DOMENIUL INGINERIE ȘI MANAGEMENT PROGRAMUL DE STUDIU INGINERIE ECONOMICĂ ÎN DOMENIUL MECANIC FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: ÎNVĂȚĂMÂNT LA DISTANȚĂ PROIECTAREA… [304827]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI TEHNOLOGICĂ

DOMENIUL INGINERIE ȘI MANAGEMENT

PROGRAMUL DE STUDIU INGINERIE ECONOMICĂ

ÎN DOMENIUL MECANIC

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT: ÎNVĂȚĂMÂNT LA DISTANȚĂ

PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE EXECUȚIE A REPERULUI ”SUPORT CUȚIT”

CONDUCĂTOR ȘTIINȚIFIC

PROF.DR.ING. STĂNĂȘEL IULIAN

ABSOLVENT: [anonimizat]ÁROLY-ADRIAN

ORADEA

2020

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI TEHNOLOGICĂ

DEPARTAMENTUL INGINERIE ȘI MANAGEMENT

TEMA_________

Lucrare de finalizare a studiilor a student: [anonimizat]: NAGY KÁROLY-ADRIAN

1). Tema lucrării de finalizare a studiilor: PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE EXECUȚIE A REPERULUI ”SUPORT CUȚIT”

2). Termenul pentru predarea lucrării: 26.06.2020

3). Elemente inițiale pentru elaborarea lucrării de finalizare a studiilor ____________________________________________________________________________

____________________________________________________________________________

4). Conținutul lucrării de finalizare a studiilor : CAPITOLUL 1, INTRODUCERE;

CAPITOLUL 2, PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE REALIZARE A REPERULUI;

CAPITOLUL 3, REALIZAREA PROGRAMELOR CNC PENTRU PRELUCRAREA PRIN EROZIUNE;

CAPITOLUL 4, REALIZAREA PROGRAMELOR CNC PENTRU PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE;

CAPITOLUL 5, CALCULUL COSTULUI DE PRODUCȚIE ȘI A NORMELOR DE TIMP.

5). Material grafic: [anonimizat].

6). Locul de documentare pentru elaborarea lucrării:

[anonimizat]

7). Data emiterii temei: Noiembrie 2019

[anonimizat],

prof.univ.dr. Pop Mircea Teodor prof.dr.ing. Stănășel Iulian

Absolvent: [anonimizat], [anonimizat] 400kV.

[anonimizat], fiind urmate de o serie de concluzii iar la final o lista vastă de referințe bibliografice.

În primul capitol este prezentată o scurtă clasificare a produsului finit care urmează a fi prelucrat cu reperul descris în acest proiect.

[anonimizat], [anonimizat]:

Analiza desenului de execuție;

Stabilirea listei de scule așchietoare necesare prelucrărilor CNC;

Mijloace și metode de verificare;

Întocmirea itinerariului tehnologic;

Alegerea echipamentului necesar pentru realizarea operațiilor;

Schițele de orientare.

[anonimizat], prezentarea softului mașinii cât și simularea procesului de lucru.

În al patrulea capitol este prezentat softul CAM utilizat la generarea programelor CNC utilizate la prelucrările mecanice prin așchiere.

[anonimizat], a [anonimizat].

La finalul lucrării este prezentată bibliografia necesară obținerii suportul de cuțit cât și date tehnice despre utilajele folosite la procesele de fabricație.

Proiectarea tehnologiei de execuție

a reperului ”Suport cuțit”

CAPITOLUL 1

[anonimizat]TĂȚI

Izolatorii ceramici reprezintă soluția optimă de susținere a cablurilor de medie și înaltă tensiune. Comparând cu modelele de generație veche când izolatorii erau susținuți cu suporturi de oțel, reperul prezentat mai jos este mai compact, mai economic și mai rezistent. Având o rezistență mecanică foarte bună, la intemperii, vânturi puternice, izolatorii s-au dovedita fi soluția ideală de susținere și izolare a cablurilor aflate sub tensiune electrică. Aceste calități au permis să fie instalați în orice zonă geografică fiind adaptați optim la condițiile de linie electrică chiar până pe vârfurile munților.

CAPITOLUL 2

PROIECTAREA TEHNOLOGIEI DE REALIZARE A REPERULUI

2.1 Prezentarea piesei. Rolul piesei în ansamblul din care face parte.

3.V.9039_T_N este utilizat la strung și cu ajutorul lui se confecționează izolatorii ceramici găsiți la stâlpii electrici de medie și înaltă tensiune.

Reperul confecționat pentru strung are rolul de a fi ca un ”suport” pentru plăcuțele special confecționate pentru prelucrare, plăcute care vor fi sudate pe toată lungimea cotei de 3.5mm a piesei.

În figura 1.1 este prezentat un izolator realizat cu ajutorul cuțitului pentru strung 3.V.9039_T_N

Fig. 2.1 Izolator electric

2.2. Analiza desenului de execuție

Prin analiza desenului de execuție vom găsi toate datele necesare legate de material, forma și dimensiunile pieselor, toleranțele la dimensiuni, starea suprafețelor. Studierea desenului de execuție are un aspect critic al cărui scop este cunoașterea rolului funcțional al piesei, verificare cotelor găsite în desen astfel încât să fie suficiente atât pentru execuția și pentru verificarea piesei, cât și a condițiilor tehnice pe care trebuie să le îndeplinească. În această fază se analizează capabilitatea internă de execuție a piesei, ținând cont de toleranțele geometrice și dimensionale care apar specificate în desenul de execuție și de dotările tehnologice ale executantului.

Figura 2.2 Desenul de execuție 3.V.9039_T_S

Fig. 2.3 Model 3D Piesa de executat

Fig. 2.4 Model piesa de executat cu cote

Departamentul tehnic al companiei stabilește itinerarul tehnologic al piesei analizate după cum urmează:

Se stabilește că piesele vor fi confecționate din plăci standard achiziționate direct de la furnizorul de materiale, cu laturile gata frezate și cu dimensiunile de 300X200X25.40 mm, material W1.2312 (40CrMnMoS86); numărul plăcilor de aprovizionat se stabilește în funcție de volumul comenzii ferme primite de la client;

Specificațiile materialului:

Duritate:

29-33 HRC

Conductivitate termică:

35W /mK

Întărirea:

840 – 860 șC

Răcirea:

Până la ~ 200 șC în baie fierbinte/ulei

Temperarea:

Imediat după întărire materialul se încălzește lent până la temperatura de temperare unde timpul de reținere în cuptor pentru un material cu grosimea de 25mm este de minim o oră.

Fig. 2.5 Graficul de temperare al materialului W1.2312

Pentru a comanda materialul am accesat site-ul Meusburger cu prezentare în următoarele rânduri cu pașii urmați pentru aceasta.

Primul pas reprezintă site-ul producătorului.

Fig. 2.6 Pagina principală site Meusburger

În cel de-al doilea pas selectăm materialul dintr-un număr de peste 30 de categorii de calități.

Fig 2.7 Alegerea materialului

Pasul 3 reprezintă selectarea cotelor dorite (L, l, H) și comandarea materialului

Fig. 2.8 Alegerea dimensiunilor necesare și lansarea comenzii materialului

2.3 Întocmirea itinerariului tehnologic

Variantele unui proces tehnologic este mare, acesta fiind direct proporțional cu numărul de mașini unelte necesare pentru prelucrarea suprafețelor cât și cu numărul de suprafețe care necesită prelucrare. Pentru a reduce numărul de variante de proces și a alege varianta optimă de prelucrare se ține seama de principiile următoare:

reducerea de până la maxim a curselor în gol și a celor active

Primele prelucrări se efectuează pe suprafețe care constituie baze tehnologice

Dacă sunt suprafețe cu defecte, acelea sunt recomandate a fi efectuate la primele operații

Suprafețele ușor deteriorabile se vor prelucra la sfârșit.

Orice proces tehnologic se finalizează prin însoțirea semifabricatului prin toate etapele de prelucrare a documentației tehnologice.

Pentru reperul reprezentat în acest proiect vom propune următorul proces tehnologic:

– Operația 10 ( OP10) – Rectificare plană material semifabricat de la cota 25,40mm la mm.

– Operatita 20 (OP20) – Debitare semifabricate pe mașina de electroeroziune cu fir. Din fiecare placă se vor debita pe mașina de electroerozine cu fir circa 13-14 buc semifabricate, care vor deveni semifabricate de intrare în operațiile următoare;

– Operația 30 (OP30) – Prelucrare pe centrul de prelucrare CNC;

– Operația 40 (OP40) – Prelucrare pe centrul de prelucrare CNC;

– Operația 50 (OP50) – Ajustarea bavurilor rezultate în urma operațiilor de prelucrare mecanică , verificare, ambalare, livrare .

2.4. Schițele de orientare și fixare a semifabricatului

În vederea prelucrării semifabricatelor prin așchiere, ele sunt instalate în așa fel pentru a se menține un echilibru stabil pe tot parcursul procesului de execuție.

Tabelul 1 Descrierea operațiilor de prelucrare

Pentru a alege metode de instalare optime e necesar a se ține cont de mai mulți factori:

Precizia de execuție precizată pe desenul de execuție

Dimensiunea semifabricatelor care urmează a fi prelucrate

Volumul de producție

Pentru o prelucrare mai eficientă, în toate procesele de proiectare, prelucrare, control și asamblare este recomandat ca bazele să aibă aceleași suprafețe. Pentru suportul de cuțit 9039 din această prezentare se propun următoarele scheme de orientare și fixare.

2.5 Alegerea echipamentului necesar pentru realizarea operațiilor

2.5.1 Stabilirea listei de scule așchietoare necesare prelucrărilor CNC

Sculele așchietoare sunt deosebit de importante în asigurarea calității suprafețelor, productivității, prețului de cost al pieselor, preciziei de formă și dimensionale.

Pentru execuția reperului au fost aleste următoarele scule așchietoare:

OP20 Cap frezare Ø16R1 cu 4 plăcute amovibile, producător Dijet, scula de tip “High feed milling” gândită pentru avansuri de prelucrare rapide și adâncimi de prelucrare mici. Capul de frezare se montează pe bară din carbură metalică și se prinde în dorn de tip OZ (Bara de carbură conferă sistemului rigiditate și atenuează vibrațiile în timpul așchierii; Dornul OZ conferă o prindere mai rigidă a ansamblului format din capul frezare și bara din carbură, față de dornurile convenționale de tip ER. Realizează degrosare generală în OP20

Fig. 2.9 Prezentarea frezei high feed

Freza cilindro frontală din carbură metalică acoperită PVD TiAlN, Ø6R1 Z4. Realizează finisare contur în OP20.

Fig. 2.10 Freza 6R1 Z4

Freza cilindro frontală Ø12R0 Z4 acoperită PVD TiAlN, Ø12R0 Z4. Realizează finisare colț OP20 și OP30

Fig. 2.11 Freza 12R0 Z4

Cap frezare finisare Ø10R5 cu 1 plăcută amovibilă sferică, Z2. Realizează finisare plan înclinat OP30.

Fig. 2.12 Cap frezare finisare Ø10R5 cu 1 plăcută amovibila sferica, Z2, cu specificații

Având în vedere că rugozitatea găsită în desenul de execuție al reperului reprezentat este de 6.3Ra, nu este sunt necesare operațiuni suplimentare de suprafinisare.

2.5.2 Mijloace și metode de verificare a reperelor

În funcție de tipul producției, controlul tehnic are un anumit timp alocat verificărilor. La producțiile din seriile mari sau cele de masă acesta se poate face în unele cazuri pe mașina de prelucrat. La producțiile de serie mică sau unicate dispozitivele folosite pentru control sunt cele universale.

Alegerea mijloacelor de verificare este influențată de:

Precizia necesară pe parcursul controlului

Eroarea de măsurare a dispozitivului de măsurat

Caracterul parametrilor măsurați

Tipul producției

Prețul de cost al produsului finit.

În cazul reperului prezentat se folosesc următoarele verificatoare:

Operația:

Rectificare

Verificatoare:

Fig. 2.13 Șubler electronic 150mm Mitutoyo

Specificații:

Cale de rugozitate

Fig. 2.14 Cale de rugozitate

Operația

Electroeroziune cu fir

Verificatoare:

Ceas comparator cu cardan

Fig. 2.15 Ceas comparator cu cardan și suport magnetic

Lere pentru raze

Fig. 2.16 Lere pentru raze

Cale de rugozitate

Operația:

Prelucrare prin așchiere, frezare contur

Verificatoare:

Șubler 150mm

Șubler de adâncime 150mm

Fig. 2.17 Șubler electronic de adâncime Mitutoyo

Micrometru mecanic 0-25mm

Fig. 2.18 Micrometru mecanic de măsurare 0-25mm

2.5.3. Alegerea mașinilor-unelte necesare pentru realizarea operațiilor

Pentru alegerea mașinilor unelte se va tine cont de următorii factori:

Dimensiunea și forma semifabricatului

Precizia de poziție și forma impuse piesei

Gradul de automatizare și mecanizare

Productivitatea mașinii unelte

Daca piesa care urmează a fi prelucrata este realizabila pe dotarea aferenta sau necesita investirea in achiziționarea unui echipament nou.

Pentru rezultate optime am ales ca să comandam materialul necesar la dimensiunile de 200 x 300 x 25.4 mm. Din materialul cu aceste cote vor pregăti un număr de patrusprezece repere.

Pe baza procedeului de prelucrare alegem tipul mașinilor unelte. Acestea trebuie sa asigure faptul ca poate executa precizia prescrisa in desenul de execuție, totodată ele asigurând regimul optim de așchiere (turație și avans) pentru a nu fi suprasolicitate. Pentru prelucrarea reperului “suport cuțit strung 9039” s-a ales următoarele utilaje:

Pentru rectificare plană am ales o mașină de rectificare de dimensiuni medii, producător Knuth, modelul HFS B50100 VC.

Fig. 2.19 Mașina de rectificat HFS B50100 VC

Cu următoarele specificații:

Pentru decuparea conturului soluția optimă de prelucrare a fost prin electroeroziune cu fir. Astfel se va asigura că reperul rezultă la cote precise cât și la rugozitatea cerută în desenul de execuție.

Pentru această operație am ales mașina cu electroeroziune cu CNC, producător Knuth, modelul NeoSpark 400.

.

Fig. 2.20 Mașina cu electroeroziune NeoSpark 400

Mașina are următoarele specificații tehnice:

Pentru următoarele etape ale procesului de prelucrare prin așchiere am ales un centru de prelucrare vertical cu CNC în trei axe realizat de Victor Taichung, model P106.

Fig. 2.21 Centru de frezare verticală Victor P106

Centru de frezare are următoarele specificații:

2.6 Execuția dispozitivelor de fixare și orientare

Pe parcursul prelucrării unui semifabricat, acesta este fixat într-un dispozitiv care îi asigură o poziționare corectă și precisă față de scula așchietoare care de asemenea este fixată și ea tot într-un dispozitiv. Alegerea dispozitivelor potrivite se efectuează în baza a mai mulți factori:

Tipul producției. Pentru producții în serii mici sau unicate putem folosi dispozitive universale. Pentru cele în serii mari se vor folosi dispozitive speciale.

Tipul mașinii unelte pe care se va folosi.

Eroarea de instalare a dispozitivului trebuie să fie mai mică decât toleranța de execuție a piesei care urmează a fi realizată. Astfel se va asigura că piesa se va putea realiza în marja de toleranțe permise.

În continuare s-a stabilit că datorită formei complexe și secțiunilor restrânse ale piesei, aceasta este susceptibilă deformațiilor la aplicarea unor forțe de strângere mari. De aceea s-a hotărât că la prelucrarea mecanică prin așchiere pe centrul vertical CNC, piesa sa fie prinsă în 2 menghine echipate cu bacuri speciale care să copieze forma piesei și să nu permită deformarea acesteia.

Bacurile speciale necesare prinderii pieselor în menghine, în OP20+OP30, la prelucrarea mecanică pe centrul de prelucrare vertical, sunt executate intern, din semifabricate pregătite intern pe utilaje convenționale de prelucrare mecanică + centrul de frezare CNC

Acestea sunt astfel concepute încât, în măsura posibilităților, pe același bac, piesa să poate fi prinsă în ambele prinderi pe centrul de frezare CNC; se reduc astfel costurile de pregătire SDV

S-au confecționat în total 4 bacuri speciale.

Fig. 2.22 Bacuri speciale pentru prelucrarea piesei

Fig. 2.23 Prindere semifabricat OP20 – Centrul de frezare CNC

Fig. 2.24 Prindere semifabricat OP30 – Centrul de frezare CNC

2.7 Calculul adaosurilor de prelucrare și a parametrilor regimului de așchiere

În literatura de specialitate, pentru operațiile descrise în itinerariul tehnologic se determină următoarele adaosuri de prelucrare:

Rectificare plană

0.01… 0.05mm/ trecere

Turația pietrei abrazive este dată de relația:

n = × 60

unde: – V – viteza de așchiere [m/s]

– D – diametrul pietrei abrazive [mm]

Frezare contur

Ap = 0.25 mm

Finisare contur

Ap = 0.1mm

Pentru calculul dimensiunilor intermediare utilizăm relațiile de calcul determinate pe baza schemei de calcul destinată determinării dimensiunilor intermediare ale pieselor asimetrice.

= + (1)

= + (2)

= + + (3)

= (rotunjit) (4)

= – (5)

Parametrii de așchiere se aleg cu ajutorul cataloagelor producătorilor de scule așchietoare, unde sunt specificate în general viteza de așchiere și avansul pe dinte al sculei, funcție de materialul de prelucrat. Formulele de calcul sunt următoarele:

Turația

n = (rpm)

unde:

n = turația

= viteza de așchiere

D = diametrul

π = 3,14

Avansul pe dinte

= (mm)

unde:

= avansul pe dinte

= viteza de avans

n = turația

= numărul de dinți

Avansul pe rotație

= (mm/rot)

unde:

= viteza de avans

= avansul pe dinte

n = turația

Viteza de așchiere

= (m/min)

unde:

= Viteza de așchiere

n = turația

D = diametrul

π = 3,14

Viteza de avans

= × n × (mm/min)

unde:

= viteza de avans

= avansul pe dinte

= numarul de dinți

n = turația

Pentru scula Cap frezare Ø16R1 Z4, echipată cu plăcuțe de avans rapid de tip EOMT……. și prelucrând materialul W1.2312, rezistența la rupere de circa 900 N/mm^2 în stare crudă, catalogul Dijet recomanda o viteză de așchiere Vc=160 m/min, un avans pe dinte de fz=0.3 mm/rot și o adâncime de prelucrare de 0.25 mm

Rezultă astfel o turație de : S=(Vcx1000)/(DX3.14)=3184 rpm (D=Diametrul sculei)

De aici rezultă viteza de avans a sculei în material: Vf=Sxfzxn (n = nr. Dinti pe sculă) =

3184×0.3×4 = 3820 mm/min

Pentru scula FREZĂ monobloc 6R1 Z4, prelucrând materialul W1.2312, rezistența la rupere de circa 900 N/mm^2 în stare crudă, catalogul Dijet recomanda o viteză de așchiere Vc=140 m/min, un avans pe dinte de fz=0.06 mm/rot și o adâncime de prelucrare de 0.1 mm

Rezultă astfel o turație de : S=(Vcx1000)/(DX3.14)=7430 rpm (D=Diametrul sculei)

De aici rezultă viteza de avans a sculei în material: Vf=Sxfzxn (n = nr. Dinti pe sculă) =

7430×0.06×4 = 1783 mm/min

Pentru scula FREZĂ monobloc 12R0 Z4, prelucrând materialul W1.2312, rezistența la rupere de circa 900 N/mm^2 în stare crudă, catalogul Dijet recomanda o viteză de așchiere Vc=80 m/min, un avans pe dinte de fz=0.3 mm/rot și o adâncime de prelucrare de 0.1 mm

Rezultă astfel o turație de : S=(Vcx1000)/(DX3.14)=7430 rpm (D=Diametrul sculei)

De aici rezultă viteza de avans a sculei în material: Vf=Sxfzxn (n = nr. Dinti pe sculă) =

2123×0.05×4 = 424 mm/min

Pentru cap frezare finisare Ø10R5 cu 1 plăcută amovibila sferică, Z2, prelucrând materialul W1.2312, rezistența la rupere de circa 900 N/mm^2 în stare crudă, catalogul Dijet recomanda o viteză de așchiere Vc=251 m/min, un avans pe dinte de fz=0.3 mm/rot și o adâncime de prelucrare de 0.1 mm

Rezultă astfel o turație de : S=(Vcx1000)/(DX3.14)=8000 rpm (D=Diametrul sculei)

De aici rezultă viteza de avans a sculei în material: Vf=Sxfzxn (n = nr. Dinti pe sculă) =

8000×0.1×2 = 1600 mm/min

Acești parametri se introduc în tabelele pop-up care apar în cardul aplicației CAM utilizată la prelucrarea mecanică prin așchiere. În cadrul fiecărei strategii în parte, înainte de introducerea parametrilor de așchiere, se selectează/definește scula așchietoare cu ajutorul căreia se face prelucrarea și i se atribuie un cod T.

CAPITOLUL 3

REALIZAREA PROGRAMELOR CNC PENTRU PRELUCRAREA PRIN EROZIUNE ELECTRICĂ CU FIR

3.1. Generalități despre procedeul de lucru

La prelucrarea pe mașina de electroeroziune cu fir, programul de tăiere se obține direct pe consola mașinii. Aceasta are sistem CAM încorporat. Putem face asta manual pe mașină sau cu ajutorul oricărei aplicații CAD cât și prin exportul conturului folosind softurile CAM. Modalitățile de import profil sunt multiple, iar formatele în care mașina recunoaște conturul de tăiat sunt .dwg sau .dxf. În mod uzual, conturul de tăiat se generează în AutoCAD sau programe similare. Conturul de debitare pentru piesa 9039, a fost generat exportând în format .dwg, vederea de sus a piesei 3D.

Fig. 3.1 Contur 2D suport cuțit

Fig. 3.2 Amplasare cuntur pe placa 200x300x25

Condițiile minime obligatorii pentru prelucrare sunt ca fișierul să fie salvat în format .dxf iar conturul generat trebuie să fie contur închis.

3.2. Etape parcurse pentru elaborarea programului CNC

La prelucrarea pe mașina de electroeroziune cu fir, programul de tăiere se obține direct pe consola mașinii. Aceasta are sistem CAM încorporat. Modalitățile de import profil sunt multiple, iar formatele în care se mașina recunoaște conturul de tăiat sunt .dwg sau .dxf .

În mod uzual, conturul de tăiat se generează în AutoCad sau programe similare.

Conturul de debitare pentru piesa 9039, a fost generat exportând în format .dxf, vederea de sus a piesei 3D.

Obținerea programului se face astfel:

Pentru început, deschidem fișierul .dxf cu aplicația NOVICKCADCAM instalată pe mașina de electroeroziune. Primii pași care trebuie urmați pentru a putea genera programul de electroeroziune sunt următorii:

Selectăm conturul cu click stânga pe el. În bara de meniu, selectăm NOVICK Wire Cut, selectăm Path, funcție unde alegem punctul de start, punctul de apropiere și direcția de tăiere.

Fig. 3.3 Generarea punctului de start, apropiere și direcția de prelucrare

După ce am urmat corect pașii de mai sus conturul își va schimba automat culoarea în nuanța verde și va genera pe contul cu o săgeată de culoare albă direcția de tăiere.

Mașina ne cere să introducem un nume fișier pentru a salva fișierul generat.

Fig. 3.4 Salvarea fișierului .dxf conținând parametrii necesari pentru electroeroziune

Pentru a genera programul NC accesam softul mașinii de electroeroziune, secțiunea Edit, CAM-Generate NC.

Fig. 3.5 Imagine setare parametri și generare program NC

Încărcăm fișierul .dxf din locația salvată anterior moment în care conturul piesei va apărea in fereastra pe fond gri. Pasul următor este de a introduce datele necesare pentru prelucrare.

La secțiunea introducem următoarele date:

selectăm tipul de tăiere

introducem tipul de material (oțel, cupru, grafit etc.)

diametrul firului folosit la electroeroziune

numărul de tăieri necesare pentru a prelucra piesa la cotele și rugozitatea dorită.

grosimea materialului prelucrat se introduce pe o scara din 10 in 10mm (0 pentru material cu grosimea de la 0 pana la 9,99 mm etc).

Pentru material cu grosimea intre 20 și 29.99mm trebuie să selectăm în parametri de lucru ai mașinii grosimea de 20mm.

În cazul în care este necesară prelucrarea unei piese cu conicitate, trebuiesc introduse valorile necesare în această rubrică.

Unul dintre cele mai importante elemente care trebuie introduse atunci când se generează un program NC este compensarea.

compensarea se setează în funcție de ce este nevoie ca să rezulte din procesul de electroeroziune. Prin setarea compensării va se alege dacă materialul tăiat sau locașul rezultat în urma procesului să fie la cotele cerute în desen în urma electroeroziunii.

Dacă procedeul de electroeroziune are loc în sensul invers acelor de ceasornic iar operatorul are nevoie ca materialul rezultat prin prelucrare să fie la cotele cerute, compensarea va fi pe partea dreaptă.

Piesa 3.V.9039_T_S a fost prelucrată pe direcția acelor de ceasornic, pentru a respecta cotele cerute în desen compensarea este setată pe partea stângă a direcției de prelucrare.

după revizuirea tuturor parametrilor de lucru, diametrul firului, grosimea materialului, compensarea etc., introducem numele cu care dorim să salvăm programul NC. Numele acestuia poate să fie identic cu fișierul .dxf folosit sau sub orice alt nume de fisier.

procedeul de pregătire și finalizare creare program NC pentru fișierul încărcat se face prin click pe butonul “Generate NC”. Din acest moment programul necesar pentru electroeroziune a fost creat și este disponibil pentru editarea acestuia sau prelucrarea piesei.

3.3 Simularea programului și implementarea lui pe mașină

În meniul mașinii de electroeroziune, secțiunea Graph selectăm fișierul NC. Încărcarea lui se face cu dublu click, moment în care va apărea conturul piesei de prelucrat în partea stângă a ecranului, loc special destinat pentru aceasta.

Fig. 3.6 Încărcarea programului NC

În urma încărcării putem să facem următoarele operații:

cu ajutorul butonului NC Graph se simulează programul încărcat.

Simularea este recomandată la toate fișierele NC înainte de a porni prelucrarea întrucât prin aceasta se vor descoperi daca programul are erori de generare sau de execuție.

Fig 3.7 Simularea programului NC

Fig 3.8 Simularea finalizată a programului NC

După finalizarea simulării daca nu s-a ivit nicio eroare, pornirea procesului se face cu click pe Start erosion.

Mașina va trece automat la fereastra de eroziune unde ne va cere din nou sa introducem unele detalii tehnice necesare pentru prelucrare.

Fig. 3.9 Pornirea procesului de electroeroziune

Electroeroziunea se poate executa la cotele din contur sau pot fi schimbate următoarele caracteristici:

Rotirea unghiului de execuție. La valoare introdusă cu “-“ piesa va fi prelucrată cu rotire spre stânga, la valoare cu “+” cu rotire spre dreapta

Introducerea grosimii materialului care se prelucrează

Prin modificarea valorii de 1 de la scală piesa va fi executata mai mică sau mai mare, în funcție de scala introdusă de către operator.

După introducerea și verificarea datelor cerute, pentru pornirea procesului de electroeroziune dăm click pe butonul “Start erosion”.

În următoarele rânduri vom găsi programul NC folosit la procesul de electroeroziune.

Unde:

1 – activarea de compensare a firului;

2 – coordonatele de lucru ale mașinii (G54) și prelucrarea în mod incremental (G90);

3 – parametrii de electroeroziune. Aceștia sunt direct generați de softul mașinii în funcție de datele tehnice introduse la generarea programului.

Aici avem următoarele specificații: 0 (tipul materialului)

2 (tăiere grosieră)

02 (grosimea materialului, 25 mm)

4 – avans de lucru

La mașina cu electroeroziune nu putem sa reglăm un avans de lucru direct în programul generat de către soft. Mașina își va regla automat avansul în funcție de cum decurge procesul de electroeroziune pe parcursul procedeului de lucru. Acesta este direct influențat de numărul de tăieri/piesă, rugozitatea dorită etc.

5 – compensarea

6 – programul NC de prelucrare

7 – sfârșitul programului

CAPITOLUL 4

REALIZAREA PROGRAMELOR CNC PENTRU PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE

4.1 Prezentarea aplicației CAM

Proiectarea și verificarea traseelor parcurse de scula așchietoare în timpul execuției pe utilajul Centru de prelucrare vertical, a fost realizată cu ajutorul facilităților puse la dispoziție de programul CAD/CAM/CAE, CreoParametric. Creo face parte dintr-o familie de aplicații utilizate în proiectare asistată de calculator (CAD) fiind dezvoltat de PTC.

PTC Inc. are sediul în Boston, Massachusetts și este o companie de origine americană care a fost fondată în anul 1985, este prezentă în 30 de țări și cu un personal de peste 6000 de angajați, având la bază serviciile informatice și diferite softwere. Fiecare soft din familia de aplicații din care face parte Creo oferă un set de trăsături proprii pentru fiecare domeniu și utilizator în parte. Pachetul Creo conține soluții de inginerie și proiectare, rulează pe calculatoare care au instalat în prealabil interfață Microsoft Windows iar aplicațiile pe care le oferă țin de categoriile:

Modelare solidă

Ilustrări tehnice

Modelare 3D

Simularea elementelor finite

Etc.

De-a lungul anilor dezvoltatorul a reînnoit funcțiile softului CAM lansând pe piață versiuni actualizate și anume:

Versiunea 1.0 cu lansare în data de 6 ianuarie 2011

Versiunea 2.0 cu lansare în data de 27 martie 2012

Versiunea 3.0 cu lansare în data de 17 ianuarie 2014

Versiunea 4.0 cu lansare în data de 15 decembrie 2014

Versiunea 5.0 cu lansare în data de 19 martie 2018

Versiunea 6.0 cu lansare în data de 19 martie 2019

Versiunea 7.0 cu lansare în data de 14 aprilie 2020

Principalii rivali ai lui Creo sunt:

SolidWorks, soft dezvoltat de către Dassault Systemes

Catia, soft dezvoltat de către Dassault Systemes

Siemens NX, soft dezvoltat de către Siemens PLM Software

4.2 Etapele de lucru pentru realizarea fabricației digitale

Pașii care se urmează pentru generarea traiectoriei sculei și verificarea acestui traseu la coliziuni cu piesa sau dispozitivul de prindere, sunt general valabili pentru toate programele CAM și sunt următorii:

Deschidere fișier manufacturare nou;

Adăugarea în fișier a modelului 3D al piesei;

Adăugarea în fișier a modelului de semifabricat din care se pornește prelucrarea mecanică;

Adăugarea în fișier a dispozitivului de prindere (astfel, programul CAM, va genera traiectorii care să evite coliziunile cu dispozitivul de prindere);

Definirea originii de prelucrare pe cele 3 axe (X,Y,Z);

Definirea planului de retragere/siguranță la repoziționare sculă așchietoare și a toleranței de generare a traiectoriei (se delimitează astfel strategiile de degroșare față de cele de finisare);

Alegerea strategiilor de prelucrare – degroșare, volumic, finisare, profil, finisare pe suprafață, finisare după traiectorie, găurire, filetare, etc.;

În funcție de strategia aleasa, constrângerea domeniului de deplasare a sculei așchietoare, astfel încât rezultatul obținut să fie cel scontat. În general constrângerea domeniului de deplasare a sculei se poate face prin definirea de ferestre (window), prin definirea unor volume din care scula nu poate ieși și prin definirea unor suprafețe față de care programul CAM va genera echidistanțe și le va copia cu precizie ridicată;

Alegerea parametrilor de așchiere. Parametrii de așchiere se aleg cu ajutorul cataloagelor producătorilor de scule așchietoare, unde sunt specificate în general viteza de așchiere și avansul pe dinte al sculei, funcție de materialul de prelucrat;

Generarea traiectoriei sculei;

Verificarea grafică a îndepărtării de șpan, verificarea la coliziuni, simularea grafică a traseului programat suprapus peste semifabricatul de pornire;

Postprocesarea traiectoriei generate/convertirea acesteia în coordonate mașină față de originea de prelucrare. Postprocesarea este specifică fiecărei comenzi numerice în parte (Fanuc, Siemens, Heidenhain, etc.);

Semifabricatul de intrare la prelucrarea pe centrul de prelucrare vertical CNC, este semifabricatul obținut în OP10 prin debitare la fir, prezentat în imaginea de mai jos:

Fig. 4.1 Semifabricat intrare CNC

Se exemplifică proiectarea programului CAM, de degroșare generală, constrâns printr-o fereastra (window), realizat cu o freza cu plăcute amovibile Ø16R1, freză de avans rapid:

Deschiderea unui fișier de manufacturare nou, cu numele “PREL-OP10-9039”:

Fig. 4.2 Deschiderea unui fișier

Se adaugă modelul 3D al piesei de prelucrat. Modelul 3D poate să fie generat nativ în Creo Parametric sau importat în format .iges sau .stp

Fig. 4.3 Adăugarea modelului 3D

Se adaugă modelul 3D al semifabricatului de pornire. Modelul 3D poate să fie generat nativ în CreoParametric sau, importat, în format .iges sau .stp. Semifabricatul de pornire se suprapune peste modelul 3D al pisei de prelucrat.

Fig. 4.4 Suprapunerea semifabricatului de pornire peste modelul 3D

Adăugarea în fișier a dispozitivului de prindere (astfel, programul CAM, va genera traiectorii care să evite coliziunile cu dispozitivul de prindere)

Fig. 4.5 Adăugarea în fișier al dispozitivului de prindere

Definirea originii de prelucrare pe cele 3 axe (X,Y,Z)

Fig. 4.6 Definirea originilor de prelucrare (X,Y,Z)

Definirea planului de retragere/siguranță la repoziționare sculă așchietoare și a toleranței de generare a traiectoriei (se delimitează astfel strategiile de degroșare față de cele de finisare)

Fig. 4.7 Definirea planului de retragere/siguranță

Alegerea strategiilor de prelucrare – degroșare, volumic, finisare, profil, finisare pe suprafață, finisare după traiectorie, găurire, filetare, etc.

– Strategia aleasă este “Roughing” = degroșare

Fig. 4.8 Definirea planului de retragere/siguranță

În funcție de strategia aleasă, constrângerea domeniului de deplasare a sculei așchietoare, astfel încât rezultatul obținut să fie cel scontat. În general constrângerea domeniului de deplasare a sculei se poate face prin definirea de ferestre (window), prin definirea unor volume din care scula nu poate ieși și prin definirea unor suprafețe față de care programul CAM va genera echidistanțe și le va copia cu precizie ridicată. Traiectoria generată se încadrează în fereastra definită.

Fig. 4.9 Generarea traiectoriei sculei așchietoare

Fig. 4.10 Definirea sculei și atribuirea unui cod T

Fig. 4.11 Editarea parametrilor

Fig. 4.12 Setarea turației, sensului de turație, interpolarea.

4.3. Generarea simularea și verificarea traiectoriei sculei

Odată introduși parametrii de așchiere, se vizualizează traiectoria generată

Fig. 4.13 Vizualizarea traiectoriei generate

Verificarea grafică a îndepărtării de șpan, verificarea la coliziuni, simularea grafică a traseului programat suprapus peste semifabricatul de pornire.

Traiectoria generată se verifică, vizualizând grafic simularea îndepărtării de material și eventualele coliziuni ale sculei cu piesa, dispozitivul de prindere sau a portsculei cu piesa sau dispozitivul de prindere. Erorile vor fi evidențiate cu albastru cyan.

Fig. 4.14 Verificarea grafică 1

Fig. 4.15 Verificarea grafică 2

Fig. 4.16 Verificarea grafică 3

Piesa se prelucrează în 2 operații, pe centrul de prelucrare vertical, OP20+OP30, după cum urmează:

OP20 Centru de prelucrare vertical CNC:

Piesa prinsă în 2 menghine echipate cu bacuri speciale, după cum se poate observa în imaginea de mai jos.

Origine prelucrare colț piesă, Z0 pe bacul special al menghinei.

Fig. 4.17. Prindere piesă în menghine

Fig. 4.18 Prindere piesă în menghine

OP20 Centru de prelucrare vertical CNC:

Generare traiectorii și simulare îndepărtare material + coliziuni, scula T1, 16R1 Z4 HFM Dijet, degroșare generală în OP20

Fig. 4.19 Generare traiectorii T1 OP20

Generare traiectorii și simulare îndepărtare material + coliziuni, scula T2, 6R1 Z4, finisare generală în OP20

Fig. 4.20 Generare traiectorii T2 OP20

Generare traiectorii și simulare îndepărtare material + coliziuni, scula T3, 12R0 Z4, finisare umăr lateral

Fig. 4.21 Generare traiectorii T3 OP20

OP30 Centru de prelucrare vertical CNC:

Semifabricatul de intrare in OP30 este cel obținut in OP20 și se poate vedea în imaginea de mai jos, piesa fiind prinsă în 2 menghine echipate cu bac-uri speciale, după cum se poate observa în imaginea de mai jos

Origine prelucrare colt piesa, Z0 pe bacul special al menghinei

Fig. 4.22 Prindere piesă OP30

Fig. 4.23 Schiță prindere piesă OP30

Generare traiectorii și simulare îndepărtare material + coliziuni, scula T1, 16R1 Z4 HFM Dijet, degroșare generală 1 în OP30.

Fig. 4.24 Generare traiectorii T1 OP30

Fig. 4.25 Simulare prelucrare CNC T1 OP30

Fig. 4.26 Generare traiectorii prelucrare CNC T1 OP30

Generare traiectorii și simulare îndepărtare material + coliziuni, scula T2, 10R5 Z2 Dijet, finisare generală în OP30

Fig. 4.27 Simulare prelucrare CNC T2 OP30

Generare traiectorii și simulare îndepărtare material + coliziuni, scula T3, 12R0 Z4, finisare generală în OP30

Fig. 4.28 Generare traiectorii prelucrare CNC T3 OP30

Generare traiectorii, simulare îndepărtare material și verificarea coliziunilor pentru scula T3, 12R0 Z4, finisare generală în OP30.

Fig. 4.29 Simulare traiectorii prelucrare CNC T3 OP30

4.4. Postprocesarea și obținerea programului CNC

Postprocesarea traiectoriei generate/convertirea acesteia în coordonate mașină față de originea de prelucrare. Postprocesarea este specifică fiecărei comenzi numerice în parte (Fanuc, Siemens, Heidenhain, etc.).

Fig. 4.30 Comanda de postprocesare

În general, mai ales dacă geometria piesei este complexă, programele CAM au dimensiuni foarte mari (sute de mii de linii). Am afișat mai jos pentru exemplificare partea de început și sfârșit al programului CNC, așa cum va fi el transmis în unitatea CNC a centrului de prelucrare.

Fig. 4.31 Exemplu de program parțial pentru unitatea CNC

Fig. 4.32 Semifabricat prelucrat CNC T1 16R1Z4 OP30

CAPITOLUL 5

CALCULUL COSTULUI DE PRODUCȚIE ȘI NORMEI DE TIMP

Analiza desenului de execuție ne va indica procesele necesare efectuării prelucrărilor prin rectificare , frezare, găurire etc. Având în vedere dimensiunile și forma piesei, soluția optimă de prelucrare a fost prelucrarea prin electroeroziune cu fir. Pentru a stabili numărul de centre de prelucrare prin electroeroziune necesare pentru realizarea unui program de producție anual de 1300 bucăți, vom determina durata necesară a unui ciclu , întâi vom stabili planul de producție pe o lună :

= = = 108,33 (buc/lună)

Durata necesară unui ciclu este dată de relația:

= = = 90,02 minute/piesă

Unde:

= cota necesară pentru prelucrarea piesei (mm)

f = avansul de lucru (mm/min)

5.1. Calculul normelor de timp

Având la dispoziție documentația tehnologică (desene de execuție, fișe tehnologice sau plane de operații etc.) putem calcula timpul necesar prelucrării reperului respectiv cât și eventualele economii de timp obținute prin utilizarea tehnologiei noi.

norma de timp, pe operație:

[min/operație] (1)

în care: = norma de timp pentru operația “i”, [min/operație]

= timpul de pregătire-încheiere pentru oerația “i”, [min]

= timpul unitar pentru operația “i”, [min]

= numărul de piese din lotul de fabricație, [buc]

= numărul de repere prelucrate simultan, [buc]

norma totală de timp:

[min/buc] (2)

economia de timp normat, pe bucată:

[min/buc] (3)

în care: = norma totală de timp, pentru varianta tehnologică I, [min/buc]

= norma totală de timp, pentru varianta tehnologică II, [min/buc]

economia de timp normat, pe an:

[ore/an] (4)

în care: = producția anuală planificată din reperul respectiv, [buc/an]

economia relativă de muncitori:

[muncitori] (5)

în care: Fatm = fondul anual de timp de muncă al unui muncitor, [min/muncitor/an]

Calculul normelor de timp pe operație pentru tehnologia veche:

=

= [min.]

= [min.]

= [min.]

=[min.]

NT = [min.]

NT – norma de timp în tehnologia veche.

NT =0,483+21,62+7,59+3,91= 33.603 [min./buc.]

Calculul normelor de timp pe operație pentru tehnologia nouă:

=9,2 [min.]

= [min.]

=3,91 [min]

NT = [min.]

NT -norma de timp pe tehnologia nouă

NT =9,2+7,59+3,91= 20,7 [min./buc.]

Economia de timp/buc. :

Ec.=NT [min./buc.]

Economia de timp/an:

Ec =Qan*.Ec.= 37490 * 12,903 = 483733,47 [min./an]

Formula generală a capacității de producție este:

C =60= [buc./an]

unde :

F = fondul de timp efectiv de lucru al utilajelor ‘i’ ;

F = z*s*D-t [ore]

z – numărul de zile lucrătoare într-un an;

s = numărul de schimburi /zi ;

D = durata unui schimb [ore] ;

n = norma de timp a utilajului ‘i’;

F =(255*2*8)-300=3780 [ore/an]

5.2 Calculul capacității de producție

Capacitatea de producție cu tehnologia veche :

[buc/an]

[buc/an]

[buc/an]

[buc/an]

Capacitatea de producție pentru realizarea planului lunar de producție este:

= = = = 117,31 (buc/lună)

unde:

z = zile lucrătoare (zile/lună)

s = numărul de schimburi (schimburi/zi)

h = numărul de ore pe schimb (ore/schimb)

Capacitatea de producție cu tehnologia nouă.

[buc./an]

[buc/an]

[buc/an

CONCLUZII

În urma proiectării tehnologiei a suportului de cuțit se pot trage următoarele concluzii:

Proiectarea și execuția reperului se poate face folosind un număr relativ mic de utilaje dar cu ajutorul cărora, dacă sunt necesare, putem rezulta cote fixe și suprafețe cu o rugozitate chiar mai bună decât cea cerută în desenul de execuție.

Cu toate că nu suportul de cuțit este cel care execută prelucrarea prin așchiere propriuzisă, dimensiunile, razele și cotele reperului sunt foarte importante deoarece ele copiază exact razele produsului finit.

Cota de 25 mm cu înălțimea de 11,8 mm cu o suprafață de contact frezată la 90° situată la baza reperului permite o montare mai rapidă astfel încât timpii necesari pentru înlocuire sunt semnificativ reduși.