Dispozitive de Strangere

1.Dispozitive de strângere cu membrane elastică,cu strângere pe interior pe mașini de rectificat rotund:

1.1 Scurt istoric

Din lipsa unor izvoare certe se poate presupune că dispozitivele au apărut simultan sau imediat după apariția sculelor,din necesitatea ca supus prelucării să i se asigure orientarea și menținerea acestei orientări în niște condiții determinate. Un salt revoluționar în dezvoltarea dispozitivelor s-a produs odată cu apariția mașinilor unelte, dispozitivul fiind considerat-datorită caracterului universal-fie subansamblu al mașinii unelte, fie scula auxiliară. Astfel în puținele izvoare scrise care s-au păstrat, se semnalează dispozitive de prindere a semifrabricatelor încă din sec.XVI, cun sunt dispozitivul de strângere al tevilor de tun, dispozitivul pentru prinderea cilindrilor mașinilor cu aburi în vederea alezării, dispozitivul pentru prinderea între vârfuri și antrenarea în rotație a pieselor pe strunguri . Între cele două războaie modiale și in special dupa ultimul, se conturează două direcții principale în evoluția dispozitivelor și anume:

Dezvoltarea dispozitivelor speciale pentru producția de serie mare si masă

Dezvoltarea dispozitivelor din elemente și subansambluri tipizate și lărgirea posibilităților de prindere ale dispozitivelor.

Această evoluție a fost dictată pe de o parte de imperativele cresterii eficientei tehnivo-economice a tehnologiilor de prelucrare prin introducerea masivă a dipozitivelor .iar pe de altă parte de necesitatea de a reduce cheltuielile-din ce în ce mai mari-necesare proiectării și execuției acestora. În literatura de specialitate se vorbește din an in an tot mai mult despre aspecte ce vizează rigiditatea și precizia de prelucrare cu ajutorul dispozitivelor,strângerea si capacitatea de strângere a dispozitivelor , elaborarea de calcule de proiectare pentru diverse elemente și mecanisme specifice dispozitivelor. Creșterea am putea spune explozivă a iformațiilor în ultimii ani pivind dispozitivele reflecta de fapt cresterea importanței și a volumului activității practice în acest sector tehnic.

1.2 Definire,rol,structură dispozitive

1.2.1 Conceptul de dispozitiv în abordarea sistematică

Fig.1.1 Locul dispozitivelor în sistemele tehnologice de prelucrare pe mașini unelte

Noțiunea de dispozitiv are o semnificație foarte largă,fiind utilizată in toate domeniile tehice.Pe lângă cele mecanice sunt foarte răspandite dispozitivele electrice,electronice, magnetice, optice, acustice și numeroase combinații ale acestora. În cazul cel mai general, dispozitivul se poate defini ca fiind un component auxiliar al unui sistem tehnic, constituind o unitate din punct de vedere functional, alcătuit din componente cel puțin șn parte solide, cu o mobilitate limitată, care rămân în repaus relativ în timpul utilizării. Sistemul tehnic, fiind un ansamblu organizat de elemente legate între ele prin relatii fizice,este delimitat prin frontiera domeniului respectiv. Se stie că în funcție de alegerea acestuia,elementele unui sistem ierarhizat pot fi,la randul lor,subsisteme. Astfel,un sistem de producție include subsisteme de fabricație acestea cuprind subsisteme operațional tehnologice,carepot avea în alcătuire dispozitive mecanice.Desigur,însuși dispozitivul tehnologic poate fi considerat un sistem alcătuit din elemente legate prin relații funcționale.Ca orice alt sistem,dispozitivul nu poate fi izolat de mediul sau exterior constituit din sistemul operațional tehnologic care impune restricții asupra relațiilor dintre elemente. Particularizând definiția anterioară pentru domeniul care obiectul acestei lucrari se poate afirma că dispozitivul mecanic de prindere folosit la executia în serie a unei operații de prelucrare,de ansamblare sau de control,este un subsistem al sistemului operațional tehnologic,constituind o unitate din punct de vedere funcțional,care asigura orientarea obiectelor de lucru, a sculelor sau a mijloacelor de măsurare în conformitate cu restricțiile tehnologice specifice și menținerea orientării acestora în timpul operației respective. Sistemul operațional-tehnologic,prezentat prin componenta sa tehnologică în schema iconică din fig.1.2 permite observarea locului pe care îl ocupă în sistem dispozitivele de prindere a pieselor și rolul lor principal:orientarea suprafețelor de prelucrat în raport cu traiectoriile elementelor active ale sculelor și menținerea orientării acestora, pe toată durata operației de prelucrare.

Fig.1.2 Sistemul operațional-tehnologic

Un loc specific si un rol asemănător îl au dispozitivele de control pasiv sau cele de asamblare.

1.2.2 Structura dispozitivelor de prindere

O structură foarte generală,valabilă pentru dispozitive de orice tip, cu referiri la elementele comune și specifice, nu este relevantă în cazul dispozitivelor care fac obiectul lucrarii.De aceea, se consideră adecvată și suficientă prezentarea particularizată a structurii, pentru dispozitivele de prindere a pieselor supuse prelucrării pe mașini-unelte aparținând unor sisteme operațional-tehnologice reglate .Aceste sunt alcătuite din elemente,subansambluri și grupe organologice structurale:

Elemente și subansambluri pentru orientare(reazăme principale) și pentru asigurarea închiderii unor solicitări sau limitarea zonei de acțiune a sculelor ( reazeme suplimentare);

Elemente și subansambluri pentru rigidizare-stabilizare

Elemente și mecanisme pentru aplicarea forțelor de orientare și fixare, care realizează ambele faze ale prinderii piesei ;

Elementele de poziționare și conducere a sculelor

Elemente și mecanisme auxiliare:

De divizare

De blocare

De scoatere

De echilibrare

De protecție

De asamblare

In funcție de tipul și particularitățile dispozitivului, această structură se diferențiază în mod specific pe variante restrânse. De exemplu, reazemele suplimentare nu sunt folosite decât la anumite dispositive destinate prinderii unor piese care tind să se deformeze elastic peste limitele admise sau, a căror stabilitate nu este asigurată înainte de fixare.De asemenea, dispozitivele de strunjit nu cuprind decât foarte rar elemente pentru poziționarea sculelor dar,spre deosebire de alte categorii,pot include elemente de echilibrare și de producție. Sunt frecvente situațiile când poziționarea și fixarea pe mașină a dispozitivelor se realizează direct cu ajutorul unor părți constructive ale corpului ,elementele de legătură externă nefiind,asadar,distincte. Desigur, unele elemente cum sunt cele de manipulare, ridicare si transport, mecanismele de automatizare și multe elemente auxiliare sau cu funcții secundare diverse se întalnesc numai la anumite dispositive,aproape niciodată în totalitate.

1.2.3.Clasificarea dispozitivelor:

O clasificare general, după criterii variate a dispozitivelor specifice anterior este prezentată în fig.1.2.

Fig.1.2 Clasificarea dispozitivelor

1.2.4 Scopul dispozitivelor:

În afara funției principale de a prinde piese, dispozitivele se construiesc și se utilizează în vederea realizării unor scopuri de ordin tehnic,economic și organizatoric bine determinate.

Acestea sunt:

Creșterea productivității muncii : și implicit reducerea prețului de cost prin:

Eliminarea parțială sau totală a costisitoarelor operații de trasare, care necesită muncă de cea mai înaltă calitate și a timpilor necesari orientării și reglării de control interfazic, interoperații și final

Reducerea timpilor ajutători prin strângerea simultană a mai multor piese sau a mai multor miese în mai multe puncte și a mecanizării strângerii

Reducerea timpilor de bază prin intensificarea regimurilor de așchiere, prelucrare simultană a mai multor piese sau a unei piese simultan cu mai multe scule prin comasarea fazelor și operațiilor

Reducerea efortului depus de muncitori prin mecanizarea si automatizarea operațiilor de strângere și sporirea gradului de securitate a muncii prin înzestrarea dispozitivelor cu mecanisme de protecție

Organizarea mai bună a locului de muncă, posibilitatea stabilirii unor norme cu caracter științific și reducerea volumului de muncă calificată

Lărgirea posibilităților tehnologice ale utilajelor,precum și utilizarea rațională a unor mașini neîncărcate sau uzate din punct de vedere fizic și moral.De exemplu, cu ajutorul dispozitivelor se pot face strunjiri și filetări pe masini de găurit,copiere pe strunguri și mașini de frezat, prelucrări cu capete multiaxe și capete revolver pe mașini de construcție obișnuită. Mașini de găurit uzate, cu jocuri radiale mari,pot executa lucraru de precizie mult mai ridicată daca se utilizează dispozitie cu bucșe de ghidare corect executate.

2.Dispozitive de strângere cu membrane plană :

2.1 Descrierea dispozitivelor de strângere cu membrană plană:

Se caracterizează prin existent în structural or a unor elemente elastic de forma membranelor circulare,care pot fi prevăzute cu o serie de fălci dispuse pe un cerc de un anume diametru; ele realizează centrarea după suprafețe cilindrice interioare sau exterioare scurte.Centrarea și strângerea se obțin pe principiul deformării elastice a membranei.Materialele din care se executa membranele elastice,precum si tratamentele termice sunt cele indicate pentru inelele elastice. Dispozitivele care conțin asemenea mecanisme se folosesc pentru centrarea și strângerea pieselor prelucrate cu toleranțe de execuție mici, la operații de finisare la care solicitările din timpul prelucrării sunt reduse.Ele au o construcție simplă și pot fi acționate manual sau mecanizat.Construite corect,aceste dispozitive realizează precizii de centrare de 1…3 µm. Forma membranei și numărul de fălci depind de formă și de mărimea bazei de centrare a piesei și de forțele de strângere ce trebuie realizate.Mecanismele cu membrane plane se folosesc cu preponderență la construția mandrinelor prezentat și in fig 2.1

.

Fig.2.1 Mecanism cu membrană plană

La mandrinele din fig.2.1 piesa 1 este strânsă cu forțele S numai când tija 6-acționată manual sau macanizat s-a retras,după ce a deformat membrana 3, desfăcând fălcile 4 cu șuruburile 5. Forțele de strângere se realizează deci în absenta forței de acționare Q,numai datorită forțelor remanente ale membranei. Șuruburile 5 permit reglarea mandrinei pentru diverse diametre ale pieselor și permit reglarea mandrinei pentru diverse diametre ale pieselor și permit refacerea preciziei de centrare prin rectificarea preciziei în cazul uzării.

2.2 Rol funțional al dispozitivelor de strângere cu membrană plană.Sisteme de acționare a mecanismelor de strânre ale dispozitivelor.

În funție de modul cum este aplicată forța de acționare a mecanismelor de strângere sau de centrare și strângere , dispozitivele pot fi cu acționare manuală și cu acționare mecanizată.

Acționare manuală

Se utilizează in general în cazul strângerilor individuale când forțele de strângere sunt relativ mici,când frecvența strângerilor este scăzută,când nu se impun condiții deosebite de precizie și când productivitatea prelucrării nu este o cerință imperioasă.Realizarea unor forțe de strângere mari sau a unor dispozitive cu mai multe locuri de strângere,duce la complicarea construcției și la scăderea randamentului mecanismelor,din cauza introducerii elementelor de amplificare a forțelor . Actionarea manuală este specifică producției individuale,de prototipuri de reparații și de serie mică.

Acționare mecanizată

Se utilizează,în general,în cazul dispozitivelor cu mai multe locuri de strângere,când forțele de strângere sunt mari,când frecvența strângerillor este ridicată,când se impun precizii ridicate și când se cere creșterea productivității prelucrării.Acționarea mecanizată este specifică producției de serie mare și de masă.În funcție de natura energiei utilizate,acționarea mecanizată poate fi:

Pneumatică,

Hidraulică,

Pneumohidraulică,

Mecanohidraulică

Mecanică

Electromecanică

Cu vaccum

Magnetică

Electromagnetică

Construcțiile utilizate în acest scop sunt cunoscute sub denumirea de sisteme de acționare,iar mecanismele ce constituie componetul de bază al acestora sunt cunoscute sub denumirea de mecanisme de acționare(motoare).Reprezentările grafice sunt cunoscute sub denumirea de scheme de acționare.În cazul cel mai general acestea conțin schemele de stranger la care se adaugă elementele ce caracterizează sistemele de acționare.

2.3 Proiectarea dispozitivelor

2.3.1 Tradițional și modern în proiectarea dispozitivelor

2.3.1.1. Modalități de proiectare a produselor și mijloacelor de lucru

Înlocuirea produselor uzate moral cu altele îmbunătățite sau complet diferite conceptual,presupune derularea unor programe de pregătire a fabricației la orice producător în serie.În condiții normale de concurență,competitivitatea fiecărui nou produs este influențată de calitatea și de durata acestei pregătiri,momentul lansării pe piață nefiind lipsit de importanță.Astfel încăt,orice factor care contribuie la scurtarea timpului de proiectare-execuțiea noilor produse și a echipamentelor de lucru necesare,în primul rând a sdv-urilor,este privit cu justificată atenție.

În varianta tradițională proiectarea este considerată,sub aspect psihologic,un proces intuitiv cu o mare doză de individualitate,în cadrul căruia proiectantul rezolvă probleme și subprobleme,făcând aprecieri și compromisuri între diferite variante.În general,el găsește sau vede o anumită soluție și aderă la aceasta,indiferent câte alte soluții ar putea să apară în momentul respectiv sau ulterior.Puțini dintre cei obișnuiți să lucreze astfel,ar putea descrie natura procesului pe care-l realizează.Acest mode de proiectare necesită o perioadă îndelungată de formare a profesioniștilor și nu asigură totdeauna calitatea necesară a proiectelor.În plus,proiectarea în echipă a produselor sau a mijloacelor de lucru complexe,este dificilă.

Dezavantajele modului tradițional de proiectare dar și decalajul între ritmul de schimbare a mijloacelor de lucru și cel de formare a proiectanților au determinat efectuarea unor cercetări în domeniile informaticii și bionicii,care au relevatt importanța preciziei și rapidității integrării,memorizării și restituirii informațiilot în raționamentul uman de laure a deciziilor.Astfel,a apărut și s-a impus ideea de proiectare creativă printr-un proces algorimizat de prelucrare și transformare a informațiilor,care presupune parcurgerea mai multor etape într-o succesiune logică.fiecare având un anumit scop,niște particularități definitorii și condiții restrictive impuse.Informațiile obținute într-o etapă sunt utilizate în următoarea,prin succesiunea fazelor de lucru care trebuie să aibă un conținut bine definit.

Proiectarea dispozitivelor de prindere a pieselor ce se prelucrează pe mașini unelt,implică o colaborare obligatorie între proiectanții de tehnologii și de dispozitive.Din acest motiv este de dorit ca,fiecare dintre ei să aiba cunoștințe temeinice,nu numai în propriul domeniu profesional,ci și în domeniul celorlalți.În mod obișnuit tehnologul stabilește prin planul de operații elaborat,bazele tehnologice și pozițiile pe care trebuie să le ocupe suprafețele de prelucrat în raport cu traiectoriile elementelor active ale sculelor.Cu alte cuvinte,el stabilește modul de orientare a piesei,fie alte pe mașina unealta,fie in dispozitiv.Înseamnă că,folosind rutina și logca subiectivă,tehnologul vede de la început o soluție de orientare a piesei în dispozitivul necesar.Proiectantul de dispozitive va avea de rezolvat,în continuare,definitivarea schemei de orientare,alegerea reazemelor corespunzătoare ca tip,precum și stabilirea prin calcul a mărimii forțelor aplicate,precum și proiectarea propiu-zisă a dispozitivului care trebuie să asigure orientarea suficient de precisă a piesei în poziția indicată de tehnolog.Se pune,firesc,întrebarea:sotuția”văzută” de acesta este singura posibilă sau dacă nu este cea mai bună?

Piesa este delimitată prin suprafețe și muchii cu forme,dimensiuni,poziții,stări geometrice și precizii diferite.Ca urmare,pentru o anumită pozitie a suprafețelor de prelucrat,indicată de tehnolog în planul de operații,este posibilă elaborarea mai multor variante de orientare,neechivalente în privinta preciziei și costului dispozitivului care se proiectează.Cum analiza soluțiilor constructive existente pentru un anumit dispozitiv nu se face pe baza desenelor de orientare și de fixare trebuie să ofere posibilitatea alegerii celei mai bune soluții.

Modalitatea modernă de proiectare a dispozitivului propusă în 1970 de profesorul Aurel Brăgaru în teza de doctorat care a marcat saltul de la a vedea la a alege,perfecționată apoi în numeroase lucrări științifice publicate ulterior, a dus la dispariția mitului despre proiectantul înnăscut ce absolutizează ingeniozitatea și talentul creator.Cvasiunanim acceptă și folosită astăzi,ea are următoarele caracteristici:

Tehnică de proiectarea se poate însuși rapid(un an)

Activitatea este repetabilă cu rezultate constante

Fluxul informațional al procesului de proiectare este sistematic și sistematic

Conceptul de proiectare are un aspect multicriterial

O gandire de grup concentrată poate fi transferată dintr-o minte intr-o diversitate de minți supuse unui proces de intruire.