toată suprafața piesei cavitatea acesteia si peretele exterior fiind formați.

După ce sa obtinut o supraftă scanată asemănătoare cu piesa fizică se poate trece la transformarea din nori de puncte în model poligonal sau se poate continua cu o altă scanare care să prindă și mai multe detalii ale piesei fizice care nu a fost posibil să se scaneze din prima așezare.

A doua scanare redenumită automat surface scan 2 apare cu o alta culoare pentru a facilita ulterior manupularea celor doua entități scanate cand se procedează la alinierea celor doua una cu alta.Pentru a doua scanare piesa a fost așezată cu partea de jos orientată în sus pentru a facilita o scanare mai bună a peretelui exterior si a parți de jos a piesei obținând astfel o scanare destul de bună pentru editarea ulterioară.

Alinierea celor doua scanări.

Pentru a alinia cele doua scanari avem mai multe opțiuni de a le alinia cum ar fi alinaimt după datumi (plane, linii, cercuri) aliniament „Best-Fit” ;i aliniament în puncte selectate manual pe cele două scanări – metodă pe care o vom folosi și noi pentru că nu avem specificații de datum sau alte cerințe de aliniament. În primă fază se dispun cele doua scanări în doua ferestre separat fig, 24a si acestea se vor roti apoi si muta pană cand sunt asezate în acelasi fig 24b.

După care se intră în modul point pair în acest mod cele doua scanări se rotesc sau se translatează simultan, în acest mod se începe și se selectează punctele pentru construirea aliniamentului în puncte Fig. 25.

După selectarea punctelor prin optiunea Align cele doua scanari se vor alinia la punctele luate pe fiecare piesă acest aliniament este cel mai putin precis dintre toate dar software-ul Polyworks dispune de optiunea de sub-sampling această obtiune iterează de până la 64 de ori pentru a nu și mai bine cele doua scanări și a le alinia cat mai corect. De menționat că încă nu sa făcut alinierea cu modelul 3D ideal al piesei pentru a face comparația care face si tema acestui studiu.

După aliniera celor doua scanari o să se suprapună și va arăta ca și cum ar fi una singură dar ele ramân în coontinuare două scanări pentru a le uni se selectează ambele scanări și se crează un model poligonal.

Rezultatul creări modelului poligonal din cele doua scanari se poate observa în fig. 2.10 acesta este acuma un singur corp model 3D creat după scanarea piesei.

Având acest corp creat se poate trece la editarea si finisarea modelului CAD, în al doilea sub-program de la Polyworks numit IMEdit vom edita mici erori rezultate în urma construcției modelului poligonal cum se pot vedea și în fig. 2.11 toate aceste zone care se vor edita sunt înconjurate de o linie portocalie.

Subprogramul IMEdit de la Polyworks dispune de un umar foarte mare de obțiuni de editare corecție si filtrare a modelului CAD pentru a corecta suprafețele care sunt anormale.

În urma corecțiilor de suprafață aplicate piesei se pot observa îmbunătățiri în textura piesei aceasta fiind îmbunătățită. (fig. 28)

Astfel obținem un model poligonal curat si fără anomalii în textură care tot prin acealși model de aliniament în puncte se va alinia cu modelul 3D ideal al piesei se aplică funcția de sub-sampling 1/64 interații după care se poate începe întocmirea raportului în sine.

Tabel 3. Variația grosimii piesei (Rezultate obținute prin măsurare CMM)

Tabel 4 Variația grosimii piesei în raport cu limitele de control și valoarea nominală (Rezultate obținute prin măsurare CMM)

Tabel 5. Analiza grosimii piesei (rezultate obținute în urma scanării)