Centru DE Prelucrare Vertical Cpv1000

CENTRU DE PRELUCRARE VERTICAL CPV1000

Capitolul 1. INTRODUCERE

1.1.CONSIDERAȚII TEORETICE

Mașina unealtă este un utilaj pentru prelucrarea prin așchiere a pieselor metalice. Mașina unealtă e aceea care prelucrează, modelează un semifabricat pentru obținerea piesei finite prin îndepărtarea surprusului sub formă de așchie, rezultând astfel mașinile de prelucrat prin așchiere.

Condițiile de precizie dimensională și calitate a suprafeței conduc la mașini-unelte constructiv diferite, chiar dacă suprafețele generate sunt identice ca formă. Spre exemplu: pentru suprafețe cilindrice, strungul și mașina de rectificat; pentru suprafețe plane, mașina de frezat și mașina de rectificat plan, etc. Centre de prelucrare orizontale și verticale fac posibilă execuția pieselor cu un grad înalt de complexitate.

Centre de prelucrare cu CNC au o mare varietate de aplicații, putând fi folosite la prelucrarea atât aluminiului cât și a PVC-ului, aliajelor ușoare și oțelului. Cea mai importantă caracteristică a lor este echiparea cu control numeric (CNC) și interoperabilitatea cu sistemele informatice și echipamentele de automatizări.

În special în domeniul tâmplăriei, aceste centre execută toate frezajele necesare ( găuri balamale, cremon, mâner, etc.) eliminând pantograful, freza, mașina de găurit canale de scurgere.

Caracteristicile mașinilor unelte:

productivitate foarte mare

timpi foarte mici de alimentare și evacuare a pieselor

precizie mare și constantă

ciclu de lucru farte mic

condiții ideale de evacuare a așchiilor

suprafața de așezare pe podea – foarte mică

cu 1,2,3,4 arbori principali

concentrare de operații: strunjire, frezare, rectificare, găurire

În funcționarea mașinilor unelte distingem două mișcări caracteristice:

mișcare principală, care poate fi circulară sau rectilinie și se caracterizează prin viteza de așchiere

mișcare de avans care este realizată prin deplasarea continuă sau intermitentă a piesei sau a sculei.

Mașinile unelte pot fi clasificate astfel:

după felul mișcării principale

mașini unelte cu mișcare principală circulară (strunguri, mașini de găurit, mașini de frezat, mașini de filetat, etc.)

mașini unelte cu mișcare principală rectilinie (mașini de rabotat, mașini de mortezat, etc.)

după felul mișcării de avans

mașini unelte cu avans continuu (strunguri)

mașini unelte cu avans intermitent (mașini de rabotat, mașini de mortezat, șepinguri, etc. )

După natura suprafeței de prelucrat (plană, cilindrică sau curbă) distingem:

mașini pentru prelucrarea suprafețelor plane (mașini de frezat, șepinguri)

mașini pentru prelucrarea suprafețe rotunde (strunguri, mașini de rectificat rotund)

mașini pentru prelucrat găuri (mașini de găurit, mașini de rectificat interior)

mașini pentru prelucrat filet (mașini de frezat și rectificat filet)

mașini pentru tăiat roți dințate (mașini de frezat, mașini de rabotat speciale, etc.)

mașini pentru prelucrarea suprafețelor curbe (mașini de copiat prin strunjire).

În funcție de criteriile tehnologice distingem următoarele tipuri de mașini unelte:

mașini unelte universale, folosite în general la producția individuala

mașini unelte de mare productivitate, caracterizându-se prin micșorarea universalității lor, prin mărirea rigidității și micșorarea numărului de trepte de viteză

mașini unelte monooperație, care execută o anumită operație la o anumită categorie de piese de diferite mărimi

mașini unelte specializate, care execută anumite operații pentru prelucrarea anumitor piese

mașini unelte speciale, care sunt proiectate și executate în mod special pentru executarea unei anumite operații la o anumită piesă

Mașinile unelte pot avea acționari diferite cum ar fi:

acționarea pe grupe: acționarea pe grupe a doua sau mai multe mașini unelte se realizează cu ajutorul unor transmisii prin curele acționate în majoritatea cazurilor prin motoare electrice trifazate (de obicei motoare asincrone); acționarea pe grupe este recomandată la acționarea mașinilor unelte care necesita puteri mici de 1 kW. Acest tip de acționare este rar folosită deoarece prezintă o serie de dezavantaje cum ar fi consum de energie mărit, întreținerea curelelor și a transmisiilor este costisitoare.

acționarea individuala: este utilizată pe scară largă prezentând avantaje cum ar fi: consumul de energie pentru acționarea mașinii unelte este proporțional cu timpul cât aceasta lucrează, realizează independența mașinilor între ele și ușurează instalarea sau mutarea lor.

Pentru ca o mașină unealtă să realizeze prelucrarea semiabricatelor în condiții tehnice (dimensionale, de formă, de poziție relativă, de calitate a suprafeei), ecomice (de productivitate, de cost) și de protecție prevăzute în documentația tehnică, ea trebuie să îndeplinească anumiți parametri de precizie.

De asemenea, pentru aprecierea stării tehnice a unei mașini unelte atât în activitatea de predare a acesteia beneficiarului, dar și în exploatare, se utilizează mai multe tipuri de verificări. Una dintre acestea este verificarea preciziei geometrice.

Verificarea preciziei geometrice se realizează în primul rând de către producător (fabricant) în faza reglajelor finale ale mașinii atunci când aceasta poate fi usor reglată.

1.2. MĂSURĂRI ȘI APARATURA UTILIZATĂ

Precizia geometrică este determinată prin verificare în stare nesolicitată a pozițiilor relative (în plan sau în spațiu) ale direcțiilor de deplasare ale diferitelor elemente mobile (organe de lucru) ale mașinii unelte.

Elementele de control care definesc precizia geometrică sunt mecanismele simple fus – lagăr și ghidaje – sanie.

Verificarea preciziei geometrice se referă la următoarele tipuri de măsurători:

rectilinitate

planeitate

paralelism

perpendicularitate

rotație

precum și la unele verificări special : divizarea, jocul unghiular, indexarea etc.

Rectilinitatea și planeitatea se măsoară în general utilizând următoarele metode :

nivela de precizie

nivela electronică cu cadran

nivelmetru electronic cu afișaj digital

metoda fantei de lumină

metoda urmei de vopsea

metoda riglei etalon și blocului de cale

interferometrul LASER

Paralelismul se măsoară , în general între o suprafață (de lucru sau ghidaj, etc. ) și o direcție de deplasare a unui element mobil

Aparatele de măsură și control (AMC –uri) utilizate: comparatorul cu cadran cu suport magnetic, rigle etalon.

Perpendicularitatea se măsoară în general între două direcții de deplasare a două elemente mobile ale mașinii unelte , între o direcție și o suprafață

AMC–uri utilizate: comparatorul cu cadran cu suport magnetic, etalon și/sau cilindru etalon.

Rotația este determinată prin controlul bătăii radiale , axiale și frontale față de o axă de rotație sau de un plan de referință normal pe aceasta.

AMC–uri utilizate: comparatorul cu cadran cu suport magnetic și dorn etalon.

Bătaia radială stabilește excentricitatea traiectoriei;

Bătaia axială stabilește amplitudinea mișcării alternative în direcția axială a unui element rotativ;

Bătaia frontală stabilește dacă suprafața plană normală pe axa de rotație rămâne în același plan;

Capitolul 2. PUNCT DE VEDERE ASUPRA UTILITĂȚILOR TEMEI

Piulita si surubul cu bile

Șuruburile cu bile recirculabile cu un singur început cu profil semicircular, cu recircularea peste unul sau mai mulți pași, sunt organe de mașini destinate transformării mișcării de rotație în mișcare de translație sau a transformării mișcării de translație în mișcare de rotație.

Șuruburile cu bile care fac obiectul studiului nostru se utilizează în construcția de mașini unelte, mecanică fină, aeronautică, etc., acționând sănii, mese și alte organe mobile ale acestor mașini, utilaje și aparate.

Notarea șuruburilor cu bile trebuie să cuprindă următoarele:

denumirea produsului (șurub cu bile)

diametrul șurubului ( mm )

pasul filetului ( mm )

sensul elicei filetului ( stânga sau dreapta )

numărul de piulițe ( prin cifre de la 1 la n )

clasa de precizie ( prin cifre: 0,1,2,3 sau 4 )

modul de asmblare al piuliței cu mașina ( cu flanșă sau fără flanșă )

Șuruburile cu bile se execută în funcție de diametrul nominal și pasul nominal. Fiecare mărime de șurub cu bile se poate executa în 2 variante:

cu o piuliță, atunci când se urmărește reducerea frecării în mecanismul respectiv, care la rândul său poate să fie cu flanșă sau fără flanșă

cu două piulițe pretensionate, atunci când este necesară o precizie de deplasare și o rigiditate ridicată care la rândul său să fie cu sau fără flanșă

În practica industriala șuruburile cu bile determină direct performanțele unui echipament sau a unei mașini – unelte. Datorită noilor tehnici de prelucrare, gama șuruburilor cu bile tinde să se extindă tot mai mult spre dimensiuni sensibile (diametre foarte mici de 2,3 mm).

Bilele pot fi confecționate din ceramică, sticlă, aluminiu, oțel ,oțel-inox, cum și partea filetată poate să se prezinte într-o gamă de forme și materiale.

Totuși profilul filetului este unul deosebit nefiind decât un elicoid cilindric (profilele adoptate în general fiind ogival si semicircular sau circular).

Ansamblul șurub cu bile este alcătuit dintr-un ax filetat ce prezintă un profil special, elaborat în condiții de respectare a fenomenelor de conformitate de la rulmenți, bile prin care se transmite mișcarea, mai precis forța necesară piuliței, care la rândul ei are un profil conjugat cu cel al filetului.

Proprietatea fundamentală care face acest ansamblu atât de căutat în aplicațiile cu eforturi mari, dar forțe de frecare mici, este contactul punctiform care se realizează între piuliță — bile — șurub. Pentru a putea transmite mișcarea bilele se deplasează în zona de contact piulița – bile – șurub din interiorul piuliței urmând o traiectorie circulară spre a reveni din nou în zona contactului respectiv. Fenomenul poartă denumirea de recirculare a bilelor.

Figura1. Ansamblul șurub cu bile

Sistemul de recirculare a bilelor între piuliță și șurub poate fi:

în interiorul piuliței

în exteriorul piuliței

Figura2. Ansamblu surub cu bile, piulita, rulmenti si lagare

Vom alege șurubul cu o piulită, deoarece avem nevoie să reducem frecarea în mecanismul necesar și o rigiditate ridicată.

Durata de utilizare recomandată, a unui șurub cu bile în diferite domenii este:

mașini unelte 20.000 h

echipamente industriale 10.000 h

echipamente de măsură 15.000 h

Ghidajele liniare

Precizie, dinamică și fiabilitate în orice situație posibilă, pentru orice problemă de deplasare. Ghidajele cu șine profilate și ghidajele cu bucșe cu bile stau la baza mișcărilor precise ale mașinii și ale proceselor de prelucrare de orice fel.

Ghidajele lineare sunt elemente de suspensie pentru mișcări de translație. Ca și la rulmenții de rotație, și aici se deosebește daca forțele de susținere sunt preluate de elemente de rostogolire sau de alunecare.

Cerințele impuse componentelor lineare sunt la fel de diverse ca și aplicațiile în care acestea sunt utilizate. Astfel, la sistemele de transport și de alimentare se solicită în principal viteză și exactitate de poziționare, în timp ce la mașinile de măsurat, precizie și rigiditate. Pentru alegerea ghidajului optim din multitudinea de variante existente, o consiliere detaliată este inevitabilă.

Fiecare tip de ghidaj linear are proprietăți caracteristice și se pretează pentru anumite cazuri de suspensie. Reguli general valabile pentru alegerea tipului de ghidaj au o valabilitate limitată, deoarece de multe ori trebuiesc luați în considerare mai mulți factori contradictorii.

Astfel, pe lângă sarcină, accelerație, viteză și cursă, trebuiesc considerate și alte influențe precum temperatura, lubrifierea, vibrațiile, montajul, întreținerea, etc.

Ghidajele se compun dintr-un ansamblu șină-cărucior, dintr-un un sistem bucșă lineară-tijă rotundă sau din două șine cu colivii plane cu role, respectiv cu bile. Ansamblele lineare antrenate sunt sisteme complete cu una sau cu mai multe axe de deplasare, cu sistem de ghidare mecanic, cu motor electric și cu o unitate de comandă electronică corespunzătoare.

Ghidajele lineare sunt lagăre conducătoare gata de montaj pentru curse, cel mai adesea, nelimitate. Ghidaje și seturile de ghidaje cu colivii plane se utilizează, datorită cinematicii coliviei, până la câteva excepții, pentru curse limitate. Lagărele preiau forțe și momente din toate direcțiile.

Ghidajele cu bucșe cu bile sunt adecvate pentru sarcini din două direcții și compensează erorile statice de nealiniere ale tijelor de susținere.

Pentru a îndeplini condițiile de rigiditate și exactitate în funcționare, majoritatea ghidajelor se pot pretensiona ori din fabricație ori la montaj. Prin clasele diferite de precizie și pretensionare, se pot realiza fără probleme aplicații cu cerințe înalte de ghidare și poziționare.

Pentru stabilirea mărimii ghidajului se iau în considerare în primul rând înălțimea disponibilă și tipul de încărcare, iar după aceea cerințele la durata și siguranța de funcționare a suspensiei. În general ghidajele cu role preiau, la dimensiuni comparabile, sarcini mai înalte decăt ghidajele cu bile.

Pentru sarcini mici până la medii și pentru mișcări dinamice înalte se folosesc de cele mai multe ori ghidaje cu bile, la sarcini înalte ghidajele cu role. Pentru sarcini foarte înalte se folosesc adeseori ghidajele cu ace cu colivie plană sau cele cu role de recirculare.

Dacă la suspensiile cu rulmenți, elementele suspensiei sunt separate între ele prin corpuri de rostogolire, la suspensiile de alunecare componenta mobilă alunecă pe șina sau tija suport. În funcție de tipul de construcție al ghidajului, stratul de antifricțiune se aplică pe componenta mobilă sau pe cea fixă. Lubrifierea are loc prin lubrifianți depozitați în stratul de alunecare.

Lagărele lineare de alunecare sunt lagăre conducătoare pentru curse nelimitate. Ghidajele de alunecare au o uzură redusă, se pot încărca static înalt, sunt insensibile la șocuri și impurități, silențioase și funcționează fără smucituri. Ghidajele de alunecare fără intreținere nu trebuiesc lubrifiate, materialele de antifricțiune cu întreținere redusă dispun de calități bune de funcționare uscată. Prin calitățile lor multiple, acestea se folosesc în multe domenii, în special atunci când lagărele nu permit intreținere sau trebuiesc întreținute la intervale îndelungate.

Figura3. Ghidajele liniare fixate pe batiul masinii unelt

e

Durata de funcționare a unui ghidaj linear de alunecare depinde în principal de încărcarea lui, de viteză, temperatură și de durata de funcționare continuă. Pe lângă acestea, se adaugă factorii limitativi cum ar fi de exemplu impuritățile, coroziunea la funcționare uscată sau posibila supraîncălzire a lubrifiantului în cazul unei lubrifieri insuficiente. Durata nominală este întotdeauna o valoare orientativă.

Multe influențe exterioare asupra lagărelor lineare de alunecare sunt incalculabile. Teste individuale, în condiții reale de utilizare, prezintă de aceea cea mai bună garanție în ceea ce privește durata de funcționare.

Transmisia prin curea

Transmisiile prin curele sunt transmisii mecanice, care realizează transmiterea mișcării de rotație și a sarcinii, de la o roată motoare la una sau mai multe roți conduse, prin intermediul unui element flexibil, fără sfârșit, numit curea.Transmiterea mișcării se poate realiza cu alunecare (la transmisiile prin curele late sau trapezoidale) sau fără alunecare (la transmisiile prin curele dințate).

Transmiterea sarcinii se realizează prin intermediul frecării care ia naștere între suprafețele în contact ale curelei și roților de curea (în cazul transmisiilor cu alunecare) sau prin contactul direct dintre dinții curelei și cei ai roții (în cazul transmisiilor fără alunecare).

Figura4. Profilul curelelor sincrone

Cureaua dințată se compune dintr-un element de înaltă rezistență 1, înglobat într-o masă compactă de cauciuc sau material plastic 2. Suprafața exterioară și zona danturată sunt protejate cu un strat 3, din țesături din fibre sintetice rezistente la uzură și la agenți chimici și termici. Elementul de rezistență 1 poate fi realizat din cabluri metalice, din fibre de poliester sau fibre de sticlă.Dantura poate fi dispusă pe o parte a curelei (fig.4 a) sau pe ambele părți (fig.4 b).

Figura5. Moduri de transmisie a miscarii cu ajutorul curelei sincrone

Curelele cu dantură pe o singură parte se folosesc la transmisiile cu axe paralele și ramuri deschise, cu sau fără rolă de întindere (fig5 a și b), iar curele cu dantură pe ambele părți se folosesc la transmisiile cu mai mulți arbori, dispuși de o parte și de alta a curelei (fig5. c). Dinții curelelor pot fi trapezoidali, parabolici și semicirculari.

Profilul clasic al dintelui este cel trapezoidal, în ultimul timp executându-se și profile curbilinii, prin aceasta urmărindu-se reducerea zgomotului și îmbunătățirea modului de intrare și ieșire în și din angrenare. Profilul cu formă parabolică permite utilizarea dinților mai înalți în raport cu profilul tradițional.

Această caracteristică, cumulată cu robustețea dintelui, permite o creștere a sarcinii transmise și o reducere a interfeței create în timpul angrenării dintre dintele curelei și cel al roții. Forma parabolică determină următoarele avantaje: reducerea zgomotului în funcționare; sporirea puterii transmise; creșterea rezistenței dintelui la oboseală.

Transmisiile prin curele dințate realizează transmiterea mișcării fără alunecare, dinții curelei angrenând cu dantura roții de curea. Aceste transmisii cumulează avantajele transmisiilor prin curele late și ale transmisiilor prin lanț. Datorită avantajelor pe care le prezintă, aceste transmisii s-au impus, fiind utilizate în multe domenii, cum ar fi: construcția de autovehicule (la sistemul de distribuție); construcția mașinilorunelte, construcția mașinilor textile, birotică, computere, proiectoare, mașini de scris etc.

Roți pentru transmisiile prin curele

O roată de curea se compune din următoarele părți: obadă, disc sau spițe și butuc. Roțile de curea trebuie să îndeplinească, în principal, următoarele condiții: să fie cât mai ușoare, dar să asigure transmiterea sarcinii; să fie bine echilibrate; să asigure un coeficient de frecare ridicat și să nu uzeze cureaua; să suporte viteze periferice mari. Materialele folosite la realizarea roților pentru transmisiile prin curele sunt: fonta (folosită cel mai frecvent), oțelul, aluminiul, materialele plastice, lemnul sau cartonul presat.

Roțile pentru curelele dințate trebuie să asigure o angrenare corectă cu dinții curelei, trebuie să asigure și poziția corectă în plan axial a curelei, de aceea, la aceste roți, trebuie prevăzute reazeme laterale.

Figura 6 Tipuri de roti dintate

În fig. 6 sunt prezentate câteva soluții pentru realizarea roților dințate, pentru curelele dințate. În fig. 6, a și c sunt prezentate roți cu umeri de ghidare a curelei într-un singur sens, în fig. 6, b cu ghidare în ambele sensuri și în fig. 6, d fără ghidare axială.

2.1. CONDIȚII TEHNICE DE CALITATE

Prelucrarea mecanică a pieselor trebuie să asigure realizarea dimensiunilor, toleranțelor, rugozității și a condițiilor tehnice corespunzător documentației de execuție conform standardelor în vigoare.

Toate piesele vor fi din oțel carbon de calitate, vor fi tratate termic conform desenelor de execuție, trebuie să fie lipsite de fisuri, microfisuri, stratificări și neuniformități, de duritate în afara limitelor admise de documentația de bază.

Operațiile de finisare ale șuruburilor și piulițelor se execută în încăperi termostate, limitele maxime admise ale variației de temperatură în încăperile de lucru sunt indicate în funcție de clasa de precizie (pentru IT1→1°C; pentru IT3→2°C; pentru IT5→4°C; pentru IT7→6°C; pentru IT 10→10°C ).

Șuruburile cu bile sunt produse nerecuperabile.Diametrul nominal este diametrul teoretic al cilindrului care conține centrele bilelor care sunt în contact cu șurubul și piulița în punctele teoretice de contact.

Pașii sunt deplasarea piuliței în raport cu șurubul la o rotație egală cu 2πrad. Pasul nominal este valoarea pasului utilizată pentru identificarea șurubului cu bile.

Deplasarea nominală este produsul dintre pasul nominal și numărul de rotații.

Cursa utilă este parte a deplasării pentru care se impugn condiții de precizie.

Cursa suplimentară este parte a deplasării corespunzătoare începutului , respentiv sfârșitului porțiunii filetate.

Sarcina axială statica de bază este sarcina statica axială , aplicată unui șurub cu bile care provoacă o deformație permanenta de 1/10000 din diametrul bilei în locul de contact cel mai încărcat , dintre bilă și calea de rulare.

Forța de prestrângere se face în cazul șurubului cu două piulițe, sarcina rezultă din deplasarea axială relativă a celor două piulițe, în scopul eliminării jocului și maririi rigidității.

În timpul utilizării, temperatura mediului nu trebuie să coboare sub -30°C și nici peste +55°C.

Pe produs se marchează prin inscripționare cu creion electric pe partea exterioară a piuliței, respective carcasă într-un loc vizibil următoarele:

marca de fabricatie

codul șurubului cu bile

clasa de precizie

anul de fabricație

seria șurubului cu bile

Pentru protecția contra-coroziunii, șuruburile cu bile trebuie conservate cu tectil, garantându-se protecția acestuia pe o durată de 12 luni de la data conservarii, în condițiile respectării prevederilor de umiditate și temperatură.

În vederea transportului, șuruburile cu bile se introduce în lăzi de lemn masiv conform STAS 4857, blocându-se piulițele împotriva deplasării. Pentru șurubul cu bile mai mare de 1000 mm acesta se sprijină pe suporți de lemn intermediari, amplasati la aproximativ 500 mm distanță.

Este interzisă dezambalarea și deconservarea șurubului cu bile, dacă montajul pe mașină nu se face imediat.

La livrare fiecare șurub cu bile este insoțit de certificatul de calitate, fișa de măsurători și fișa tehnică a produsului, care conține instrucțiuni de montaj și exploatare.

Operația de asamblare se face în spații curate, uscate și protejate împotriva intemperiilor. Asamblarea surubului cu bile este prezentata in figura urmatoare.

Figura7. Montajul corect al surubuluicu bile

Termenul de garanție este de 12 luni de la montarea șurubului cu bile pe mașină , și 18 luni de la livrarea șurubului cu bile de către producător, cu condiția respectării prevederilor mai sus menționate.

2.2. CARACTERISTICI GEOMETRICE ALE SURUBULUI CU BILE

Bătaia radială a suprafeței exterioare a fusurilor lagărelor față de suprafața exterioară a șurubului

Metoda de verificare: șurubul cu bile se așează pe două prisme în V. Comparatorul cu cadran se așează astfel încât palpatorul acestuia să atingă perpendicular suprafața fusului lagărului, într-un plan care conține axa de rotație la distanța aleasă.

Șurubul se rotește încet și se înregistrează indicațiile comparatorului la o rotație. Bătaia radială a suprafeței exterioare se obține făcând diferența algebrică maximă între indicațiile comparatorului.

Bătaia radială a suprafețelor exterioare de centrare a piuliței față de suprafața exterioară a șurubului

Metoda de verificare: șurubul cu bile se așează pe două prisme în V. Comparatorul cu cadran se așează astfel încât palpatorul acestuia să atingă perpendicular suprafața piuliței într-un plan care conține axa de rotație și cât mai aproape de suprafața de așezare a flanșei.

Șurubul trebuie blocat împotriva rotirii. Se rotește încet piulița și se înregistrează indicațiile comparatorului la o rotație. Bătaia radială a piuliței este diferența algebrică maximă între indicațiile comparatorului.

2.3. CARACTERISTICI FUNCȚIONALE

Abatea limită a momentului de frecare și variația momentului de frecare.

Metoda de verificare: șurubul cu bile se supune verificării momentului de frecare după efectuarea unui rodaj de minim 4 ore la turația minimă prescrisă în documentația de execuție.

La șuruburile cu două piulițe, acestea nu sunt supuse unei solicitări axiale exterioare ei numai forței de prestrângere stabilită.

Șurubul este antrenat în mișcarea de rotație de un motor electric și se înregistrează valorile momentelor efective la deplasarea pe întreaga lungime filetată a șurubului.

Cu ajutorul unui traductor de moment , a unei punți de măsurare, și a unui instrument de înregistrare, care se conectează la un PC unde se face cu ajutorul unui program adecvat.

2.4. AVANTAJE CONTRUCTIVE

Avantajele constructive ale șurublui cu bile sunt:

funcționare în timp îndelungat în condițiile unor încărcări cu sarcini mari și de precizii înalte

cote și dimensiuni relative mici și adaptarea lor în diferite forme geometrice constructive

posibilitatea alegerii clasei de precizii

precizia de deplasare ridicată, cu posibilitate de eliminare a jocurilor la capăt de cursă

obținerea unor transmisii cu randament ridicat

rigiditate ridicată

repetabilitate excelentă

continuitate lină în deplasarea piuliței pe șurub

siguranță în funcționare

Tehnologia de execuție a unui șurub cu bile este destul de greoaie, ceea ce nu permite executarea șuruburilor de către oricine și în orice condiții.

Deși costul de producție al unui șurub cu bile este puțin mai ridicat în comparație cu alte tipuri de mecanisme, acesta ne oferă avantajul fiabilității, implicit al utilizării pe termen mai lung.

Capitolul 3. BREVIAR DE CALCUL

3.1. ALEGEREA ȘI DIMENSIONAREA MOTORULUI DE AVANS

Pentru a reuși să ducem la bun sfârșit acest proiect avem nevoie de un avans de pe axa X, vom alege un servomotor, având ca și cod: 1FT7 102 – OAF792 cu 3000 de rot / min la 10 Nm, pentru ca:

turația = avans rapid / pas = 30 000 / 10 = 3 000 rot / min

avansul mesei = 20 m / min, rezultand un pasul, pas = 10

Ftg = 90,5 [ daN ]

Fax = 90,5 / 0,03= 3 016,66 [daN]

– randamentul = 0,9

Fef ax = Fax * µ = 3016,66 * 0,9= 2 714,99 [daN]

În regim staționar:

Far ≈ 600 [daN]

F frecare = G * µ = 2 000* 0,08 = 160 [daN]

F frecare produs = Fpt * µ = 500 * 0,08 = 40 [daN]

F rot = 600 + 160 + 40 = 800 [daN]

În regim dinamic :

F * t = m * v

F * 0,35 = 2 000 * 0,35

F= 20 000 [daN]

F fr statică = 160 + 40 = 200 [daN]

F fr dinamică = 0,35* F fr statică = 0,35 * 200 = 70 [daN]

F din = F + F fr statică + F fr dinamică = 20 000 + 200 + 70 = 20 270 [daN]

2 714,99 [daN] ………………………………………..18 [Nm]

20 270 [daN] ……………………………………………X

X= = 134,441 [Nm]

X – momentul motorului

J = 53 * 10 -4 [kg m 2]

J = momentul de inerție al motorului

Cuplul impulsional admisibil al motorului este k MM , unde k = 2,5.

MM = M t surub *1/0.5 = F ax * tg α * µ* 2 = 3 016,66* 0,03 * 0,9 * 2 = 162,89 [Nm]

M imp = 2,5 * 162,89 = 407,25 [Nm]

3.2. DIMENSIONAREA ȘI ALEGEREA ROȚILOR DE CUREA ȘI A CURELEI

Având raportul de transmisie de 1 : 2 unde avem:

z1 – roata mică = 34 dinți ( roata de curea care vine pe axul motorului)

z2 – roata mare = 68 dinți ( roata care se alege cu numărul de dinți mai mare pentru a avea un moment mai mare la piuliță )

= 163* 2 = 326 [Nm]

unde : Ms – momentul șurubului

MM – momentul motorului

Curea dințată Poly Chain GT

Puterea transmisă prin curea la 3000 [rot/min ] cu lățimea de 75 [mm] , pas de 8 [mm] este de 50 KW.

Momentul de transmitere în curea :

Pentru a avea un sistem cât mai rigid , roțile de curea vor fi rigidizate : pe axul motorului printr-un sistem elastic de blocare, care este indicat a se folosi la mecanisme de avans pentru a elimina jocurile din lanțul cinematic al mașinii, iar pe lagărul piuliței rotitoare cu șuruburi speciale.

3.3. CALCULUL ȘI DIMENSIONAREA ȘURUBULUI CU BILE

Predimensionarea șurubului cu bile se face cu relația

, unde :

F – forța axială ce solicită șurubul = 20 000 [daN]

– rezistența admisibilă la compresiune = 180 [daN / cm 2]

pornind de la datele inițiale ale proiectului vom avea :

Pentru un șurub cu bile de Ø 40 x 10 unde pasul , p = 10, avem :

capacitatea de încărcare

dinamică C = 50000 [daN]

statică C0 = 86300 [daN]

rigiditatea

șurubului Rst = 211 [ daN / µm]

Numărul de circuite de bile i = 4 , pentru a avea portanța mai bună s-au ales un număr de 4 circuite de bile .

Dimensiunile șurubului [mm] :

d1 = 38 [mm] diametrul de vârf al șurubului cu bile

d2 = 33,8 [mm] diametrul de fund al șurubului cu bile

D1 g6= 63 [mm] diametrul exterior al piuliței

D5 = 93 [mm] diametrul exterior al flanșei piuliței

D6 = 125 [mm] diametrul de dispunere a găurilor de fixare pe flanșa piuliței

D7 = 13,5 [mm] diametrele găurilor în flanșă pentru șuruburile de fixare

L1 = 189 [mm] lungimea totală a piuliței incluzând și flanșa

L3 = 21,5 [mm] lățimea flanșei

jocul axial maxim : j = 0,09 [mm]

ungerea se face cu ulei

Momentul necesar antrenării unui ansamblu șurub piuliță se poate determina cu relația:

Fp = forța de prestrângere = 750 [daN]

În urma calculului de dimensionare este suficient un motor de 40 [Nm] .

Calculul duratei de funcționare

Durata de funcționare a mșinii : Lh durata de utilizare a mașinii durata de utilizare a șurubului

unde :

L h – durata de viață [h]

L – durata de viață [rot] = 20000 [h] * 60 *1500 = 1 800 000 000 [rot]

n m –viteza de rotație medie [rot / min]

unde :

ni – turația corespunzătoare forțelor Fi

pi – procente de aplicare în timp a forțelor Fi într-un ciclu de lucru

sarcina axială :

unde :

Fk – sarcina axială teoretică admisibilă

f – valoarea corecției dependente de paliere

d2 – diametrul nominal [mm] = 68 [mm]

lk – lungimea

viteza maximă

unde :

nk – viteza critică

f – valoarea de corecție

d2 – diametrul nominal [mm] = 68 [mm]

ln – lungimea critică pentru piuliță [mm]

ll – lungimea filetată [mm]

Pentru piuliță pretensionată :

n k zul = 0,8 nk

unde:

n k zul – viteza de funcționare admisibilă

Lungimea șurubului cu bile va fi egală cu :

partea filetată a șurubului ( 1950 ) + fusul din lagărul principal ( 250 ) + fusul din lagărul secundar ( 250 ) =2450

3.4. CALCULUL ȘI DIMENSIONAREA RULMENȚILOR

Rulmenții vor fi aleși din catalogul firmei : INA. Pentru ungerea rulmenților se va folosi vazelină.

Pozitionarea rulmentilor dupli este prezentata in figura urmatoare:

Figura8. Pozitionarea rulmentilor

Rulmenți pentru lagărul piuliței sunt rulmenții firmei INA : INA FAG_zkln5090-2z   rulment cvadruplex împerecheați în ,,O” .

Dimensiuni : Ø 50 x Ø 90 x 34 unde:

d = Ø 50 [mm] – diametrul interior al rulmențolor

D = Ø 90 [mm] – diametrul exterior al rulmenților

B= 34 [mm] – lățimea rulmenților

α = 600

Forța axială transmisă > Forța radială

Raportul , e = 1,14 – sarcina echivalentă.

Pentru rulmenții montați în tandem :

Pt = 0,35 Fr + 0,57 Fa =0,35 75 + 0,57 21000 = 26,25 + 11970 =11996,25 [daN]

Sarcina de încărcare a rulmenților, sarcina radială de bază [N] :

dinamică Ca = 59000 [N]

statică C oa = 108000 [N]

Pentru ungerea cu vaselină se recomandă de către producătorul rulmenților o rată de maxim 3000 [rot / min ] .

Rulmenții utilizați la mașinile unelte au o durată de funcționare ( Lf ) aproximativ egală cu 25000 [h , cu o turație ( n ) de aproximativ 1000 [rot / min ], aceasta reprezentand durabilitatea.

Capitolul 4. CALCULUL PREȚULUI DE COST AL MECANISMULUI DE AVANS PE AXA X

La stabilirea prețului de cost se ține cont atât de prețul componentelor care vin de la diferiți furnizori cât și de prețul de cost al reperelor specifice.

Prețul de cost al acestui ansamblu proiectat se face in moneda

4.1. PREȚURI DE OFERTĂ

C [ € ] = C1 C2 C3 C4

unde :

C1 = coeficient de negociere 1,05

C2 = coeficient de asigurare service în TG 1,06

C3 = coeficient de siguranță 1,03 – 1,05

C4 = profit 1,20 – 1,25

Preț țintă = Preț competiție C5

C5 = corficient subunitar 0,85 – 0,95

Preț țintă pentru mecanism de avans este 25 000 €.

C = materii prime și materiale + manoperă + regie

Materii prime și materiale – piese

specifice

comerț

normalizate

Piese specifice

semifabricate – oțel

turnate fontă

(130 € kg + preț piesă brută modele de turnare ) / numărul de piese

(130 € * 550 kg + 7500 €) / 10 = 7 900 €

sudate

1,5 € * 5 kg brut = 7.5 €

laminate

5,8 € * 4 kg brut = 19,2 €

manoperă

turnate fontă si sudate

4,5 € * 2 kg brute = 9 €

laminate

8 € * 4 kg brut = 52 €

regia : Manopera = M * C6

C6 = coeficient între 5…8

M = 20 € 230 h 5 = 23 000 €

Mecanism de avans :

șurub cu bile 1,25 € / m * l = 1,25 € / m x 2,5 = 3 125 €

rulmenți 1400 € / set 4 = 5 600 €

motor + variator 3 800 €

curea + roți de curea 845 €

ghidaje: 750 €/buc * 2buc = 1500 €

patine: 95 €/buc * 4 buc = 380 €

organe de asamblare 200 €

normalizate 95 €

Piese specifice :

7900 € + 7,5 € + 19,2 € = 7926,7 €

Piese comerț :

3 125 € + 5 600 € + 3 800 € +845 €+1500€+380€ + 200 € +95 € = 15545 €

Manoperă : 9 € + 52 € = 61 €

Regia : 1400 € ( 25 € * 280 h * 2 )

C= piese comeț + manoperă + regia = 15545€ + 61 € + 1400 € = 17 006 €

Prețul de cost calculat cu un profit de 15 % va fi :

Pcost = C * 15 % = 17 006€ * 1,15 = 15 596.5 €

Prețul de vânzare la intern contine și 24 % TVA , având valoarea de :

P vânzare = 15 596.5 € * 1,24 = 24 250.556€

Capitolul 5. ELEMENTE DE ESTETICĂ INDUSTRIALĂ, PROTECȚIA MUNCII, CONDIȚIILE ERGONOMICE

În construcția de mașini se impune ca producția să fie mare, să corespundă calitativ, și să aibă un preț de cost scăzut, să corespundă din punct de vedere estetic, ergonomic și al protecției muncii.

Se menționează că estetica și ergonomia contribuie la o mai bună eficiență economică, în sensul că se manifestă o eleganță a formei și culorii, acestea ducând la o mai mare plăcere a muncitorului de a lucra, astfel că în final se va mării și productivitatea muncii.

Se mai menționează mărimea indicelui de utilizare a mașinii, reducerea consumului energiei electrice, creșterea durabilității mașinilor între reparații, căci o mașină estetică și ergonomică este uti1izată și păstrată cu o mai mare grijă de către muncitor.

În ceea ce privește estetica mașinilor – unelte, acestea trebuie să îndeplinească unele condiții ca împletirea frumosului cu utilul, având ca scop fundamental ușurarea muncii, protecția muncitorului contra accidentelor, crearea unor stări plăcute, de satisfacere, pentru eliminarea sau reducerea oboselii fizice.

Realizarea acestor cerințe se obține, în general, printr-o intensă automatizare, care ușurând munca fizică permite creșterea muncii intelectuale, creșterea atenției și a posibilității de a reacționa mai repede în cazurile neprevăzute.

Satisfăcând cerințele automatizării în lumina esteticii mașinilor unelte înseamnă folosirea, Ia exterior, a unor manete, roți de mană, panouri de comandă, butoane ușor manevrabile, dispuse la îndemână.

Trebuie avut în vedere că muncitorul lucrează zi de zi 8 ore la aceeași mașină unealtă și că formele acesteia, butucănoase sau nu, finisate sau zgrunțuroase, le privește sau ia contact cu ele mereu, ceea ce poate avea influențe psihice negative sau pozitive, influențe care se răsfrâng asupra modului său de lucru și în final asupra calității produselor pe care le confecționează pe mașina – unealtă respectivă.

O problemă importantă, relevată de estetica industrială se referă la culorile în care sunt vopsite mașinile unelte. Referindu-ne la acoperirea și colorarea suprafețelor pieselor componente în frecare, aceasta le face atât în scopuri decorative – estetice cât ăi funcționale ca de exemplu protecția anticorozivă, acoperiri pentru micșorarea coeficientului de frecare, etc.

Culoarea se alege în funcție de mașina respectivă, precum și în funcție de faptul dacă este plasată în hală sau în aer liber. Din acest punct de vedere există culori ca alb, negru sau gri, care sunt mai puțin agresive, mai discrete și astfel mai agreate de muncitori, deoarece între diferite culori și compararea anului în producție există o legătură strânsă care se poate manifesta prin acțiuni pozitive sau negative, ca de exemplu, accelerarea ritmului de lucru, respectiv întârzieri în efectuarea lucrării.

În acest sens, având în vedere cele indicate mai sus se recomandă:

-în ateliere mici mașini în albastru.

-în hale mari se recomandă culori ca portocaliu, galben sau roșu.

-pentru munci monotone care cer migală se preferă culoarea roșie care este în același timp și un stimul.

-pentru muncile care cer un efort nervos sau intelectual, se recomandă culorile pastelate, asociate cu elemente decorative.

-în sectoarele calde se utilizează verde și albastru chiar dacă halele sunt mari

-în hale mari, deschise și friguroase se aplică culori care dau senzația de căldură ca roșu sau portocaliu.

-în hale 390 motoare se prefera culori nesaturate.

-în medii uscate se recomandă verde și albastru, deoarece sunt apropiate de culoarea apei.

-în medii umede se utilizează culoarea nisipului și galben, respectiv portocaliu deschis.

În concluzie se poate afirma că ambianta culorilor se face pentru a exista un echilibru între natura efortului fizic sau intelectual și efectul pe care-l are acesta asupra reacțiilor din subconștientul omului.

Protecția muncii impune unele norme care au drept scop ocrotirea personalului muncitor de eventualele accidente. În munca pe mașini – unelte în funcțiune există multe surse de accidentare dintre care se amintesc următoarele:

prezența unor muchii proeminente.

prezența așchiilor și a prafului abuziv.

neechilibrarea pieselor în mișcare de rotație.

posibilitatea electrocutării.

Fată de aceste surse de accidentare trebuiesc luate o serie de măsuri:

proiectantul trebuie să conceapă în mod corespunzător echilibrarea pieselor în mișcare de rotație.

prevenirea accidentelor datorită posibilității de electrocutare, care constă în primul rând din legarea mașinii unelte de pământ iar iluminatul pe mașina se face sub 24V.

trebuie să existe un sistem de decuplare a manetelor respectiv roților de mâna (a avansului manual) în cazul acționării de la motor. În caz contrar ele rotindu-se odată cu arborele (la o rotație cu turație mare) ar prezenta o sursă de accidentare.

trebuie evitat sursele de zgomot. Zgomotul este adesea cauza oboselii a nervozității muncitorului, fapt care face să scadă cantitativ și calitativ rezultatele producției.

Pentru acestea se pot aplica unele măsuri ca:

echilibrarea sau amortizarea forțelor parazite care se pot produce într-un mecanism.

utilizarea unor roți dințate cu dinți înclinați în loc de roți dințate cu dinți drepți.

executarea cu precizie și rugozitate mică a suprafețelor cuplelor de frecare, care pot produce zgomot, ca de exemplu roțile dințate, și a echilibrare precisă a maselor.

alegerea mai prejudicioasa a materialelor.

evitarea sau proiectarea corectă a suprafețelor care pot provoca vibrații.

Aspectele ergonomice au drept scop economisirea mișcării și reducerea oboselii muncitorului. În timpul deservirii mașinii, muncitorul deseori obosește, oboseala ce provine din risipa de forță musculară datorită modului cum sunt executate mișcările. Cu cât mișcările sunt mai greoaie, cu atât oboseala crește.

Studiile ergonomice privind natura mișcărilor în timpul lucrului pe mașină au dus la următoarele principii:

mâinile trebuie eliberate de orice sarcină.

mișcări1e trebuie să fie cât mai ușoare, scurte și cât mai rare în măsura în care situația respectivă o permite.

mărirea randamentului mașinilor, trebuie să conducă la îmbunătățirea securității muncii, adică producție și productivitate mărită, care nu trebuie făcute cu riscuri de accidentare în muncă.

muncitorul trebuie să poată lucra pe scaun sau în picioare după dorință, observând astfel întregul proces de producție.

manivelele, roțile de manevră trebuie să fie ușor de mânuit și accesibile.

trebuie evitat controlul muscular și mintal al mișcărilor.

BIBLIOGRAFIE

Ganea, M. – MAȘINI ȘI ECHIPAMENTE TEHNOLOGICE PENTRU PRELUCRAREA suprafełelor ÎN 4 ȘI 5 AXE CNC, ISBN 973-613-598-5, Ed. Univ. Din Oradea, 2004

Ganea, M. Mașini unelte și sisteme flexibile, Editura Universității 2010, Reactualizare

Ganea, M. ș. a., Prelucrarea flixibilă a pieselor prismatice, Editura Universității 2000

Ganea, M. Mașini Unelte și sisteme flexibile și echipamente pentru prelucrarea pieselor prismatice, Volumul I, Editura Universității 2009

Ganea, M. ș. a, Tehnologia prelucrării curbelor spațiale, Editura Universității 2000

Ganea, M. – Masini si Echipamente pt prelucrarea in 4 si 5 axe CNC, Ed. Univ. din Oradea, 2010, ISBN 978-606-10-0041-8;

Ganea, M. ș. a, Sisteme flexibile, roboți și linii flexibile, Editura Universității 2002

Albu Andrei, ș. a, Proiectarea mașinilor, Institutul Politehnic, Cluj Napoca 1986

Botez Emi, Mașini unelte, Editura tehnică București, 1978, Vol I, II

X X X – Siemens, Servomotoare & Simodrive units

X X X – INA , torrington – fafnir

X X X – Deutche star

X X X – Gates poly chain gt

X X X – VERICUT–program de simulare DEMO, SUA, 2014

X X X – VF-Series_Service_Manual_96-7045_English_Nov_26_1993

http://www.boschrexroth.com/en/xc/products/product-groups/linear-motion-technology/index?language=en

X X X – Precision Ball Screw Assemblies Asia Series Catalog

https://c4b.gss.siemens.com/resources/images/articles/6zb5711-0ak30-0aa0.pdf

http://medias.schaeffler.com/medias/de!hp.ec.br.pr/ZKLN..-2Z*ZKLN5090-2Z;aSuTemrEqxga

http://www.isel.ro/catalog-web.pdf

http://medias.schaeffler.de

http://www.siemens.com

ANEXE

Se alege surubul cu bileimpreuna cu piulita:

Din fereastra de configurare a surubului cu bile se alege varianta de surub cu bile

Se precizeaza lungimea surubului cu bile in functie de cursa pe axa X

Surub cu bile: Surub cu bile FDM_E_C_80x10Rx

Se alege Pillow Blocks impreuna cu piulita

https://www.boschrexroth.com/irj/portal/anonymous/eShop?guest_user=anonymousDE&display=catalog&bridgeSelectedCatalog=BRL&bridgePageId=group2220849883665

Se aleg rulmentii ZKLN5090-2Z de pe site-ul http://www.schaeffler.com/

Se aleg 2 ghidaje liniare: IMS2I-KSA-045-SNS-S-MA-AK-1-R0-A5-D_1_7300_20150512192345

Se aleg patinele cu confirmare electronica a pozitiei IMS2I_KWD_045_F_-conf elect

Se alege servomotorul 1FT7108-5WF71-8FL5-ZX09_K20

din catalogul MTR-1FT7-configuration-SINAMICS-manual,

consultand: Configuring Manual Edition 04/2007 – 1FT7 synchronous motors SINAMICS S120

Se alege cureaua si rotile de curea

http://www.catalogds.com/db/service?domain=gates.pt&command=showProduct&category=poly_chain_metal&product=14MX-90S-90

http://www.catalogds.com/db/service?domain=gates.pt&command=locate&category=metal_sync

http://www.catalogds.com/db/service?domain=gates.pt&command=showProduct&category=gt_pc&product=14MGT-1260-90

http://www.goodyearep.com/resourcecenter.aspx?taxid=315892#

Alte imagini ale mecanismului de avans pe X

ANEXE

Se alege surubul cu bileimpreuna cu piulita:

Din fereastra de configurare a surubului cu bile se alege varianta de surub cu bile

Se precizeaza lungimea surubului cu bile in functie de cursa pe axa X

Surub cu bile: Surub cu bile FDM_E_C_80x10Rx

Se alege Pillow Blocks impreuna cu piulita

https://www.boschrexroth.com/irj/portal/anonymous/eShop?guest_user=anonymousDE&display=catalog&bridgeSelectedCatalog=BRL&bridgePageId=group2220849883665

Se aleg rulmentii ZKLN5090-2Z de pe site-ul http://www.schaeffler.com/

Se aleg 2 ghidaje liniare: IMS2I-KSA-045-SNS-S-MA-AK-1-R0-A5-D_1_7300_20150512192345

Se aleg patinele cu confirmare electronica a pozitiei IMS2I_KWD_045_F_-conf elect

Se alege servomotorul 1FT7108-5WF71-8FL5-ZX09_K20

din catalogul MTR-1FT7-configuration-SINAMICS-manual,

consultand: Configuring Manual Edition 04/2007 – 1FT7 synchronous motors SINAMICS S120

Se alege cureaua si rotile de curea

http://www.catalogds.com/db/service?domain=gates.pt&command=showProduct&category=poly_chain_metal&product=14MX-90S-90

http://www.catalogds.com/db/service?domain=gates.pt&command=locate&category=metal_sync

http://www.catalogds.com/db/service?domain=gates.pt&command=showProduct&category=gt_pc&product=14MGT-1260-90

http://www.goodyearep.com/resourcecenter.aspx?taxid=315892#

Alte imagini ale mecanismului de avans pe X