Generalități privind prelucrările prin așchiere 15 Tehnologicitatea pieselor prelucrate prin așchiere 15 Procesul tehnologic 19 Precizia de… [303107]

Cuprins

Introducere 13

Generalități privind prelucrările prin așchiere 15

Tehnologicitatea pieselor prelucrate prin așchiere 15

Procesul tehnologic 19

Precizia de prelucrare 20

Definirea noțiunii de MUCN 21

[anonimizat] 25

Părțile componente ale mașini cu comenzi numerice 29

[anonimizat] 30

Scule așchietoare 33

Clasificarea sculelor așchietoare 33

Materiale 34

Părțile componente ale sculelor și elementele părții așchietoare 37

Rolul sculelor așchietoare în procesul tehnologic de prelucrare prin așchiere 38

Uzura sculelor așchietoare 39

Dispozitive tehnologice 43

Introducere 43

Rolul dispozitivelor 43

Clasificarea dispozitivelor 44

Dispozitiv proiectat 46

Descriere MUCN pe care se realizează procesul de fabricație 49

Prezentare generală Haas VF 3 ss 49

Studiul și analiza desenului piesei, a tehnologicității acesteia și completarea desenului cu elementele eronate sau lipsă 51

Analiza desenului piesei 51

Analiza tehnologicității piesei 51

Analiza materialului piesei 52

Întocmirea itinerarului tehnologic de prelucrare a piesei în 3 variante, [anonimizat] (M.U.S.D.V.) 55

Elaborarea variantelor posibile de prelucrare 55

Alegerea variantei optime de prelucrare 57

Calculul forțelor de așchiere 67

Calculul mecanismului de strângere 68

Tehnologie piesă NX 69

[anonimizat] 93

Protecția muncii 97

Concluzii 99

Bibliografie 101

INTRODUCERE

În cadrul acestui capitol am prezentat aspecte generale privind istoria prelucrărilor metalelor de la început celor mai vechi timpuri până în ziua de azi.

Prelucrarea metalelor este una dintre cele mai vechi îndeletniciri ale omului. De-a lungul istoriei abilitatea de prelucrare a metalelor utilizate în special pentru construcția de arme și unelte casnice a condus unele civilizații la o dezvoltare economică accentuată. [1]

[anonimizat] s-[anonimizat]. [anonimizat]: strunjire, alezare, filetare, frezare, găurire, finisare, șlefuire, debitare etc. [1]

[anonimizat]-unelte este una dintre cele mai importante activitați pentru susținerea și dezvoltarea industrială. [anonimizat], cea mai importantă este industria constructoate de mașini: [anonimizat]. [1]

Prelucrarea prin așchiere are o [anonimizat], [anonimizat]-unelte. [2]

O etapă importantă în evoluția prelucrării prin așchiere a constituit-o [anonimizat]. [2]

O altă etapă de dezvoltare este datorată progreselor realizate în domeniul materialelor pentru sculele așchietoare. [2]

În anul 1907 Tylor și White pun bazele în S.U.A. a tehnologiei de obținere a oțelurilor superaliate (9…18% elemente de aliere), [anonimizat]ția sculelor așchietoare au permis creșterea vitezei de așchiere până la 40…60 m/min, față de 10…20 m/min, viteză admisă de otelurile obișnuite pentru scule. [2]

Între anii 1925…1930 în Germania se dezvoltă tehnologiile de obținere a carburilor metalice sinterizate utilizate sub formă de plăcuțe (plăcuțe Widia), care au permis creșterea vitezelor de așchiere până la 200…300 m/min, impunând totodată perfecționări ale cinematicii mașinilor-unelte. [2]

Începând cu anul 1950 apar materialele mineralo-ceramice pe bază de oxizi (frecvent Al203) ce au duritate mai mare decât materialele mineralo-ceramice. Au fost realizate și combinații de materiale metalo-ceramice și mineralo-ceramice, având denumirea de cermeți. Aceste materiale permit utilizarea unor viteze de așchiere foarte mari (300…500 m/min) la secțiuni mici de așchie. Mașinile-unelte trebuie în acest caz să realizeze turații mai mari de 3000 rot/min. Materialele metalo-ceramice și mineralo-ceramice predomină la ora actuală în construcția sculelor așchietoare. [2]

Creșterea performanțelor sculelor așchietoare se realizează la ora actuală prin optimizarea geometriei, îmbunătățirea performanțelor materialelor existente prin acoperirea

cu un strat rezistent la uzură (din TiC sau TiN), începând cu anul 1950, ca materiale pentru partea activă a sculei așchietoare se utilizează materiale superdure ca nitrura cubică de bor

(NCB), safirul, rubinul, diamantul,(natural, sintetic), materiale cristaline pe bază de diamant (PKD). [2]

Paralel cu dezvoltarea tehnicilor de prelucrare prin așchiere se dezvoltă cercetările teoretice și experimentele privind optimizarea parametrilor procesului de așchiere. [2]

Datorită perfecționării procedeelor de obținere a semifabricatelor (prin reducerea adaosurilor de prelucrare), se manifestă o tendință de scădere a ponderii prelucrărilor prin așchiere de degroșare, simultan cu creșterea ponderii prelucrărilor prin așchiere de finisare. [2]

Prelucrările prin așchiere tind să se perfecționeze și să se diversifice datorită utilizării în fabricarea pieselor de materiale cu proprietăți fizico-mecanice ridicate, greu prelucrabile prin așchiere. [2]

Acesta impune de asemenea realizarea de scule cu calități așchietoare superioare și evoluții în structura cinematică a mașinilor-unelte. Se manifestă tendința de lărgire a gamei de mașini-unelte cu comenzi numerice, conducerea cu calculatorul, utilizarea pe scară largă a comenzilor adaptive, extinderea robotizării și a sistemelor flexibile de fabricație [2]

Înlocuirea procedeelor clasice de prelucrare prin așchiere cu procedee noi, perfecționate sau cu procedee neconvenționale se poate realiza numai pe baza unei atente analize tehnico-economice, analiză ce necesită cunoașterea fenomenelor caracteristice și a interdependențelor dintre acestea. [2]

2. GENERALITĂȚI PRIVIND PRELUCRĂRILE PRIN AȘCHIERE

În cadrul acestui capitol am prezentat aspecte generale privind prelucrarea prin așchiere, mai exact aspecte generale privind tehnologicitatea pieselor prelucrate prin așchiere, procesul tehnologic, precizia de prelucrare, noțiuni legate de calitatea suprafeței, definirea noțiunii de MUCN, avantajele și dezavantajele utilizării mașinilor-unelte cu comandă numerică, părțile componente ale mașinii cu comenzi numerică și modul de programare a acestora.

2.1 Tehnologicitatea pieselor prelucrate prin așchiere

Tehnologicitatea presupune:

– alegerea rațională a formei geometrice, a materialului și a tratamentelor termice pentru piese din semifabricate turnate, laminate, forjate sau matrițate; [3]

– analiza componentelor în scopul reducerii numărului de repere ale produsului, ceea ce înseamnă reducerea operațiilor de prelucrare și de asamblare; [3]

– unificarea dimensiunilor sau a formei geometrice a pieselor, dacă nu este afectat rolul funcțional al acesteia, pentru a o face cât mai rațională din punct de vedere tehnologic, sau aducerea formei piesei la o formă pentru care există soluții tehnologice refolosibile; [3]

– eventuala cooperare cu tehnologul de produs, încă din faza de proiectare a utilajului ceea ce de obicei conduce la proiectarea unor soluții constructive optimizate tehnologic; [3]

– analiza disocierii în mai multe repere a pieselor care au un grad de complexitate ridicat; [3]

– analiza fixării piesei pe mașina-unealtă, pentru determinarea bazelor tehnologice speciale necesare prelucrării; [3]

– analiza câmpurilor de toleranță și a ajustajelor pentru a nu impune o precizie ridicată care nu este strict necesară în vederea satisfacerii funcțiilor produsului; [3]

– dacă rezolvarea lanțurilor de dimensiuni pentru atingerea preciziei cerute reclamă elemente de ajustare sau de reglare. [3]

Cel mai important factor al tehnologicității pieselor care se prelucrează mecanic este forma geometrică a piesei. Pentru aceasta se impune:

1. Adoptarea de forme simple, plane sau de revoluție, ușor de prelucrat și de măsurat; [3]

2. Limitatrea sau eliminarea prelucrărilor prin așchiere, pentru reducerea pierderilor de material, reducerea consumului de manoperă, a energiei și a numărului de S.D.V.-uri necesare; [3]

3. Forma pieselor trebuie să corespundă condițiilor specifice procedeului de prelucrare adoptat, iar procedeul de prelucrare să poată fi înlocuit la nevoie; [3]

4. Forma pieselor trebuie să asigure o fixare sigură și comodă și stabilitate în timpul prelucrării; [3]

5. Se recomandă ca suprafețele ce urmează a fi prelucrate să fie paralele cu o suprafață care să fie de așezare sau crearea unor suprafețe ajutătoare care să faciliteze fixarea semifabricatului pentru prelucrarea unor suprafețe; [3]

Fig.2.1. Piesă turnată prevăzută cu bosaj pentru fixarea piesei [3]

6. Asigurarea posibilităților de strângere a piesei în dispozitiv fără a o deforma. În cazul din Fig. 2.1.a, fixarea piesei introduce deformații elastice. După frezarea piesei grosimea peretelui nu este constantă, iar suprafața superioară va deveni concavă. Soluția constructivă care facilitează tehnologia de frezare este prezentată în Fig. 2.2.b. [3]

Fig.2.2. Variante constructive pentru același reper [3]

7. Forma piesei se recomandă a fi proiectată astfel încât să fie posibilă executarea mai multor faze sau operații dintr-o singură fixare a piesei; [3]

8. Construcția piesei trebuie să ofere posibilitatea orientării, modificării bazei tehnologice în procesul de prelucrare; [3]

9. Reducerea suprafețelor de prelucrat prin prevederea de adâncituri lamate sau bosaje; [3]

Fig.2.3. Reducerea suprafețelor de prelucrat [3]

10. Prelucrarea să se realizeze cu scule standardizate sau normalizate, cele nespecializate fiind costisitoare; [3]

Fig.2.4. Ghidaje coadă de rândunică: a) netehnologic b) tehnologic [3]

11. Sculelor trebuie să li se permită accesul în zonele prescrise. Se vor face degajări care să permită efectuarea tuturor suprafețelor; [3]

Fig.2.5. Forma piesei cu suprafețele plane: a) netehnologic b) tehnologic [3]

12. În situația în care se vor executa alezaje în corpuri cu suprafețe curbe sau înclinate se vor adopta soluții constructive care să permită burghiului să acționeze perpendicular pe suprafața piesei; [3]

Fig.2.6. Executarea găurilor pe înclinate: a) netehnologic b) tehnologic. [3]

Fig.2.7. Executarea găurilor pe suprafețe curbe: a) netehnologic b) tehnologic. [3]

13. Evitarea centrărilor multiple precum extracentrări, deoarece aceasta mărește costurile de semifabricare; [3]

Fig.2.8. Centrarea defectuoasă a două piese [3]

14. Înlocuirea suprafețelor curbe de prelucrat cu suprafețe plane. Sculele în acest caz fiind mai ieftine. [3]

Fig.2.9. Înlocuirea suprafețelor curbe (a) cu suprafețe plane (b) [3]

Tehnologicitatea nu reprezintă ceva absolut, ea urmează niște reguli generale, ea trebuie adoptată la posibilitățile tehnologice. [3]

2.2 Procesul tehnologic

Procesul tehnologic – structură – elementele lui componente:

Ca parte integrantă a proceselor de producție, procesele tehnologice pot fi:

– procese tehnologice de prelucrare mecanică; [4]

– procese tehnologice de asamblare. [4]

Procesul tehnologic de prelucrare mecanică prin așchiere cuprinde acea parte a procesului de producție legată nemijlocit de schimbarea formei geometrice a semifabricatelor, referindu-se la totalitatea procedeelor așchietoare utilizate precum și a activităților prestate de personalul de deservire directă a mașinilor-unelte în vederea obținerii piesei finite. Procesul tehnologic se realizează la diferite locuri de muncă. [4]

Locul de muncă reprezintă acea parte din suprafața de producție echipată cu utilajul corespunzător efectuării lucrării realizate pe el. În cadrul procesului tehnologic, la un loc de muncă asupra unui semifabricat se efectuează mai multe operații. [4]

Operația reprezintă partea din procesul tehnologic care se execută la una sau mai multe așezări ale piesei (legată de instalarea semifabricatului) la un anumit loc de muncă. La schimbarea locului de muncă și executarea procesului tehnologic de alt lucrător, prelucrarea va conține o altă operație. La rândul ei operația poate fi constituită din mai multe faze. [4]

Faza este acea parte a operației caracterizată prin prelucrarea uneia sau mai multor suprafețe dintr-o singură așezare și poziție cu una sau mai multe scule și cu același regim de așchiere. [4]

De exemplu prelucrarea a două diametre ale unui arbore în trepte la strung din două așezări, constituie câte o fază (respectiv două faze). Tot fază se consideră și prelucrarea unui alezaj cu ajutorul dispozitivului rotativ. Fazele sunt compuse din mai multe treceri. [4]

Trecerea se desfășoară în timpul procesului de îndepărtare a unui adaus de prelucrare la aceeași așezare și poziție a semifabricatului, inclusiv cu același regim de așchiere fiind de regulă caracterizat printr-o singură valoare a adâncimii de așchiere. Fazele și trecerile se compun din mânuiri, care reprezintă de fapt mișcările executate de operatorul uman în timpul prelucrării sau în vederea pregătirii lucrării. [3]

Mișcarea se consideră elementul ultim în care se poate descompune un proces tehnologic. [4]

2.3 Precizia de prelucrare

Precizia de prelucrare este gradul de acoperire a dimensiunilor, formei și poziției reciproce a suprafețelor prelucrate față de valorile lor nominale, determinate după desenul de execuție. [3]

Precizia de prelucrare în fabricația de mașini se apreciază prin mărimea reală a abaterii caracteristicii față de caracteristica nominală. Această abatere este mai mică sau cel mult egală cu cîmpul de toleranță prescris în documentație pentru piesă. [3]

Precizia de prelucrare conține:

– precizia dimensiunilor piesei reale în raport cu dimensiunile din desenul de execuție; [3]

– precizia formei geometrice, adică gradul de corespondență al piesei reale față de cel al piesei exacte; [3]

– precizia poziției reciproce a suprafețelor; [3]

– calitatea suprafețelor piesei prelucrate. [3]

În funcție de etapele ce se analizează, precizia se referă la faza de proiectare tehnologică și se numește precizie tehnologică. Precizia funcțională se referă la câmpurile de toleranță pentru fiecare piesă și dimensiunea lor caracteristică, în limitele cărora piesele își îndeplinesc cu certitudine rolul funcțional. Aceasta trebuie analizată astfel încât piesa să-și satisfacă rolul funcțional, dar trebuie combătută tendința de a prescrie precizii mai ridicate decât este necesar. [3]

Precizia de prelucrare este gradul de acoperire a dimensiunilor, formei și poziției reciproce a suprafețelor prelucrate față de valorile lor nominale, determinate după desenul de execuție. [3]

Precizia tehnologică se referă la cunoașterea profundă a metodelor de prelucrare mecanică pentru obținerea unei anumite precizii prescrise pentru piesele de diferite forme și dimensiuni, precum și a metodelor și aparatelor de control a preciziei realizate [3]

Factori care pot să influentiaza precizia unei piese:

– erorile cinematice datorate deplasărilor relative ale subansamblelor mașinii-unelte (erorile de mers în gol); [3]

– imprecizia sculelor, dispozitivelor și a verificatoarelor; [3]

– uzura dimensională a sculei așchietoare; [3]

– deformațiile elastice ale elementelor sistemului tehnologic; [3]

– deformațiile termice ale elementelor sistemului tehnologic; [3]

– deformațiile piesei, din cauza tensiunilor interne ce apar în piesă în timpul elaborării semifabricatului sau în decursul prelucrărilor prin așchiere; [3]

– erorile de reglare la dimensiune ale mașinii-unelte; [3]

– vibrațiile ce apar în timpul prelucrării; [3]

– erorile de bazare care apar la așezarea pieselor în dispozitiv sau pe masa mașinii pentru prelucrare; [3]

– gradul de atenție al operatorului; [3]

– variația adaosului de prelucrare; [3]

– erorile de formă și poziție ale piesei (conicitate, ovalitate, ondulații, excentricități); [3]

– tensiunile interne introduse la prelucrările precedente. [3]

2.4 Definirea noțiunii de MUCN

Creșterea cerințelor de precizie a prelucrării corelata cu creșterea productivității muncii la prelucrarea prin așchiere, au dus la evoluția mașinilor- unelte, evoluție atât din punct de vedere al constructorului, cât și al utilizatorului această evoluție se datorează în special dezvoltării componentelor electronice, cât și al aplicării informaticii industriale. [5]

CNC este abreviație de la “Computer Numerically Controlled” (Control Numeric cu Computer). Denumirea CNC se referă întotdeauna la modul de operare al unei mașini, adică, la metoda de bază pentru controlul mișcărilor, și nu spune nimic despre tipul mașinii: freză, strung sau altceva. O mașină CNC face uz de matematică și de diverse sisteme de coordonate pentru a înțelege și procesa informația pe care o primește, pentru a determina ce trebuie să miște, unde și cât de repede. [1]

Controlul numeric rezidă într-un proces de “alimentare” continuă a unui controller programabil în construcție specială, cu un set de instrucțiuni (formate din litere și cifre) astfel încât să poată fi controlate mișcările unei mașini-unealtă. [1]

Mișcările mașinii trebuie să conducă o sculă tăietoare:

– pe un anumit traseu; [1]

– cu o viteză precisă de rotație a sculei; [1]

– cu o viteză precisă de înaintare a sculei. [1]

Marea majoritate a mașinilor CNC sunt capabile să se miște în 3 direcții simultan. Aceste direcții sunt numite axele mașinii. [1]

Definirea axelor mașinii se face: axa Z este identică sau paralelă cu axa arborelui principal al mașinii, axa X este în majoritatea cazurilor orizontală și paralelă cu suprafața de

așezare a piesei, ea reprezintă axa principală de deplasare în planul în care se realizează poziționarea piesei față de sculă, axa Y întregește triedrul și este deci perpendiculară pe planul format de axele X și Z. Sensul pozitiv corespunde triedrului de sens direct, sau regulii mâinii drepte. [5]

Fig.2.10. Regula mâinii drepte [5]

Dacă considerăm axele X,Y,Z ca axe de ordinul unu, se pot defini sisteme suplimentare de axe paralele cu cele primare după cum urmează:

–axe de ordinul unu X, Y, Z [5]

–axe de ordinul doi U, V, W [5]

–axe de ordinul trei P, Q, R [5]

Mișcarea de rotație: axa A reprezintă mișcarea în jurul unei axe paralele cu axa X, iar axele B și C reprezintă mișcări în jurul unor axe paralele cu axele Y respectiv Z. [5]

Fig.2.11. Reprezentarea axelor [5]

Variante de centre de prelucrare

Fig.2.12. Mașină –unelte cu comandă numerică în 3 axe. [6]

Fig.2.13. Mașină –unelte cu comandă numerică în 4 axe UACE.

Fig. 2.14. Axa IV (Axa A

Fig.2.15. Mașină –unelte cu comandă numerică în 5 axe. [7]

2.5 Avantajele și dezavantajele utilizarii mașinilor-unelte cu comandă numerică.

Primul beneficiu oferit de toate tipurile de mașini CNC este îmbunătățirea automatizării. Intervenția operatorului în producerea pieselor poate fi redusă sau eliminată. Multe mașini CNC pot funcționa nesupravegheate pe parcursul întregului ciclu de prelucrare. Acest aspect oferă utilizatorului mai multe beneficii cum ar fi: reducerea gradului de oboseală, reducerea greșelilor provocate din eroare umană, un timp de ciclu constant, deci o producție previzibilă. Deoarece mașina rulează un program de control, nivelul de cunoștințe necesar majorității operatorilor CNC (privind tehnologia de prelucrare a metalelor) este de asemenea redus în comparație cu cea a unui prelucrător prin așchiere (strungar) care lucrează pe mașini clasice. [1]

Al doilea avantaj al tehnologiei CNC este rapiditatea și precizia obținută pentru piesele finite. Odată ce un program este verificat și corectat, cu aceeași precizie și rapiditate se pot face una, zece sau o mie de piese de aceeași calitate și același timp de prelucrare pentru fiecare piesă. [1]

Al treilea beneficiu este flexibilitatea. Deoarece mașinile execută programe, schimbarea prelucrării este la fel de ușoară ca și încărcarea unui alt program. O dată ce un program a fost realizat și prima piesă a fost executată corect, acesta poate fi salvat în memorie, pe dischete sau bandă magnetică și încărcat oricând mai este nevoie de el. Acest lucru implica un alt beneficiu: schimbări rapide în producție. Deoarece punerea în funcțiune a unei mașini CNC este ușoară și rapidă, producția cu astfel de mașini este pretabilă la diminuarea stocurilor și onorarea comenzilor imediat ce sunt primite. [1]

Prezentarea detaliată a principalelor avantaje și dezavantaje ale mașinilor CNC în comparație cu mașinile-unelte clasice:

AVANTAJE:

a) Flexibilitate. O mașină CNC poate fi folosită pentru producerea unei piese conform programului încărcat în memorie. Pentru producerea unei cu totul alte piese este nevoie doar de o operație simplă de reîncărcare în memorie a noului program. [1]

b) Mașinile CNC pot face ceea ce o mașină-unealtă nu poate. Mașină CNC poate face conturare în spațiu 3D (în trei dimensiuni), lucru imposibil cu o mașină-unelată clasică. Acest lucru permite inginerilor să proiecteze piese cu geometrii care erau prohibitive înainte, datorită costurilor foarte mari de fabricație. [1]

c) Repetabilitate. O mașină CNC va face 10, 100, 1000, sau mai multe piese exact la fel, fără abateri (cu excepția uzurii mașinii și a sculei). Un strungar nu poate executa două piese exact la fel. Probabil 10% din piese vor trebui să fie reajustate sau vor fi rebuturi. Repetabilitatea atinsă de mașinile cu comenzi numerice nu se poate compara cu cea a unui operator uman. [1]

d) Reduce și elimină costurile aferente unei producții de stoc. Fabicantul unui automobil trebuie să asigure clienților săi piese de rezervă pentru o perioadă de mai mulți ani de zile, chiar dacă marca respectivă de automobil nu se mai fabrică. În trecut se realizau mai multe piese și se depozitau în stocuri de rezervă. Acest lucru este neeconomic deoarece ocupă spațiu, blochează bani și materiale. În prezent, cu o mașină CNC, se poate realiza o piesă de rezervă imediat ce s-a primit comanda de la client. Se încarcă în mașină programul, se realizează una sau mai multe piese și se livrează în aceeași zi. [1]

e) Reducerea costurilor pentru scule speciale și a timpilor de pregătire a mașinii. Uneltele și dispozitivele cu care se fixează piesele pe mașinile-unelată clasice sunt destul de complexe și fabricarea lor (pentru o piesă nouă) poate necesita un timp de lucru însemnat. De asemenea sunt dificil de modificat. Aceasta înseamnă mulți bani și mult timp pentru a începe producția. Mașinile CNC nu necesită foarte puțin (sau deloc) timp pentru fixarea pieselor. De obicei se folosesc dispozitive simple de prindere, de tip clește sau menghina. Din punctul de vedere al sculelor, nu este nevoie de fabricarea unor scule speciale deoarece mașina poate folosi eficient câteva tipuri de unelte pentru mai multe operații. Capacitatea de mișcare a mașinilor CNC permite acestora să parcurgă cu precizie traiectorii de tip contur, ne mai fiind nevoie de unelte speciale pentru poziționarea și ghidarea sculei tăietoare. O schimbare de ultimă oră a proiectării piesei nu necesită decât modificarea câtorva linii de program. Aceasta înseamnă pentru ingineri posibilitatea de a îmbunătăți permanent calitatea produselor prin ajustări necostisitoare în proiectarea pieselor. [1]

f) Reducerea timpului de calificare pentru operatori. Operatorii de pe mașinile CNC nu controlează operațiile. Ei doar încarcă și descarcă piesele din mașină, întrețin și schimbă sculele de lucru, apasă pe butoanele de pornire, oprire și poate pe butonul de Opride de Urgența dacă o sculă este foarte uzată sau s-a rupt în timpul ciclului. Aceste activități nu necesită mult timp de calificare. Dacă operatorul este motivat și inteligent, instruirea durează doar câteva săptămâni. Salariile operatorilor de mașini CNC sunt mai mici decât salariile cerute de muncitorii calificați în prelucrări prin așchiere, ce lucrează pe mașini-unelte clasice. [1]

g) Reducerea necesarului de forță de muncă (a numărului de ore om-mașină). Mașină CNC poate elimina mai mulți pași de procesare (treceri de la o un proces tehnologic la altul). Acolo unde, de exemplu, o bucată de tablă trebuia să fie mutată de la un post de lucru la altul, utilizând o mașină CNC se pot realiza mai multe faze tehnologice la același post de lucru, prin aceasta se elimină timpul de demontare, transport și fixare a piesei de prelucrat între două posturi de lucru. Cu alte cuvinte, un singur operator pe o mașină CNC poate face munca mai multor oameni. Pentru a lucra corect, mașinile CNC au nevoie de operatori calificați. Dar de îndată ce informația completă pentru lucru este înregistrată în fișiere, în format electronic, tehnica de prelucrare este înglobată în mașină și nu mai depinde de factori umani. Instruirea noilor angajați are legătură mai mult cu modul de operare al mașinii CNC și cu așteptările companiei privind calitatea produselor finite. Nu toți operatorii trebuie să cunoască în detaliu tehnologiile de bază ale prelucrărilor metalice prin așchiere. [1]

h) Creșterea calității produselor. Nici un om nu poate egala o mașină CNC în ceea ce privește precizia mișcărilor. Aceste mașini lucrează cu unități de măsură foarte mici. O mașină poate face o gaură la capătul unei mese de lucru, după care se poate muta la celălalt capăt al mesei și se întoarce la aceeași gaură pentru continuarea prelucrării cu o eroare de poziționare mai mică de 10 micrometri. În cuvinte simple, precizia unei mașini CNC este comparabilă cu a zecea parte din grosimea unui fir de păr. [1]

i) Creșterea productivității. O mașină CNC poate fi programată să lucreze piese din lemn, cu scule specifice lemnului. Un operator uman nu se poate adapta ușor la schimbări rapide de regimuri de lucru (ca de exemplu, trecerea de la un tip de material la altul) în mod repetat, pentru perioade lungi de timp. Mașinile CNC pot lucra 2 sau trei schimburi pe zi, fără oprire. Singurii factori care limitează producția cu mașini CNC sunt: alimentarea cu material și uzura sculei. De obicei mașinile CNC erau asociate cu producția în serie mare deoarece programarea mașinii, mai ales pentru piese complexe, necesita un timp mai îndelungat. În prezent, dezvoltarea tehnologiilor de construcție a computerelor și cea a programelor software, permit programarea mai ușoară a mașinilor CNC. În fapt, abilitatea unei mașini CNC de a accepta informații matematice precise, furnizate de un software specializat, pentru a crea un nou produs, reduce costurile de exploatare prin reducerea erorilor de programare. [1]

j) Creșterea siguranței în exploatare. O mașină CNC nu necesită poaziționarea manuală a sculei și deci nu necesită prezența operatorului lângă zona de prelucrat. Principala preocupare a operatorului este de a monitoriza activitatea mașinii și de a realiza corecții. Majoritatea mașinilor sunt prevăzute cu un buton de Oprire de Urgență pentru oprirea completă a mașinii în cazul unei erori de funcționare. [1]

DEZAVANTAJE:

a) Invesiții mari. Prețul unei mașini CNC de dimensiuni mici este de 30 – 50 de mii de dolari și ajunge la 500.000 USD pentru o mașină CNC complexă, de dimensiuni mari. Acest lucru înseamnă că mașina cumpărată trebuie să lucreze cât mai mult timp, uneori în două sau trei schimburi, pentru a merita banii investiți. Multe firme mici nu își permit un asemenea cost, îndeosebi în timpuri când dobânzile bancare sunt mari. [1]

b) Mașinile CNC trebuie programate. Programatori sunt personal cu calificare înaltă, iar cei foarte buni sunt greu de găsit. Ei vor pretinde întotdeauna salarii mari. Problema costurilor cu programarea mașinii poate fi parțial rezolvată prin utilizarea de software CAM (Computer Assisted Manufacturing) dar și aceste software-uri sunt destul de scumpe. [1]

c) Costuri mari de întreținere. Mașinile CNC pot fi foarte complxe. Ele trebuiesc menținute în foarte bună stare fizică pentru a putea beneficia de avantajele controlului numeric. Deși controller-ul este un dispozitiv electronis și are fiabilitate mare, ocazional se poate defecta. În acest caz, reparația trebuie să fie realizată cât mai repede deoarece, s-a văzut de ce, o mașină CNC trebuie să lucreze cât mai mult. Pentru reparația mașinilor CNC este nevoie de specialiști atât în domeniul mecanic cât și în domeniu electronic. Acești specialiști vor pretinde de asemenea salarii mari. [1]

d) Costuri mari de producție pentru serii mici. Dacă se execută doar una sau două piese, atunci timpul și costurile cu realizarea programului pot fi mai mari decât cele obținute prin utilizarea unei mașini-unealtă clasică. Pe măsură ce complexitatea geometriilor și numărul de piese crește mașina CNC devine mai economică. [1]

2.6 Părțile componente ale mașini cu comenzi numerice

O mașină CNC are două componente majore, însă, pe lângă acestea, mai există diverse alte echipamente auxiliare. Prima componentă este chiar mașină-unealtă: strung, freza, mașină de găurit, de rectificat, mașină de tăiat cu jet de apă sau laser. A două componentă este controller-ul pentru coordonarea mișcării sculei tăietoare. [8]

Fig.2.16. Controller CNC [9]

Mașinile-unelte au o constructive specială. Cel mai important lucru în proiectarea unei mașini-unealtă de calitate este rigiditatea. [8]

Un alt lucru important sunt axele mașinii-unealte care sunt acționate, de obicei, cu ajutorul unui mecanism de tip șurub-piulita cu bile. [8]

Fig.2.17. Mecanism de tip șurub-piulita cu bile. [1]

Alte dotori pe care le-am văzut pe parcursul studiului la UACE sunt cel enumerate mai jos. Aceste dotori au un rol foarte important pentru a ușura munca muncitorilor și de a elimina timpii de staționare ai mașinii.

Exemple de dotari la cnc ce nu le regasim la mașina clasica:

1. Magazie de scule cu 24-36 de posturi.

2. Conveyor spriralat pentru șpan.

3. Palpator care are rol de a stabili originea piesei.

4. Senzor de masurare de scule

5. Răcire interna ax principal.

Fig.2.18. Magazie de scule [10] Fig.2.19. Palpator și sitem de masurare de scule [11]

2.7 Programarea CNC-URILOR

În urma studiului efectuat la UACE am putut să observ cum se face programarea mașinilor cnc, această programare se realizează în doua moduri manual de catre muncitor (operator cnc) în modul MDI pentru piese de complexitate simplă, muncitorul primeste desenul de execuție și cu ajutorul codurilor ISO G code programează mașina-unealtă conform desenului de execuție primit. Programare automată se realizează cu ajutorul soft-ului Mastercam unde inginerul programator primeste de la inginerul proiectant documentația de executie și fisierul piesei 3D în format STP.

Tot în cadrdul studiului la UACE am urmărit pași pe care inginerul programator îi face pentru a realiza tehnologia de fabricație. Acești pași sunt:

1. Importarea modelului 3D.

2. Definirea semifabricatului.

3. Fixarea sistemului de coordonate (se alege arbitrar).

4. Alegerea tipului de mașină pentru care se execută programul.

5. Definirea sculelor a strategiei de așchiere și alegerea traseului de sculă.

6. Verificarea traseului de sculă și simularea lui.

7. Optimizarea traseului de sculă.

8. Stabilirea regimurilor de așchiere.

9. Exportarea rezultatelor în cod G.

În cadrul studiului am observat cum se face organizarea unei fraze pentru a putea genera traseele de sculă. Principalele codurile specifice pentru realizare unui program sunt:

G – numite și coduri pregătitoare spun echipamentului ce fel de mișcare/funcție trebuie îndeplinită. Exemple: G00 – Poziționare rapidă;

G01 – Interpolare liniară;

G02 – Interpolare circulară, spirală, elicoidală în sensul acelor de ceas;

G03 – Interpolare circulară, elicoidală în sens invers acelor de ceas;

G40 – Anulare compensare a razei sculei;

G41 – Compensare a razei sculei la stânga;

G42 – Compensare a razei sculei la dreapta;

G43 – Compensare negativă a lungimii sculei;

G90 – Programare absolută;

G91 – Programare incrementală;

M – coduri auxiliare conduc la pornirea/oprirea arborelui principal, pornirea/oprirea lichidului, schimbarea sculei. Exemple: M00 – Oprire obligatorie programată;

M01 – Oprire condiționată;

M02 – Sfârșitul programului;

M03 – Rotire arbore (în sensul acelor de ceas);

M04 – Rotire arbore (în sens invers acelor de ceas);

M05 – oprire ax;

M06 – schimbare automatică a sculei;

M08 – utilizare lichid de răcire;

M09 – oprire lichid de răcire;

M30 – Sfârșitul programului cu revenire la începutul programului;

M98 – Apelare subprogram;

M99 – Sfârșit subprogram;

N – pentru număr de bloc;

X, Y, Z – pentru coordonatele principale ale punctului de atins;

A, B, C – pentru coordonate unghiulare;

U, V, W – pentru deplasări secundare paralele cu axele X, Y, Z;

I, J, K – pentru coordonatele centrului cercului sau a unui arc la interpolare circulară;

S – pentru turația arborelui principal;

F – pentru viteza de avans;

T – pentru a desemna numărul scule

H – Definește numărul celulei de compensare a lungimii.

D – Definește numărul de compensare a razei.

3. SCULE AȘCHIETOARE

În cadrul acestui capitol am prezentat aspecte generale privind clasificarea sculelor așchietoare, materiale folosite,părți componente ale sculelor și elementele părții așchietoare, rolul sculelor așchietoare în procesul tehnologic de prelucrare prin așchiere și uzura sculelor așchietoare.

3.1 CLASIFICAREA SCULELOR AȘCHIETOARE

Sculele așchietoare sunt echipamentele tehnologice care îndepărtează surplusul de material de pe semifabricate sub formă de așchii, transformând semifabricatul în piesă finită. [12]

Clasificarea sculelor așchietoare se face funcție de mai mulți factori:

1. În funcție de complexitatea construcției: – sculă simplă are un singur tăis principal; [12]

– sculă multiplă are mai multe tăișuri principale; [12]

2. Funcție de destinație sau procedeul de prelucrare:

1. Clasa I: Cuțite: simple, profilate, pentru rabotare, pentru mortezare; [12]

2. Clasa II: Broșe: pentru prelucrari interioare, pentru prelucrari exterioare; [12]

3. Clasa III: Pile: manuale, mecanice; [12]

4. Clasa IV: Scule pentru prelucrarea găurilor: burghie, adâncitoare, lărgitoare, scule pentru teșire și lamare, scule combinate; [12]

5. Clasa V: Freze: cilindrice, cu dinți frezați sau detalonați, cilindro-frontale, disc, unghiulare, profilate; [12]

6. Clasa VI: Scule pentru filetare: cuțite pentru filetat, tarozi, filiere, freze pentru filetat, capete pentru filetat; [12]

7. Clasa VII: Scule pentru danturare:

a. Scule pentru danturarea roților dințate cilindrice: freze disc-modul, freze deget-modul, capete pentru mortezat dantura, freze melc modul, cuțite roată și severe; [12]

b. Scule pentru danturarea roților dintate conice: cuțite, freze, capete port-cuțite pentru danturare conică curbă, freze melc conice; [12]

c. Scule pentru danturarea roților melcate si a melcilor: freze melc pentru roți melcate, cuțite, freze disc, severe melc; [12]

d. Scule pentru prelucrarea profilelor neevolventice: freze disc pentru arbori canelați, freze melc pentru arbori canelați, freze melc pentru alte profile neevolventice (roți de lant, roți de clichet, etc.); [12]

e. Clasa VIII:

a. Scule abrazive: în diferite forme geometrice: disc, oala, cilindrice, taler, etc, severe abrazive, melci abrazivi, honuri, segmenți de bare abrazive; [12]

b. În funcție de calitatea suprafeței așchiate: scule pentru degroșare, semifinisare, finisare, suprafinisare; [12]

c. În funcție de tipul constructiv: scule monobloc, cu dinți demontabili, combinate; [12]

d. În funcție de tehnologia de execuție a sculelor: scule plate: cuțite simple, profilate, brose plate, filiere, etc, scule cu: burghie, alezoare, freze, brose, tarozi, etc, scule cu alezaj: freze, freze-melc, cutite roata, etc. [12]

3.2 Materiale

Fenomenele fizice care însoțesc prelucrarea prin așchiere, impun materialului din care este confecționată partea activă a unei scule așchietoare următoarele proprietăți:

– rezistență mecanică, în special la eforturile de compresiune sau încovoiere, suficientă pentru a suporta eforturile de așchiere; [13]

– duritatea să fie superioară durității materialului de așchiat; [13]

– termostabilitate, ceea ce reprezintă capacitatea materialului de a-și menține proprietățile mecanice, în special duritatea și rezistența la încovoiere în urma încălzirii și menținerii la o anumită temperatură (temperatura de stabilitate); depășirea temperaturii de termostabilitate provoacă transformări structurale ireversibile, cu scăderea pronunțată a calităților mecanice; [13]

– rezistența la uzură. [13]

În plus, acestor material li se mai cere:

– o bună călibilitate (proprietatea de a putea fi durificat); [13]

– prelucrabilitate prin așchiere ridicată (în stare recoaptă); [13]

– conductibilita tetermică suficientă pentru asigurarea evacuării rapide a căldurii degajate în procesul de așchiere; [13]

– preț scăzut,etc. [13]

Materialele folosite la confecționarea sculelor așchietoare care corespund propietaților enumerate sunt:

a. Oțeluri carbon pentru scule.

Aceste materiale au conținutul în carbon 0,6 – 1,4 %, fără alte elemente de aliere (STAS 1700-80). Viteza de așchiere la care se poate ajunge cu aceste scule este de 20 m/min fără a se depășii temperaturi de așchiere de 200-250 °C. [13]

b. Oțeluri aliate pentru scule.

Pe lângă carbon în proporție de 0,7 – 2,2%, acestea mai conțin și alte elemente de aliere, precum: wolfram, crom, vanadiu, nichel, molibden, mangan, etc, aceste elemente având scop obținerea de proprietăți superioare. [13]

Dintre mărcile uzuale, pot fi enumerate oțelurile cu crom, C 120, cele aliate cu wolfram, VCW 45, VCW 85, precum și cele aliate cu mangan, VM 18. [13]

Viteza de așchiere la care se poate ajunge cu aceste scule este 30 – 35 m/min și rezistă la temperature de 350-400 °C. [13]

c. Oțeluri înalt aliate pentru scule – Oțeluri rapide.

Aceste materiale au un conținut înalt de materiale de aliere, wolframul, de exemplu, ajungând la 20%, ceea ce determină o termostabilitate ridicată a acestora cuprinsă între 600-650 °C putând lucra la viteze de așchiere de până la trei ori mai mari decât sculele din oțeluri carbon de scule (50 –60 m/min). [13]

d. Carburi metalice sinterizate.

Materialele sinterizate din carburi metalice utilizate în construcția părții așchietoare a sculelor se compun din carburi de wolfram, titan și tantal, legate între ele cu ajutorul unui liant, respectiv cobaltul prin sinterizare la 1300-1600 0C. [13]

Datorită proprietăților lor generale, referitoare la duritate peste 80 HRC, rezistență mare la uzură și, în special, o mare stabilitate termică, până la 900°C, carburile metalice se utilizează la prelucrarea prin așchiere a majorității materialelor metalice și nemetalice, cu viteze de

așchiere mari,100 –300 m/min. [13]

e. Materiale mineralo – ceramice.

Aceste materiale rezultă prin sinterizarea pulberilor de oxid de aluminiu, Al2O3, sau în

amestec cu alte carburi metalice, carbura de titan, fără liant, fiind livrate sub formă de plăcuțe pentru armarea părții active a sculelor. [13]

Sunt caracterizate printr-o rezistență la uzură foarte mare, o duritate superioară 90–92 HRA, o stabilitate la cald foarte ridicată – până la 1100-1200°C – ceea ce permite prelucrări cu viteze de așchiere de 200–600 m/min. În schimb, au o fragilitate ridicată, utilizarea lor fiind limitată la prelucrări de finisare, în absența șocurilor. [13]

f. Materiale extradure.

O largă răspândire au sculele care folosesc ca parte activă materiale cu duritate mai mare decât a carburilor sinterizate. Acestea sunt cunoscute sub denumirea de materiale extradure, în acestă categorie intrând nitrura cubică de bor (N.C.B.) și diamantul. [13]

a. Nitrura cubică de bor (N.C.B.)

Este o sare a acidului azotic, cristalizată în sistemul cubic, în urma unui tratament termic și de presare 3500°K și 105 daN/mm2. Denumirea comercială este Borazon (SUA) sau Elbor, cu liant metalic nichel – cobalt și Cubonit (Rusia), Amborit, cu liant ceramic sau Semibor. [13]

Procesul de obținere a NCB din nitrură de bor, cristalizată în sistemul hexagonal, este asemănător celui de obținere a diamantului sintetic. [13]

Proprietăți fizice ale NCB: densitate 3,45 g/cm3, duritate (HV) max. 9000 daN/mm2, stabilitate termică 1300-2000°C. [13]

b. Diamantul.

Este folosit sub formă de monocristal sau pulbere înglobată într-o masă de liant, respectiv corpuri abrazive. Diamantul utilizat industrial este, în general, de tip sintetic, obținut din grafit de puritate 99,8%, la o presiune cuprinsă în limitele 0,7⋅105 –1,5⋅105 daN/cm2 și la temperatura de 3000°C. [13]

Culoarea diamantului sintetic variază de la cenușiu la verde deschis. Dimensiunile cristalelor acoperă domeniul 0,2 – 0,3mm, având un număr mare de muchii așchietoare, prevăzute cu unghiuri de ascuțire β = 70° – 110° și raze de ascuțire de ordinul a 6 – 10 μm. [13]

În cazul strunjirii, cristalele care armează cuțitele au unghiuri de degajare negative, −3° – −8°, iar taișul se șlefuiește, pentru a obține raze de ascuțire de până la 5 –10 μm. [13]

Duritatea diamantul natural este ceea mai dură dintre toate materiale, având microduritatea de 10.000 daN/mm2, față de: – 4000 – 9000 daN/mm2 la nitrura cubică de bor; [13]

– 2300 daN/mm2 la materialele mineralo-ceramice; [13]

-1500 daN/mm2 la materialele metalo-ceramice; [13]

– 850 daN/mm2 la oțelul rapid. [13]

De asemenea, prezintă o bună conductivitate termică, de 9 ori mai mare decât SiC și de 3÷5 ori mai mare decât a carburilor metalice. [13]

Rezistența la uzură este de 100÷200 de ori mai mare decât a materialelor abrazive SiC, Al2O3 la prelucrarea oțelurilor, respectiv de 3000÷6000 de ori mai mare la prelucrarea carburilor metalice. [13]

3.3 Părțile componente ale sculelor și elementele părții așchietoare

Scula așchietoare este destinată să genereze forma diferitelor organe de mașini prin îndepărtarea sub formă de așchii a adaosului de material dintr-un semifabricat. [13]

Necesitățile tehnologice de prelucrare prin așchiere au determinat concepția și execuția unei varietăți mari de forme constructive ale sculelor. [13]

Cu toate acestea ele au comune următoarele părți componente:

Fig.3.1. Părțile component ale sculei așchietoare. [13]

dintele sculei, care prezintă proprietăți așchietoare și participă direct la detașarea așchiilor; [13]

canalul pentru așchii, cu rolul de cuprindere și evacuare a așchiilor; [13]

corpul sculei, unește într-o structură proprie și rezistentă, dinții și canalele pentru așchii; [13]

partea de poziționare-fixare, servește la prinderea în dispozitiv pe mașinaunealtă. [13]

Pe dintele sculei este materializată partea așchietoare, prevăzută cu următoarele elemente: – fața de așezare principală; [13]

– fața de așezare secundară; [13]

– fața de degajare; [14]

– tăișul principal, constituit din intersecția feței de așezare principale cu cea de degajare; [13]

– tăișul secundar, aflat la intersecția feței de așezare secundare cu cea de degajare; [13]

– vârful dintelui, constituit din intersecția a două tăișuri. [13]

3.4 Rolul sculelor așchietoare în procesul tehnologic de prelucrare prin aschiere

Scula așchietoare este acea parte a sistemului tehnologic cu ajutorul căreia se realizează nemijlocit îndepărtarea sub formă de așchii a surplusului de material dintr-un semifabricat în vederea obținerii formei, dimensiunilor și calității de suprafață, prescrise prin documentația tehnică, a unei piese. [13]

Suprafețele prelucrate iau naștere ca urmare a mișcării relative dintre tăișul sculei și semifabricat, realizată cu ajutorul mașinii-unelte. [13]

În ce privește destinația sculelor, trebuie arătat că diversitatea mare a formelor și dimensiunilor pieselor, a dus la apariția unui număr mare de tipuri de scule așchietoare. [13]

Această diversitate de tipuri și dimensiuni este determinată de diferitele condiții impuse sculelor și suprafețelor prelucrate, de schemele de așchiere adoptate, de caracterul producției etc. [13]

Întrucât procedeele de lucru sunt foarte variate, rezultă și scule cu forme geometrice diferite, ale căror tăișuri au însă o geometrie comună. [13]

Dezvoltarea tehnologiei construcțiilor de mașini a condus la perfecționarea prelucrării prin așchiere, în special datorită faptului că aceasta reprezintă încă procedeul principal prin care se pot realiza precizii înalte ale formei, dimensiunilor și netezimii suprafețelor. [13]

În întreprinderile constructoare de mașini și aparate, prelucrările prin așchiere reprezintă peste 50 ÷ 60% din totalul manoperei de produs. [13]

Se apreciază că orice îmbunătățire realizată în construcția de scule așchietoare exercită o puternică influență asupra construcției de mașini, asupra perfecționării proceselor tehnologice de fabricație a organelor de mașini în general. [13]

Totodată, faptul că sculele așchietoare se execută din materiale costisitoare, care, în unele cazuri, împreună cu manopera, reprezintă până la 10% din costul produselor executate, face ca ele să prezinte interes nu numai în domeniul oarecum restrâns al tehnologiei, ci și în planul economiei naționale. [13]

Calitățile unei mașini depind de realizarea formei, a dimensiunilor, a poziției relative și a netezimii suprafețelor active a organelor componente, în condițiile de precizie prescrise iar printre factorii care determină precizia se numără și scula așchietoare cu precizia ei de proiectare, de execuție, de reglare pe mașina-unealtă. [13]

3.5 Uzura sculelor așchietoare

În timpul procesului de așchiere datorită presiunilor de contact mari, a temperaturilor ridicate, a vitezelor relative și șocurilor dintre suprafețele de contact scula-piesă se produce uzarea sculei aschietoare. [14]

Uzarea sculei așchietoare constă din îndepărtarea treptată de material de pe suprafețele active ale sculei, având că efect modificarea, geometriei și diminuarea capacității de așchiere a acesteia. [14]

Mecanismele de uzare a sculei așchietoare sunt:

1. Uzura-datorată solicitărilor mecanice. Pană taisului este supusă la încovoiere și compresiune, ceea ce duce la desprinderea unor mici particule din materialul sculei. Rezistența tăișului este cu atât mai mică cu cât unghiul de ascutire b și rază de ascutire rn sunt mai mici. [14]

2. Uzura prin adeziune. Suprafețele sculei și așchiei prezintă asperități în zonele de contact, presiunea este ridicată, formându-se microsuduri între așchie și sculă, care sunt rupte în mod continuu, antrenând și particule din materialul sculei. Uzură prin adeziune depinde de

presiunea de contact așchie/sculă, de caracteristicile materialului de prelucrat duritate și ecruisabilitate, grosimea așchiei, rigiditatea legăturii sculă-piesă. Se manifestă pregnant la viteze mici de așchiere vc< 50 m/min. [14]

3. Uzura prin abraziune. Se datorează contactului dintre așchie și fața de degajare și față de așezare, suprafață așchiată. Incluziunile dure carburi, nitruri din materialul de prelucrat, alunecă pe aceste suprafețe producând șanțuri de uzură. Viteza uzării abrazive crește cu cantitatea de patricule abrazive și cu viteză de așchiere. Cercetările experimentale au arătat că uzura prin abraziune depinde și de creșterea temperaturii de așchiere, a forțelor și presiunii de contact între suprafețele sculei și semifabricatului. [14]

4. Uzura prin difuzie. Este o uzură progresivă și continuă. La viteze mari de așchiere, temperatura la interfață sculă-așchie este mare. Elementele de aliere din materialul sculei difuzează în așchie. Viteză de difuzie în așchie este mai mare cu cât temperatura este mai ridicată și elementele de aliere respective sunt absente în materialul de prelucrat. Fenomenul de difuzie duce la scăderea rezistenței mecanice și termice a sculei, crescând uzura acesteia. Această uzură este caracteristică sculelor cu partea activă din carburi metalice. [14]

5. Uzura datorată depunerilor pe tăiș. Datorită forțelor exterioare și de fricțiune se produce un fenomen de lipire și sudare prin presare a unor părți a materialului de prelucrat pe fața de degajare a sculei. Acest fenomen apare când legăturile sunt rezistente, rupturile, producându-se în masă așchiei. Depunerile de material cresc și în final vor fi îndepărtate de curentul de material. Cu cât viteză acestui curent este mai mare, îndepărtarea depunerii este mai rapidă. Odată cu distrugerea depunerii, de pe tăiș sunt îndepărtate și particule din materialul sculei. [14]

6. Uzura datorată oxidării. Se datorează fenomenului termic din procesul de așchiere. Fenomenul este specific sculelor cu partea activă din carouri metalice. La temperaturi între 700-800°C, oxigenul din aer intră în reacție cu cobaltul și carburile de wolfram și titan. Acest fenomen duce la slăbirea liantului (cobaltului) și deci la uzură pronunțată. Scula se poate oxidă în aer ambiant, în funcție de temperatura atinsă, în particular în porțiuni bine aerisite în vecinătatea zonei de așchiere. Acoperirea cu straturi de depunere împiedeca oxidarea structurii de baza. Oxidarea crește odată cu creșterea vitezei de așchiere. [14]

7. Deformații plastice ale tăișului. Că efect al temperaturii și presiunii ridicate în zona de așchiere, tăișul sculei poate suferi o deformație permanentă. Această influențează precizia dimensională a suprafeței prelucrate și duce la deteriorarea sculei. [14]

8. Uzura prin oboseală mecanică. Apare ca efect al variației solicitărilor în timpul prelucrării. Uzura prin oboseală este determinată de natură contactelor elastice și plastice, procese de microaschiere, fenomene de cavitatie. Că urmare se produce o deformație plastică în rețeaua atomică din stratul superficial ce duce la fisuri, ciupituri sau exfolieri. [14]

9. Uzura prin oboseală termică. Șocurile termice suportate de scule sunt foarte ridicate și apar în special când lichidul pentru așchiere nu este dirijat corespunzător. [14]

10. Uzura datorată curenților electrici. Are caracterul unui proces electrochimic. Piesa și scula formează un termocuplu. În anumite situații poate să apară un curent ionic ce transportă atomi de pe sculă producând uzura acesteia. [14]

11. Uzura totală a sculei așchietoare. În procesul de așchiere diversele tipuri de uzură apar rareori, separat, de obicei, concomitent, un tip sau altul de uzură având rol preponderent în funcție de condițiile de așchiere. [14]

Principalele condiții de așchiere ce influențează uzura sunt: materialul sculei și materialul de prelucrat, viteza de așchiere, temperatura în procesul de așchiere. [14]

În figura de mai jos se prezintă ponderea în definirea uzurii totale a sculei, a diverselor cauze ale uzurii funcție de viteză (temperatura) la așchiere. La viteze mici de așchiere predomină uzură prin adeziune, la viteze mari de așchiere crește ponderea uzurii prin difuzie și oxidare. [14]

Fig.3.2. Ponderea influenței diverșilor factori asupra uzurii [14]

DISPOZITIVE TEHNOLOGICE

În cadrul acestui capitol am prezentat aspecte generale privind dispozitivele, rolul acestora, clasificarea dispozitivelor și prezentarea dispozitivului proiectat.

4.1 Introducere

Dispozitivele reprezintă o componentă auxiliară a unui sistem tehnologic format din mai multe elemente, organe de mașini, cel puțin în parte solide, care din punct de vedere funcțional formează o unitate, având mobilitate redusă și aflate în repaus relativ în timpul funcționării. [15]

Dispozitivul este elementul care realizează adaptarea sistemului tehnologic la cerințele tehnologice impuse de o anumită piesă. [15]

Dată fiind varietatea pieselor ce trebuie prelucrate, configurația sistemului tehnologic este stabilită în funcție de piesa de prelucrat, sistemul tehnologic se modifică în funcție de piesă prin intermediul dispozitivului. [15]

Dispozitivele au o foarte mare varietate, determinată de următoarele aspecte:

– varietate mare a pieselor ce trebuie prelucrate; [15]

– varietate mare a sculelor ce se utilizează; [15]

– varietatea mare a tehnologiilor de prelucrare; [15]

– mărimea seriilor de fabricație; [15]

– sistemele de acționare diversificate utilizate în construcția dispozitivelor; [15]

– varietatea procedeelor asamblare și de control utilizate. [15]

4.2 Rolul dispozitivelor

Dispozitivele au rolul de orientare a semifabricatului în raport cu muchiile așchietoare ale sculei și mișcările acestora, care duc la generarea suprafețelor. De asemenea dispozitivele tehnologice trebuie sa asigure fixarea pieselor pe durata proceselor de prelucrare. [15]

Dispozitivele au rolul de orientare și fixare a semifabricatului în raport cu scula. Ponderea pe care dispozitivele o au în asigurarea performanțelor și costurilor produselor de prelucrat este foarte mare datorita următoarelor aspecte:

– precizia dispozitivului, precizia orientării și fixării piesei în dispozitiv este o componenta importanta în precizia rezultantă a piesei. [15]

– 80% din timpul aferent unei prelucrări reprezintă timpul de prindere si desprindere a piesei din dispozitiv, de aici rezultând influența mare pe care dispozitivele o pot avea asupra productivității si costurilor. [15]

Cerințe impuse dispozitivelor:

– să fie astfel proiectate încât să permită realizarea formei și dimensiunii piesei în limitele toleranțelor prezentate de desenul de execuție; [15]

– rigiditatea ansamblului dispozitiv-piesa să fie suficient de mare încât deformațiile elastice produse sa nu influențeze forțele de așchiere, sa nu producă erori semnificative; [15]

– construcția dispozitivelor sa fie adaptata mașinii, seriei de fabricație; [15]

– modul de acționare al dispozitivelor sa permită realizarea forțelor de fixare necesare ținând cont de mărimea forței de așchiere; [15]

– la dispozitivele acționate manual efortul din partea operatorului sa nu fie foarte mare; [15]

– să aibă construcția cât mai simplă, să fie ușor de transportat, reparat, întreținut; [15]

– să cuprindă în construcția lor cât mai multe elemente normalizate, care să poată fi reutilizate la construcția altor dispozitive, pentru alte produse; [15]

– să respecte normele de tehnica securității muncii. [15]

4.3 Clasificarea dispozitivelor

Funcție de gradul de specializare:

a. Dispozitive universale folosite la fabricarea pieselor cu forme și dimensiuni foarte variate. Orientarea piesei se face intr-un timp destul de mare, se utilizeaza la produse unicat sau de serie mică. Exemple: mandrine universale, menghine de mașină, capete și mese divizoare, în general accesorii de mașini unelte. [15]

b. Dispozitive specializate se utilizeaza in general pentru tehnologii de grup, tehnologii pentru piese care au anumite similitudini din punct de vedere funcțional si dimensional. Permit prin anumite reglaje a unor elemente mobile să poată fi utilizate la diferite piese. Se utilizeaza în general la serii mici de fabricție. [15]

c) Dispozitive speciale proiectate și construite special pentru o anumita piesă. Sunt în general foarte precise și se pretează la serii mari. Dispozitive modulare sunt construite din elemente modulare cu un grad ridicat de universalitate formate din module (care sunt părți dintr-o anumită trusa de elemente modulate) cu ajutorul cărora se poate construi un dispozitiv. Se utilizează pentru operații de găurire, alezare, frezare și control și mai rar la alte operații. Se utilizează pentru procese de prelucrare a unor produse de serie mică care au repetabilitate incertă (fabrici de piese de schimb sau sculării). După încetarea prelucrării modulele se demontează și reîntregesc trusa de elemente modulate. Pentru timpul utilizării elementelor modulare nu se plătește întregul preț ci doar o cotă de amortizare, ca urmare piesele prelucrate cu dispozitivele modulare vor fi mai iefine. Un asemenea dispozitiv se montează de către un muncitor cu înaltă calificare în aproximativ 6-8 ore. [15]

Funcție de gradul de automatizare:

a. Dispozitive automate în cazul cărora atât orientarea cât și fixarea se fac fară intervenția operatorului. Se pretează la serii foarte mari. [15]

b. Dispozitive mecanizate, pentru acestea orientarea și comanda pentru fixarea semifabricatului este facută de operator dar fixarea efectivă se face mecanizat. [15]

c. Dispozitive manuale – orientarea și fixarea pieselor se face de catre operator. [15]

Funcție de modul de acționare:

Sursa de energie utilizată pentru realizarea lucrului mecanic corespunzător forței de fixare a semifabricatului în dispozitiv diferențiază dispozitive cu:

a. Actionare manuala: utilizeaza energia musculara a operatorului; [15]

b.Actionare mecanica: utilizand energie electrica, pneumatica, hidraulica, etc. [15]

Funcție de locul din cadrul sistemului tehnologic în care se utilizeaza dispozitivele:

a. Dispozitive utilizate pentru orientarea și fixarea semifabricatului pe mașini unelte numite în general dispozitive pentru mașini unelte. [15]

b. Dispozitive pentru orientarea și fixarea sculei denumite port scule. [15]

c. Dispozitive utilizate pentru orientarea pieselor sau subansamblurilor în cadrul operației de asamblare, denumite dispozitive de asamblare. [15]

d. Dispozitive utilizate pentru controlul preciziei prelucrărilor denumite dispozitive de control. [15]

Dispozitivele pentru mașini unelte se denumesc în funcție de tipul operațiilor pentru care sunt utilizate, existând dispozitive de găurire, de frezare, de alezare, de danturat, etc. [15]

Portusculele au denumirea în funcție de scula a cărei orientare și fixare o asigură și anume port-cutit, port-tarod, mandrină, dorn port freză. [15]

Dispozitivele de ansamblare în funcție de operația pentru care se utilizează pot fi dispozitive pentru sudura, dispozitive pentru lipire, dispozitive pentru nituire sau presare. [15]

Dispozitive de control se denumesc în funcție de abaterea pe care o controlează deci pot fi dispozitive pentru controlul coaxialității, paralelismului, planeității sau dispozitive pentru controlul etanșeității. [16]

4.4 Dispozitiv proiectat

O etapă importantă în proiectarea dispozitivului pentru realizarea piesei o constituie regulile enumerate mai sus, respectând aceste reguli obținem o construcție optimizată și rațională din punct de vedere tehnologic.

Pentru dispozitivul proiectat am gândit ca acesta să ofere piesei în procesul tehnologic o fixare sigură și comodă, stabilitate în timpul prelucrării și asigurarea posibilităților de strângere a piesei în dispozitiv fără a o deforma. Pe lângă aceste reguli am prevăzut ca dispozitivul proiectat să aibă pene de centrare pentru o centrare cât mai rapidă pe masa mașinii-unelte, un opritor care are rol atât de reazem cât și de orientare adică operatorul ia originea piesei doar la prima piesă iar apoi la producția de serie nu mai necesită luarea acesteia pentru că piesa se va aseza pană în opritor, am ales ca să proiectez dispozitivul cu vacuum pentru a avea și o fixarea a piesei pe zona din spatele acesteia, avantajul este că se castigă bani și timp pentru ca nu necesită folosirea unor sisteme de stângere (bride) pe care operatorul ar trebuii sa le monteze și demonteze la fiecare piesă, un alt avantaj este că avem o o fixare rigidă și putem să permitem accesul sculelor ușor fară a avea coliziuni intre sculă si eventuale bride.

Pentru a detemina adâncimea canalului și lățimea canalului am făcut un studiu de caz în firma UACE și am observat că adâncimea și lătimea canalului pentru vacuum se determină după formula: 0,75 x diametrul șnurului care vine în canal.

În concluzie putem spune că avem o construcție optimizată iar intervenția operatorului este redusă și se evită astfel și consumul de energie musculară a operatorului.

Fig.4.1.a, Modelul 3D al dispozitivului

Fig.4.1.b, Modelul 3D al dispozitivului

Modul în care piesa se prindere în dispozitiv

Piesa (1) se fixează pe canalul autocentrant (3), lipită de reazemul (2), până în opritorul (4). Se acționează vacumuul (5) după care se strâng bridele (6), (7) și (8).

Fig.4.2. Modul în care piesa se prindere în dispozitiv

5. DESCRIERE MUCN PE CARE SE REALIZEAZĂ PROCESUL DE FABRICAȚIE

5.1 Prezentare generală Haas VF 3 ss

În cadrul acestui capitol am prezentat aspect despre mașina unealtă unde se execută prelucrarea și anume specificațile date de producător.

Mașina unde se execută prelucrarea este un centrul de prelucrare verticală în 3 axe, având o putere de 22,4 kW (30 de cai putere) 12000 rpm, schimbător de unelte inline 30 + 1, 1400 ipm m / min), module de detectare a defecțiunilor de alimentare, memorie de program de 1 GB, monitor LCD color de 15 ", port USB, comutator de blocare a memoriei, sistem de răcire cu 55 galoane (208 litri). [16]

Fig.5.1. Mașina unde se execută prelucrarea [16]

Alte specificații ale mașini se regăsesc în tabelul 5.1

Tabelul 5.1. Specificații centrul de prelucrare [16]

6. STUDIUL ȘI ANALIZA DESENULUI PIESEI, A TEHNOLOGICITĂȚII ACESTEIA ȘI COMPLETAREA DESENULUI CU ELEMENTELE ERONATE SAU LIPSĂ

6.1 Analiza desenului piesei

Din desen anexat proiectului și datele înscrise în indicator se observă că piesa reprezentată este o placă cornier care face parte din structura aeronautică care are rol de susținere.

Examinând piesa se observă o formă constructivă relativ simplă, alcătuită dintr-o placă cornier având dimensiunile de gabarit 350x100x100. Forma tehnologică constructivă este compusă din:

– 2 pereți: unul unde găsim un canal cu adâncimea de 4 mm și lungime de 100 mm, și un ”buzunar” pe partea superioară cu adâncimea de 8 mm și lungimea de 130 mm. Tot pe această placă găsim 2 găuri de diametru , respectiv 3 găuri de diametru . Pe celălalt perete care face unghi de cu peretele descris mai sus, găsim frezări cu dimensiuni în trepte de grosimi 29, 21, 13, respectiv 5 mm. La intersecția pereților avem pe suprafața verticală o rază de 8 mm, iar pe lungimea piesei avem rază de 2 mm.

– piesa mai conține 2 pereți laterali de grosime 5 mm, având înălțimea de 60 mm de la suprafața peretelui de bază și lungimea de 60 mm. Aici regăsim 2 teșiri de 5 mm, respectiv 2 raze a câte 2 mm.

– pe peretele exterior al piesei unde este și canalul de 4 mm pe direcția perpendiculară găsim o teșire de 5 mm.

6.2 Analiza tehnologicității piesei

Cel mai important factor al tehnologicității pieselor ce se prelucrează mecanic este forma geometrică a pieselor. Pentru această piesă se respectă cerințele următoare:

– are o formă constructivă simplă, cu suprafețe plane și se poate prelucra fără complicații;

– forma piesei corespunde condițiilor specifice procedeului de prelucrare adoptat, iar procedeul poate fi înlocuit la nevoie cu altul;

– toate prelucrările se pot efectua cu scule standardizate sau normalizate;

– sculele au acces ușor în zonele de prelucrat;

– burghiul acționează perpendicular pe suprafața piesei de prelucrat, în vederea burghierii;

– asigură o fixare sigură și comodă, și stabilitate în timpul prelucrării;

– suprafețele ce urmează a fi prelucrate sunt paralele cu o suprafață de așezare;

– forma piesei este astfel proiectată încât este posibilă executarea mai multor faze sau operații dintr-o singură fixare a piesei.

6.3 Analiza materialului piesei

Aliajul de aluminiu este realizat dintr-unul dintre cele mai puternice aliaje de aluminiu. Utilizarea sa este similară celei din 2024, cu 7075 selectat atunci când se doresc proprietăți mecanice mai mari. Aluminiu 7075 este un aliaj de aluminiu-zinc cu zinc 1% -8% în plus față de cantități mici de magneziu și cantități mici de cupru și crom. Acest aliaj este întărit la precipitații la niveluri foarte ridicate de rezistență. [17]

Aplicabilitate în componentele de mare duritate pentru structuri aeronautice si militare, unelte și piese pentru mașini obținute prin strunjire, bețe pentru schiuri, rachete de tenis, bolțuri și șuruburi, nituri, aplicabilitate în industria nucleară, etc. [18]

Caracteristici: tratabil la temperaturi înalte, Aliaj de o duritate foarte mare, îmbinări prefarabile cu nituri, adezivi sau șuruburi, recomandat ca suprafața să fie protejată în cazul în care aplicabilitatea este în spațiu liber. [18]

Forme ale produsului: Table, Benzi, Bare Rotunde, Bare Rectangulare, Sârme, Țevi, Profile după desen. [18]

Tabelul 6.1. Proprietăți elastice și fizice ale materialului [18]

Tabelul 6.2. Legendă Parametrii Elastici și Fizici [18]

Tabelul 6.3. Compoziție chimică [%] [18]

7. ÎNTOCMIREA ITINERARIULUI TEHNOLOGIC DE PRELUCRARE A PIESEI ÎN 3 VARIANTE, IAR PENTRU VARIANTA OPTIMĂ CU SCHIȚE PRIVIND FIXAREA PIESEI PE MAȘINA UNEALTĂ CU DOTĂRILE NECESARE (M.U.S.D.V.)

O etapă importantă în proiectarea procesului tehnologic de prelucrare prin așchiere o reprezintă determinarea structurii și a numărului de operații. O corectă succesiune a operațiilor se stabilește atunci când se ține seama atât de condițiile tehnice, care asigură posibilitatea realizării lor, cât și de considerente economice, care asigură cheltuieli minime de fabricație.

Proiectarea proceselor tehnologice și în special stabilirea succesiunii operațiilor de prelucrare și a conținutului acestora se efectuează pe baza unor principii care conduc în final la reducerea numărului variantelor tehnologice, apropiindu-ne de varianta optimă din punct de vedere economic.

Elaborarea variantelor posibile de prelucrare

Varianta 1: 1) Debitare bloc de material 354x104x107 mm.

2.1) Frezare plană la cota 105 mm;

2.2) Contur exterior conform program CNC;

2.3) Frezare canal de lățime 30 mm și adâncime 4 mm;

2.4) Teșiri 5×45°;

2.5) Burghiere ∅11 pe adâncime de 27 mm;

2.6) Burghiere ∅7,8 pe adâncime de 27 mm;

2.7) Alezare ∅8H7 pe adâncime de 26 mm;

– se întoarce piesa 180° în jurul axei Y;

2.8) Frezare plană la cota de 100 mm, frezare pereți laterali la cota de 80 mm, degroșare interioară și frezare la cota 20 mm;

2.9) Rază racord R2 și Finisare interioară;

2.10) Teșire 7×45°;

2.11) Teșire 5×45°;

2.12) Frezare buzunar cu lungime de 100 și raze racord R35;

2.13) Debavurare;

2.14) CTC final.

Varianta 2: 1) Debitare bloc de material 354x104x107 mm.

2.1) Frezare plană la cota 105 mm;

2.2) Contur exterior conform program CNC;

2.3) Teșiri 5×45;

2.4) Frezare canal de lățime 30 mm și adâncime 4 mm;

2.5) Burghiere ∅11 pe adâncime de 27 mm;

2.6) Burghiere ∅7,8 pe adâncime de 27 mm;

2.7) Alezare ∅8H7 pe adâncime de 26 mm;

– se întoarce piesa 180° în jurul axei Y;

2.8) Frezare plană la cota de 100 mm;

2.9) Frezare pereți laterali la cota de 80 mm;

2.10) Degroșare interioară și frezare la cota 20 mm;

2.11) Rază racord R2 și Finisare interioară;

2.12) Teșire 7×45°;

2.13) Teșire 5×45°;

2.14) Frezare buzunar cu lungime de 100 mm și raze racord R35;

2.15) Debavurare;

2.16) CTC final.

Varianta 3: 1) Debitare bloc de material 354x104x107 mm.

2.1) Frezare plană la cota 105 mm;

2.2) Contur exterior conform program CNC;

2.3 Teșiri 5×45°;

2.4) Frezare canal de lățime 30 mm și adâncime 4 mm;

– se întoarce piesa 180° în jurul axei Y;

2.5) Frezare plană la cota de 100 mm;

2.6) Frezare pereți laterali la cota de 80 mm;

2.7) Degroșare interioară și frezare la cota 20 mm;

2.8) Rază racord R2 și Finisare interioară;

2.19) Burghiere ∅11 pe adâncime de 27 mm;

2.10) Burghiere ∅7,8 pe adâncime de 27 mm;

2.11) Alezare ∅8H7 pe adâncime de 26 mm;

2.12) Teșire 7×45°;

2.13) Teșire 5×45°;

2.14) Frezare buzunar cu lungime de 100 mm și raze racord R35;

2.15) Debavurare;

2.16) CTC final.

Alegerea variantei optime de prelucrare

Din cele 3 variante prezentate mai sus, am ales ca și variantă optimă pentru Itinerarul tehnologic, Varianta 1. Această variantă este optimă din punct de vedere tehnologic, ordinea operaților fiind ordonată în așa fel în cât timpul de prelucrare-schimbare de scule să fie cât mai mic.

Această variantă mai este optima și din punct de vedere financiar deoarece la alegerea sculelor am ținut cont de accesul sculelor în zonele prescrise.

Pentru operația I am ales ca prindere a semifabricatului pe o menghină iar pentru operația II proiectarea unui dispozitiv de tip placă cornier unde se asează piesa și care oferă o prindere comodă, rigidă și stabilitate in timpul prelucrarii.

Întocmirea tabelară a Itinerariului tehnologic pentru variant optimă. Aleg ca variantă optimă varianta I (Tabelul 7.1. Itinerar tehnologic).

Tabelul 7.1. Itinerar tehnologic

8. CALCULUL FORȚELOR DE AȘCHIERE

O etapă importantă în proiectarea dispozitivului o reprezintă „Calculul forțelor de așchiere„ deoarece trebuie să știm forța maximă și putere maximă la care este supus reperul în procesul de așchiere.

În cadrul acestui capitol am calculat doar pentru sculele unde rata de îndepărtare a materialului este cea mai mare atât pe direcție transversală cât și axială.

Pentru operațile de găurire și teșiri am ales să nu calculez forța de așchiere deoarece forța de așchiere este mult mică decât la operațile de frezare.

Calculele au fost realizate pe site-ul producătorului de scule Iscar iar valorile rezultate se regăsesc în tabelul de mai jos. Pentru a economisii spațiu am pus tabelar rezultatele calculate iar pentru valoarea maximă am pus atăt calculul cât și rezultatul (vezi Fig.8.1.).

Tabelul 8.1. Calculul forțelor de așchiere

Analizând rezultatele obținute valorile maxime pentru forță și putere sunt:

– Kn: 0,94844

– Kw: 17,06

Fig.8.1. Rezultate obținute pentru forța și puterea maximă

8.1 Calculul mecanismului de strângere

Fig.8.2. Fișâ catalog cu mecanismul de strângere

9. TEHNOLOGIE PIEȘĂ NX

În cadrul acestui capitol am prezentat tehnologia de prelucrare a piesei pe mașina unealtă cnc. Pentru a ajunge la generarea programului de execuție a piesei trebuie definți o serie de pași. Acești pași pe care i-am urmarit după importarea modelului 3D al piesei în NX sunt: definirea semifabricatului, fixarea sistemului de coordonate, definirea sculelor a strategiei de așchiere și alegerea traseului de sculă, optimizarea traseului de sculă, stabilirea regimurilor de așchiere, verificarea traseului de sculă și simularea lui, alegerea tipului de mașină pentru care se execută piesa elaborarea programului CNC.

1. Definirea semifabricatului

Fig.9.1. Definirea semifabricatului

2. Fixarea sistemului de coordonate

Fig.9.2.a Fixarea sistemului de coordonate pentru operația I (G54)

Fig.9.2.b Fixarea sistemului de coordonate pentru operația II (G55)

Definirea sculelor

Freză frontală Ø50

Fig.9.3. Fișă catalog cu informații freză frontală Ø50

Viteză de așchiere:

Fig.9.4. Fișă catalog cu regimul de așchiere

Freză cilindro frontală Ø25

Fig.9.5. Fișă catalog cu informații freză cilindro frontală Ø25

Viteză de așchiere:

Fig.9.6. Fișă catalog cu regimul de așchiere

Burghiu Ø11 Lc= 40

Fig.9.7. Fișă catalog cu informații burghiu Ø11 Lc= 40

Viteză de așchiere:

Fig.9.8. Fișă catalog cu regimul de așchiere

Burghiu Ø7,8 Lc= 29

Fig.9.9. Fișă catalog cu informații burghiu Ø7,8 Lc= 29

Viteză de așchiere:

Fig.9.10. Fișă catalog cu regimul de așchiere

Alezor Ø8H7

Fig.9.11. Fișă catalog cu informații alezor Ø8H7

Viteză de așchiere:

Fig.9.12. Fișă catalog cu regimul de așchiere

Freză cilindro frontală Ø16 R2

Fig.9.13. Fișă catalog cu informații freză cilindro frontală Ø16 R2

Viteză de așchiere:

Fig.9.14. Fișă catalog cu regimul de așchiere

Freză cilindro frontală Ø32

Fig.9.15. Fișă catalog cu informații freză cilindro frontală Ø32

Viteză de așchiere:

Fig.9.16. Fișă catalog cu regimul de așchiere

Notă: Pe parcursul studiului la UACE am observat că această sculă funcționează mai bine cu parametrii pe care i-am utilizat mai jos în tehnologia piesei decât parametrii dați de producâtorul sculei.

Teșitor Ø12.7

Fig.9.17. Fișă catalog cu informații teșitor Ø12.7

Notă: Pentru această sculă nu am găsit în catalogul de scule informații despre regimuri de așchiere (fz,vc) așa că am utilizat un regimul de mai jos.

Tabelul 9.1. Definirea sculelor

4. Alegerea strategiei de așchiere

Tabelul 9.2. Alegerea strategiei de așchiere

5. Stabilirea regimurilor de așchiere.

Tabelul 9.3. Stabilirea regimurilor de așchiere

6. Elaborarea programului CNC, optimizarea timpului de bază pentru prelucrarea piesei placă cornier.

Programul generat de soft are o lungime considerabilă cu foarte multe rânduri, așa că am ales șă atașez doar o parte din programul generat.

7. Timpul de bază al execuției piesei

Tabelul 9.4. Timpul de bază al execuției piesei

10. LISTĂ SDV-URI

T1: FREZĂ FRONTALĂ

DIAMETRU: 50

FURNIZOR: ISCAR HM90 FAL-D050-22-16 PLĂCUȚE HM90 APCR 160508R-P

PORTSCULĂ: DIN69871 50 SEM22X 35 C

Z: 3 OL: 26. LT: 15.80

T2 FREZĂ CILINDRO-FRONTALĂ

DIAMETRU: 25

FURNIZOR: ISCAR ECA-H3 25-38/125C25CF-R02

PORTSCULĂ: DIN69871 50 SRKIN 25X100-FRETARE

Z: 3 OL: 127 LT: 38

T3 BURGHIU Ø11

DIAMETRU: 11

FURNIZOR: ISCAR SCD 110-040-120 ACP3N

PORTSCULĂ: DIN69871 50 SRKIN 12X 80-FRETARE

Z: 2 OL: 57 LT: 40

T4 BURGHIU Ø7.8

DIAMETRU: 7.8

FURNIZOR: ISCAR SCD 078-029-080 AP3N

PORTSCULĂ: DIN69871 50 SRKIN 8X 80-FRETARE

Z: 2 OL: 43 LT: 29

T5 ALEZOR DE MAȘINĂ Ø8H7

DIAMETRU: 8

FURNIZOR: ISCAR RM-SHR-0800-H7N-CS-C

PORTSCULĂ: DIN 69871 SK50 ER16 SPR 7-8

Z: 6 OL: 75 LT: 33

T6 FREZĂ CILINDRO FRONTALĂ

DIAMETRU: 16

FURNIZOR: ISCAR ECA-H3 16-24/80C16CF-R20 – 5622826

PORTSCULĂ: DIN69871 50 SRKIN 16X 80-FRETARE

Z: 3 OL: 102 LT: 24

T15 TEȘITOR

DIAMETRU: 12.7

FURNIZOR: WALTER AH3058318-1/2

PORTSCULĂ: DIN69871 50 SRKIN 16X 80-FRETARE

Z: 6 OL: 47 LT: 4.85

T16 FREZĂ CILINDRO FRONTALĂ

DIAMETRU: 32

FURNIZOR: HM90 EAL-D32-C32-L150-15 PLĂCUȚE HM90 AXCR 150540R-P

PORTSCULĂ: DIN69871 50 SRKIN 32X100-FRETARE

Z: 3 OL: 102 LT: 13.5

LEGENDĂ: Z = Nr. dinți, LT = Lungime tâiș, OL = Lungime utilă.

Pentru operația I se folosește menghina: NGV M125 cu bacuri Gripper Step jaw. [21]

Fig.10.1. Menghină NGV 125 [21]

Fig.10.2. Bac Gripper Step jaw [21]

Pentru operația II se folosește pompa de vaccum: WITTE 82150. [22]

Fig.10.3. Pompă de vacuum cu recipient pentru lichidul de așchiere [22]

11. PROTECȚIA MUNCII

Deservirea mașinilor-unelte este permisă numai lucrătorilor calificați și instruiți special pentru acest scop. [23]

Lucrătorii în formare (calificare) vor fi supravegheați o perioadă de timp de 1-3 luni, în funcție de complexitatea lucrului de un lucrător calificat și vor lucra singuri numai după ce conducătorul locului de muncă îl va testa practic și teoretic asupra cunoașterii normelor și exploatării corecte a utilajului. [23]

Se interzice lucrul la mașini-unelte fără ca lucrătorii să posede documentația necesară ( desene, fișe tehnologice , planuri de operații , schema de ungere și instrucțiuni speciale de securitate a muncii corelate cu prevederile din cartea tehnică a mașinii-unelte) cu excepția lucrului după piese model. [23]

Ajutorul de lucrător va lucra numai în prezența lucrătorului. [23]

Ridicarea, montarea, demontarea subansamblelor și a dispozitivelor, a accesoriilor, sculelor și pieselor de pe mașini-unelte care depășesc 20 kg se vor face cu mijloace de ridicat adecvate tinîndu-se cont de prescripțiile normelor de igienă a muncii privind efortul fizic. De la caz la caz, in funcție de frecvența operațiilor de ridicare, se va aprecia necesitatea dotării cu mijloace ajutătoare de ridicat și transportat , chiar dacă sarcinile sunt mai mici de 20 kg. [23]

Înainte de începerea lucrului lucrătorul va controla starea mașinii, a dispozitivelor de comandă (pornire-oprire și schimbarea sensului mișcării), existența și starea dispozitivelor de protecție. [23]

Se interzice lucrătorilor care deservesc mașinile-unelte să execute reparații la mașini sau instalații electrice. [23]

În mod obligatoriu, mașina-unealtă, agregatul, linia automată vor fi oprite și scula îndepărtată din piesă în următoarele cazuri:

1. la fixarea sau scoaterea piesei de prelucrat din dispozitivele de prindere atunci când mașina nu este dotată cu un dispozitiv special care permite executarea acestor operații în timpul funcționării mașinii; [23]

2. la măsurarea manuală a pieselor ce se prelucrează; [23]

3. la schimbarea sculelor și a dispozitivelor. [23]

În mod obligatoriu, se vor deconecta motoarele electrice de antrenare ale mașinii-unealtă, agregatului, liniei automate în următoarele cazuri:

1. la părăsirea locului de muncă sau zonei de polideservire, chiar și pentru un timp scurt; [23]

2. la orice întrerupere a curentului electric; [23]

3. la curățirea și ungerea mașinii și la îndepărtarea așchiilor; [23]

4. la constatarea oricăror defecțiunii în funcționare. [23]

În cazul când în timpul funcționarii se produc vibrații, mașina se va opri imediat și se va proceda la constatarea și înlăturarea cauzelor. În situația în care acestea sunt determinate de cauze tehnice, se va anunța conducătorul procesului de muncă. [23]

După terminarea lucrului sau la predarea schimbului, lucrătorul este obligat să curețe și să ungă mașina, să lase ordine la locul de muncă și să comunice schimbului următor, toate defecțiunile care au avut loc în timpul lucrului, pentru a nu expune la accidente lucrătorul care preia mașina. [23]

Înlăturarea așchiilor și pulberilor de pe mașinile-unelte se va face cu ajutorul măturilor, periilor speciale sau carligelor. Se interzice înlăturarea așchiilor cu mâna. Se interzice suflarea așchiilor sau pulberilor cu jet de aer, această operație este permisă numai cu justificări tehnologice sau constructive și cu folosirea aerului comprimat de maxim 2 atm. [23]

Evacuarea deșeurilor de la mașini se va face ori de câte ori prezența acestora este stânjenitoare pentru desfășurarea procesului de producție sau pentru siguranța operatorului și cel puțin o dată pe pe schimb. [23]

Se interzic improvizațiile pentru fixarea pieselor. [23]

Fixarea pieselor pe mașina de frezat se va execută cu dispozitive speciale de fixare sau in menghină. [23]

Piesele prelucrate, materialele, deșeurile se vor așeza în locuri stabilite și nu vor împiedica mișcările lucrătorilor, funcționarea mașinii și circulația pe căile de acces. Piesele prelucrate, materialele și deșeurile cu dimensiuni mai mici se vor depozita în containere. [23]

9. CONCLUZII

În urma studiului efectuat asupra acestei lucrări se pot desprinde următoarele concluzii:

1. Mașinile unelte cu comandă numerică sunt mașini de mare productivitate, de precizie ridicată, iar intervenția operatorului în producerea pieselor fiind redusă sau eliminată.

2. Calitatea produselor fabricate pe mașini cu comandă numerică este mai mare față de mașinile clasice.

3. Mașinile unelte cu comandă numerică sunt mașini cu siguranță în exploatare, nu necesită poaziționarea manuală a sculei, deci nu necesită prezența operatorului lângă zona de prelucrat. Principala preocupare a operatorului este de a monitoriza activitatea mașinii și de a realiza corecții. Majoritatea mașinilor sunt prevăzute cu un buton de Oprire de Urgență pentru oprirea completă a mașinii în cazul unei erori de funcționare.

4. Mașinile unelte cu comandă numerică pot face ceea ce o mașină-unealtă nu poate. Mașină CNC poate face conturare în spațiu 3D (în trei dimensiuni), lucru imposibil cu o mașină-unelată clasică.

5. Mașinile unelte cu comandă numerică pot face 10, 100, 1000 sau mai multe piese exact la fel, fără abateri (cu excepția uzurii mașinii și a sculei).

6. Mașinile unelte cu comandă numerică reduc și elimină costurile aferente unei producții de stoc. Fabicantul unui automobil trebuie să asigure clienților săi piese de rezervă pentru o perioadă de mai mulți ani de zile, chiar dacă marca respectivă de automobil nu se mai fabrică. În trecut se realizau mai multe piese și se depozitau în stocuri de rezervă. Acest lucru este neeconomic deoarece ocupă spațiu, blochează bani și materiale. În prezent, cu o mașină CNC, se poate realiza o piesă de rezervă imediat ce s-a primit comanda de la client. Se încarcă în mașină programul, se realizează una sau mai multe piese și se livrează în aceeași zi.

7. La mașinile cu comandă numerică se reduc costurilor pentru scule speciale și a timpilor de pregătire a mașinii. Uneltele și dispozitivele cu care se fixează piesele pe mașinile-unelată clasice sunt destul de complexe și fabricarea lor (pentru o piesă nouă) poate necesita un timp de lucru însemnat. De asemenea sunt dificil de modificat. Aceasta înseamnă mulți bani și mult timp pentru a începe producția. Mașinile CNC nu necesită foarte puțin (sau deloc) timp pentru fixarea pieselor. De obicei se folosesc dispozitive simple de prindere, de tip clește sau menghina.

8. Din punctul de vedere al sculelor, nu este nevoie de fabricarea unor scule speciale deoarece mașina cu comandă numerică poate folosi eficient câteva tipuri de unelte pentru mai multe operații.

9. Calificare operatoriilor se reduce la mașinile cu comandă numerică ei încarcă și descarcă piesele din mașină, întrețin și schimbă sculele de lucru, apasă pe butoanele de pornire, oprire și poate pe butonul de Opride de Urgența dacă o sculă este foarte uzată sau s-a rupt în timpul ciclului.

10. Mașinile unelte cu comandă numerică necesită investiți mari deoarece pretul unei mașini mici este 30-50 mii de dolari.

11. Mașinile unelte cu comandă numerică trebuie programate. Programatori sunt personal cu calificare înaltă iar salarile lor sunt mari.

12 Soft-urile cam (Computer Assisted Manufacturing) sunt scumpe.

La elaborarea acestei lucrări am avut următoarele contribuții:

1. Am proiectat tehnologia de fabricație pentru piesa primită;

2. Am elaborat programul cnc în soft-ul NX;

3. Am ales strategia de aschiere;

4. Am optimizat programul cnc în vederea obținerii unui timp de prelucrare cât mai mic;

5. Am calculate forțe de așchiere, adaosuri de prelucrare respectiv regimuri de așchiere;

6. Am ales mașina unealtă unde se execută prelucrarea;

7. Am ales sdv-urile necesare prelucrarii (am ales menghina pentru operația I, am ales sculele așchietoare necesare prelucrarii, am ales portsculele necesare prinderii sculelor, am ales pompa de vacuum necesara pentru operația II);

8. Am proiectarea dispozitivului tehnologic de fixare a piesei pentru operația II;

9. Am elaborarea desenelor de execuție în format 2D;

10. Am cercetat studii privind așchierea metalelor;

11. Am cercetat studii privind sculele așchietoare;

12. Am cercetat studii privind dispozitivele tehnologice de fixare a pieselor pe mașini cu comandă numerică.

BIBLIOGRAFIE

[1] http://www.scritub.com/tehnica-mecanica/Structura-unei-masini-cu-comen1152222151.php

[2] ***Note de curs Bazele așchierii și generării suprafețelor pe MU, Șef lucr.dr.ing. Marius Cosma

[3] ***Note de curs Tehnologii de prelucrare prin așchiere 1, Șef lucr.dr.ing. Vlad Diciuc
[4] Grama, L., Bazele tehnologiilor de fabricare în construcția de mașini, Editura Universității ”Petru Maior”, Târgu-Mureș, 2000

[5] ***Note de curs TEHNOLOGII DE PRELUCRARE PE MU-CN, Șef lucr.dr.ing. Marius Cosma

[6] https://www.google.ro/search?q=haas+3+axe&tbm=isch&source=iu&ictx=1&fir=TcEX2P9WLNaImM%253A%252CN4eS53DM_AoopM%252C_&usg=__D3IumhUkHe6PkhYxzMKCOW-wRQ8%3D&sa=X&ved=0ahUKEwi0rrCf3aDaAhWxh6YKHd3_AcIQ9QEINDAE#imgrc=TcEX2P9WLNaImM:

[7] http://www.wauseonmachine.com/2017/expanded-toolroom-capabilities-haas-umc-750-fanuc-c600ib-12/

[8] https://www.pro-pneumatic.ro/componentele-unei-masini-cnc.html

[9] https://www.google.ro/search?q=controller+cnc&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwjtxsLMhaPaAhVhEpoKHbVRBhIQ_AUICigB&biw=1600&bih=882#imgrc=yO8Ero2CADxA_M:

[10] https://www.google.ro/search?q=magazia+de+scule+cnc&tbm=isch&source=iu&ictx=1&fir=u7LQQnz4rxG5GM%253A%252CiSBpYlSrdzDC2M%252C_&usg=__0P9Nw7YlslR8KZ02vFUuIBFVBdg%3D&sa=X&ved=0ahUKEwip1rfuj6PaAhXFVSwKHU9cBnUQ9QEILjAA#imgrc=u7LQQnz4rxG5GM:

[11] https://www.google.ro/search?q=ots+cnc+haas&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiG3pTxjqPaAhXFWywKHebLCP8Q_AUICigB&biw=1600&bih=882#imgrc=v35xWzi83xsogM:

[12] http://www.creeaza.com/tehnologie/tehnica-mecanica/Scule-aschietoare481.php

[13] ***Note de curs PROIECTAREA SCULELOR AȘCHIETOARE, Șef lucr.dr.ing. Marius Cosma

[14] http://www.scrigroup.com/tehnologie/tehnica-mecanica/UZURA-SI-DURABILITATEA-SCULELO62621.php

[15] ***Note de curs Proiectarea dispozitivelor, Prof.dr.ing. Vasile Năsui

[16] https://translate.google.ro/translate?hl=ro&sl=en&u=https://int.haascnc.com/mt_spec1.asp%3FintLanguageCode%3D1033%26id%3DVF-3SS%26webID%3DSUPER_SPEED_VMC&prev=search

[17] http://m.ro.dl-aluminum.com/aluminum-plate/7075-aluminum-plate/casting-7075-aluminum-alloy.html

[18] http://www.duraluminium.ro/EN-AW-7075-AlZn5.5Mg

[19] Catalog halder https://www.halder.com/ro/Produse/Elemente-standardizate/Elemente-de-fixare/Elemente-de-prindere-orizontale/Brida-Pitbull-R accesat în mai-iunie 2018

[20] Vlase, A., și alții, Regimuri de așchiere, adaosuri de prelucrare și norme tehnice de timp, Vol. 2, Editura Tehnică, București, 1985

[21] Catalog NOVA-GRUP http://www.novagrup.ro/index.php?id=69 accesat în mai-iunie 2018

[22] Catalog cu pompe de vacuum accesat în mai-iunie 2018

http://www.ibagnorthamerica.com/documents/Vacuum%20Pumps.pdf

[23] https://www.iprotectiamuncii.ro/norme-protectia-muncii/nssm-1

[24] Catalog de scule http://www.iscar.com/eCatalog/Index.aspx accesat în mai-iunie 2018

[25] Calculator Iscar's Machining Power

http://mpwr.iscar.com/machiningpwr/machiningpower.wgx?vwginstance=070a9b94ffde4c67b807949bbd458317 accesat în mai-iunie 2018

[26] Catalog de scule https://www.walter-tools.com/en-gb/pages/default.aspx accesat în mai-iunie 2018