Construirea Batiurilor. Proiectarea Brosei Pentru Prelucrarea Canalului de Pana
CONSTRUIREA BATIURILOR
CAP. 1. ROLUL SI IMPORTANTA BATIULUI
Dintre toate piesele care forma mașina unealta, batiul îndeplinește una din cele mai importante funcțiuni, atât în timpul construirii mașinii unelte, cât și în timpul exploatării ei; el îndeplinește rolul piesei de baza a mașinii unelte; cu ajutorul lui se unesc și se coordonează, cu precizia necesară pentru funcționarea mașinii unelte, majoritatea ansamblurilor și un număr însemnat de subansambluri, complete și piese, care formează mașina unealta; menținerea preciziei poziției lor reciproce sau a deplasărilor lor în timpul funcționării mașinii unelte depinde de asemenea, în mare măsură, de batiu.
Fiecare eroare în poziția reciprocă a suprafețelor batiului care apare în urma prelucrării, uzurii, deformației, montării sau așezări necorecte, este o cauza pentru care mașina unealtă, pierde una din calitățile ei principale: precizia și totodată cu ea productivitatea.
Drept criteriu pentru determinarea calității batiului se ia precizia lui inițială, calitatea suprafețelor în frecare și capacitatea de a menține aceste proprietăți în timpul exploatării mașinii unelte.
O calitate constantă a batiului ca și a oricărei alte piese, se asigură prin normele de precizie respective și prin condițiile tehnice elaborate conform normelor de precizie pentru mașina finită și pe baza cerințelor care apar în timpul elaborării tehnologiei asamblării acestei mașini în concordanță cu metodele adoptate pentru rezolvarea lanțurilor de dimensiuni.
O parte din aceste condiții sunt stabilite în anumite standarde pentru mașinile unelte respective, sub formă de norme de precizie, care asigură mai ales rectilinitatea și poziția reciprocă a ghidajelor batiului. Ca exemplu se dau în tabela 1 standarde referitoare la precizia batiurilor de strung.
Prețul de cost al construirii unui batiu, care corespunde întocmai normelor de precizie și condițiilor tehnice, depinde în mare măsură de regularitatea formelor constructive, de materialul ales și de tehnologia turnării, prelucrării mecanice și controlului.
Batiurile, la majoritatea mașinilor unelte moderne, se execută din fontă. La întreprinderile constructoare de mașini unelte, batiurile se toarnă de obicei din fontă. Compoziția chimică și proprietățile mecanice, conform standardelor, sunt arătate in pag. 4 tabela 1.
În timpul solidificării materialului, după turnare, batiul se răcește neuniform. La început se solidifică de obicei părțile mai subțiri (pereții, nervurile picioarelor, etc.), apoi se solidifică părțile care au o secțiune mai masivă, adică o masă mai mare de metal (ghidajele batiurilor, adaosurile și îngroșările care servesc la crearea rigidității, etc.). Părțile subțiri, care se solidifică mai întâi, împiedică micșorarea normală a volumului și în consecință se opun micșorării dimensiunilor liniare ale părților mai masive în timpul răcirii lor ; astfel iau naștere in piesa turnată tensiunile interne. Existența tensiunilor interne este cauza deformării piesei turnate în decursul unui timp mai mult sau mai puțin îndelungat. La început, tensiunile interne se manifestă în intens, provocând o deformare mai mare ; în decursul timpului, acțiunea lor slăbește. După cum rezultă din cercetări, la temperaturi normale, durata acțiunii tensiunilor interne ține deseori câteva luni, iar uneori și câțiva ani.
Tabela. 1
Datorită tensiunilor interne, batiul intră în prelucrarea mecanică sub acțiunea acestor tensiuni.
Scoaterea, în timpul prelucrării mecanice, a unei părți de metal de pe suprafața batiului, duce la redistribuirea tensiunilor interne și deci la deformarea lui.
Deformarea maximă- de ordinul zecimilor de milimetru- care are loc după scoaterea straturilor superficiale de metal, provoacă o redistribuire a tensiunilor interne. În etapele succesive de prelucrare, când se scot straturi mai mici de metal, influența redistribuirii tensiunilor se manifestă mai puțin intens ; totuși, deseori deformația provocată de aceste tensiuni, chiar la batiul prelucrat definitiv, iese în afară limitelor erorilor admisibile și este una din cauzele care provoacă pierderea preciziei necesare a batiului și deci a mașinii unelte.
Prelucrarea mecanică a batiului care se afla în stare de tensiune prezintă dificultăți cunoscute. Dorința de a micșora aceste dificultăți pe de o parte și nevoia menținerii pe timp îndelungat a preciziei mașinii unelte în timpul exploatării ei, pe de alta parte, implică o serie de măsuri al căror scop este de a micșora tensiunile interne ale pieselor turnate.
Proiectarea construcției batiului în așa fel ca metalul dintre toate părțile lui să fie distribuit mai uniform și să se înlăture trecerile bruște de la părțile mai subțiri la cele mai groase, este o măsură dintre cele mai importante pentru evitarea tensiunilor interne.
Adaosul de nichel și crom în fontă, paralel cu mărirea rezistentei la uzură a batiurilor, ajută la micșorarea acestor tensiuni.
Unul din mijloacele întrebuințate pentru micșorarea tensiunilor interne și deci, pentru micșorarea deformațiilor batiurilor până la limitele admisibile este îmbătrânirea. Sub numele de îmbătrânire se înțeleg de obicei procesele în legătură cu micșorarea tensiunilor interne la piesele turnate din fontă. Se deosebesc : îmbătrânirea naturala și îmbătrânirea artificială.
Sub denumirea de îmbătrânire naturala se înțelege slăbirea tensiunilor interne fără vreo acțiune artificială. Îmbătrânirea naturală constă, în deosebi, în lăsarea piesei turnate, imediat după turnare sau, mai des, după îndepărtarea straturilor superficiale de metal, într-un repaus mai îndelungat, în funcție de forma, mărimea și precizia ei.
La construirea mașinilor unelte obișnuite, de serie, cu destinații generale, menținerea în repaus a batiurilor în decursul timpului între operații trebuie puțin mărite. După cum arată practica unor anumite întreprinderi, termenele de menținere oscilează de la o luna până la câteva luni.
Natural ca mărimea termenilor de menținere a batiurilor conduce la creșterea producției de fabricate nedeterminate, la imobilizarea unor fonduri importante și la nevoia de a avea o suprafață de depozitare suplimentară. Deseori aceste termene de menținere conduc la învechirea tipului constructiv al batiului. Unul din mijloacele întrebuințate pentru micșorarea duratei îmbătrânirii naturale constă în menținerea batiului afară, după ce a trecut prin prelucrarea de degroșare. Oscilațiile de temperatură înlesnesc accelerarea procesului de îmbătrânire.
Termenul de menținere depinde de construcția batiului, de compoziția metalului, de condițiile de turnare, de condițiile de răcire și de condițiile impuse de precizia finală. Pe măsura creșterii condițiilor cerute de precizia finală, crește durata menținerii (când toate celelalte condiții rămân constante). Prelucrarea economică cere ca în aceste cazuri să se treacă la așa numita îmbătrânire artificială, care permite să se micșoreze mult timpul consumat pentru această operație.
Sub denumirea de îmbătrânire artificială se înțelege procesul micșorării tensiunilor interne ale batiului prin acționarea unor
factori speciali, creați în acest scop. În prezent sunt cunoscute mai multe metode pentru îmbătrânirea artificială a batiurilor.
Metoda îmbătrâniri artificiale cu ajutorul tratamentului termic a căpătat cea mai mare răspândire.
În funcție de factorii enunțați mai sus, se aleg și se stabilesc regimurile naționale pentru tratamentul termic. Cercetările laboratoarelor de metale au arătat că îmbătrânirea artificială a batiului cu ajutorul tratamentului termic trebuie efectuată cu respectarea următoarelor regimuri: încălzire timp de 3-4 ore până la 5000 C; menținerea la această temperatură timp de 4-6 ore și răcirea împreună cu cuptorul până la 2000 C. Viteza de răcire este de 200 C pe oră. De exemplu, una din uzine face tratamentul termic al batiurilor pentru mașinile unelte de precizie la 5000 C, cu răcire lentă ulterioară în cuptor. O alta uzina execută îmbătrânirea artificială a batiurilor mașinilor de rectificat în modul următor: batiurile se introduc într-un cuptor special încălzit cu păcură și se încălzesc timp de o oră până la 2600 C; apoi în timpul orei următoare temperatura se ridică până la 4300 C; în cursul următoarelor două ore temperatura se ridică până la 6750 C; apoi, în decurs de patru ore, se coboară la 480…4300 C la începutul primei jumătăți a fiecărei ore și se ridică până la temperatura inițială în decursul celei de a doua jumătăți a fiecărei ore. După aceasta, se întrerupe alimentarea cu păcură; iar batiurile împreună cu cuptorul se răcesc lent până la 40ْ. La această temperatură se face descărcarea cuptorului. Întreprinderile constructoare de mașini de rectificat încălzește batiurile mașinilor, curățate de pământul de forme, la 760…815ْ in cuptor, menține batiurile la această temperatură timp de patru ore și apoi le răcește lent împreună cu cuptorul.
Pentru micșorarea deformațiilor, trebuie să bage de seamă că în timpul așezării batiurilor în cuptor acestea să se reazeme pe un număr suficient de puncte și să nu se încarce unele peste altele pe porțiunile ușor deformabile.
Este foarte important să se aibă grijă ca toate părțile batiului să se încălzească și să se răcească uniform în timpul tratamentului termic.
Cele mai bune cuptoare pentru îmbătrânirea artificială sunt cuptoarele electrice. Acestea permit să se asigure uniformitatea de încălzire în întreg spațiu și să se regleze temperatura destul de precis. Pentru acest scop se pot folosi și cuptoarele încălzite cu gaze și cu păcură, dar numai cu condiția să se regleze temperatura lor cu o precizie între limitele ± 200 și să se asigure viteza de răcire indicată mai sus.
Fig. 1. Plăci-cochile metalice așezate la formarea batiurilor, pentru călirea ghidajelor.
O altă metodă de îmbătrânire artificială constă în acțiunea mecanică, care poate să se efectueze prin câteva procedee: prin scurtarea batiurilor cu ajutorul unui dispozitiv special sau prin ciocănirea lor în poziție suspendată cu ajutorul ciocanelor pneumatice. Ciocănirea se face la locurile de trecere între formele constructive, adică acolo unde tensiunile interne ating valorile cele mai mari. Loviturile aplicate batiului provoacă vibrații și ușurează redistribuirea și slăbirea tensiunilor interne. La unele întreprinderi constructoare de mașini unelte, batiurile turnate sunt suspendate pe o macara, iar locurile de îmbinare ale părților, nervurilor și ghidajelor se ciocnesc cu ciocane pneumatice timp de 5-30 min. Același procedeu se aplică și în o serie de alte uzine, mai ales pentru batiurile voluminoase cu dimensiuni de gabarit mari, a căror îmbătrânire în cuptoare este neeconomică și deseori foarte dificilă.
Din metoda mecanică de îmbătrânire artificială mai face parte și curățirea suprafețelor batiurilor turnate cu ajutorul aparatelor pneumatice sau electrice de polizat. Scopul acestei operații, care se execută după degroșarea batiurilor la raboteze, nu este numai de a se obține o suprafață netedă pentru îmbunătățirea vopsirii, ci și de a se slăbi tensiunile interne, aplicând batiului un număr foarte mare de lovituri ușoare în timpul scoaterii neregularităților de pe suprafețe.
Batiurile capătă calitatea de a se conserva precizia inițială în timpul exploatării, prin mai multe procedee.
Adaosurile de nichel, crom, precum și de oțel în fonta batiurilor face să crească rezistența lui la uzură. Multe întreprinderi constructoare de mașini unelte toarnă batiurile din fontă cu un adaos până la 30-40% de oțel, astfel încât această fontă se numește <<semi-oțel>>.
Fig. 2. Călirea superficială a ghidajelor batiului prin încălzire cu flacăra oxi-acetilenică.
Fig. 3. Secțiune în ghidajul unui batiu care a fost supus unei căliri superficiale.
Un alt procedeu constă în călirea suprafețelor batiului supuse uzurii în timpul funcționării mașinii unelte. Călirea ghidajelor batiurilor unei serii de mașini unelte (strunguri, mașini de alezat, etc.) stemperatura destul de precis. Pentru acest scop se pot folosi și cuptoarele încălzite cu gaze și cu păcură, dar numai cu condiția să se regleze temperatura lor cu o precizie între limitele ± 200 și să se asigure viteza de răcire indicată mai sus.
Fig. 1. Plăci-cochile metalice așezate la formarea batiurilor, pentru călirea ghidajelor.
O altă metodă de îmbătrânire artificială constă în acțiunea mecanică, care poate să se efectueze prin câteva procedee: prin scurtarea batiurilor cu ajutorul unui dispozitiv special sau prin ciocănirea lor în poziție suspendată cu ajutorul ciocanelor pneumatice. Ciocănirea se face la locurile de trecere între formele constructive, adică acolo unde tensiunile interne ating valorile cele mai mari. Loviturile aplicate batiului provoacă vibrații și ușurează redistribuirea și slăbirea tensiunilor interne. La unele întreprinderi constructoare de mașini unelte, batiurile turnate sunt suspendate pe o macara, iar locurile de îmbinare ale părților, nervurilor și ghidajelor se ciocnesc cu ciocane pneumatice timp de 5-30 min. Același procedeu se aplică și în o serie de alte uzine, mai ales pentru batiurile voluminoase cu dimensiuni de gabarit mari, a căror îmbătrânire în cuptoare este neeconomică și deseori foarte dificilă.
Din metoda mecanică de îmbătrânire artificială mai face parte și curățirea suprafețelor batiurilor turnate cu ajutorul aparatelor pneumatice sau electrice de polizat. Scopul acestei operații, care se execută după degroșarea batiurilor la raboteze, nu este numai de a se obține o suprafață netedă pentru îmbunătățirea vopsirii, ci și de a se slăbi tensiunile interne, aplicând batiului un număr foarte mare de lovituri ușoare în timpul scoaterii neregularităților de pe suprafețe.
Batiurile capătă calitatea de a se conserva precizia inițială în timpul exploatării, prin mai multe procedee.
Adaosurile de nichel, crom, precum și de oțel în fonta batiurilor face să crească rezistența lui la uzură. Multe întreprinderi constructoare de mașini unelte toarnă batiurile din fontă cu un adaos până la 30-40% de oțel, astfel încât această fontă se numește <<semi-oțel>>.
Fig. 2. Călirea superficială a ghidajelor batiului prin încălzire cu flacăra oxi-acetilenică.
Fig. 3. Secțiune în ghidajul unui batiu care a fost supus unei căliri superficiale.
Un alt procedeu constă în călirea suprafețelor batiului supuse uzurii în timpul funcționării mașinii unelte. Călirea ghidajelor batiurilor unei serii de mașini unelte (strunguri, mașini de alezat, etc.) se obține prin răcirea mai rapidă după turnare. Pentru aceasta, în timpul formarii batiurilor, se așează în nisipul de formare, de-a lungul suprafețelor care urmează să fie călite, niște plăci-cochilie din metal (fig. 1). Datorită acestor plăci, se realizează călirea ghidajelor până la duritatea 220-260 unități Brinell. Prelucrarea batiurilor cu duritate ridicată este dificilă; din această cauză, metoda expusă nu a obținut o aplicare prea largă.
Una din întreprinderi, pentru a evita inconvenientele menționate, a introdus de curând călirea superficială a ghidajelor batiurilor înaintea prelucrării lor foarte fine, folosind pentru încălzire flacăra oxi-acetilenică. Duritatea obținută în urma acestei operații, atinge 450-600 unități Brinell, astfel încât rezistența la uzură a ghidajelor crește brusc.
Batiurile se toarnă din fontă cenușie. După prelucrarea de degroșare și de finisare, ghidajele sunt supuse călirii superficiale. Pentru călire, batiul se introduce într-un rezervor cu apă, în așa fel, încât deasupra nivelului apei să iasă numai ghidajele (fig.2). căruciorul mobil 1, care poartă arzătoarele de încălzire 2 precum și țevile de răcire, se deplasează la distanța necesară de-a lungul ghidajelor 3, așezate pe marginile rezervorului. În timpul călirii, apa din rezervor, pentru a menține temperatura batiului constantă și astfel îl protejează împotriva deformărilor. Vâna apei de răcire se așează la o distanță de circa 20 mm în urma arzătoarelor. Toate arzătoarele se dispun la distanțe egale față de ghidajele batiului. În timpul căliri, presiunea oxigenului și a acetilenei în țevile arzătorului precum și aceea a vânei de apă pentru răcire se mențin constante. Viteza de deplasare a căruciorului cu arzătoare se stabilește în funcție de adâncimea de călire necesară a suprafețelor. La o trecere a flăcării deasupra ghidajului, viteza de 100-150mm/min, adâncimea de călire variază între 3-5mm (fig.3).
Intensitatea flăcării, cantitatea de lichid de răcire și viteza de curgere a lichidului se stabilesc, pe cale experimentală, în funcție de construcția batiului.
Deformarea batiului de strung după călire variază între 0,35 sau 0,55mm pe o lungime de 4 m. Prin trecerea lină de la zona călita la aceea necălită ghidajele rămân suficient de maleabile; aceasta le protejează contra apariției crăpăturilor chiar și la sarcini destul de ridicate.
O soluție foarte eficace pentru mărirea rezistențe la uzură a batiului este folosirea ghidajelor de oțel. Practica construcției de mașini unelte cunoaște o mare varietate de asemenea construcții. De obicei, ghidajele de oțel în formă de plăci se fixează pe ghidajele prelucrate în prealabil ale batiului turnat (fig. 4). Plăcile de oțel sunt confecționate fie dintr-o bucată pentru întreaga lungime a batiului, fie din câteva bucății separate, fixate una după alta. Uneori plăcile de oțel sunt înlocuite prin benzi de oțel călit (la mașinile radiale de găurit) sau prin role de oțel călite. Pentru mărirea rezistenței la uzură, plăcile de oțel aplicabile sunt de cele mai multe ori
cementate în prealabil, după care se
călesc sau se nitrurează. După fixarea plăcilor de oțel pe batiul turnat, ele se prelucrează definitiv, prin rectificare. Uneori plăcile nitrurate se montează pe batiu gata finisate.
În legătură cu folosirea ghidajelor de oțel trebuie să se amintească de experiența construirii batiurilor din beton armat cu ghidaje de fontă. Astfel de batiuri s-au confecționat in unele țări pentru mașini unelte grele. Rațiunea principală a confecționării
lor constă în micșorarea termenelor de construire a mașinilor unelte și în asigurarea unui preț de cost scăzut. Înlocuirea batiurilor de fontă cu batiuri de beton armat având ghidaje de fontă, metoda propusă pentru construirea mașinilor unelte de dimensiuni mici, nu a căpătat decât o aplicare redusă. În ultimii ani, batiurile sudate nu au găsit aplicare la construirea unei întregi serii de mașini unelte. Avantajele lor principale, în comparație cu batiurile de fontă, sunt: un consum mai mic de metal, menținând totuși aceeași rigiditate, o rezistentă mai mare la uzură, datorită ghidajelor de oțel, îndepărtarea mai ușoara și mai comodă a așchiilor și a lichidului de răcire, iar intr-o serie de cazuri cost mai redus. În fig. 5 se arată secțiunea unui batiu sudat de strung cu înălțimea vârfurilor de 200 mm.
Din figură se vede că pereții și nervurile de rigiditate ale batiului se fac din tablă de fier groasă de la 4 la 6 mm. Picioarele și tava se sudează de batiu, mărind prin aceasta rigiditatea lui. Ghidajele batiului sunt făcute în acest caz din oțel laminat, având un profil special, așa cum este arătat în fig. 6.
Tăierea tablelor pentru obținerea diferitelor părți ale batiului sudat se face pentru unele părți ale batiului prin tăierea cu gaze, iar pentru altele la presa de 100 tone. Aceeași presă se folosește și pentru executarea unei serii de lucrări suplimentare.
Fig. 5. Secțiune într-un batiu sudat.
Asamblarea și sudarea diferitelor părți, care formează batiul, se face în dispozitive speciale rotitoare. În fig. 7 se arată ca exemplu un dispozitiv rotitor pentru asamblarea și sudarea ghidajelor.
Fig. 6. Bară laminată cu profil special pentru ghidajele batiurilor sudate.
Operațiile de sudare ale batiului reprezentate în fig. 5 se executa în următoarea ordine: mai întâi se sudează pereții laterali și nervurile de rigiditate; apoi o serie de alte piese de legătura și, în continuare, ghidajele batiului, picioarele și tava.
În tabela 2 sunt redate cifrele care indică manopera necesară pentru construirea batiului sudat al unui strung.
Pentru mărirea rezistenței la uzură a batiurilor unor mașini unelte (strunguri, raboteze, etc.), se recurge uneori la obținerea artificială a unei erori pentru ghidaje, într-un sens opus uzurii.
Tabela3
Fig. 7. Dispozitiv rotitor pentru sudarea ghidajelor unui batiu.
Astfel, de exemplu, la batiurile strungurilor, în partea mijlocie a ghidajelor se face o convexitate datorită căreia batiul își conservă mult mai mult timp precizia în limitele necesare.
Convexitatea ghidajelor se obține prin prelucrarea batiului, în stare de deformare prealabilă. Deformarea necesară se obține cu ajutorul unui șurub așezat între reazeme (fig. 8).
Fig. 8. Schema deformării artificiale a batiului pentru obținerea unor ghidaje convexe prin prelucrare
Valoarea optimă a deformării prealabile se stabilește în mod experimental.
Construirea unor batiuri care să îndeplinească complet toate condițiile tehnice și normele de precizie este una din problemele cele mai importante ale tehnologiei construcțiilor de mașini unelte.
Cap. 2. CLASIFICAREA BATIURILOR
Batiurile marei majorități a mașinilor unelte cu destinații generale se împart în șase grupe, în funcție de destinația lor (tabela 4).
1)batiuri cu ghidaje așezate orizontal și cu picioare pentru așezare (batiurile strungurilor, strungurilor revolver, mașinilor unelte cu cuțite multiple, mașinilor de frezat filete, semiautomatelor și automatelor de strunjit și altor mașini unelte),
2) batiuri care se deosebesc de cele din prima grupa mai ales prin cutia de viteze care este turnată dintr-o bucată cu batiul (batiurile
Tabela 4
strungurilor revolver și a celor cu cuțite multiple);
3) batiuri cu ghidaje dispuse orizontal, așezate cu baza lor direct pe podea sau pe fundații (batiurile rabotezelor, mașinilor de alezat orizontal, a strungurilor mari, a mașinilor de frezat longitudinal, a multor mașini de rectificat și a altor mașini unelte);
4) batiuri cu ghidaje verticale și cu găuri așezate perpendicular pe ele pentru lagărele arborelui principal (batiurile mașinilor de frezat orizontal, ale mortezelor și ale altor mașini unelte);
5) batiuri cu ghidaje dispuse vertical și cu postamente așezate perpendicular pe ele caracterizate prin dimensiuni relativ mici (batiurile mașinilor de găurit verticale, coloanele mașinilor de alezat, ale rabotezelor, ale mașinilor de frezat longitudinal și ale altor mașini unelte);
6) batiuri în forma de coloana cilindrică cu postament plat, așezat perpendicular pe axa cilindrului (batiurile mașinilor de găurit radiale si ale altor mașini unelte).
Tabela 4(continuare)
Cap. 3. BAZELE BATIURILOR
Ca urmare a celor stabilite anterior, bazele principale ale batiurilor sunt suprafețele sau combinațiile de suprafețe cu ajutorul cărora se determină poziția lor în spațiu sau față de alte piese. La batiurile din primele două grupe, funcțiunile bazelor principale de așezare sunt îndeplinite de combinațiile de suprafețe prin care batiurile se cuplează cu picioarele lor. Menținând batiului trei grade de libertate în timpul construirii mașinii unelte (în limitele jocurilor dintre găurile și buloanele de fixare), se exclude necesitatea de a prelucra alte două baze principale (de ghidare și de reazem). Același lucru se poate menționa despre batiurile din grupa a patra, a cincea și a șasea. Funcțiunile bazei principale de așezare în ultimele trei grupe de batiuri sunt îndeplinite de suprafețele cu ajutorul cărora batiurile se asamblează cu postamentul (plăcile de fundație).
La batiurile din grupa a treia, menținând toate cele șase grade de libertate care ușurează coordonarea mașinii unelte în spațiu, în timpul așezării ei, se evită prelucrarea tuturor suprafețelor care îndeplinesc funcțiunile celor trei baze principale ale batiului.
Toate celelalte suprafețe ale batiului, la care se cuplează piesele separate sau ansamblurile acestora, îndeplinesc funcțiunile bazelor auxiliare și de execuție corespunzătoare. Mai întâi se stabilește numărul lor din punct de vedere constructiv, în funcție de metodele adoptate pentru rezolvarea diferitelor lanțuri de dimensiuni, și apoi se prelucrează. Suprafețele libere ale batiurilor nu se supun în general prelucrării.
Analiza lanțurilor de dimensiuni ale majorității mașinilor unelte arată că precizia dimensiunilor geometrice, care leagă bazele principale și auxiliare ale batiurilor, este mai puțin importantă decât precizia pozițiilor lor reciproce (paralelism, perpendicularitate, etc.).
Spre deosebire de aceasta, precizia dimensiunilor geometrice care leagă majoritatea bazelor auxiliare, paralel cu precizia poziției lor reciproce mai exercită și o influentă mult mai mare asupra obținerii economice a preciziei finale a mașinilor unelte. Dintre toate grupele de baze auxiliare, cel mai important rol îl îndeplinește aceea care formează ghidajele batiului, deoarece în timpul prelucrării piesei la mașina unealtă, exactitatea formelor ei geometrice depinde mai ales de rectilinitatea ghidajelor pe care se deplasează ansamblurile mașinii unelte, care poartă sculele de așchiere sau direct piesa care se prelucrează.
Fig. 9. Materializarea bazelor principale virtuale prin adaosuri la un batiu
Analiza lanțurilor de dimensiuni ale mașinii unelte arată că majoritatea suprafețelor celorlalte baze auxiliare leagă dimensiunile respective geometrice direct cu ghidajele.
Dintre toate bazele auxiliare, ghidajele se deosebesc de obicei și prin cele mai mari dimensiuni de gabarit.
Din cele expuse se vede că precizia finală a batiului se poate obține mai simplu și mai economic cu ajutorul metodei coordonate, folosind în acest scop suprafețele ghidajelor ca baze tehnologice.
La batiurile din primele trei grupe pentru prelucrarea suprafețelor ghidajelor și ale altor baze auxiliare, a căror prelucrare este posibilă la aceeași așezare, se folosesc ca baze tehnologice bazele principale; la batiurile din grupa a patra se folosesc suprafețele libere sau cele artificiale, materializate în formă de combinații de suprafețe paralele cu ghidajele; la mașinile unelte din grupa a cincea se folosesc bazele auxiliare paralele cu ghidajele, iar la batiurile din grupa a șasea se folosesc suprafețele centrelor create artificial (care răpesc batiului cinci grade de libertate) și baza virtuala de reazem.
Deseori, pentru micșorarea timpului consumat pentru așezarea și verificarea exactității reciproce ocupate de batiu, la mașina unealtă se materializează de cele mai multe ori toate bazele principale virtuale (în primul rând ghidajele) prin adaosuri mici. special prelucrate (fig. 9).
Cap 4. PREGATIREA BATIURILOR PENTRU PRELUCRAREA MECANICA
Batiurile intră la prelucrarea mecanică sub formă de semifabricate turnate sau sudate, cu adaosuri de metal pe toate suprafețele care urmează a fi supuse prelucrării. Mărimea adaosurilor poate să varieze în limite destul de însemnate în funcție de dimensiunile de gabarit ale batiului și de caracterul producției (în serie mare, mijlocie și mică). Mărimile normale ale adaosurilor, în mm, sunt indicate în tabela 5.
Dimensiuni in mm
Tabela 5
Trebuie să se menționeze că mărimile indicate se mențin rareori în practică mai ales la turnarea batiurilor mașinilor unelte produse în serii mici, când batiul turnat se construiește după modele de lemn. Dacă mărimea seriei de mașini unelte produse creste, se iau toate masurile pentru obținerea unor piese turnate de calitate, Trecerea la modele metalice, turnarea în forme metalice de turnatorie bine prelucrate, formarea la mașina, folosirea condițiilor de răcire adecvate și o serie de alte măsuri permit obținerea unor semifabricate de batiuri turnate cu adaosuri de prelucrare normale, având și forme geometrice corecte. În general, semifabricatele batiurilor sudate se deosebesc de cele turnate prin adaosuri mai mici pentru prelucrare și prin forme geometrice mai corecte.
Semifabricatele turnate ale batiurilor se supun debavurării și curatorii, înaintea prelucrării mecanice. Prin debavurare se îndepărtează diferitele ieșituri ca: adaosuri, muchii ascuțite, etc. Scopul curatorii este de a se îndepărta de pe suprafețele batiului resturile de pământ de formare și micile neregularitați, spre a se obține o formă exterioară corectă, o îmbunătățire a duratei vopsirii ulterioare și o economisire a sculelor de așchiere. Pământul de turnatorie se îndepărtează cu ajutorul aparatelor de sablare al periilor metalice, al decapării în soluție de acid sulfuric (concentrație 10%) urmată de o spălare și prin alte procedee. Micile neregularități de pe suprafețe se scot prin polizoare rotative, la care rotirea discului de polizor se face direct printr-un electromotor sau prin aer comprimat, fie de la motor prin intermediul unui arbore elastic. Cu cât piesa turnată este mai bine curățită, cu atât durabilitatea sculei așchietoare este mai mare, cu atât intră mai puțin praf și murdărie în mecanismele mașinilor unelte (conservându-se astfel precizia mașinii) și cu atât prelucrarea este mai economică și vopseaua mai durabilă. În multe uzine constructoare de mașini unelte, se mai execută în plus grunduirea prealabilă a batiurilor turnate și curățite, cu ajutorul pulverizatoarelor sau prin imersiune.
Semifabricatele batiurilor astfel pregătite, intră la prelucrarea mecanică.
Cap. 5. PRELUCRAREA MECANICA A BATIURILOR
Pentru obținerea preciziei finale și a calității necesare a suprafețelor de lucru batiurile celor mai multe mașini unelte sunt prelucrate conform traseului tehnologic indicat în tabela 6.
Tabela 6
Din traseul tehnologic arătat, rezultă că prelucrarea mecanică a batiurilor se împarte în trei etape separate, în fiecare din acestea, problemele specifice rezolvându-se așa cum s-a arătat.
Batiurile diferitelor tipuri de mașini unelte se supun prelucrării după un traseu tehnologic anumit, cu modificările de detaliu respective, în funcție de particularitățile lor constructive.
5.1 Prelucrarea suprafețelor așezate paralel față de ghidaje
Prelucrarea mecanică a batiurilor începe cu prelucrarea suprafețelor care pot fi folosite ca baze tehnologice la prelucrarea ulterioară a ghidajelor. Trecerea, în timpul prelucrării, de la suprafețe cu dimensiuni mai mari (în cazul dat: trecerea de la ghidaje) la suprafețe cu dimensiuni mai mici, micșorează eroarea poziției lor reciproce, asigurând în același timp și un adaus uniform pe ghidaje.
Prin aceasta se poate scoate o mărime minimă de adaos de pe ghidaje în timpul prelucrării, asigurându-se astfel menținerea pe suprafețele acestora a unui strat foarte dens și rezistent la uzură.
Fig. 10 Suporți reglabili în înălțime (pene) așezarea batiului.
Ca baze tehnologice pentru prima operație se folosesc ghidajele batiurilor; prin aceasta se iau batiului cinci grade de libertate. Ca baze de reazem se folosește de obicei una din suprafețele frontale.
Includerea batiului în lanțurile de dimensiuni: mașina unealtă — piesa care se prelucrează — scula — mașina unealtă, se poate realiza prin două metode: la prelucrarea batiurilor unor mașini unelte produse în serii mici, aceasta includere se face după reperele aplicate prin trasare; la prelucrarea mașinilor unelte în serie și în serii mari, includerea se face cu ajutorul unor dispozitive speciale, care înlătură nevoia trasării și micșorează mult timpul auxiliar consumat pentru controlul exactității așezării batiului pe mașina unealtă și pentru fixarea lui.
În cazul primei metode, se introduc, între batiul care se așează și masa mașinii unelte, diferite dispozitive ca: pene reglabile (fig. 10), suporți, vinciuri mici, etc., pentru micșorarea mărimii erorii de așezare, pentru reducerea timpului auxiliar și pentru protejarea contra uzurii a
Fig. 11 a) Dispozitiv pentru așezarea și fixarea batiurilor.
Fig. 11 b) Dispozitiv pentru așezarea și fixarea batiurilor.
suprafețelor de lucru ale mașinii unelte. Exactitatea așezării batiului se verifică după reperele aplicate, cu paralelul, cu acul de trasat, cu șublerul de trasat, etc.
În cazul celei de a doua metode, se folosesc dispozitive speciale. Ca exemplu, se arată în fig. 11 și 12 dispozitive pentru așezarea în vederea primei operații a batiurilor, a două strunguri diferite fabricate în serie mare. Dispozitivul se compune din două coloane (fig. 11) și două menghine autocentrante (fig. 12). El se montează pe masa mașinii unelte și se centrează față de unul din pereții canalului mesei.
Fiecare din coloane are cate doi suporți: unul mobil 1 și unul fix 2. De coloane sunt fixate șabloanele 3 care se deplasează în plan vertical și sunt corespunzătoare profilului batiurilor.
Diviziunile aplicate pe laturile laterale ale șabloanelor permit să se așeze ambele șabloane la înălțime egală. Coloanele poartă cleștii 4 pentru fixarea batiurilor. Ele se montează astfel ca batiul să se reazime cu capetele ghidajelor pe suporții lor, iar menghinele (fig. 12) se așează între ele în imediata lor apropiere. Batiul se așează pe două puncte de reazem ale celor două coloane, așezate în diagonală; în jurul acestora batiul se poate roti cu ajutorul altor doi suporți mobili.
Se rotește batiul cu ajutorul acestor suporți în jurul unei drepte care trece prin suporții fixi ai coloanelor, până când conturul său va coincide cu contururile șabloanelor așezate pe două părți opuse.
Batiul se centrează față de axa longitudinală a mesei mașinii unelte cu ajutorul celor două menghini autocentrante. Centrarea batiului se realizează de-a lungul pereților interiori a ghidajelor. Aceasta se face pentru a asigura o uniformitate mai mare a adaosului pe suprafețele interioare care formează dimensiunea de strângere și prin aceasta să se ușureze obținerea preciziei în urma prelucrării.
Prin deplasarea șabloanelor în plan vertical se stabilește mărimea necesară a adaosului de metal, care trebuie îndepărtat de pe suprafețele care se prelucrează. Ambele șabloane se așează cu ajutorul diviziunilor la aceeași înălțime. Batiul se fixează pe dispozitiv prin clești.
După așezare, el se centrează cu un grad suficient de precizie față de planele de mișcare principale ale mașinii unelte. Folosirea șabloanelor micșorează mult, timpul auxiliar care se consumă pentru reglarea lanțurilor de dimensiuni: mașina unealtă — batiul care se prelucrează — scula de așchiere — mașina unealtă.
Prelucrarea suprafețelor examinate se face prin rabotare, frezare sau rectificare, în funcție de particularitățile lor constructive, de utilajul existent și de numărul de mașini unelte produse într-o serie.
Suprafețele care au o lățime mică față de o lungime relativ mare se prelucrează cu eficacitate prin rabotare, folosind metoda operațiilor concentrate. Suprafețele care reprezintă o combinație de diferite plane așezate la o oarecare distanță între ele se prelucrează cu cea mai mare eficacitate prin frezare (fig. 13) la mașinile unelte cu un avans accelerat între suprafețele care se prelucrează. Prelucrarea suprafețelor de lățime mică și cu contur închis se execută cel mai economic cu freze frontale de diametru mare (D = 300.. .500) sau cu segmenți de rectificat la mașini de rectificat plan speciale (fig. 14).
Micșorarea prețului de cost al prelucrării se obține prin folosirea simultană a unui număr cât mai mare de arbori principali și scule, prin așezarea batiurilor pe mașina unealtă în serii paralele și prin alte metode productive de lucru.
După operația de îmbătrânire, la majoritatea grupelor de batiuri suprafețele examinate se supun prelucrării de finisare spre a se micșora erorile operațiilor precedente până la limitele admisibile ale normelor de precizie.
Batiul trece la prelucrarea ulterioara după tratamentul termic de îmbătrânire menținând în mare masura erorile obtinute anterior. Aceasta, împreună cu mărimea relativ redusă a adaosului de prelucrare, complică includerea batiului în lanțurile de dimensiuni: mașina unealtă—dispozitiv— piesa care se prelucrează —sculă —mașina unealtă. Întrucât fiecare eroare de așezare duce la neregularitatea adaosurilor pentru prelucrarea suprafețelor. Din aceasta cauză, este nevoie de treceri de prelucrări suplimentare pentru a evita deformările la asamblare, mai ales la batiurile din prima si a doua grupă, când ele se înșurubează pe picioarele respective.
Toate acestea fac să crească manopera și prețul de cost al prelucrării batiului.
Din cele expuse rezultă că trebuie să se acorde o deosebită atenție problemei așezării batiului pentru operația de finisare. În cazul prelucrării lor individuale sau în serie mică, așezarea se face după reperele de control sau mai des, cu verificarea poziției pe ghidaje. În aceste cazuri, se folosesc pentru așezare diferite dispozitive (suporți reglabili, pene, puncte de reazem reglabile, etc.). La prelucrarea în serie se folosesc dispozitive speciale.
Fig. 12 Menghine de strângere autocentrante care se așează între părțile extreme ale dispozitivului.
Fig. 13. Prelucrarea suprafețelor picioarelor prin frezarea cu freze frontale.
Fig. 14. Mașina de rectificat plan cu disc de polizor mare.
Dispozitivul pentru așezarea batiurilor de strung este arătat în fig. 15. Pentru asigurarea unei rigidități mai mari, batiul este compus din două părți care se montează la o distanță corespunzătoare distanței dintre picioarele batiului. Punctele de aplicație ale forțelor de strângere se dispun direct în fața punctelor de reazem respective pentru a evita deformarea batiului.
Prelucrarea de finisare a suprafețelor examinate se execută cu același tip de mașini unelte ca și prelucrarea de degroșare. Aceste două prelucrări nu trebuie însă să se facă pe aceleași mașini unelte.
5.2 Prelucrarea suprafețelor ghidajelor și altor baze auxiliare dispuse paralel cu acestea
Prelucrarea de degroșare a ghidajelor și a altor baze auxiliare așezate paralel cu ghidajele se face după cum s-a indicat la a doua operație.
Pentru așezarea batiului se folosesc ca baze tehnologice suprafețele prelucrate la prima operație.
Batiul se așează fie direct pe suprafața mesei, care este bine curățată de așchii și de impurități, fie în dispozitive speciale, așezate în prealabil pe masa mașinii unelte.
Exactitatea centrării batiului față de planele de mișcare principale de lucru ale mașinii unelte se realizează fie cu ajutorul suprafețelor prelucrate care formează baza principală de ghidare a batiului, fie prin folosirea pereților verticali a ghidajelor.
În primul caz, așezarea se face destul de repede și de simplu cu ajutorul unor dispozitive simple în forma de plăci calibrate sau colțare calibrate, introduse în canalul mașinii unelte; batiul se strânge pe acestea prin dispozitive de strângere. În fig. 16 se arată un dispozitiv pentru așezarea și fixarea batiurilor a două strunguri diferite. Costul dispozitivului se compensează prin micșorarea timpului auxiliar care se consumă la prelucrarea batiurilor în serie mare. La prelucrarea batiurilor de mașini unelte în serie mică, așezarea descrisă se realizează deseori prin pene, șuruburi de calare, etc., verificarea poziției făcându-se după reperele aplicate cu ajutorul acului de trasat, așezat în locul sculei, pe suport sau pe arborele principal.
Batiurile se fixează fie cu dispozitive de fixare, fie cu dispozitive de strângere.
Ele se prelucrează cu unul din următoarele procedee: rabotare, frezare cu freze frontale, frezare cu ajutorul unor complete de freze cilindrice și frezare combinata folosind ambele metode de frezare.
Fig. 17. Așezarea în serii paralele a batiurilor pentru prelucrare.
Avantajul principal al prelucrării ghidajelor cu ajutorul rabotării constă în universalitatea acestei prelucrări, datorită construcției foarte simple a sculei – cuțit. Inconvenientele a batiurilor (fig. 17), folosirea șabloanelor pentru potrivirea statică a lanțurilor de dimensiuni, etc. toate acestea ajută la creșterea însemnată a productivității acestui procedeu de prelucrare.
Trebuie să se noteze că suprafețele prelucrate prin rabotare se răzuiesc mai ușor decât cele prelucrate prin frezare.
Prelucrarea ghidajelor prin frezare, cu ajutorul frezelor frontale (fig. 18), face parte din metodele universale de prelucrare care se folosesc la producții în serie mică, aceea ce reprezintă unul din principalele avantaje ale acestei metode. Costul ceva mai ridicat al sculei de așchiere în comparație cu cuțitele pentru rabotat se compensează prin productivitatea mai mare a frezelor. Folosirea metodei operațiilor concentrate, prin prelucrarea simultană cu un număr cât mai mare de, freze și folosirea metodei de prelucrare succesivă permite să se mărească și mai mult producția sunt: nevoia de a avea un muncitor de calificare înaltă, timpul auxiliar însemnat și productivitatea relativ mică. Rabotarea concomitentă cu mai multe cuțite, cu folosirea maximă a tuturor suportilor mașinii unelte, rabotarea cu cuțite late și cu avans mare (până la 50 mm), folosirea prelucrării în serii paralele productivitatea acestui fel de prelucrare. Printre inconvenientele acestei metode se citează nevoia de a dispune de un muncitor de calificare înaltă. Folosirea acestei prelucrări devine uneori dificilă, din cauza măririi adaosurilor de prelucrare peste limitele admisibile și din cauza distribuției lor neuniforme pe suprafețele care urmează să fie prelucrate.
Prelucrarea ghidajelor prin frezare cu ajutorul unor complete de freze cilindrice este mult mai productivă datorită concentrării maxime a operațiilor (deoarece se prelucrează simultan aproape toate suprafețele care formează profilul ghidajelor). Prelucrarea batiurilor în paralel (fig. 19) mărește sensibil productivitatea. Un alt avantaj al acestei metode
Fig. 18. Prelucrarea suprafețelor ghidajelor batiului cu ajutorul frezelor frontale.
constă în simplitatea și în rapiditatea reglării lanțurilor de dimensiuni: mașina unealtă — piesa care se prelucrează — scula — mașina unealtă; datorită acestui fapt se poate folosi un muncitor de calificare mai scăzută. Dezavantajul acestei metode constă în folosirea unei scule scumpe, care are nevoie de o ascuțire și îngrijire specială.
Precizia dimensiunilor ghidajelor în direcția perpendiculară pe axa frezelor se realizează obținând precizia necesară a dimensiunilor diametrale ale frezelor la ascuțirea lor.
Precizia dimensiunilor ghidajelor în direcție paralelă cu axa frezelor se asigură prin compensarea stratului de metal scos la ascuțirea frezei prin introducerea unor inele 1 (fig. 20) între diferitele freze ale completului.
Procedeul examinat pentru prelucrarea ghidajelor se folosește de obicei la producția în serie și în serie mare, când costul ridicat al sculelor și al întreținerii lor se compensează prin productivitatea înaltă și prin numărul mare de unitate dintr-o serie.
Folosirea combinată a ambelor procedee examinate de frezare dă posibilitatea de a se prelucra simultan suprafețele care formează profilul ghidajelor și prin aceasta se obține o productivitate maximă, meținând celelalte condiții neschimbate.
Fig. 19. Prelucrarea suprafețelor ghidajelor cu ajutorul unor complete de freze.
Ca exemplu se poate cita prelucrarea la mașina de frezat cu arbori multipli (fig. 21) a suprafețelor ghidajelor și a unei serii de alte baze auxiliare ale batiului.
Dacă adaosurile sunt mari și neuniform distribuite, prelucrarea combinată a ghidajelor, la care se folosesc succesiv rabotarea și frezarea, este mai economică.
Ca exemplu în figura 22.a se arată profilul batiului unui strung revolver, ale cărui ghidaje se prelucrează în două operații, prin procedeul combinat (fig. 22, b). În aceeași figură, la dreapta, sunt arătate șabloanele folosite pentru alezarea sculelor și pentru controlul dimensiunilor piesei în timpul prelucrării.
După cum arată experiența întreprinderilor constructoare de mașini unelte, din punctul de vedere al preciziei de prelucrare obținute, toate procedeele pot fi considerate identice, cu condiția să se mențină precizia necesară a mașinii unelte și a sculei. De aceea alegerea diferitelor procedee de prelucrare a ghidajelor depinde de utilajul existent și de considerații economice.
Prelucrarea de finisare a ghidajelor și a altor suprafețe așezate paralel cu ghidajele se execută prin aceleași procedee ca și prelucrarea de degroșare. La majoritatea batiurilor, la operația de finisare se execută prelucrarea definitivă a tuturor bazelor auxiliare așezate în plane paralele cu ghidaje ca : plane pentru fixarea cutiilor de avans, suporților, cutiilor de viteze și a altor ansambluri și piese.
Fig. 21. Schema prelucrări batiului la mașina de frezat cu arbori multipli.
Fig. 22. a,b Profilul ghidajelor batiului, schema prelucrării și șabloanele pentru măsurare.
Așezarea batiurilor pe masa mașinii unelte pentru prelucrarea de finisare se realizează fie prin dispozitivele arătate anterior, fie prin dispozitive speciale.
Pentru a evita în acest caz deformarea batiului, el trebuie să fie fixat mai slab decât în cazul prelucrării de degroșare.
Printre condițiile tehnice cerute la unele mașini unelte (de exemplu: strunguri), se prevede convexitatea ghidajelor batiului. Pentru obținerea convexității se pun hârtii subțiri sau benzi de tabla subțire dedesubtul marginii bazelor principale ale batiului. Cu ajutorul șurubului și piesei de strângere, așezate la mijlocul batiului, acesta se deformează în sensul opus convexității (v. fig. 8). Mărimea deformării se stabilește pe cale experimentală.
Prelucrarea acestor ghidaje duce la scoaterea unui strat mai mare de metal de pe capetele ghidajelor decât de pe porțiunea de la mijloc, astfel încât după eliberarea și îndepărtarea batiului, ghidajele lui capătă convexitatea necesară.
5.3 Prelucrarea suprafețelor așezate perpendicular pe ghidaje
Printre suprafețele așezate perpendicular pe ghidajele batiului sunt mai ales planele frontale care îndeplinesc rolul bazelor principale (la batiurile din grupele a patra și a cincea) sau al bazelor auxiliare (la batiurile din celelalte grupe). În primul caz, se pun condiții mai severe suprafețelor examinate, atât în ceea ce privește așezarea lor (se admite o abatere de la perpendicularitate de cel mult 0,02 mm la 300mm lungime), cât și în ceea ce privește planeitatea.
Fig. 23. Mașina de frezat specială pentru prelucrarea suprafețelor frontale ale batiurilor.
În scopul asigurării economice a condițiilor enumerate, la operațiile în legătură cu prelucrarea suprafețelor examinate trebuie să se folosească ca baze tehnologice ghidajele batiului. Ghidajele, care se deosebesc prin dimensiuni mai mari în comparație cu suprafețele frontale, fac posibilă o micșorare a erorii de așezare într-un raport invers proporțional cu gabaritele ghidajelor.
Exactitatea poziției batiurilor care urmează să fie supuse prelucrării se asigură cu un dispozitiv de construcție extrem de simplu. Acest dispozitiv este format dintr-o placă la capetele căreia sunt fixate colțare și dispozitive de strângere. Batiul se așează cu ghidajele direct pe colțare și se centrează pe mașina unealtă, după care poziția lui se fixează prin dispozitivele de strângere.
Prelucrarea suprafețelor frontale se execută de cele mai multe ori la mașinile de frezat și găurit orizontale. În funcție de dimensiunile de gabarit ale batiului, se folosesc fie mașini unelte obișnuite, cu masa deplasabilă și cu o cutie cu arbori principali, fie mașini unelte cu masă fixă și cu coloane deplasabile care poartă cutia cu arbori principali. Mai rar, aceasta operație este executată la mașinile de rabotat longitudinal. Rabotezele cu o singură coloană sunt cele mai indicate, deoarece permit prelucrarea suprafețelor frontale cu cuțite așezate direct în suportul mașinii, fără vreun dispozitiv special, ca în cazul prelucrării la o mașină obișnuită de rabotat cu două coloane.
Dacă gabaritul batiurilor are dimensiuni mici (de exemplu batiurile mașinilor de frezat) și dacă profilul suprafețelor frontale este complicat (coadă de rândunică, etc.), prelucrarea se execută la mașini obișnuite de rabotat sau frezat longitudinal .
La unele uzine, la prelucrarea batiurilor de mașini unelte produse în serii mari, se folosesc mașini de frezat speciale (fig. 23). Din figură se vede că pe masa fixă 1 a mașinii sunt așezate simultan două batiuri 2, la care se prelucrează suprafețele frontale opuse. Capul arborelui principal 3 se deplasează pe ghidajele batiului 4. Două freze 5 servesc pentru trecerea de degroșare și pentru cea de finisare. În fig. 24 se arată o mașină de frezat specială pentru prelucrarea batiurilor, construită din două mașinii universale de frezat orizontal. Suprafețele frontale ale batiurilor mai grele și de dimensiuni mai mari se prelucrează mai economic cu ajutorul unei mașini de frezat speciale transportabile, reprezentată în fig. 25. Mașina se așează cu batiul 1 pe ghidajele batiului care se prelucrează 2 și se fixează de acesta.
Fig. 25. Mașina de frezat transportabilă pentru prelucrarea suprafețelor frontale ale batiurilor.
Electromotorul 3 transmite prin cutia de avans capului de frezat 4 o deplasare de lucru în două sensuri perpendiculare între ele , în planul de prelucrare.
Pentru rotirea frezei 5, capul este prevăzut cu un electromotor 6. Așezarea sculei la adâncimea de frezare se face cu șurubul 7. Pentru deplasarea mașinii cu macaraua, sunt prevăzuți niște umeri speciali 8.
5.4 Prelucrarea suprafețelor găurilor pentru lagărele arborelui principal și ale celorlalți arbori
Găurile pentru lagărele arborelui principal trebuie să îndeplinească condiții speciale în ceea ce privește: precizia de așezare a axelor lor față de ghidajele batiului (perpendicularitatea sau paralelismul în două direcții perpendiculare între ele, unde se admite o abatere de cel mult 002 mm la 300 mm lungime), cilindricitatea (0,005 mm), coaxialitatea (0,005 mm) si calitatea suprafețelor.
Fig. 26. Dispozitiv special pentru prelucrarea batiurilor în cutia de viteze turnată împreună cu batiul.
Găurile pentru lagărele celorlalți arbori trebuie să îndeplinească aceleași condiții, însă cu toleranțe ceva mai largi, după funcția pe care o îndeplinesc (toleranțele sunt de ordinul a 0,01—0,02 mm).
Asigurarea unor condiții atât de exigente este o problemă destul de complicată.
Pentru a micșora erorile posibile (în urma deformării batiului) este necesar ca prelucrarea de degroșare, atât a găurilor principale cât și a altor suprafețe, se facă înaintea îmbătrânirii. Pentru prelucrarea găurilor se folosește ca bază tehnologică ghidajele batiului. Prelucrarea de degroșare și de finisare a găurilor se efectuează la mașini de alezat orizontale, mașini radiale de găurit, mașini unelte specializate și la mașini unelte agregate, în funcție de mărimea seriei de mașini unelte produsele de dimensiunile de gabarit și de particularitățile constructive ale batiului.
Batiurile mașinilor unelte produse în serii mici și în mod individual se prelucrează prin coordonate la mașini de alezat. Dacă mărimea seriei de mașini unelte produse create se trece la prelucrarea batiului în dispozitive. În fig. 26 este arătat un dispozitiv special, pentru prelucrarea găurilor în batiul din grupa a doua.
Fig. 27. Dispozitiv special pentru prelucrarea foarte fină a suprafețelor cutiei pentru lagărele arborelui principal.
În acest dispozitiv, toate găurile, cu excepția acelora pentru lagărele arborelui principal, se prelucrează definitiv. Pe suprafețele găurilor pentru lagărele arborelui principal, se lasă un adaos mic, de ordinul a 0,3—0,4 mm, pentru prelucrarea foarte fină cu diamantul, folosind un dispozitiv special care se deplasează direct pe ghidajele definitiv prelucrate ale batiului (fig. 27).
Fig. 28. Dispozitiv pentru prelucrarea suprafețelor găurilor
din cutia de viteze turnată împreună cu batiul.
Aceeași problemă se poate rezolva în mod diferit: toate găurile se prelucrează definitiv cu un dispozitiv alezat pe mașina de alezat (fig. 28). Spre deosebire de prelucrarea precedentă, la așezarea batiului se folosesc bazele lui principale: picioarele, cu care batiul se așează direct pe masa mașinii unelte și una din laturile verticale ale ghidajelor, care îl centrează în direcția axei arborelui principal al mașinii de alezat. După prelucrarea definitivă a găurilor pentru lagărele arborelui principal, se montează în ele inelele exterioare ale rulmenților cu role.
Paralelismul axei arborelui principal față de ghidajele batiului se asigură, după așezarea batiului, prin finisarea definitivă a ghidajelor, folosind axele găurilor din inelele montate ca bază tehnologică de dublă ghidare. Axa găurii se materializează cu ajutorul unui arbore provizoriu (cu diametrul diferit față de cel al arborelui principal) (fig. 29). Batiul se așează pe masa mașinii de rectificat plan și se centrează în două plane perpendiculare între ele, după axa arborelui provizoriu. Pentru așezare, se folosesc dispozitive în formă de pene reglabile, etc.,introduse între batiu și masa mașinii unelte. După verificarea exactității poziției de așezare și după fixarea batiului, se face rectificarea ghidajelor (fig. 30).
Fig. 29. Arbore provizoriu Fig. 30. Schema așezării și
verificării batiului cu ajutorul
arborelui provizoriu.
Din compararea ambelor metode trebuie să se prefere ultima, din următoarele două motive:
1) se evită din lanțurile de dimensiuni influența excentricității inelelor rulmenților, deoarece obținerea paralelismului ghidajelor față de axa arborelui principal se începe de la axa inelelor montate ;
2) în cazul unei erori care iese în afara limitelor admisibile, batiul poate fi corectat printr-o rectificare repetată, operație care nu se poate face cu prima metodă.
Folosind ultima metodă descrisă, într-una din întreprinderile de mașini unelte se asigură atât precizia înaltă cât și perpendicularitatea axei găurii pentru lagărul arborelui principal, față de ghidajele batiului mașinii de frezat. Pe baza ghidajelor finisate, se prelucrează definitiv toate găurile, printre care și cele pentru lagărele arborelui principal.
În găuri se montează inelele exterioare ale rulmenților cu role conice. Axa acestor inele se materializează cu ajutorul arborelui provizoriu și cu o armatură demontabilă în care se introduce acesta. Folosind dornul drept bază tehnologică de dublă ghidare, se așează batiul pe mașina de rectificat plan și se centrează în două plane perpendiculare între ele. Pentru așezare se folosește un dispozitiv cu puncte de reazem reglabile.
După verificarea exactității așezării batiului și a fixării lui, dornul se îndepărtează și prin rectificarea ghidajelor se obține perpendicularitatea necesară.
La producția în serie, pentru prelucrarea găurilor în batiuri se folosesc adeseori dispozitive rotitoare de forma cutiei. Lucrul se execută în aceste cazuri la mașinile de găurit radiale. Unul dintre aceste dispozitive este arătat în fig. 31. Rotirea dispozitivului se face cu ajutorul electromotorului și reductorului 1, așezate în partea stângă. Platforma de lucru 2 se ridică sau se coboară la înălțimea necesară cu ajutorul motorului, ceea ce simplifică mult observarea și executarea operației de către muncitorul care se află pe această platformă. Avantajul principal al mașinilor de găurit radiale folosite pentru operațiile examinate constă în micșorarea însemnată a timpului auxiliar și costul mai mic în comparație cu operațiile executate la mașinile de alezat.
Succesiunea prelucrării suprafețelor diferitelor găuri și sculele de așchiere folosite în acest scop sunt la fel cu cele utilizate pentru aceleași scopuri la prelucrarea carcaselor .
Prelucrarea găurilor de fixare și de ungere în batiuri se execută după trasare sau cu ajutorul dispozitivelor la mașinile de găurit radiale. În fig. 32 se arată câteva dispozitive pentru prelucrarea găurilor din batiul unei mașini de frezat. În fig. 33 este reprezentat un dispozitiv rotitor cu bucșe de ghidare înlocuibile, folosit pentru aceleași scopuri. Acest dispozitiv, datorită folosirii ghidajelor batiului ca baze tehnologice, mărește precizia prelucrării și paralel cu aceasta, micșorează și timpul auxiliar.
În fig. 34 se arată construcția unui șablon de găurit, executat din țevi și plăci sudate, pentru prelucrarea găurilor de fixare din batiu.
Fig. 31. Dispozitiv rotitor pentru prelucrarea găurilor batiului unei mașini de frezat universale la o mașină de găurit radială.
Fig. 32. Dispozitive pentru prelucrarea găurilor de fixare din batiu.
5.5 Prelucrarea foarte fină a suprafețelor ghidajelor batiurilor
Rezistența la uzură a batiurilor depinde în mare măsură de calitatea prelucrării foarte fine a suprafețelor ghidajelor lui și de păstrarea îndelungată a preciziei de către mașina unealtă în timpul exploatării. De aceea problema acestei prelucrări ocupă în tehnologia construcțiilor de mașini unelte unul din locurile principale.
Prin prelucrarea foarte fină a ghidajelor se înțelege obținerea planeității, rectilinității, exactității poziției relative (paralelism, exactitatea unghiurilor, etc.) și a unei calități corespunzătoare a suprafețelor lor.
În practica modernă a construcțiilor de mașini unelte, se folosesc următoarele metode de prelucrare foarte fină a ghidajelor batiurilor:
1) prelucrarea foarte fină cu ajutorul rabotării fine, urmată de o răzuire;
2) prelucrarea foarte fină cu ajutorul răzuirii;
3) prelucrarea foarte fină cu ajutorul rectificării;
4) prelucrarea foarte fină cu ajutorul tușării.
5.5.1 Prelucrarea ghidajelor cu ajutorul primei metode
Prelucrarea foarte fină a ghidajelor batiului cu ajutorul rabotării fine urmată de o răzuire se practică mai ales la construirea mașinilor unelte grele.
Rabotarea fină se execută cu cuțite late și plane, care scot așchii de grosime mică (de circa 0,5. . .0,25 mm) și cu avans mare (15. . .30 mm). Pentru rabotarea fină este necesară o mașină precisă de rabotat longitudinală. La așezarea și fixarea batiului care se prelucrează pe masa mașinii de rabotat; trebuie să se ia măsuri pentru micșorarea maximă a erorilor de așezare și de reglare statică și dinamică a lanțurilor de dimensiuni. O atenție deosebită trebuie să se acorde în acest caz fixării corecte a batiului. După rabotare, pe suprafețele ghidajelor se aplică, prin răzuire, un desen decorativ în formă de pătrate în esichier, cu ajutorul unor dispozitive speciale în formă de rigle cu adâncituri și rulouri care se rostogolesc pe aceste rigle, axele lor fiind fixate pe răzuitor, Ruloul care se rostogolește de-a lungul riglei prin mișcarea răzuitorului. obligă răzuitorul să facă întoarceri line în jurul axei longitudinale și să lase pe suprafața care se prelucrează urme în formă de pete succesive.
Economia acestei metode, la confecționarea batiurilor mașinilor unelte grele este evidentă.
5.5.2 Prelucrarea foarte fină a ghidajelor prin răzuire
Prelucrarea foarte fină a ghidajelor batiului prin răzuire este răspândită destul de mult; avantajele ei principale sunt:
1) obținerea cu ușurință a unor suprafețe sau a unor combinații de suprafețe de precizie înaltă, precum și a poziției relative, fără utilaj special sau scule scumpe;
2) posibilitatea unei prelucrări foarte fine a ghidajelor batiurilor ale căror particularități constructive exclud folosirea altor metode;
3) posibilitatea unei prelucrări foarte fine a ghidajelor batiurilor de mașini unelte grele, care se caracterizează prin dimensiuni de gabarit mari.
Fig. 33. Dispozitiv rotativ pentru prelucrarea găurilor din batiu, cu ajutorul unor bucșe de ghidare înlocuibile
Fig. 34. Șablon de găurit din țevi sudate și cu bucșe de ghidare înlocuibile
Obținerea unor ghidaje care să corespundă pe deplin tuturor condițiilor tehnice și normelor de precizie depinde în mare măsură de rigiditatea batiului. La o rigiditate suficientă, prelucrarea foarte fină a ghidajelor cu ajutorul răzuirii se poate efectua la orice poziție a batiului; trebuie numai să se asigure o stabilitate suficientă a acestuia în timpul prelucrării. Rigiditatea insuficientă a batiului (ca urmare a unei așezări necorecte și a răzuirii ulterioare) face ca poziția relativă a suprafețelor care formează bazele de ghidare și alte baze auxiliare să nu fie corectă după prelucrare. Aceasta are loc de cele mai multe ori la răzuirea ghidajelor batiurilor din prima, a doua și a treia grupă.
Pentru evitarea acestui inconvenient, așezarea unor astfel de batiuri se face cu o nivelă precisă (0,02 mm la 1000 mm lungime) și cu fixarea ulterioară a poziției nivelei, în tot timpul prelucrării foarte fine a ghidajelor. Așezarea se realizează cu pene reglabile (vezi fig. 10). Pentru stabilitatea poziției, batiul se fixează prin buloane pe banc sau pe postament.
Răzuirea batiurilor se face cu ajutorul riglelor și al plăcilor de tușat (fig. 35).
Fig. 35. Rigla și placa de tușat Fig. 36. Succesiunea răzuirii suprafețelor a ghidajelor de batiuri
Plăcile de tușat sunt piese etalon, care au profilul negativ al ghidajelor. Dacă crește lungimea plăcii de tușat create și precizia ghidajelor. Lungimea plăcii de tușat este îngrădită de greutatea ei; de obicei aceasta lungime este egală cu 2,0 B până la 2,5 B în care B este lățimea batiului.
Riglele folosite pentru răzuire trebuie sa aibă o rigiditate suficienta si sa fie ceva mai lungi decât ghidajele batiului.
Problemele principale care se rezolvă cu ajutorul răzuirii sunt obținerea unor forme geometrice corecte, a unei poziții reciproce precise și a unei calități necesare a tuturor suprafețelor care formează ghidajele. Obținerea mărimii necesare a dimensiunilor nominale are, în acest caz, o importanta secundara, Pentru rezolvarea acestor probleme, traseul tehnologic se construiește după regula micșorării erorilor, plecând de la prelucrarea suprafețelor cu dimensiuni mai mari spre cele cu dimensiuni mai mici. Astfel, de exemplu, răzuirea batiurilor cu ghidaje plane se face după următorul traseu tehnologic (fig. 36):
1) răzuirea suprafețelor care formează baza de așezare auxiliara 1 (fig. 36. a);
2) răzuirea suprafețelor 2, care formează partea inferioară a ghidajelor și care sunt dispuse paralel cu suprafețele 1 (fig. 36, b);
3) răzuirea suprafeței care formează baza auxiliara de ghidare 3, așezata perpendicular pe suprafețele 1 (fig. 36, c);
4) răzuirea suprafeței 4, așezata paralel cu suprafața 3 și perpendicular pe suprafața 7 (fig. 36, d).
Înainte de răzuire, se execută pilirea și curățirea tuturor unghiurilor ascuțite ale batiului și ghidajelor lui. Răzuirea se împarte de obicei în răzuire de degroșare și de finisare, ceea ce dă posibilitatea nu numai de a se micșora timpul consumat pentru răzuire, ci și de a se folosi mai rațional răzuitorii de înaltă calificare pentru munci mai importante, făcând să crească astfel calitatea batiurilor. Răzuirea de degroșare se încredințează în astfel de cazuri unor răzuitori mai slabi calificați.
Răzuirea de degroșare începe cu scoaterea rizurilor, adică cu îndepărtarea cu ajutorul răzuitorului a rizurilor făcute de scula la prelucrarea mecanică. Răzuirea ghidajelor se face după ce suprafețele au fost date cu vopsea, până la obținerea a 12… .18 pete pe un pătrat de dimensiunea 25 X 25 mm. Productivitatea și prețul de cost al lucrărilor de răzuire depind de mărimea adausului pentru răzuire. Tabela 7 dă anumite date care permit să ne facem o idee despre mărimile normale ale adausurilor pentru răzuire.
Tabela 7
Pentru mărirea preciziei ghidajelor, de exemplu ale batiurilor mașinilor unelte de precizie, răzuirea se termina deseori fără a aplica vopsea pe placa de tușare. Deplasând aceasta placă pe suprafața care urmează a se răzui, în locul unor puncte negre se obțin puncte strălucitoare, care se îndepărtează cu răzuitorul. Numărul de puncte strălucitoare este de 20…25 pe un pătrat de dimensiunea 25 X 25 mm, în funcție de destinația batiului.
Rezultatele măsurătorilor făcute la ghidajele răzuite ale batiului sunt reprezentate în fig. 37 și arată că mărimea medie a abaterilor de la rectilinitate ale ghidajelor este de ± 3,8 μ, iar valoarea maximă a acestei abateri este de 12,4 μ.
Cele trei curbe (A, B, C) se referă la măsurătorile în diferite locuri ale suprafeței ghidajelor, pe o lungime de 1 850 mm. Mărimile redate dau o imagine despre gradul de precizie care poate fi obținut prin răzuirea ghidajelor.
În timpul răzuirii, batiul trebuie să fie întors de mai multe ori. Experiența arată că această operație trebuie să fie îndeplinită cu dispozitive care să asigure întoarcerea lină a batiului, deoarece în urma smuciturilor și loviturilor, pe lângă că apar rizuri, are loc și o redistribuire a tensiunilor interne, care provoacă deformarea batiului.
Fig. 37. Diagrama abaterilor de la rectilinitate ale ghidajelor batiului.
Răzuirea batiurilor este o operație extrem de anevoioasa și obositoare. Astfel, răzuirea batiului unui strung de 1 500 mm lungime durează 9 ore.
Din cele expuse, reiese clar necesitatea de a se micșora timpul consumat pentru răzuire și de a se ușura munca prin folosirea diferitelor dispozitive.
Pentru mecanizarea lucrărilor de răzuire s-au propus multe dispozitive diferite. Însa nici unul din acestea nu asigură precizia și calitatea finisării suprafeței, ca în cazul răzuirii manuale. De aceea, o parte a dispozitivelor propuse nici nu au găsit aplicare practică, iar unele din ele se folosesc mai ales la răzuirea de degroșare sau la răzuirea ghidajelor unor mașini unelte mari, la care nu se cere o mare precizie.
Dispozitivele din fig. 38 au cea mai mare întrebuințare. Răzuitorul 7 fixat în suportul 2, capătă o mișcare de translație în ambele sensuri, cu ajutorul cremalierei 3 și a ambreiajelor cu fricțiune 4, de la un electromotor 5; muncitorul, ținând în mâini suportul, execută răzuirea suprafeței 6. În figură se arată cu linii punctate răzuitorul în poziție de repaus. Tot dispozitivul de răzuire se deplasează ușor cu mânerul 7, după ce prin întoarcerea levierului 8 se ridică pe trei rulouri care se rotesc.
.
La răzuire se folosesc deseori diferite dispozitive care au ca scop micșorarea timpului auxiliar și ușurarea muncii. Ca exemplu, în fig. 39 se arată un dispozitiv care servește la deplasarea plăcii grele de tușat de-a lungul ghidajelor batiului. Placa de tușat se prinde de un lanț fără sfârșit care se deplasează prin rotirea roții de lanț cu ajutorul mânerului 1. Suporții cu roțile de lanț se fixează la capetele batiului.
Pentru a se micșora manopera lucrărilor de răzuire, se folosește la finisarea ghidajelor batiurilor de dimensiuni de gabarit mari următoarea metodă:
Finisarea se începe cu răzuirea suprafețelor care formează ghidajele plane. Paralelismul acestor ghidaje se verifică cu ajutorul unei nivele precise,unei rigle și al prismelor (fig. 40).
Fig. 38. Dispozitiv pentru mecanizarea lucrărilor de răzuire.
Cu o placă specială de tușat se răzuiește ghidajul prismatic pentru puntea păpușii mobile folosind cu baze ghidajele plane. Verificarea paralelismului și rectilinității ghidajului prismatic în plan orizontal se efectuează cu ajutorul unei nivele precise și al unui comparator, al cărui vârf alunecă pe unul din ghidajele plane (fig. 41).
Fig. 39. Schema dispozitivului pentru deplasarea plăcii de tușat
0 verificare similară în plan vertical se realizează cu ajutorul unei coarde întinse și al unui microscop care se deplasează pe ghidaje, Folosind ca baze ghidajele răzuite în prealabil (cele prismatice și un ghidaj plan), se rabotează definitiv suprafețele ghidajului prismatic cu ajutorul suportului roților 1, care este fixat pe placa 2 și care se deplasează pe ghidajele batiului (fig. 42).
Suprafețele prismatice ale ghidajelor rabotate prin acest procedeu sunt strict paralele cu ghidajele răzuite anterior și, deoarece au precizie înaltă, au nevoie numai de o mică răzuire definitivă, care se rezumă la aplicarea operației de răzuire a pătratelor, așa cum s-a arătat la prima metodă .
Fig. 40. Schema verficării abaterilor Fig. 41. Schema verificării abaterilor
de la paralelism a suprafețelor plane de la paralelism a suprafețelor ghidajelor,
ale ghidajelor batiului. cu ajutorul nivelei și al comparatorului.
În sfârșit, cu ajutorul suportilor 1, fixați fie pe o placă specială 2 (fig. 43), se execută rabotarea definitivă și răzuirea ulterioara a suprafețelor pe care alunecă plăcile de strângere, folosind drept baze ghidajele pentru căruciorul suportului.
Introducerea rabotării intercalate permite să se micșoreze mult adaosurile pentru răzuire și prin aceasta să se micșoreze și manopera acestei lucrări.
Fig. 42. Suport deplasabil pentru rabotarea ghidaje- Fig. 43. Suport deplasabil pentru rabotarea
jelor prismatice ale batiului. suprafețelor laterale și inferioare ale ghida-
jelor batiului.
Procedeul expus poate găsi aplicare la construirea batiurilor unor mașini unelte grele, mai ales la acelea compuse din câteva părți separate, pentru compensarea erorilor trebuie să se mărească mult adaosurile pentru răzuire.
5.5.3 Finisarea ghidajelor cu ajutorul rectificării
Manopera mare și prețul de cost ridicat al lucrărilor de răzuire (mai ales în cazul unei durităti de 180-220 unități Brinell a ghidajelor), imposibilitatea răzuirii ghidajelor călite de oțel sau de fontă, tendința de a economisi suprafața de fabricație din atelier, de a ușura munca, toate acestea la un loc au condus la folosirea pe scara întinsă a rectificării ca operație de finisare la prelucrarea ghidajelor pe batiuri.
Avantajele principale ale acestui procedeu de finisare a ghidajelor constă în :
1)obținerea economica a unei precizii înalte și a unei calități ridicate la suprafețele ghidajelor ;
2) posibilitatea finisării ghidajelor călite ale batiurilor.
Printre dezavantajele acestui procedeu sunt:
1) nevoia unui utilaj special ;
2) imposibilitatea rectificării batiurilor de dimensiuni mari, din cauza lipsei unor mașini de rectificat de dimensiuni corespunzătoare.
Practica modernă a construcțiilor de mașini unelte indică două procedee de rectificare a ghidajelor:
1) rectificarea cu un disc a cărui axă de rotație este perpendiculară pe suprafața care se rectifică (rectificarea frontală) ;
2) rectificarea cu un disc de rectificat (piatra de polizor) a cărui axă de rotație este paralela cu suprafața care se rectifică (rectificare cu periferia discului).
Fig. 44. Mașina de rectificat plan pentru rectificarea ghidajelor batiurilor.
Cea mai răspândita mașină de rectificat plan care lucrează după procedeul rectificării frontale este mașina arătată în fig. 44. Mașina de rectificat are doua batiuri. Batiul inferior se așează pe o fundație masivă și se leagă rigid de aceasta; pentru a evita influența vibrațiilor fundației asupra preciziei funcționarii mașinii de rectificat ea se izolează de plăcile podelei. Batiul superior se leagă de cel inferior cu ajutorul unor pene reglabile, care permit să se mențină rectilinitatea și paralelismul ghidajelor părții superioare de lucru a batiului, pe care aluneca căruciorul mașinii de rectificat. Pe cărucior este montată o coloană care poartă un braț 1 cu două console. Pe consola scurtă 2 a brațului este așezat un electromotor puternic; pe arborele rotorului acestui electromotor este fixat discul de rectificat cu segmenți de diametru mare (până la 480 mm); discul servește la rectificarea de degroșare a suprafețelor batiului așezate în plan orizontal. Pe ghidajele consolei lungi se deplasează două cărucioare 3, purtând fiecare cate un electromotor (de 1,5 CP fiecare). La capătul arborelui fiecărui electromotor se fixează un disc de rectificat în formă de oală.
Ambele motoare electrice se pot roti în jurul axelor orizontale ale suportilor și se pot așeza la orice unghi. Precizia așezării se verifică cu opt nivele precise, fixate în periferia discului care este fixat pe electromotor. Batiul 4 care se rectifică se așează fie direct pe placa mașinii de rectificat (așezată pe fundație alături de batiu), fie pe dispozitivul fixat pe această placă.
Succesiunea rectificării suprafețelor ghidajelor este arătată schematic în figura 45.
Pe suprafețele ghidajelor, după rectificările la mașina de rectificat descrisă, se obțin rizuri mici inelare sau semi inelare. Așezarea și adâncimea rizurilor depind de așezarea axei discului de rectificat față de suprafața care se rectifică. Dacă axa de rotație a discului de rectificat este strict perpendiculară pe suprafața care se rectifică .fig. 46, a), rizurile au forma unor arce de care se întretaie; acestea se caracterizează printr-o adâncime mică, și de aceea suprafețele ghidajelor ies curate. Eliminarea prafului abraziv și a așchiilor se face greu la acest procedeu de rectificare, din care cauză, pentru a obține
Fig. 45. Schema succesiunii operațiilor de rectificare a suprafețelor ghidajelor la batiuri.
netezimea suprafețelor, trebuie să se reducă regimurile de lucru (adică să se scoată așchii mai mici); ca rezultat, se mărește manopera de rectificare. Prin acest procedeu de lucru trebuie să se reducă regimul de rectificare din cauza că suprafața care se rectifică se încălzește excesiv și face dificilă asigurarea unei precizii ridicate a acestei suprafețe, după prelucrare.
Se observă în sfârșit, o oarecare convexitate a suprafeței finisate, mai ales dacă rectificarea s-a efectuat cu un disc de rectificat în formă de oală, de diametru mic.
În cazul când axa discului de rectificat se așează la un unghi de 3-5° față de suprafața care se rectifică (fig. 46, b), rizurile au forma unor arce de arce care; nu se întretaie, așa cum se observă în figură și sunt mai adânci decât în cazul procedeului de rectificare precedent. Drept rezultat, se obține o netezime mai mică a suprafeței ghidajelor batiului.
Dacă se lucrează cu o singură parte a discului de rectificat, eliminarea prafului abraziv și a așchiilor se îmbunătățesc astfel încât se poate lucra la regimuri mai ridicate, adică mai productiv. Încălzirea suprafeței care se rectifică este mult mai mică decât în primul caz.
Avantajele principale ale mașinilor de rectificat de tipul examinat sunt: dimensiuni de gabarit relativ mici (cursa discului de rectificat trebuie să fie ceva mai mare decât lungimea ghidajelor care se rectifică); posibilitatea de a se rectifica batiuri de dimensiuni de gabarit mari prin așezarea în consola a discurilor de rectificat ; greutate relativ mică și cost relativ scăzut al acestor mașini de rectificat. Toate acestea împreună explică răspândirea pe scară întinsă a acestor mașini, la multe întreprinderi constructoare de mașini unelte.
Fig. 47. Mașina de rectificat plan, pentru rectificarea ghidajelor pe batiuri.
Fig. 46. Doua procedee de așezare a axei discului de rectificat fața de suprafața de rectificat.
Printre principalele dezavantaje sunt: productivitate relativ redusă din cauza insuficienței rigidități a construcției și regimuri reduse de lucru din cauza defectuoasei eliminări a așchiilor și pulberii abrazive.
În fig. 46, este arătată o mașină de rectificat plan caracteristică, lucrează după procedeul rectificării cu periferia discului de rectificat. Mașina se construiește după tipul mașinilor de rabotat longitudinal. Având doi stâlpi și o traversă care poartă căruciorul cu electromotorul și cu discul de rectificat, această mașină are o mare rigiditate. Discul de rectificat se fixează la capătul arborelui principal care, este pus în rotație cu ajutorul unei transmisii cu curele trapezoidale, de la un motor așezat pe cărucior. Batiul care trebuie rectificat se așează pe masa mașinii și primește, împreună cu masa, o mișcare alternativă.
Rectificarea se face de regulă cu o răcire puternică, lichidul spălând așchiile cu pulberea abrazivă și menținând concomitent o temperatură mai mult sau mai puțin constantă a batiului care se rectifică.
Ambele aceste rezultate, paralel cu rigiditatea destul de înaltă a mașinii de rectificat, determina productivitatea ei ridicata, întrecand de două până la trei ori productivitatea mașinilor examinate anterior.
Rectificarea ghidajelor cu disc cilindric de rectificat asigură obținerea pe suprafețe a unor rizuri mărunte dirijate paralel cu axa batiului sau cu direcția de mișcare a căruciorului, suporților, etc., de-a lungul aceleași axe; ea asigură totodată o calitate superioară a suprafeței. În acest fel se ajută la mărirea rezistenței la uzură a suprafețelor ghidajelor.
Fig. 49. Mașina de rectificat cu suport rotitor și cu discuri suplimentare de rectificare.
Fig. 50. Rectificarea diferitelor suprafețe ale ghidajelor batiului.
La această mașină de rectificat se pot rectifica nu numai ghidaje plane, ci și prismatice. Pentru aceasta, o parte a discului de rectificat se ascute diamantul la unghiul respectiv al prismei (fig. 49).
Dezavantajele mașinilor de rectificat de acest tip sunt: greutate destul de mare, cost ridicat, dimensiuni de gabarit mari (lungimea mașinii trebuie să fie ceva mai mare decât dublul lungimii batiului care se construiește), nevoia unei suprafețe mari, precum si imposibilitatea de a rectifică ghidajele așezate dedesubt.
Ultima dificultate a condus la construirea mașinilor de rectificat plan (fig. 366) similare mașinii de rectificat descrisă mai sus, insă cu oarecare modificări și cu discuri de rectificat suplimentare. Ca modificări s-au prevăzut introducerea unui suport rotitor înzestrat cu un disc de rectificat cilindric, care lucrează cu periferia sa, precum și introducerea a două discuri de rectificat suplimentare, acționate de două electromotoare separate și lucrând după procedeul rectificării frontale. Unul din aceste discuri este fixat pe suportul rotitor (fig. 50 a și b), al doilea este fixat direct pe cărucior.
Suportul rotitor permite rectificarea suprafețelor așezate la un unghi de 30° față de planul orizontal. Cu ajutorul celorlalte discuri se pot rectifica toate celelalte suprafețe ale ghidajelor, printre care și suprafețele inferioare (fig. 50, c).
La rectificarea tuturor suprafețelor ghidajelor unui batiu de mașina de alezat în lungime de 2320 mm se consumă numai 30 ore, în timp ce
pentru răzuirea acelorași ghidaje se consumau de la 48 până la 55 ore. Mașinile unelte examinate se construiesc pentru rectificarea batiurilor lungi până la 3200 mm. Greutatea mașinii este de circa 21 tone. Pentru rectificare se folosesc discuri de carborund cu granulația de 30 — 40 și cu duritatea SM 1, SM 2, SM 3.
Adausul pentru rectificare nu trebuie să depășească 0,2—0,3 mm, întrucât cu creșterea lui crește și manopera lucrării. Se recomandă ca în cazul când discul de rectificat iese într-o parte a piesei, el să se corecteze fără să se oprească mașina. Discurile în formă de oală se
corectează pe suprafețele conului interior cu ajutorul unei pietre de carborund dure sau cu ajutorul unui diamant.
Precizia si calitatea suprafeței ghidajelor rectificate depind de precizia includerii batiului in lanțurile de dimensiuni: mașina unealta — dispozitiv—batiu care se prelucrează — disc de rectificat — mașina unealtă de rigiditatea lanțurilor de dimensiuni indicate, de regimurile de lucru, de duritatea, granulația și lianții abrazivului și ai materialului batiului. Dacă se mențin toate celelalte condiții, primii doi factori exercită influența cea mai mare atât asupra preciziei și calității suprafețelor, cât și asupra productivității. Precizia așezării batiului joacă un rol deosebit de important în legătură cu mărimea relativ redusă a adausului pentru rectificare și cu necesitatea distribuirii lui uniforme pe fiecare suprafața a ghidajelor batiului. Pentru așezării batiului se folosesc de obicei dispozitive care permit să se modifice pozița lui față de mașina de rectificat, adică să se rezolve lanțurile de dimensiuni indicate mai sus prin metoda reglării. Aceasta dă posibilitatea să se verifice precizia așezării batiului, folosind chiar suprafețele ghidajelor.
În fig. 51 ,în mod schematic, dispozitivul și metoda de așezare; și de verificare a poziției batiului pe mașina de rectificat plan. Pentru micșorarea deformațiilor posibile în timpul fixării batiului, trebuie ca forțele care acționează în timpul fixării să se așeze în dreptul punctelor de reazim respective. Mărimea lor trebuie să fie redusă până la minimul necesar posibil. De la o anumită greutate a batiului, nevoia fixării lui dispare complect și dacă totuși ea se face și în aceste cazuri, este mai mult ca măsură de precauție pentru eventuale deplasări accidentale.
Fig. 52. Profilograma suprafeței rectificate a ghidajelor batiului.
Profilogramele reprezentate în figura 52 dau o imagine a calității suprafețelor ghidajelor batiului. Din ele se vede că înălțimea maximă a crestelor (asperităților) este Hmax = 2,5μ în care caz înălțimea medie este Hmed=1,2μ.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36mm
Fig. 53. Diagrama abaterilor de la rectilinitate a ghidajelor rectificate ale batiului.
Diagrama din fig. 53 arată că mărimea medie a abaterilor de la rectilinitate a ghidajelor este egală cu ± 2,8μ la o valoare maximă a acestei abateri de 8,2 μ.
Din confruntarea acestor date cu datele obținute pentru ghidajele răzuite se vede că atât calitatea suprafeței cât și rectilinitatea ghidajelor finisate prin rectificare sunt ceva mai mari. Folosirea acestui procedeu se justifică și prin productivitatea lui mai înaltă.
La uzinele constructoare de mașini unelte moderne, folosirea finisării ghidajelor cu ajutorul răzuirii se limitează mai ales la batiurile cu dimensiuni de gabarit mari (mai mult ca 10 metri) și la batiurile ale căror particularități constructive exclud posibilitatea rectificării ghidajelor lor.
Finisarea ghidajelor călite ale batiului este posibilă numai cu ajutorul rectificării.
5.5.4 Finisarea ghidajelor cu ajutorul rodării
La finisarea ghidajelor de batiuri ale mașinilor unelte de precizie ridicată, se folosește uneori, ca operație de finisare, rodarea. Astfel, în unele țări, acest procedeu se folosește pentru finisarea ghidajelor de batiuri ale mașinilor de rectificat. După răzuire, ghidajele batiurilor se finisează cu ajutorul prismelor de carborund. Finisarea se face ca și răzuirea, cu singura deosebire că în locul răzuitorului se folosește o bară abrazivă. În timpul lucrului, barele abrazive se spală des în petrol, pentru a se evita îmbâcsirea lor cu murdărie. Ghidajele de batiuri frecate cu abrazive se spală bine cu petrol și se sufla cu aer comprimat pentru îndepărtarea resturilor de abrazivi de pe ele.
Fig. 54. Schema rodării mesei și ghidajelor batiului.
După spălare se trece la rodare, folosind pentru aceasta masa 1 a mașinii unelte (fig. 54), încărcată cu greutățile 3 cântărind 200. . .220 kg. Greutatea totală depinde de dimensiunile batiului și ale mesei. De exemplu, la rodarea batiurilor de mașini de rectificat rotund cu dimensiunile 150 X 820 mm, masa se încarcă cu două greutăți 3. Pentru rodare, în locul volantului cu avans manual al piesei, se instalează o roată de curea acționată de un electromotor reversibil 2; acesta imprimă mesei un avans cu viteza de 7 m/min. Rodarea se face cu o ungere abundentă a ghidajelor cu petrol, timp de 2. . .4 ore, în funcție de calitatea prelucrării prealabile a ghidajelor.
În unele țări se folosește, la rodarea ghidajelor de batiuri ale mașinilor de rectificat, o pastă specială de rodare în locul petrolului, având nevoie pentru această operație numai de 10… 15 minute.
Prin lucrările de specialitate, s-a dovedit că stratul mai dur de la suprafața diferitelor materiale are o compoziție chimică care diferă de aceea a restului materialului. De aici s-a tras concluzia că prelucrarea metalelor se accelerează mult în cazul când se acționează pe cale chimică asupra stratului de la suprafața. Experiența folosirii lor la repararea mașinilor unelte a arătat în mod strălucit avantajul acestei noi metode de prelucrare. Rodarea meselor de mașini unelte și a batiurilor eu ajutorul pastei a dat posibilitatea ca, paralel cu micșorarea manoperei de răzuire, să se ridice calitatea, să se reducă reparațiile.
În prezent este greu să se prevadă posibilitățile care se deschid în fața construcțiilor de mașini, prin combinarea prelucrării mecanice cu tratamentul chimic. Noul procedeu de prelucrare va găsi fără îndoială cea mai mare utilizare la întreprinderile constructoare de mașini unelte din toată lumea.
Cap. 6. CONTROLUL BATIURILOR
Lipsa de precizie care rezultă în urma prelucrării batiului reprezintă suma erorilor care au loc în lanțurile de dimensiuni: mașina unealtă — dispozitiv — batiu care se prelucrează — scula — mașina unealtă, în care batiul s-a inclus cu dimensiunile sale în timpul prelucrării.
Precizia batiului se obține prin micșorarea erorilor arătate, până la limitele admise de toleranțe. În cazul când, fie că se cunoaște, fie că se observă mărimea erorii în timpul reglării mașinii unelte sau în timpul prelucrării ei, eroarea se poate micșora. Observarea erorilor este unul din factorii hotărâtori la alegerea metodei și a mijloacelor de control.
În timpul reglării lanțurilor de dimensiuni indicate mai sus, la prelucrarea batiului și la recepția lui ulterioară, trebuie să se verifice:
1) exactitatea formelor geometrice ale suprafețelor care formează bazele principale și auxiliare ale batiului;
2) exactitatea poziției lor relative (paralelismul, perpendicularitatea, etc.);
3) precizia dimensiunilor geometrice care leagă suprafețele;
4) calitatea suprafețelor.
După cum s-a indicat mai sus, suprafețele ghidajelor batiului trebuie să îndeplinească condiții severe în ceea ce privește precizia și calitatea finisării. De aceea, metodele și mijloacele de control ale ghidajelor batiurilor joacă un rol de prim ordin.
6.1 Controlul ghidajelor
Controlul ghidajelor se face pentru a se verifica îndeplinirea tuturor celor patru condiții de mai sus amintite. La majoritatea mașinilor unelte moderne, ghidajele batiurilor se formează prin combinarea de suprafețe plane. De aceea, verificarea exactității formelor geometrice se rezumă la verificarea formei plane a fiecăreia din aceste suprafețe. Întrucât planele care formează ghidajele batiului au o lățime relativ mică față de lungime, verificarea rectilinității ghidajelor capătă o importanță deosebită.
Rectilinitatea ghidajelor se verifică cu ajutorul a două procedee principale diferite. După unul se determină erorile de direcție, adică abaterile unghiulare de linia dreaptă etalon; după celălalt, se determină abaterile liniare de la linia dreaptă etalon în două plane perpendiculare între ele (de obicei în plan vertical și orizontal).
Măsurarea directă a abaterilor liniare face ca la al doilea procedeu să fie mai rațional pentru condițiile din uzină, deoarece în primul procedeu trebuie să se recalculeze abaterile unghiulare în abateri liniare.
6.1.1. Verificarea prin procedeele care măsoară abaterile unghiulare
a) Verificarea cu ajutorul nivelei.
Față de simplitatea constructivă a instrumentului de măsurat, acest procedeu este unul din cele mai comode. Controlul se efectuează prin deplasarea succesivă a nivelei de pe o porțiune pe alta, de-a lungul ghidajelor batiului (fig. 55). În fiecare din aceste porțiuni se face calculul abaterii bulei de aer a nivelei, în diviziuni ale scalei. În acest mod se determină abaterea unghiulară față de linia dreaptă etalon a fiecărei porțiuni. După datele obținute, se construiește graficul abaterilor unghiulare ale porțiunilor corespunzătoare; din acest grafic executat la scara aleasă, se determină ușor abaterile liniare. Dacă suprafața care formează ghidajul este destul de lată, atunci, prin măsurători similare cu nivele, care se așează pe fiecare porțiune în direcție transversală, se poate verifica forma plană a ghidajului în toată lungimea sa (absența răsucirii elicoidale). Nivela realizează contactul cu suprafața ghidajelor prin doi suporți mici. Precizia acestui procedeu depinde de sensibilitatea nivelei și de numărul de porțiuni alese de-a lungul ghidajelor batiului.
Fig. 55. Schema verificării rectilinității ghidajelor batiului cu nivela.
Sensibilitatea nivelei se determină prin diferența de înălțime (în mm) a capetelor unei rigle lungi de 1 m, pe care bula de aer se deplasează la o diviziune a scalei. Pentru măsurători precise se folosesc nivele cu diviziuni de 0,04—0,06 mm pe 1 m lungime. Întrebuințarea
nivelelor mai sensibile nu este rațională din cauza mobilității prea mari a bulei de aer. Pentru o verificare prealabilă mai grosolană se întrebuințează nivele cu diviziuni de 0,1 — 0,3 mm pe un metru de lungime.
Neajunsul esențial al procedeului de verificare al rectilinității cu ajutorul nivelei constă în imposibilitatea de a controla direct erorile la planele așezate vertical.
b) Verificarea cu ajutorul lunetei și al colimatorului.
Pe ghidajul batiului se așează luneta 1 și colimatorul 2 (fig. 56). Colimatorul constă dintr-un obiectiv, în focarul căruia se afla două fire reticulare, luminate. Fasciculul de raze de lumină paralele care iese din colimator, intrând în lunetă, transportă în planul ei focal imaginea celor două fire reticulare. Această imagine, împreună cu imaginea celor două fire reticulare ale lunetei se examinează prin ocularul 3.
Fig. 56. Schema verificării rectilinității ghidajelor cu luneta și colimatorul.
Abaterile unghiulare de la rectilinitate ale ghidajelor se măsoară în modul următor: luneta și colimatorul se așează pe capetele ghidajelor, în așa fel încât imaginile ambelor perechi de fire reticulare care se văd la ocular, să coincidă. După aceasta, deplasând colimatorul de-a lungul ghidajelor de la o porțiune la cealaltă, se citesc erorile unghiulare care se identifică prin deplasările perechilor de fire reticulare ale colimatorului și lunetei. Cunoscând abaterile unghiulare ale ghidajelor față de linia dreaptă în diferitele porțiuni, se construiește, ca și în cazul măsurării cu nivela, graficul abaterilor unghiulare. Folosind aceste abateri unghiulare, se determină mărimea abaterilor liniare.
Procedeul permite verificarea rectilinității atât în plan orizontal, cât și în plan vertical. Paralelismul fasciculului de raze de lumină care iese din
colimator exclude posibilitatea de a se găsi eroarea de deplasare paralelă a suprafețelor ghidajelor; acesta este unul din neajunsurile esențiale ale procedeului examinat. Precizia măsurării în condițiile din uzină este aproximativ egală cu precizia măsurărilor cu o nivelă sensibilă.
b) Verificarea cu ajutorul lunetei autocolimatoare cu oglindă.
Dacă se înlocuiește colimatorul cu o oglindă plană 1, iar luneta se complectează cu o sursă de lumină 2, care luminează lateral o placă de sticlă 3 așezată înclinat în tub și prevăzută cu fire reticulare, atunci obiectivul lunetei va proiecta, cu ajutorul fascicolului de lumină, firele reticulare pe oglindă (fig. 57); oglinda va reflecta firele reticulare înapoi în lunetă; în planul focal al lunetei, firele reticulare reflectate coincid cu firele de pe placa de sticlă, atunci când suprafața oglinzii este așezată perpendicular pe fasciculul de raze de lumină sau pe axa lunetei.
Fig. 57. Schema verificării rectilinității ghidajelor batiului cu luneta autocolimatoare cu oglindă.
După această poziție inițială, se procedează la așezarea lunetei și a oglinzii pe capetele opuse ale ghidajelor batiului. La deplasarea oglinzii pe ghidaje, abaterile unghiulare de la rectilinitate ale acestor ghidaje provoacă abaterile planului reflectat al oglinzii de la perpendicularitatea față de axa lunetei. Prin ocularul 4 se citește mărimea dublă a erorii, după deplasările imaginilor firelor reticulare. Pentru măsurătorile abaterilor ghidajelor în plan orizontal, trebuie să se rotească ocularul sau luneta în lăcașurile lor. Precizia măsurării este condiționată de diametrul găurii obiectivului și de puterea de mărire (grosismentul) a lunetei. La un diametru al obiectivului de 25 . . .30 mm și la o mărire de 20 ori, se obține o sensibilitate de 0,25" față de înclinarea oglinzii. Astfel, precizia metodei examinate este mult mai înaltă decât precizia obținută în cazul folosirii nivelei.
6.1.2Verificarea prin procedeele care măsoară abaterile liniare
a) Verificarea cu ajutorul riglei (linialului).
Există trei procedee de verificare rectilinității ghidajelor cu ajutorul riglelor. Primul procedeu poartă denumirea de verificare prin pete de vopsea ; particularitatea și avantajul acestui procedeu constă în simplitatea lui.
Fig. 58. Schema verificării rectilinității ghidajelor batiului cu rigla și cu cale fete paralele.
După petele de vopsea lăsate pe suprafața ghidajului se apreciază abaterea de la rectilinitate. Inconvenientul acestui procedeu constă în imposibilitatea de a se măsura mărimea abaterii unui plan de la rectilinitate. La controlul ghidajelor cu lungimi mai mari de 1,5—2 m, încovoierea riglei datorită greutății proprii începe să aibă influență asupra preciziei verificării, dacă măsurarea se execută în plan vertical; dacă această verificare se face în plan orizontal, încovoierea se datorează apăsării mașinilor celui care face verificarea. Se deosebesc două tipuri de rigle de control: rigle obișnuite, care au o înălțime egală pe întreaga lor lungime și așa numitele punți de control, adică rigle (liniale) cu înălțime variabilă (v. fig. 35).
Fig. 59. Verificarea rectilinității ghidajelor batiului cu rigla și cu hârtia de țigară.
Ținând seama de mărimea deformației, primele rigle se recomandă la controlul ghidajelor cu lungimea până la 700—1000 mm, iar celelalte la controlul ghidajelor cu lungimea până la 2—3 m.
b)Verficarea cu ajutorul riglei și calelor cu fețe paralele sau cu ajutorul calibrului cu lame (spion).
Pentru a micșora mărimea deformației riglei sub acțiunea greutății proprii, între riglă și suprafața care se măsoară se introduc în două puncte la distanța de 0,554 L (L este lungimea riglei), cale cu fețe paralele sau calibre cu lame de dimensiuni corespunzătoare (fig. 58).
Mărimea abaterilor liniare de la rectilinitate ale ghidajelor se apreciază după dimensiunile calelor cu fețe paralele și ale calibrelor cu lame, care trec în diferitele puncte între riglă și suprafața ghidajelor. Deseori se folosesc bucăți de hârtie de țigară (0,02 mm); acestea se introduc între suprafața ghidajului care se verifică și rigla sau puntea de control (fig. 59).
După cantitatea și așezarea hârtiilor de țigară care pot fi scoase liber de sub riglă, se poate aprecia mărimea și locurile abaterilor de la rectilinitate ale ghidajelor. Dacă nici una din hârtii nu se poate scoate, înseamnă că mărimea acestei abateri nu trece de 0,02 mm.
c)Verificarea cu ajutorul riglei și al comparatorului sau minimetrului.
Paralel cu suprafața care se verifică, la o oarecare distanță de ghidaj, se așează rigla de control 1 (fig. 60). Comparatorul care se deplasează de-a lungul suprafeței care se verifică sau minimetrului 2 indică mărimea abaterilor liniare de la rectilinitate în porțiunile respective. Verificarea se poate efectua în două plane. Precizia procedeului este limitată de rigiditatea riglei de control.
Fig. 60. Verificarea rectilinității ghidajelor batiului cu rigla și cu comparatorul.
d) Verificarea cu ajutorul nivelului apei ca suprafață orizontală etalon.
De-a lungul planelor ghidajelor care se controlează, se așează jgheaburile 1 deschise în partea de sus și umplute cu apă (fig. 61).
Fig. 61. Verificarea rectilinității ghidajelor batiului prin procedeul vaselor comunicante.
Pe suprafața ghidajelor care se verifică, se deplasează sania 2 cu micrometrul 3, al cărui vârf poate fi pus în atingere cu nivelul apei. Clipa atingerii se determină cu ochiul liber sau cu ajutorul unui contact electric, ceea ce asigură precizia măsurării de la 0,01 mm până la câțiva microni.
Batiul se așează în așa fel, încât șurubul micrometric, așezat într-o poziție constantă în două puncte extreme ale ghidajelor, să atingă cu vârful sau nivelul apei. Abaterea de la rectilinitate a suprafețelor ghidajelor se măsoară direct cu șurubul micrometric in fiecare porțiune. Dacă se face verificarea mai multor suprafețe ale ghidajelor așezate la distanțe mari între ele, toate jgheaburile cu apă se unesc între ele cu furtunuri elastice sau cu țevi, pentru a se obține un nivel egal de apă în jgheaburi prin formarea unor vase comunicante.
Dacă ghidajele în formă de V (fig.62) se unesc între ele cu furtunuri, ele îndeplinesc rolul unor vase comunicante.
Fig. 62. Folosirea ghidajelor în formă de V ale batiului cu vase comunicante pentru verificarea rectilinității lor.
O condiție obligatorie a preciziei verificării este ca apa să stea liniștită.
e) Verificarea cu ajutorul unei coarde întinse și al unui microscop.
Această verificare se poate realiza numai în plan vertical. O coardă de pian, din oțel (diametrul 0,1 mm) bine întinsă reprezintă o linie dreapta etalon cu o lungime destul de mare (fig. 63).
Coarda trebuie să aibă o secțiune constantă și să fie fără îndoituri; ea se întinde de-a lungul suprafeței care se verifică, în așa fel încât punctul de intersecție al firelor reticulare ale microscopului 1 (fig. 64), așezat în două puncte extreme ale ghidajelor, să coincidă cu coarda.
Fig. 63. Verificarea rectilinității cu ajutorul unei coarde și a unui microscop.
Deplasând microscopul de la o porțiune la alta și făcând să coincidă de fiecare dată punctul de intersecție al firelor reticulare cu coarda, se măsoară abaterile ghidajelor, cu o precizie până la câteva sutimi de milimetru. Dacă această coardă pe care trebuie să o urmeze microscopul face o curbură, aceasta influențează asupra preciziei măsurării. Deplasările necesare ale microscopului în plan vertical scad, în acest caz, precizia măsurării. Oscilația coardei din cauza zgomotului și mișcării aerului în atelier, influențează de asemenea asupra preciziei măsurării.
Fig. 64. Schema verificării rectilinității ghidajelor cu ajutorul coardei și microscopului.
f) Verificarea cu ajutorul lunetei și a unui spot de vizare.
Axa optică a lunetei se folosește ca linie dreaptă inițială. Abaterile liniare de la această dreaptă, ale firelor spotului de vizare care alunecă pe suprafața care se controlează, măsoară cu ajutorul șuruburilor micrometrice, cu care se face să coincidă intersecția firelor ocularului cu intersecția firelor spotului de vizare.
Fig. 65. Schema verificării rectilinității ghidajelor cu luneta și spotul de vizare.
Din punct de vedere optic acest procedeu se deosebește de procedeul verificării cu ajutorul colimatorului. La verificarea cu colimatorul, datorită ciclului de raze paralele, există posibilitatea de a observa reperul, care —teoretic — este îndepărtat la infinit. Fascicolul divergent de raze (fig. 65) în procedeul de verificare examinat, necesită un reper la distanța finită. Din această cauză, luneta 1 trebuie să se regleze în concordanță cu distanța până la reperul 2, reglare care se realizează cu ajutorul lentilei deplasabile 3. Precizia măsurării depinde de precizia și rectilinitatea ghidajelor lentilei. Diviziunile tamburilor de citire sunt de 0,05 mm. Evaluarea numărului de diviziuni cu ochiul liber ajunge până la 0,1. . .0,2 din o diviziune. Distanța minimă la care se obține o vizibilitate bună a imaginii reperului este de 1 100 mm. Pentru aceasta, procedeul descris se folosește pentru controlul ghidajelor lungi. Verificarea se poate efectua în două plane.
g) Verificarea cu ajutorul aparatului optic Zeiss pentru controlul ghidajelor.
Precizia măsurării abaterilor, obținută cu ajutorul aparatului Zeiss (fig. 66), este mult mai mare decât precizia construirii batiurilor. Spotul de vizare este montat într-o armătură care se poate deplasa de-a lungul ghidajelor batiului.
Aparatul se distinge prin aceea că dă două imagini ale spotului de vizare în același plan al lunetei; o imagine este directă (fig. 67, a), a doua imagine este inversă (fig. 67, b). Prin suprapunerea celor două imagini, ia naștere o imagine simetrică (fig. 67, c), care apare numai în cazul când axa optică a aparatului coincide precis cu centrul spotului de vizare. Această poziție este poziția inițială pentru măsurare.
Abaterea de la rectilinitate a suprafeței verificate a ghidajelor provoacă, prin deplasarea spotului de vizare, devierea lui față de axa optică a aparatului și prin aceasta distruge simetria imaginii vizibile în ocular.
La abaterile în plan vertical, devierea se vede după cum se arată în figura 67, d; la abaterile în plan orizontal devierea se vede ca în figura 67, e, iar la abaterile simultane în ambele plane, devierile se văd ca în figura 67, f. Simetria inițiala a imaginii se restabilește cu ajutorul a două șuruburi micrometrice 1 și 2 (fig. 66, a), după aceasta pe tambururile gradate se face citirea abaterilor de la rectilinitate în două plane perpendiculare între ele.
d
c
a)
Fig. 66. Aparat optic pentru verificarea rectilinității ghidajelor batiului în două plane.
Particularitatea acestui sistem de control optic constă în faptul că distanța spotului de vizare nu are nici o influență asupra măsurării. Imaginea din obiectiv, care are totdeauna aceeași mărime, este observată prin ocularul care se deplasează cu ajutorul unei mici roți dințate.
Pentru măsurarea diferitelor lungimi se folosesc trei oculare cu măriri diferite, având o precizie teoretică a citirii diferită (tabela 8).
Tabela 8
Fig. 67. Schema diferitelor poziții ale
firelor aparatului la verificarea rectilini-
tatii ghidajelor.
Precizia măsurării depinde de menținerea unei temperaturi constante a localului și de starea aerului între lunetă și spotul de vizare care influențează asupra refracției. În condiții obișnuite, precizia măsurării este de două sau de trei ori mai mare decât precizia teoretică indicată în tabela 8.
La verificarea rectilinității suprafețelor care formează ghidajele batiului, așa numita răsucire (adică abaterea de la rectilinitate concomitent în două plane perpendiculare între ele) influențează asupra preciziei măsurării abaterilor. Răsucirea fiecărei suprafețe se verifică prin pete de vopsea, cu ajutorul unor rigle de control care le acoperă în lățime. Verificarea răsucirii suprafețelor care formează ghidajele, se face de obicei cu nivela cu bulă de aer, care se așează pe o punte ce se deplasează de-a lungul ghidajelor batiului. Abaterea bulei de aer de la poziția inițială indică răsucirea ghidajelor. Această abatere poate fi identificată și cu alte procedee, de exemplu: cu ajutorul vaselor comunicante, cu ajutorul aparatului pentru verificarea ghidajelor, etc.
6.2 Verificarea poziției reciproce a suprafețelor ghidajelor
Verificarea poziției reciproce a suprafețelor ghidajelor se rezumă de obicei la verificarea paralelismului lor sau a perpendicularității reciproce și se face prin mai multe procedee.
Printre cele mai simple, se citează comportarea poziției suprafețelor care se verifică cu poziția suprafețelor unui calibru etalon în formă de placă sau cu a unui dispozitiv special de control.
Verificarea se face prin pete de vopsea sau după strălucirea punctelor rămase pe suprafețele care se verifică, după aplicarea ți mișcarea plăcii etalon. Verificarea poziției suprafețelor ghidajelor plane ale batiului cu ajutorul unei plăci de control este arătată în fig. 68; verificarea perpendicularității ghidajelor plane cu ajutorul colțarului este arătată în fig. 69, a; verificarea cu ajutorul plăcii este arătată în fig. 69, b.
Fig. 68. Schema verificării poziției recipro- Fig. 69. Schema verificării
ce a suprafețelor ghidajelor cu ajutorul unei perpendicularității suprafețelor
plăci de control . ghidajelor plane cu echerul și
cu placă .
Al doilea procedeu are o precizie mai înaltă, datorită dimensiunilor de gabarit mai mari ale bazei de măsurare. În fig. 70 se arată verificarea poziției reciproce a suprafețelor plane și prismatice ale ghidajelor batiului, cu ajutorul plăcilor.
În fig. 71 este reprezentat un dispozitiv special pentru verificarea paralelismului planelor care formează suprafețele inferioare și laterale ale ghidajelor, față de suprafețele plane al ghidajelor batiului obținute anterior.
Dispozitivul se introduce pe ghidaje prin partea frontală a batiului. Cu ajutorul a șase piulițe fluture 1, plăcile 2 ale dispozitivului se strâng pe fețele ale căror paralelism se verifică. Deplasând apoi dispozitivul de-a lungul batiului, se verifică paralelismul suprafețelor. Dispozitivul dă rezultate satisfăcătoare numai după o rutină destul de mare.
Fig. 70. Schema verificării poziției Fig. 71. Schema dispozitivului pentru verificarea
reciproce a ghidajelor. paralelismului suprafețelor ghidajelor.
Nici unul din procedeele de verificare și dispozitivele examinate nu dau însa posibilitatea de a măsura mărimea erorii (abaterii). Acest neajuns se elimină folosind, pentru aceleași scopuri, plăci indicatoare, șabloane și dispozitive speciale. Comparatorul permite măsurarea mărimii abaterii în orice punct de-a lungul planului. În fig. 72 este arătată puntea cu comparator pentru verificarea paralelismului suprafețelor care formează ghidajele plane și prismatice ale batiurilor de mașini unelte.
Cu dispozitive și procedee similare se controlează paralelismul și perpendicularitatea altor suprafețe ale batiului față de ghidaje (de exemplu suprafețele care servesc pentru fixarea cremalierelor, plăcilor căruciorului, cutiilor de viteze, cutiilor de avans, suporților, etc.)
a) Verificarea preciziei dimensiunilor geometrice care leagă suprafețele prelucrate ale batiurilor.
Această verificare se realizează cu procedeele cele mai diferite.
Fig. 72. Puntea cu comparatori pentru verificarea paralelismului suprafețelor ghidajelor.
Cea mai mare precizie se asigură cu procedeele care permit controlul direct al distanței care se măsoară după principiul drumului cel mai scurt, adică prin includerea directă a dimensiunii care se verifică în lanțul de dimensiuni al instrumentului de măsurat.
Fig. 73.
Dispozitiv pentru măsurarea distanței dintre planele ghidajului lateral și superior al batiului.
Ca exemplu se dă dispozitivul pentru măsurarea distanței de la axa ghidajului prismatic anterior al batiului până la planul vertical al ghidajului
inferior; acest dispozitiv este înfățișat în fig. 73. Distanța se măsoară cu ajutorul unui micrometru, cu precizia până la 0, 01 mm.
Metoda confruntării dimensiunii care se controlează cu dimensiunea etalon, adică metoda citirii directe a mărimii erorii relative, asigură o precizie destul de înaltă. Măsurarea distanței dintre ghidajele prismatice ale batiului și planul pe care se montează corpul cutiei de viteze poate servi ca exemplu de folosire a metodei examinate. Pe batiu se așează o punte specială (fig. 74), având trei platforme pe partea superioară. Distanța de la ghidaje până la aceste platforme corespunde cu precizie mărimii indicate în desen ea îndeplinește funcțiunea unei dimensiuni etalon. Deplasând comparatorul pe un plan destinat montării corpului cutiei de viteze, se fac două citiri: o citire când vârful comparatorului atinge planul, a două citire când vârful comparatorului atinge una din platformele 1 apropiate ale punții. Diferența celor două citiri dă mărimea directă a erorii relative pentru distanța care se controlează.
Fig. 74.
Dispozitiv pentru măsurarea distantelor prin metoda comparației pe o distanta etalon
b) Verificarea calității suprafeței batiului și în primul rând a ghidajelor.
După cum s-a indicat această verificare se face de obicei în atelier fie prin compararea cu un calibru etalon, fie prin evaluarea subiectivă a controlorului care recepționează batiul; mai rar cu un aparat special.
La controlul batiurilor, la fel ca și pentru alte piese ale mașinii unelte, se folosește destul de des metoda combinată, prin care se verifică concomitent, cu aceleași mijloace, exactitatea formelor geometrice, poziția lor reciprocă și chiar precizia dimensiunilor geometrice care leagă diferitele suprafețe.
Trebuie să se noteze că erorile care se descoperă în acest caz sunt erori totale, astfel încât este extrem de greu, iar uneori chiar imposibil, să se descopere cauzele care provoacă aceste erori. De aceea, la alegerea metodelor și mijloacelor de control, trebuie să se tindă la posibilitatea de a se verifica fiecare element separat al piesei care se prelucrează. Un asemenea control, permutând găsirea cauzelor erorilor, dă posibilitatea de a se asigura o calitate mai înaltă a pieselor prelucrate.
Cap. 7. UNELE PARTICULARIȚĂȚI ALE PRELUCRĂRII BATIURILOR CU GHIDAJE APLICATE, TRATATE TERMIC
Ghidajele aplicate se construiesc de cele mai multe ori din oțeluri de cementație (OST 15, 20, 20 H) și mai rar din oțeluri nitrurate (oțeluri cu conținut de crom, aluminiu, molibden, oțeluri marca E 3 HMA sau oțeluri cu vanadiu marca EHTV, etc.).
La confecționarea plăcilor cementate aplicate, adâncimea cementării ajunge până la 1,2—1,5 mm la o duritate de HBc = 56 … 60 după călire. Pentru rectificarea definitivă se lasă un adaus de 0,2—0,3 mm de fiecare parte.
Fig. 75. Diferite scheme de îmbinare a plăcilor aplicate cu ghidajele, cu ajutorul canalelor.
Duritatea stratului de la suprafața ghidajelor nitrurate atinge 1 000 unități duritate Brinell, scăzând destul de repede la adâncimea în metal. De aceea, pentru a păstra stratul de metal cel mai rezistent la uzură, trebuie să se lase un adaos minim pentru rectificarea definitivă. În funcție de dimensiunile de gabarit ale plăcilor aplicate, acest adaos nu trebuie să fie mai mare de 0,05—0,08 mm pe fiecare parte. Datorită temperaturii de încălzire relativ mici (500…600°C) în timpul nitrurării, plăcile își mențin bine exactitatea formelor lor.
Există două procedee pentru asigurarea preciziei finale a ghidajelor de batiuri cu plăci aplicate. În primul procedeu, precizia finală se obține prelucrând definitiv ghidajele după fixarea plăcilor aplicate pe ele; în al doilea procedeu, precizia finală se obține prin montarea plăcilor aplicate pe batiu, ambele fiind prelucrate separat.
Primul procedeu se folosește atunci când se aplică plăci lungi și subțiri, care se îmbină cu batiul printr-un canal sau cu pene (fig. 75). Plăcile aplicate se prelucrează separat, lăsând un adaus pe suprafețele
care formează bazele auxiliare, pentru rectificarea definitivă. După tratamentul termic și după curățirea plăcilor, acestea se fixează pe batiul prelucrat. Precizia finală a ghidajelor se realizează prin rectificarea lor la o mașină de rectificat plan.
În funcție de particularitățile constructive, plăcile aplicate se fixează manual sau mecanic. În ultimul caz, placa aplicată călită (fig. 76) se folosește și ca șablon de găurit pentru găurile șuruburilor de fixare în batiu. Acest procedeu, care asigură precizia necesară poziției reciproce a axelor găurilor, ușurează micșorarea deformării plăcii subțiri și lungi, atunci când aceasta se fixează ulterior. Fixarea plăcilor se face la aceeași mașină de găurit radială, la care s-a făcut și găurirea și filetarea găurilor pentru șuruburile de fixare. În arborele principal al mașinii de găurit se introduce o mandrină cu o gaură hexagonală în care întră capul bulonului special de fixare (fig. 76, a). Imprimând o mișcare de rotație arborelui principal, se înșurubează bulonul de fixare în batiu, până când capul hexagonal al bulonului se rupe, atunci când capul conic se sprijină pe placa aplicată. Mărimea constantă a forței de înșurubare a buloanelor de fixare se asigură prin calculul diametrului tijei care unește capul bulonului cu capul lui conic.
Al doilea procedeu pentru obținerea preciziei finale a ghidajelor batiului se folosește prin utilizarea unor plăci aplicate, destul de rigide, care se centrează pe batiu cu ajutorul a două suprafețe (fig. 77).
Fig., 76. Schema fixării unor plăci subțiri de Fig. 77. Schema așezării și
oțel, călite pe ghidajele, batiului. fixării plăcilor aplicate.
O astfel de construcție permite precizia finală a poziției reciproce a plăcilor aplicate prelucrate definitiv, prin răzuirea suprafețelor respective ale batiului.
Construcția examinata se realizează cel mai ușor in cazul aplicării plăcilor nitrurate.
Experiența arată că dacă se folosesc alte procedee pentru centrarea plăcilor aplicate (v. fig. 75), acestea, montate provizoriu pe batiu, trebuie să fie prelucrate înainte de a fi nitrurate, pentru a se evita inconvenientele arătate mai sus. Apoi, după marcarea lor, se execută demontarea, nitrurarea, montarea definitivă și, în sfârșit, prelucrarea definitivă prin rectificare sau rodare. Toate acestea complica mult lucrul, mărind manopera și ciclul fabricării batiului, mai ales dacă plăcile aplicate se nitrurează la o altă întreprindere.
Cap. 8. PROIECTAREA BROSEI PENTRU
PRELUCRAREA CANALULUI DE PANA
1. Alegerea schemei de prelucrare la broșare
Date de intrare:
– b = 5,4 [mm] ;
– d = 28 [mm];
– L = 30 [mm].
Schema de prelucrare este aceea a broșării prin generare. În cazul prelucrării interioare este necesar ca mai întâi să se execute o gaură cu burghiul (eventual și alezată), în care să se introducă broșa pentru a prelucra mai departe profilul la dimensiunile prescrise.
Figura 1. Schema de prelucrare la broșare
Canalul de pană din piesa 2 este prelucrat de broșa 1, care este coordonată (susținută) de bucșa de ghidare 3. Bucșa 3 este fixată la rândul ei în suportul 4 al dispozitivului de prindere al mașinii de broșat.
2. Alegerea materialului și a tratamentului termic
Partea activă a broșei va fi executată din oțelul rapid Rp3, având compoziția chimică și caracteristicile mecanice conform STAS 7382-80.
Compoziția chimică: C: 0.70..0.80%; Mn: max. 0.45%; Si: 0.2..0.4%; Cr: 3.60..4.40%; Mo: max. 0.6%; W: 17.5.. 19.5%; V: 1.0..1.4%; Ni: max. 0.4%; P: max. 0.025%; S: max. 0.02%.
Pentru oțel rapid călit, caracteristicile mecanice sunt următoarele:
– limita de rupere la compresiune: (3,5…4)-103Mpa;
– limita de rupere la încovoiere: (3,6..3,7)-103 Mpa;
– duritatea: 61..63HRC.
Pentru partea de fixare a broșei se alege materialul OLC45, STAS 880-88. Compoziția chimică: C: 0,042..0,5%; Mn: 0,50..0,80%; S: max. 0,045%;
P: max. 0,040%.
Caracteristicile mecanice:
– limită de curgere, Rp().2 – 360 N/mm2 – în stare normalizată; Rp0.2 = 500 N/mm2 – călit și revenit;
– rezistența la rupere, Rm, = min 610 N/mm2 – normalizat; Rm = 700..850 N/mm2 – călit și revenit;
– alungirea la rupere, A5 = 18% – normalizat; A5 = 14% – călit și revenit;
– gâtuirea la rupere, Z = 30% (minim);
– duritatea Brinell, HBmax = 235 – normalizat; HBmax = 207 – recopt.
Tratamentul termic se execută separat pentru partea activă și pentru partea inactivă a broșei. Partea activă, din oțel rapid Rp3, va fi supusă unui tratament termic preliminar și a unuia final.
Tratamentul termic preliminar este recoacere de înmuiere la 820-850°C -în vederea prelucrărilor de degroșare. După degroșare se impune recoacere de detensionare la temperaturi de 600-650 °C, pentru evitarea deformării ulterioare a sculei sub influența tensiunilor interne.
3. Stabilirea parametrilor geometrici funcționali optimi ai sculei
Partea de așchiere:
Unghiul de degajare : ﻻa = 10°.
Unghiul de așezare : αa – pentru prelucrarea canalelor de pană, αa = 4..5°. Se adoptă αa = 4°.
Fațeta fa de pe fața de așezare este o fațeta de ascuțire, fa = 0,05mm.
Partea de calibrare:
Unghiul de degajare, ﻻc= 10° – ca la partea de așchiere.
Unghiul de așezare, αc = 0°30'…2°. Se adoptă αc = 1°.
Fațeta fc = O,2..0,8mm. Se adoptă fc = 0,5mm și este crescătoare de la dinte la dinte către partea finală a broșei.
4. Stabilirea prin calcul a regimului de așchiere
Adâncimea de așchiere
T=t1-0,5∙( D + √ D2 – b2)
– în care: D – diametral găurii,
D = 32mm;
t1 = 35,32mm – dimensiunea finală a canalului de pană;
b=10mm – lățimea canalului de pană.
t = 35,32 -0,5-(32 + √322-102) = 4,12mm, în total.
Pentru prelucrarea cu prima broșa, t = 2,1mm, iar pentru prelucrarea cu cea de-a doua broșa din set t = 2,02mm.
Avansul, sau supraînălțarea pe dinte sd
sd= az = 0,06 mm.
Viteza de așchiere
v=CV∙Kmv/Tm∙sxdv=6,3∙0,86/3000,87∙0,0614=1,94m/min
în care: Cv – coeficient care depinde de proprietățile mecanice ale materialului de prelucrat, de tipul broșei și de calitatea materialului sculei, Cv = 6,3 ;
sd – avansul pe dinte, sd = 0,06mm;
T – durabilitatea normată a broșei, T = 120..480 minute;
m și xv – exponenți politropici: m = 0,87; xv = 1,4; se consideră ca se folosesc lichide de răcire-ungere (sulfofrezol);
Kmv – coeficient de corecție, în funcție de materialul sculei. Pentru broșe din Rp3, Kmv = 0,86.
Forța de așchiere la broșare
Fz =F∙∑b [daN],
în care: – F este forța de așchiere pe 1mm lungime a tăișului, în daN;
F = 28,2 daN / mm,
– ∑b – lungimea totală maximă a tăișurilor tuturor dinților care lucrează simultan, în mm.
Pentru prelucrarea canalelor de pană:
∑b=b∙n/zc ∙zsim
– în care: – zc – numărul de dinți într-o secțiune a broșei, la broșele progresive; în cazul broșelor neprogresive (cazul nostru – prelucrare prin generare) – zc = 1 ;
– b – lățimea suprafeței broșate, b = 10mm (lățimea canalului de pană);
– n – numărul de canale de pană, n = 1;
– zsim – numărul maxim de dinți care lucrează simultan, zsim = 5dinți. Rezultă Fz = F ∙∑b – 28,2 • 50 = 1410daN .
Forța Fz calculată trebuie să respecte condiția Fz < 0,8∙Fmașina.
Se alege o mașina de broșat interior orizontală 7A510, care prezintă următoarele caracteristici principale de exploatare:
– forța de tragere =1 000daN;
– cursa căruciorului =1 00. . 11 250mm;
– cursa săniei auxiliare = 640mm;
– diametrul găurii în planșaibă = 100mm;
– limitele vitezei în curse de lucru (reglarea continuă) =1 ,5.. 13m/min;
– puterea motorului de acționare principal = 14KW.
Puterea de așchiere
Pe=Ft∙v/6000 [KW]=1410∙1,94/6000=0,4559 KW,
în care – Ft – forța totală de așchiere, Ft = Fz =1410daN – forța de broșare, calculată anterior;
– v – viteza de așchiere, v = 1,94m/min.
Timpul de bază
a. Timpul de bază la prelucrarea cu prima broșa din set
tb=t∙lp∙Kc∙Ki/1000∙v∙sd∙zsim=2,1∙90∙1∙1,5/1000∙1,94∙0,06∙5=0,4871min=29,22s,
– unde: – t – adâncimea de broșare, t = 2,1mm, pentru prelucrarea cu prima broșă;
– lp – lungimea găurii care se broșează, lp = 90mm;
– Kc – coeficient care ține seama de lungimea părții de calibrare a broșei,
Kc =las+lc/ las,
– în care: – las -lungimea părții așchietoare a broșei;
– Ic -lungimea părții de calibrare a broșei;
Partea de calibrare lipsește (se broșează cu două broșe), lc = 0 pentru prima broșa, deci rezultă Kc = 1 .
-ki – coeficient care ține seama de cursa de întoarcere a mașinii,
Ki=v+vi /vi
– în care : -v- viteza cursei de lucru a broșei, egală cu viteza de așchiere;
-vi – viteza cursei de întoarcere a broșei. Pentru majoritatea mașinilor de broșat existente, Ki = 1,14.. 1,5. Se adoptă K i = 1,5.
– sd – avansul pe un dinte al broșei, sd = 0,06mm ;
– zsim – numărul de dinți aflați simultan in lucru, zsim = 5dinti.
b. Timpul de bază la prelucrarea cu a doua broșă din set
tb=t∙lp∙Kc∙Ki/1000∙v∙sd∙zsim=2,02∙90∙1,048∙1,5/1000∙1,94∙0,06∙5=0,4910min tb=29,46s
– unde: – t – adâncimea de broșare, t = 2,02mm;
– Kc – coeficientul care ține seama de lungimea parți de calibrare a broșei,
Kc=las+lc/las= 492+24/492=1,048,
– în care: – las-lungimea părții așchietoare a broșei, las = 492mm;
– lc -lungimea părții de calibrare a broșei, lc = 24mm;
-zsim- numărul de dinți aflați simultan în lucru, zsim = 5dinți și la prelucrarea cu a doua broșă din set.
5. Calculul constructiv al sculei
Constructiv, broșa este formată din următoarele părți componente: coada broșei de lungime lcd, partea activă a brosei – de lungime l activ, partea de ghidare posterioară l6 și partea de prindere posterioară l7.
Partea activă a broșei lactiv este formată din partea de așchiere las și o parte de calibrare lc. Partea de ghidare posterioară l6 se mai numește și partea de conducere din spate. Partea de prindere posterioară l7 este proprie broșelor folosite la mașinile de broșat semiautomate sau automate. La alte construcții ea li- peste.
Coada broșei, lcd
Coada broșei, de lungime lcd, se calculează conform schiței următoare :
Fig. 2 Coada broșei.
Partea de prindere l1 servește la realizarea legăturii broșei cu dispozitivul de prindere al mașinii de broșat. Se va folosi varianta coadă prismatică, fixată în dispozitivul mașinii-unelte prin pană transversală. Dimensiunile cozii prismatice, la prinderea prin pană transversală, sunt:
b = 10mm, h = 16,2rnm, c = 8mm, I1 = 40mm, R = 60mm,L1 = 60mm,
H = 2∙h = 32,4mm.
lcd =l prindere + l 1 sig. + l b.g + lp + l 2 sig.= 80 + 10 + 30 + 90 + 10 = 220mm,
– în care: l prindere = 80mm; l 1slg = i2 Sig = 10mm; l b.g.= 30mm – lungimea bucșei de ghidare; lp = 90mm – lungimea de prelucrat a piesei.
Partea activă
Partea activă a broșei lactiv este formată din partea de așchiere las și o parte de calibrare lc.
Partea de așchiere
Profilul dinților așchietori este cel din figura 3.
Figura 3. Profilul dinților așchietori
Adaosul de prelucrare
Figura 4. Adaosul de prelucrare
Ar – adaosul de prelucrare
Ar = tmax – D0 + c = 35,32 – 32 + 0,80 – 4,12mm;
c =0,5 ∙[D0 – (D02 – b2 )0,5] = 0,5 -[32 – (322 – 102)0,5 ] = 0,801mm;
tmax – valoarea lățimii t calculată la abaterea maximă.
Având în vedere dimensiunile canalului de pană:
– înălțimea h = 80-0,090mm;
– lățimea b = I00-0,036 mm;
– t1=50+0,2
– t2 = 3,30-0,2 mm;
rezultă tmax = D0 + t2 max = 32 + 3,32 = 35,32mm, cu D0 = 32mm – diametrul găurii de prelucrat.
Din motive constructive, prelucrarea se va face cu un set format din două broșe. Astfel, Ar 1 = 2,1mm – adaosul de prelucrare cu prima broșă,
Ar 2 = Ar – Ar 1 = 4,12 – 2,1 = 2,02mm – adaosul de prelucrare cu cea de-a doua broșă din set.
A doua broșă va trebui să prelucreze canalul de pană pentru a îndepărta adaosul de prelucrare Ar 2 = 2,02mm. Această broșă va conține și parte de așchiere și parte de calibrare – pentru obținerea preciziei de prelucrare impusă. Partea de așchiere va conține și dinți de degroșare și dinți de finisare.
În acest caz Ar 2 = Ar d + Ar f, unde : – Ar d – adaosul de prelucrare la degroșare;
– Ar f – adaosul de prelucrare la finisare.
Ar, = ∑az f = az f 1 + az f 2 +az f 3 + az f 4 = 0,048 + 0,03 + 0,01 8 + 0,004 = 0,1mm; Ar f = Ar 2 – Ar f = 2,02 – 0,1 = 1,92mm.
Supraînălțarea pe dinte, a z
Pentru broșarea canalelor de pană în piese din Rp3 : az = 0,05..0,10 mm. Se adoptă az d = 0,06 mm – pentru dinții de degroșare.
Pentru dinții de finisare (pentru a doua broșă):
– primul dinte de finisare – az f l = 0,8∙az d = 0,8∙0,06 = 0,048mm;
– al doilea dinte de finisare – az f 2 = 0,5-azd = 0,5-0,06 = 0,03mm;
– al treilea dinte de finisare – az f 3 = 0,3-azd = 0,3-0,06 = 0,018mm;
– al patrulea dinte de finisare – azf4 = Arf∙azf1- azf2 – azf3 = 0,004mm.
Numărul de dinți așchietori, za
a. Pentru prima broșă
Această broșă va avea doar parte de așchiere, nu și de calibrare, deci va avea doar dinți de degroșare.
zad=Ard/azd+1=2,1/0,06+1=36 dinți ;
b. Pentru a doua broșa
Numărul dinților de degroșare,
Zad=Ard/azd +1=1,92/0,06+1=32+1=33 dinți.
Numărul dinților de finisare se alege între zaf = 4..8dinți. Se adoptă zaf = 4 dinți.
za = zad + zaf = 33 +4 = 37dinți.
Se recomandă, din motive de exploatare îndelungată, ca la numărul de dinți za determinat mai sus să se adauge 2.. 4 dinți fără supraînălțare, cu dimensiunile egale cu ale ultimului dinte de finisare (nu dinți de calibrare). Acești dinți, odată cu reascuțirea broșei, devin dinți așchietori. Rezultă deci : zat = za+4 = 37 + 4 = 41dinți.
Elementele geometrice ale dinților parții așchietoare
a. Pasul dinților așchietori, p
p = (1,25..1,5)-,v/1p = (1,25.. 1,5) ∙√90 = 11,85.. 14,23mm,
unde lp – lungimea de broșat a piesei, lp = 90mm.
Se adoptă p = 12mm.
Pasul se verifică la condiția ca numărul de dinți aflați simultan în așchiere,
zsim să fie 2 ≤ zsim ≤ 6.
Numărul de dinți zsim se calculează cu relația
Zsim=lp/p+1-l/p=90/12+1-46/12=7,5+1-3,83=4,67≈5 dinți,
deci condiția impusă se verifică.
l = 90 – 2∙22 = 46mm – deoarece piesa are o discontinuitate (canal) pe direcția de broșare de lungime l.
b. Înălțimea dintelui, h
Se determină din condiția ca suprafața secțiunii golului dintre doi dinți vecini, în care se înmagazinează așchia, să fie de k ori mai mare decât aria secțiunii longitudinale a așchiei sla. Coeficientul k de numește coeficient de umplere,
h ≈1,13 • (k • az • lp)1/2=1,13- (3,5 • 0,06 • 90)1/2 = 4,91 ≈ 5mm
h = 5mm.
k = 3,5.
c. Forma sau profilul dintelui depinde de tipul așchiei, de mărimea supraînălțării și de felul suprafeței de prelucrat.
Se alege profilul de dinte cu spatele dintelui rectiliniu cu pas mărit (se broșează suprafețe întrerupte). Din punctul de vedere al adâncimii golului -canalele vor fi cu adâncime mare (deoarece se prelucrează canal de pană).
d. Celelalte dimensiuni ale dinților broșei
Grosimea dintelui, s = (0,3..0,35) – p = (0,3..0,35) • 12 = 3,6..4,2mm,
s = 4mm.
Grosimea golului, g = (0,65..0,7) • p = (0,65..0,7) • 12 = 7,8..8,4mm,
g = 8mm.
Raza de racordare, R = (0,65..0,7) • p = 8mm.
Raza de racordare de la fundul dintelui, r = 0,2 • p = 0,2 • 12 = 2,4mm sau
r= 0,5 • h = 0,5 • 5 = 2,5mm. Se adopta r = 2,5mm.
Unghiul spatelui dintelui, η= 30..45°. Se adopta η= 30°.
Având în vedere că se prelucrează canal de pană, broșa va fi prismatică, cu corp normal. Broșele prismatice de grosime normală au grosimea egală cu a lățimii canalului. Dinții așchietori au o fațeta f = 0,3..0,5mm pe tot perimetrul muchiei, care rezultă printr-o degajare a spatelui dintelui pe adâncimea
b1 =(0,05..0,1)mm.
e. Geometria constructive a tăișului
Unghiul de degajare, ﻻa= 10°. Dinții de finisare au unghiul de degajare egal cu al dinților de degroșare. ﻻa = 10°.
Unghiul de așezare, αa – pentru prelucrarea canalelor de pană,
αa = 4..5ْ. Se adoptă αa = 4 . Dinții de finisare au unghiul de așezare la fel ca cei de degroșare.
Fațeta ƒa de pe fața de așezare este o fațeta de ascuțire,
fa = 0,05mm.
Lungimea părți de așchiere, las
a. Pentru prima broșă
las= Id = p∙zad = 12∙36 = 432mm,
– în care: p – pasul dinților, p = 12mm;
zad – numărul dinților de degroșare, zad = 36dinți.
b. Pentru a doua broșă
las = ld + If + lr = p∙(zad + zaf + zr) = 12∙(33 + 4 + 4) = 492mm,
– în care: p – pasul dinților, p = 12mm;
ld – lungimea dinților de degroșare:
lf – lungimea dinților de finisare;
lr – lungimea dinților de reascuțire;
zad – numărul dinților de degroșare, zad = 33dinți;
zaf – numărul dinților de finisare, zaf = 4dinți;
zr – numărul de dinți prevăzuți pentru reascuțire, zs = 4dinți.
Partea de calibrare (Numai pentru a doua broșă din set)
Este formată din zc = 3..8 dinți de calibrare, fără supraînălțare, cu profilul ca în figura următoare.
Figura 5. Profilul dinților de calibrare
Se adoptă zc = 3 dinți.
Pasul dinților de calibrare, pc = (0,6..0,7)∙p = (0,6..0,7)∙12 = 7,2..8,4mm. Se adoptă pc = 8mm.
Grosimea dintelui de calibrare,
sc = (0,3..0,35) ∙pc = (0,3..0,35) ∙ 8 = 2,4..2,8mm,
sc = 3mm.
Grosimea golului,
gc = (0,65..0,7) ∙ pc = (0,65..0,7) ∙ 8 = 5,2..5,6mm,
c = 6mm.
Raza de racordare, Rc = (0,65..0,7) ∙ pc = 6mm.
Raza de racordare de la fundul dintelui,
r = 0,2 ∙ pc = 0,2 ∙ 8 = 1,6mm = 2mm.
Înălțimea dintelui de calibrare,
Hc = H0max – (0,005..0,015) = 3,32 – (0,005..0,015) = 3,305 + 3,315mm,
– unde H0 max=3,30+0,2 =3,32mm- înălțimea maximă a canalului, determinate la abaterea maximă.
Unghiul de degajare, ﻻc =10°- la fel ca la partea de așchiere.
Unghiul de așezare, αc = 0 30'..2°. Se adoptă αc = 1 .
Fațeta fc = 0,2..0,8mm. Se adoptă fc = 0,5mm și este crescătoare de la dinte la dinte către partea finală a broșei.
Lungimea părții de calibrare, lc = pc∙zc = 8∙3 = 24mm.
Numărul total de dinți ai celei de a doua broșe,
zt = zat + zc = 41 + 3 = 44 dinți.
Partea de ghidare posterioară
Are lungimea l6, iar forma și dimensiunile secțiunii transversale corespund formei și dimensiunilor transversale ale suprafeței broșate. În cazul broșelor pentru canale de pană partea de ghidare din spate se formează din prelungirea ultimului dinte de calibrare.
I6 = (1,5..2)∙p = (1,5..2)∙12= 18 .. 24mm
Se adoptă l6 = 20mm.
a. Pentru prirna broșă: b6 = b= 10 mm; h6 = h 36degr. = 33,3 mm;
b. Pentru a doua broșă: b6 = b = 10 mm; h6 = h 36 calibr. = 35,32 mm.
Lungimea broșei
Lungimea totală L este formată din lungimile părților componente.
L = lcd + las + lc + I6 + l7 ,
– în care: lcd – lungimea cozii;
las – lungimea părții de așchiere;
lc – lungimea părții de calibrare ;
l6 – lungimea părții de ghidare posterioară ;
l7 – lungimea părții de prindere posterioară (numai pentru mașini de broșat semiautomate sau automate).
a. Pentru prima broșă L = lc d + las + l6 = 220 + 432 + 20 = 672mm.
b. Pentru a doua broșă L = lc d + las + lc + I6 = 220 + 492 + 24 + 20 = 756mm.
Înălțimea broșei
Înălțimea părții de ghidare din fața, HI = 31,2 mm – pentru prima broșă.
Înălțimea dinților broșei se calculează în funcție de înălțimea părții de ghidare din fața, H, și valoarea supraînălțării pe dinte, astfel: – pentru dinții de degroșare:
Hna = H + ar d + (0,03. .0,05) mm;
H2a=H1a+azd;
…
Hna=H+Ar-Afinisare;
-pentru dinții de finisare și calibrare:
H 1 finisare= H na + a z finisare ;
H 2 finisare = H 1 finisare +a z finisare
H n finisare= H + Ar
H 1c= H 2c=..=H nc=H + Ar.
Calculate cu relațiile de mai sus, înălțimile dinților broșelor sunt:
a. Pentru prima broșă:
H 1a = HI – primul dinte este fără supraînălțare;
H2a = H 1a + azd = 31,2 + 0,06 =31,26 mm;
H3a = H2a + azd = 31,26 + 0,06 = 31,32 mm;
…
H36a = H1a + 35∙azd = 31,2 +35∙0,06 = 33,3mm;
sau H36a = HI + Arl = 3 1,2 + 2,1 = 33,3mm
b. Pentru a doua broșă
HII = 33,3 mm;
H1 = HII = 33,3 mm – primul dinte este fără supraînălțare;
H2 = H1 + azd = 33,3 + 0,06 = 33,36 mm;
…
H33 = HI + 32∙azd = 33,3 + 32∙0,06 = 35,22 mm = H + Ard =
=33,3 + 1,92 = 35,22 mm;
H34 = H1finisare = H33 + az 1finisare = 35,22 + 0,048 = 35,268 mm;
H35 = H2 finisare = H1 finisare + az2 finisare = 35,268 + 0,03 = 35,298 mm; H36 = H3 finisare = H2 finisare + az3 finisare = 35,298 + 0,018 = 35,316 mm; H37 = H4 fmisare = H3 finisare + az4 finisare = 35,316 + 0,004 = 35,32 mm;
sau H4 finisare = HII + Ar2 = HI + Ar = 35,32 mm;
H38 = H1r = H39 = H2r = H40 = H3r = H41 = H4r = HI + Ar = 35,32 mm;
H1c = H42 = H2c = H43 = H3c = H44 = HI + Ar = 35,32 mm.
6. Stabilirea tipului de poziționare-fixare a sculei
Broșa, având coada prismatică, va fi fixată în dispozitivul mașinii-unelte prin pana transversală.
7. Calculul de rezistență și rigiditate a sculei
Fiind broșa de tragere, se va verifica la întindere.
Efortul unitar σef se calculează cu relația
σef = Fz /A [daN/mm2],
– în care: – A reprezintă aria secțiunii periculoase [mm2] și trebuie ca σef<σa. În cazul broșelor pentru canale de pană de tragere, având coada din OLC 45 σa=20..25daN/mm2.
Se verifică la întindere porțiunea de prindere a broșei.
Amin = (H-c)∙b = (32,4 – 8)∙10 = 244mm2
Σef=Fz/A=1410/244=5,77 daN/mm2<σa, deci condiția se verifică.
8.Stabilirea schemei de ascuțire și reascuțire
Operația de ascuțire se execută pe mașini speciale de ascuțit broșe. Ascuțirea se face pe fața de degajare, necesară îndepărtării uzurii dintelui broșei, în felul acesta, dintele broșei își va recapătă calitățile așchietoare.
Stratul de material îndepărtat din dinte (pentru a elimina teșitura de uzură) trebuie să fie cât mai mic posibil. Datorită existenței unghiului de așezare, cu cât stratul îndepărtat prin așchiere este mai mare, cu atât broșa se decalibrează mai repede (acesta este și motivul pentru care unghiul de așezare la broșe este foarte mic).
Schema de prelucrare la ascuțirea broșei este cea din figură.
Figura . Schema de ascuțire
Pentru broșe din oțel rapid – ascuțirea se execută cu discuri abrazive din electrocorund cu liant ceramic.
Pentru degroșare, se folosește un disc cu granulația 36..46 și duritatea K, L. Regimul de așchiere folosit are următoarele caracteristici: viteza de așchiere vas = 20..30m/s, avansul de adâncime t = 0,005..0,05mm/cd și o viteză de avans circular (longitudinal) vs – 10.. 15m/min.
Pentru finisare, discul abraziv are granulația 60..80 și duritatea L, M. Regimul de așchiere la finisare: vas = 25..35m/s; t = 0,005..0,05mm/cd;
vs = 10..15m/min.
Ascuțirea se face folosind drept lichid de răcire emulsia de săpun în apă.
Ascuțirea feței de așezare
Axa discului de rectificat se înclina cu unghiul de așezare față de axa de rotație a broșei. Trebuie avut in vedere ca, la dinții de calibrare, este necesara realizarea fațetei f.
9. Condiții tehnice generate de calitate
A baterile limită la lungimea totală a broșei, pentru L < 1000mm : ± 3mm.
Abaterile limită ale golului dintre dinți – după H12.
Toleranța dinților așchietori
Pentru lățimea dintelui la broșarea canalului de pană: Tas = ± (1/3)-TB, în care TB este toleranța la lățimea canalului, dar nu mai mare de ± 0.02 mm.
Tas = ± (1/3)∙TB = ± (l/3)∙0,036 = ± 0,012 mm
TB = 0,036 mm
Toleranța dinților de calibrare este întotdeauna negativă.
Toleranta la înălțime, Tc = – (0,005..0,01) mm.
Toleranțele de execuție pentru celelalte elemente (pas, înăltțme, raze de racordare) se aleg corespunzător execuției medii – in limitele ± 0,2 mm.
Bătaia părților de conducere din fața și din spate este sub 0,05 mm.
Nu se admite bătaia dinților de calibrare.
Abaterea unghiului de degajare + 1° și a celui de așezare +30'.
Rugozitatea suprafețelor:
– pentru fața de așezare, părțile de ghidare din față și din spate, fațetele dinților de calibrare, găurile de centrare Ra = 0,8 μm;
– pentru fața de degajare (și pentru suprafețele de ghidare din față și din spate) Ra= 1,6 μm;
– pentru celelalte suprafețe Ra = 3,2 sau 6,3 μn.
Aspectul:
– Suprafețele nu trebuie să prezinte crăpături, fisuri, urme de lovituri, pete negre, știrbituri, bavuri; suprafețele rectificate nu vor prezenta culori de revenire.
– Golurile dintre dinți se vor șlefui minuțios, racordarea suprafeței de degajare cu cea a golului să fie lină, fără trepte.
– Muchiile ascuțite neactive ale broșei se vor teși.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Construirea Batiurilor. Proiectarea Brosei Pentru Prelucrarea Canalului de Pana (ID: 161457)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.