Lucrarea de față are ca obiectiv studiul proceselor tehnologice de prelucrare prin așchiere și [622999]

4
Rezumat

Lucrarea de față are ca obiectiv studiul proceselor tehnologice de prelucrare prin așchiere și
erorile ce apar în utilizarea mașinilor unelte.
Scopul mașinilor unelte este de a transforma materia primă sau semifabricatul într -un produs
finit capabil să corespundă cerințelor de calitate, precizie și cost. Orice abatere de la aceste criterii
trebuie observată, studiată și înlăturată pentru a eficie ntiza procesul de producție.
Prin studierea abaterilor mașinilor unelte se pot reduce sau chiar elimina sursele de eroare în
proiectarea viitoare a mașinilor. Alte tipuri de abateri pot fi evitate doar folosind și integrând tehnica
de calcul modernă în co ntrolul parametrilor de funcționare ai mașinilor unelte.

5
Abstract

The present paper aims at studying the technological processes of chip machining and the
errors occurring in the use of machine tools.
The purpose of machine tools is to convert raw mater ial or semi -finished product into a
finished product capable of meeting the requirements of quality, precision and cost. Any deviation
from these criteria must be observed, studied and removed in order to streamline the production
process.
By studying tool deviations, it is possible to reduce or even eliminate the sources of error in
future machine design. Other types of deviations can only be avoided by using and integrating
modern computing techniques in controlling machine tool operating parameters.

6
Cuprins
I. Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 7
1.1. Noțiuni generale ale mașinilor unelte ………………………….. ………………………….. ………….. 7
1.2. Importanța și necesitatea temei ………………………….. ………………………….. ………………… 10
1.3. Obiectivele lucrării ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 12
II. Stadiul actual al proceselor tehnologice de prelucrare ………………………….. ………………….. 13
2.1. Studiul comparativ al sistemelor de producție manuale în comparație cu cele automate. 13
2.2. Sisteme de acționare a componentelor mobile pentru piesă și sculă …………………………. 17
2.3. Parametrii mașinilor unelte ………………………….. ………………………….. ……………………… 21
2.4. Erori de prelucrare ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 23
2.5. Scule și dispozitive ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……. 33
2.6. Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 36
III. Metode și tehnici de calitate utilizate în procesele tehnologice de prelucrare ……………….. 37
3.1. Importanța calității ………………………….. ………………………….. ………………………….. …….. 37
3.2. Metode și tehnici de calitate ………………………….. ………………………….. …………………….. 39
IV. Implementarea metodelor calității asupra parametrilor funcționali ai mașinilor unelte la scule
și dispozitive ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………………. 45
4.1. Analiza c auzei -efect. Măsuri de optimizare. ………………………….. ………………………….. .. 45
4.2. Metode de comparație a diferiților parametri ai mașinilor comandate numeric ………….. 48
4.3. Concluzii ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 49
V. Concluzii finale ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 50
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. 53

7
I. Introducere
1.1. Noțiuni generale ale mașinilor unelte
Procesul tehnologic de prelucrare (Machining process -în l. engleză; Usinage -în l. franceză)
are ca funcție modificarea formei geometrice și a dimensiunilor piesei de prelucrat, a stării
suprafețelor (calității suprafețelor) materialului sau semifabricatului, în scopul obținerii piesei finite
– ca rezultat al prelucrărilor prin așchiere pe mașini -unelte. Piesa este prelucrată prin așchiere, prin
diferite procedee: strunjire, frezare, rabotare, mortezare, găurire etc.
Procesul tehnologic complet de prelucrare a piesei este descris în documentația tehnologică, de
exemplu : Planul de operaț ii pentru prelucrări mecanice ( Routing sheet -în l. engleză; Gamme
d'usinage -în l. franceză).
Prin mașină, în general, se înțelege un sistem tehnic alcătuit din diferite elemente, dintre care o
parte execută mișcări determinate, prin care se realizează o anumită transformare de energie,
prestabilită calitativ și cantitativ. După felul transformării energiei și destinație, mașinile se clasifică
în două categorii: – mașini de forță (generatoare și motoare), la care energia furnizată este supusă,
în continuar e, altor transformări; – mașini de lucru, care transformă energia direct în lucru mecanic
util. Acționarea, în general, se face cu ajutorul mașinilor de forță, lucrul mecanic la ieșire fiind
consumat pentru transport sau prelucrare.
Mașinile -unelte fac pa rte din categoria mașinilor de lucru, fiind destinate generării suprafețelor
pieselor, prelucrate printr -un proces de așchiere, în anumite condiții de productivitate, precizie,
calitate și cost. Marea varietate a formelor și dimensiunilor pieselor folosite în tehnică, a materialelor
utilizate la confecționarea acestora, a preciziei dimensionale și a calității suprafețelor prelucrate prin
așchiere, precum și numărul de piese identice ce trebuie executate într -un anumit timp, a condus la
apariția unei mari di versități de mașini -unelte; clasificarea acestora după un criteriu unic este,
practic, imposibilă .
Există, totuși, o serie de criterii de clasificare, mai mult sau mai puțin cuprinzătoare, ca de
exemplu:
 după felul operației de prelucrare – strunguri, ma șini de frezat, mașini de găurit, mașini
de rabotat, mașini de rectificat, mașini de broșat etc.;
 după destinație – mașini -unelte universale, specializate, cu destinație specială;
 după gradul de automatizare – neautomate (cu comanzi manuale), semiautomate,
automate;
 după mărime – mașini -unelte mici, mijlo cii, mari, grele (foarte mari). [1]

8
Pentru simbolizarea mașinilor -unelte se folosesc litere și cifre. Literele reprezintă inițial ele
cuvintelor ce definesc mașina -unealtă respectivă, uneori și o variantă constructivă, iar cifrele – de
regulă – caracteristica dimensională cea mai importantă a mașinii. În cele ce urmează, se exemplifică
simbolizarea unor mașini -unelte de fabricație ro mânească:
SN 400 – strung normal, 400 reprezintă diametrul maxim al piesei ce poate fi prelucrată peste
ghidajele batiului;
SNA 360 -E – strung normal, 360 – diametrul maxim al piesei, A – variantă constructivă, E –
cutia de viteze conține și cuplaje elec tromagnetice;
SC 2000 – strung carusel cu diametrul platoului de 2000 mm;
SRD 25 – strung revolver cu disc, 25 reprezintă diametrul maxim al barei folosită ca semifabricat
pentru prelucrarea pieselor;
FU 32 – mașină de frezat universală cu lățimea mesei de 320 mm;
FD 320 – mașină de frezat dantura roților dințate cu diametrul maxim de 320 mm;
S 700 – șeping, 700 reprezentând cursa maximă a culiso rului, în mm;
G 40 – mașină de găurit pe care se pot executa găuri în material plin cu burghiu elicoidal av ând
diametrul maxim de 40 mm.

9
Mașinile -unelte, indiferent de destinația lor, au o structură generală comună, principalele
componente fiind:
Batiul, reprezintă piesa de bază pe care se montează celelalte subansambluri fixe și mobile ale
mașinii, instalația de coman dă și instalațiile auxiliare.
Sistemul de acționare – este alcătuit motoare electrice și lanțuri cinematice, care transmit și
transformă mișcarea la organele de lucru ale mașinii. Mișcările prin care se realizează nemijlocit
procesul de așchiere sunt mișcări generatoare, iar cele prin care se asigură anumite condiții pentru
desfășurarea procesului de a șchiere, se numesc auxiliare.
Sistemul de lucru – este format din totalitatea elementelor ce servesc la poziționarea și fixarea
sculelor așchietoare și semifabricatelor supuse U 1 -3 – Lanțurile cinematice ale mașinilor -unelte
prelucrării prin așchiere (cărucioare, mese, sănii, platouri, d ispozitive de prindere ș.a. m.d.).
Sistemul de comandă – conține totalitatea elementelor și circuitelor prin care se controlează
modul de funcționare a mașinii -unelte. Sistemul de comandă servește la ordonarea funcționării
organelor de lucru, conform cerințelor procesului tehnologic de prelucrare. Semnalele de comandă
se transmit la diferitele componente ale sistemului de acționare determinând: pornirea și oprirea
motoarelor, cuplarea și decuplarea mișcărilor în lanțurile cinematice, inversarea sensurilor de
mișcare, reglarea vitezelor organelor de lucru, coordonarea mișcărilor a două sau mai multor organe
de lucru, pornirea și oprirea instalațiilor auxiliare etc.
Instalațiile auxiliare – îndeplinesc roluri secundare în exploatarea mașinii -unelte, dar care, în
majoritatea cazurilor, sunt esențiale în funcționarea mașinii (instalația de ungere, instalația de
alimentare cu lichid de răcire -ungere a sculei, instalația de iluminare, sistemele de protecție etc.).

10
1.2. Importanța și necesitatea temei
În 1751 inventatorul și inginerul francez Jacques de Vaucanson a construit un strung industrial,
care acum este expus la Muzeul de Arte și Meșteșuguri din Paris.
Acesta este considerat predecesorul mașinilor unelte de prelucrare prin revoluția
semifabricatului, deoarece are majoritatea componentelor ce se regăsesc și în ziua de astăzi în
industrie: batiu rigid, sanie ports culă, ghidaje, acționări cu șurub, ș.a.m.d.
Suportul de alamă care ținea scula așchietoare era controlat de un șurub de avans, ghidat și
susținut de două bare de fier forjat din secțiune pătrată. Acestea sunt setate la 45 de grade față de
orizontală (ca V -uri). Aceste bare sunt, la rândul lor, sprijinite de două bare pătrate din fier forjat,
cele patru bare fiind îmbinate la capete și în mai multe poziții de -a lungul lungimii lor, pentru a
crește semnificativ rigiditatea barelor de ghidare. Aceste patru ba re lustruite sunt, la rândul lor,
atașate unui cadru din fier forjat. Fixat la fiecare capăt al acestui cadru este un suport care semnifică
centrul revoluției, între care piesa de lucru a fost susținută. Nu este evident niciun mecanism de
antrenare, așa că probabil era folosit un cablu sau o curea în jurul piesei de prelucrat sau poate că
piesa era montată pe un dorn împreună cu o fulie.

11
Această metodă de abordare a construcției mașinilor unelte, a dus la un salt măreț în domeniul
preciziei de prelucrare și a replicabilității. Este știut fiind faptul că pe măsură ce se adaugă câte o
zecimală preciziei de prelucrare se sporește productivitatea, domeniile de aplicare a tehnologiei iar
timpul și costul de producție scad.
[2]
Eroarea de prelucrare se definește ca fiind abaterea de prelucrare ce caracterizează dimensiunile,
forma și poziția relativă a suprafețelor ce rezultă în urma prelucrării și care evidențiază diferența
între suprafața reală și cea care trebuie realizată prin prelucrare.
Alte definiții ident ifică eroarea de prelucrare ca fiind abaterea (deplasarea) care rezultă în urma
prelucrării unei a sau a mai multor suprafețe ale unei piese, printr -un procedeu bine determinat, de
obicei prin așchiere (î n cazul de față prin strunjire), având anumiți p arame tri de desfășurare . O altă
definire a erorii de prelucrare se exprimă ca fiind imprecizia de prelucrare datorată fenomenelor ce
apar în cursul desfășurării procesului, având ca efect deformațiile de formă și dimensionale ale
piesei preluc rate.
Prin suprafa ță reală se înțelege suprafață care limitează forma geometrică a unei piese prelucrate.

12
1.3. Obiectivele lucrării
Prezentarea evoluției mașinilor unelte.
Deși unele dispozitive de preluc rare apăruseră încă din anii 1750, adevărata evoluție în acest
sens a apărut odată cu adaptarea mașinilor unelte cu o sursă de energie controlabilă , aceasta
materializându -se prin motorul cu aburi, ulterior fiind înlocuit de motorul electric pe care îl fol osim
și astăzi. În momentul de față, printre cele mai evoluate mașini unelte existente în industrie se
numără mașinile cu comandă numerică . Acestea au înlăturat aportul uman în procesul de fabricație
cu tehnica de calcul.
Stabilirea parametrilor tehnico -funcționali ai mașinilor unelte
În timpul operației de prelucrare prin strunjire, datorită fenomenelor și influențelor ce se exercită
asupra piesei prelucrate, se produc o serie de deformații și deplasări ce au ca și consecință realizarea
unui prod us care să nu corespundă din punct de vedere geometric și dimensional condițiilor impuse
prin desenul de execuție. Deformațiile și deplasările care au loc în materialul piesei sunt definite ca
abateri de prelucrare sau erori de prelucrare, funcție de gradu l în care respectă condițiile de precizie
a prelucrării. Unele dintre aceste influențe țin în mare măsură de mașina – unealtă dar și de influența
factorului uman.
Indicatorii de calitate definitorii ai unui produs rezultă adesea din efectul combinat al
caracteristicilor elementelor sale componente:
• Componente mecanice (axe, angrenaje, carcase),
• Subansambluri optice și electronice,
• Componente software și hardware.

Posibilități de îmbunătățire a funcționalității mașinilor unelte
Tehnologia de grup este una din cele mai eficiente metode de tipizare a tehnologiilor,
verificate în practică. De data aceasta însă, principiile tipizării sunt aplicate în cadrul producțiilor de
serie mică, ducând la o considerabilă creștere a productivității si a costului p relucrării. Într -un fel se
poate afirma ca astfel se împrumut ă produc țiilor de serie mică avantajele fabricației organizate
conform producțiilor de serie mare .

13
II. Stadiul actual al proceselor tehnologice de prelucrare
2.1. Studiul comparativ al sistemelor de producție manuale în comparație cu cele
automate.
Comanda numerică a mașinilor -unelte este un procedeu de comandă apărut în anii 1950. ea a
fost dezvoltată în USA începând cu 1942 pentru a satis face nevoile industriei aeronautice: realizarea
suprafețelor complexe cum ar fi paletele elicei elicopterelor sau buzunarele de diverse forme în
panouri mari de aluminiu.
Inițial aceste echipamente dispuneau de organe de comandă acționate prin cablu iar in troducerea
datelor se făcea prin cartele perforate. Cu apariția microprocesoarelor și progresul electronicii,
costul acestor echipamente a scăzut până prin anul 1970, toate ofereau capacități pentru tratamentul
informațiilor importante. Suporturile și tran smiterea de date au putut fi asigurate cu ajutorul
disketelor, benzilor magnetice etc. Această evoluție care a autorizat tratamentul de date în timp real,
a permis creșterea posibilităților oferite de acest tip de comandă și a favorizat integrarea acestor
acestora în construcția de echipamente automatizate.
Figura 2.1.1. Freză cu comandă numerică

14

Figura 2.1.2. Reprezentarea schematică a unui echipament clasic cu comandă numerică
Utilizarea comenzii numerice (CN) nu se limitează numai la mașini -unelte cu care se
îndepărtează material cu ajutorul unor scule cu tăiș, ea este prezentă la toate instalațiile de decupat
cu fascicol laser, la prelucrarea prin electroeroziune, la mașinile cu fir, la operațiile de asamblare
etc. ea se întâlnește de asemenea astăzi la comanda meselor mașinilor de măsurat t ridimensionale,
roboți și alte echipamente.
Astăzi, comanda numerică poate fi utilizată într -o manieră economică în cazul seriei mici
sau pentru fabricații individuale de piese, fără ca acestea din urmă să aibă forme complicate. În
exemplul din figura 1.3 , relativ la o placă pe care se efectuează găuriri simple și filetare, se observă
că la realizarea unei piese aveam un câștig de 1h 15’ față de prelucrarea pe mașini -unelte
convenționale, în timp ce la prelucrarea a 2 piese câștigul este de 4h și 15’ iar l a o serie de 10 piese
deja se ajunge la un câștig aproximativ de 40h. Acest câștig de timpi în execuție provin din
cheltuielile mai reduse de punere în fabricație și tratament de date pentru un reper.
Material prelucrat: – oțel;
Viteza de așchiere: 8 – 15 m/min.;
Seria de fabricație 3 – 12 piese.

Figura 2.1.3. Piesa de realizat

15

Figura 2.1.4. Timpi de realizare a piesei din figura 2.1.3. pentru prelucrarea pe mașini -unelte convenționale și cu comandă numerică

Asistența informatică permite definirea mai rapidă a modelului geometric al piesei, a
proiectării rapide a tehnologiei de prelucrare, calcule rapide și în timp real pentru stabilirea
condițiilor de operare. În acest context, timpii necesari pentru asigurar ea programării pot fi reduși
la jumătate și timpii de execuție a celor 10 piese de asemenea pot fi reduși la jumătate. Aceste
avantaje sunt datorate în general aportului tehnic adus de comanda numerică, dar sunt mult mai
vizibile în cazul programării asist ate de calculator care elimină și restricțiile legate de timpii și
costurile de programare. Permite:
– scoaterea în exteriorul postului de lucru a sarcinilor legate de modelarea geometrică,
cinematică și tehnologică a procesului de prelucrare;
– reducere a timpilor pentru mersul în gol prin realizarea în regim automat a secvențelor
procesului de prelucrare: prin punerea în poziție de lucru a sculelor cu viteze de avans rapide, prin
schimbarea automată a sculelor, prin schimbarea automată a vitezelor cu aju torul variatoarelor;
– reducerea numărului de operații care erau necesare pentru efectuarea de lucrări precise:
trasare, utilizare de lunete, eliminarea dispozitivelor de copiat;
– realizarea de suprafețe complexe – prin deplasarea după mai multe axe sim ultan și
posibilitatea realizării de piese cu suprafețe mult mai apropiate de necesitățile funcționale;
– definirea condițiilor optimale de lucru, pentru că aceste mașini oferă posibilitatea de a face
să varieze continuu viteza de lucru și astfel crește d ura de viață a sculelor;

16
– diminuarea gradului de implicare a factorului uman, prin creșterea gradului de automatizare
a echipamentelor și diminuarea sarcinilor de control, care sunt efectuate în timpul derulării
operațiilor de prelucrare, de echipamente speciale;
– posibilitatea de a asigura flexibilitatea în raport cu evoluțiile tehnice actuale în materie de
moduri de schimbare a sculelor, de proiectare geometrică și tehnologică sau utilizarea unor sisteme
de tratament de date CFAC (Concepția Fabricație i Asistată de Calculator).
– integrarea echipamentelor periferice (dispozitive pentru măsurarea sculelor, manipulatoare,
roboți etc.) sau integrarea MUCN în ansamble automatizate (celule flexibile, linii de fabricație).
În cele ce urmează, sunt prezentați timpii efectivi de productivitate pentru diverse mașini în
funcție de gradul lor de automatizare și numărul de ore de disponibilitate dintru -un an calendaristic.
timp real de așchiere, timp reglare poziționare , schimbare sculă, schimbare piesă
Se observă din figura 2.1.5. că o mașină unealtă prelucrează propriu -zis doar 10 -15% din
timpul efectiv de producție, diferența până la 100% fiind timpi pentru reglat, poziționat, schimbat
sculă sau piesă. Automatizarea și comanda numerică a permis dublarea de la 230h la 258h a timpului
cât mașina produce așchii. Schimbarea automată a sculelor, reglajul automat și schimbare piesei la
sfârș itul procesului de prelucrare a condus la un timp real de prelucrare propriu -zis de aproximativ
65%. Evident această analiză a ignorat durabilitatea sculei și opririle din motive de pană sau
organizare.

Figura 2.1.5. Productivitatea comparată pentru diverse categorii de mașini -unelte și gradul de automatizare

17
2.2. Sisteme de acționare a componentelor mobile pentru piesă și sculă
Sisteme de sănii suprapuse
Pentru realizarea mișcărilor de avans, sistemul de lucru al mașinii – unelte trebuie să conțină
o serie de elemente specifice: mese, s ănii, cărucioare, platouri ș.a.m.d.
În figura 2.2.1. sunt prezentate câteva exem ple de sisteme de sănii și alte elemente specifice,
prin care se realizează mișcări de avans sau de poziționare.

Figura 2.2.1. Exemple de sisteme de sănii utilizate la mașini – unelte

18
Notațiile din figura 2.2.1. au următoarele semnificații:
– np, ns – turația piesei, respectiv, turația sculei (mișcări principale);
– sL – avans longitudinal, s r – avans transversal, s r – avans vertical, s lg – avans tangențial, s r – avans
radial, sc – avans circular, s„ – avans axial.
Cifrele definesc următoarele organe de lucru:
– fig. 2.2.1. -a: 1 – sanie longitudinală, 2 – sanie transversală;
– fig. 2.2.1. -b: 1 și 2 – sănii longitudinale, 3 – sanie transversală;
– fig. 2.2.1. -c: 1 și 3 – sănii longitudinale, 2 și 4 – sănii transversale;
– fig. 2.2.1. -d: 1 – sanie longitudinală, 2 – sanie transversală, 3 – sanie verticală;
– fig. 2.2.1. -e: 1 – sanie longitudinală (axială), 2 – sanie tangențială, 3 – sanie radială, 4 – masă
rotativă;
– fig. 2.2.1. -f: 1- montant, 2 – traversă mobilă, 3 – sanie radială, 4 – sanie verti cală
(axială), 5 – ghidaj înclinabil.
De menționat că, toate organele de lucru ce execută mișcări de avans, execută și mișcări de
poziționare a sculei față de semifabricat, înainte de executarea efectivă a unei operații de prelucrare
prin așchiere.
Mecanisme pentru reglarea în trepte a avansului continuu
Mecanismele pentru reglarea în trepte a avansului continuu poartă denumirea de cutii de
avansuri. Acestea pot avea structuri asemănătoare cutiilor de viteze, realizând avansuri sau viteze
de avans or donate în progresie geometrică. Ele diferă de cutiile de viteze prin:
 gabarit, care este mai mic, datorită puterii mai mici transmise;
 existența, eventual, a unor ramificații (după mecanismul de reglare propriu -zis) pentru
obținerea mișcărilor de avans dup ă mai multe direcții;
 existența, eventual, a unei ramificații în paralel cu mecanismul de reglare, pentru deplasarea
cu viteză rapidă a organelor de lucru.

19
Pe lângă cutiile de avansuri de tip cutie de vite ze, la mașinile -unelte se utilizează frecvent și
mecanisme specifice pentru reglarea în trepte a avansului, spre exemplu:
Figura 2.2.2. Mecanismul cu con Norton

Figura 2.2.4. Mecanismul cu pană amovibilă: a) schema cinematică, b) schema constructivă
În cazul mașinilor cu comandă numerică, poziționarea piesei în raport cu scula așchietoare
se realizează prin intermediul ghidajelor și a șuruburilor cu bile sau cu cremalieră.
Figura 2.2.3. Mecanismul cu blocuri baladoare
Figura 2.2.5. Șurub cu bile

20
Acționările de precizie în int eriorul cnc -urilor se realizează preponderent cu motoare pas cu
pas (fig. 2.2.8.) , transmiterea cuplului facând u-se cu curele de transmisie din țate (fig. 2.2.9.)

Figura 2.2.6 Pinion și cremalieră
Figura 2.2.7 Ghidaj cu bile
Figura 2.2.8. Motor pas cu pas
Figura 2.2.9. Roți și curea dințată

21
2.3. Parametrii mașinilor unelte
Prelucrările prin așchiere se pot defini și clasifica după mai multe criterii. Un criteriu larg
acceptat este cel al tipului mișcărilor executate de semifabricat și respectiv de scula așchietoare,
combinat, de obicei, cu cei al tipului sculei, pentru cele mai reprezentative tipuri de prelucrări.
Un alt criteriu important de clasificare este cel al preciziei prelucrărilor. Din acest punct de
vedere, prelucrările pot fi:
 de degroșare (de exemplu, strunjire, rabotare, găurire, mortezare);
 de semifinisare (de exemplu, strunjire, frezare, alezare);
 de finisare (de exemplu, strunjire, frezare, rectificare, alezare);
 de suprafinisare (de exemplu, rodare, honuire, lepuire, lustruire).
Desfășurarea unui proces de prelucrare prin așchiere are ca scop îndeplinirea condițiilor de
precizie dimensională și de formă a pi eselor realizate. Datorită interacțiunilor exercitate între
subansamblele elementelor componente ale sistemului tehnologic precum și a influențelor diferiților
factori de proces, criteriile impuse pentru precizia prelucrării nu sunt întotdeauna respectate. Pentru
a evidenția respectarea condițiilor de precizie a prelucrării în cazul semifabricatelor cilindrice
prelucrate prin strunjire se cer a fi precizate condițiile de bază necesare desfășurării operației de
așchiere.
Generarea suprafețelor pieselor prelucrate prin strunjire presupune parcurgerea de către vârful
sculei așchietoare a unei traiectorii elicoidale. P rin aceasta înlăturându -se excesul de material
prevăzut ca adaos de prelucrare. Matematic, acest lucru poate fi reprezentat prin deplas area unui
punct notat generic M, definit de vectorul său cu raza r și unghiul de rotație 0 î ntr-un plan P pe o
traiectorie elicoidală.
Figura 2.3.1. Generarea suprafețel or obținute prin strunjire

22
Prin intermediu l aproximării matematice a curbei descrise de traie ctoria punctului M pe piesă,
prin interpolare liniară, se poate stabili ecuația de mișcare a vârfului sculei așchietoare (ce cuprinde
și erorile de prelucrare) în mișcarea de generare a formei geometrice a piesei dorite.
Astfel, rezultatul deplasării punct ului analizat va putea fi luat în considerare drept bază de
pornire în cercetarea preciziei de prelucrare.
Precizia de prelucrare se definește ca fiind griului de corespondență a dimensiunilor, formei (macro
și micro geometrice) geometrice și poziției rela tive a suprafețelor pieselor prelucrate prin operații
de prelucrare mecanică, cu valorile indicate în desenele de execuție. Cu cât erorile ce rezultă în urma
prelucrării au valori mai mici. cu atât precizia prelucrării este mai mare.
Parametrii de precizie geometrică:
 rectilinitatea și paralelismul ghidajelor M.U.;
 planeitatea meselor;
 bătaia radială a arborilor principali;
 coaxialitatea diferitelor organe de lucru;
 perpendicularitatea diferitelor organe de lucru.

Figura 2.3.1. Abaterea de la paralelismul ghidajelor longitudinale ale strungului paralel fata de axa arborelui principal în plan
orizontal
Unde, 𝑥 – lungimea suprafeței cilindrice de rază 𝑟
∆𝑟 – mărimea abaterii radiale
𝑡𝑔 ∆𝛼0= 𝐵𝐵′/ 𝐴𝐵 = ∆ 𝑟/ 𝑥 → ∆ 𝑟= 𝑥 ∙ 𝑡𝑔 ∆𝛼0
eroarea diametrală maximă Δ 𝑑 = 2𝑥 ⋅ 𝑡𝑔Δ𝛼0

23
Eroarea diametrală variază liniar cu lungimea de prelucrare, respectiv cu abaterea unghiulară
în plan orizontal.

Figura 2.3.2. Abaterea de la paralelismul ghidajelor longitudinale ale strungului paralel f ață de axa arborelui principal în plan
orizontal și vertica l

2.4. Erori de prelucrare
Orice mașină în general este constituita din ansambluri, subansambluri și organe componente.
Procesul de proiectare se desfășoară de obicei de la general la particular, iar procesul de execuție se
desfășoară în sens invers. Se execută piesele simple care se montează în subansambluri și
ansambluri din care rezultă mașina respectivă.
Procesul de montare constă în general din asamblarea pieselor astfel încât suprafețele cu
aceea și formă geometrică să vină în contact sau dimensiunile lor să formeze anumite rapoarte.
În procesul de prelucrare se folosesc metode, utilaje, dispozitive etc. care nu sunt perfecte si
ca urmare, piesele prelucrate se obțin cu abateri de la dimensiuni, fo rme geometrice, microgeometrie
etc.

24
La proiectare se cunoaște faptul că modelul fizic, respectiv piesa prelucrată, se obține cu
imprecizii, când se prescriu abateri admisibile și raționale care se trec pe desenul piesei. Abaterile
trebuie să fie admisibil e pentru a corespunde condițiilor normale de funcționare și raționale pentru
a fi realizate la un cost minim.
Datorită imperfecțiunii metodelor și mijloacelor de prelucrare, piesele prelucrate se obțin cu
abateri de la dimensiuni, forme geometrice etc. Gra dul de concordanță dintre modelul fizic – piesa
prelucrată și modelul teoretic exprimat prin desen se numesțe precizie de prelucrare.
Mașina -unealtă se constituie din ansamblul componentelor cu rol de a asigura condițiile optime
de desfășurare a unui proce s de prelucrare. Acest lucru implică stabilitatea și respectarea poziției
reciproce a unor subansamble componente ale sistemului tehnologic față de altele în timpul
desfășurării procesului de prelucrare. Atunci când această condiție nu este satisfăcută sun t favorizate
condițiile apariției erorilor de prelucrare.
Astfel, inexactitatea de execuție a mașinilor -unelte poate influența starea de echilibru a
sistemului și implicit a generării următoarelor erori de prelucrare:
– vibrația arborelui principal: provocată de ovalitatea lagărelor pe care se sprijină acesta;
– bătaia radiată a vârfului din păpușa fixă;
– abaterea traiectoriei vârfului sculei așchietoare de la poziția normală de prelucrare.
Pentru ultimii doi factori, respectiv bătaia radială și abat erea vârfului sculei așchietoare, în
cadrul studiului vor fi analizate posibilitățile de măsurare și contracarare a influenței manifestate
asupra rigidității sistemului tehnologic.
Erorile cauzate inexactității de execuție a sistemului tehnologic, menționă m:
 abaterile de la rectilinitate ale ghidajelor,
 abaterile de la paralelism și perpendicularitate ale ghidajelor batiului față de axa de
rotație a arborelui principal al mașinii;
 erorile de formă ale fusurilor arborelui principal și ale lagărelor;
 erorile șurubului conducător.
Se cade a preciza că erorile geometrice se accentuează în timp datorită fenomenului de uzură ce
apare în funcționare.
Abaterile de la paralelism ale ghidajelor mașinii -unelte față de axa de rotație a arborelui principal
pot să apară î n plan orizontal, vertical sau concomitent.

25

De asemenea, ovalitatea fusurilor arborelui principal precum și a lagărelor se copiază pe pie sa
de prelucrat . La fel și în cazul erorilor ce apar datorită șurubului conducător, cum ar fi eroarea de
pas a filetulu i și eroarea de bătaie frontală.
Clasificarea factorilor ce au influență asupra formei finale a piesei prelucrate depind de:
– erorile cinematice ale mașinii -unelte;
– variațiile de temperatură introduse prin intermediul componentelor mașinii -unelte sau/și de
mediului de lucru;
– rigiditatea sistemului mașină -unealtă -sculă așchietoare -piesă;
– modul de fixare și așezare a piesei în dispozitivele de prindere ale mașinii;
– uzura sculei așchietoare;
– deformațiile elastice ale sistemului de prelucrare datorită forțelor de așchiere;

Uzura sculei duce la:
 abateri dimensionale;
 înrăutățirea rugozității suprafeței prelucrate;
 încălzirea sculei și a piesei;
 creșterea consumului de energie;
 distrugerea muchiei așchietoare.

Figura 2.4.1. Apariția uzurii pe fațetele de lucru ale sculei așchietoare

26
Uzura pe fața de așezare se datorează în general frecărilor dintre fața de așezare și semifabricat.
Căldura degajată în cadrul procesului și înmagazinată de către sculă, conduce la diminuarea
performanțelor p arametrilor fizicomecanici ai materialului acesteia.

Figura 2.4.2. Dependența durabilitate -viteză de așchiere, respectiv productivitate -viteză de așchiere
Valoarea recomandată a vitezei de așchiere pentru scule din oțel rapid este în general aceea
căreia îi corespunde o durabilitate de 60 -120 min. iar pentru scule din carburi metalice 30 -60 min.
Odată cu creșterea vitezei durabilitatea sculei se reduce rapid, iar dacă viteza de așchiere este mică
durabilitatea sculei este mare iar productivitatea mică.
Factorii care contribuie în cea mai mare măsură la uzura feței de degajare sunt:
 Solicitări mecanice și termice;
 Abraziunea mecanică;
 Depunerile pe tăiș;
 Fenomenele de difuziune;
 Arderile;
 Oxidările;
 Curenții termoelectrici.

27
Influența cea mai mare asupra preciziei dimensionale o are uzura pe direcția radială, uzura în
direcție perpendiculară pe suprafața de prelucrat. Se ajung la erori de până la 40 %, deoarece muchia
principală de aș chiere nu se află întotdeauna în vârful cuțitului.

Figura 2.4.3. Uzura dimensională a sculei
𝑢 = ℎ ⋅ 𝑡𝑔𝛼

Figura 2.4.4. Influența uzurii sculei asupra dimensiunii prelucrare – hr – uzura pe direcție radială;
– hα – uzura pe fața de așezare;
– hγ – uzura pe fața de degajare.

dsf = d i + 2 ⋅ hr
Figura 2.4.5. Diagrama uzurii dimensionale în funcție de timp I – zona de uzură mărită;
II – zona de uzură normală;
III – zona de uzură rapidă.

28

Uzura poate fi exprimată în funcție de timpul de așchiere, de lungimea drumului parcurs de sculă
pe piesă sau în funcție de secțiunea totală a așchiei desprinsă de pe piesă.
I – zona uzurii inițiale, de rodaj: corespunde timpului în care are loc aplatizarea micro –
neregularităților de pe o scula nouă sau nou ascuțită. Valoarea ei este până la 5-15 µm și se pro duce
pe o lungime de așchiere de până la 3000 m.
II – zona uzurii normale: când variația este aproximativ liniară. Pe această perioadă se definește
uzura relativă: 𝑢𝑟 = 𝑡𝑔 𝛼 [ 𝜇𝑚 103𝑚 ]
III – zona uzurii catastrofale: scula se ascute sau se înloc uiește.
Uzura u exprimată în funcție de lungimea de așchiere:
𝐿 = 𝑣 ⋅ 𝜏
unde: 𝑣 – viteza de așchiere [m/min];
𝜏 – timpul de lucru al sculei [mi n];
L – lungimea parcursă de vârful sculei în timpul 𝜏 [m].
Uzura specifică: 𝑢𝑠𝑝 = 1000 ⋅ u
L μm
1000 m
𝑢 = 𝑢𝑖 + 𝑢𝑠𝑝 L
1000 𝜇𝑚
Pentru determinarea uzurii specifice, cuțitul trebuie în prealabil rodat pe fața de așezare și
cea de degajare pentru a elimina uzura inițială.
𝑢 = 𝑢𝑠𝑝 L
1000 sau 𝑢𝑠𝑝 = u ⋅1000
L [μm
1000 m]
în cazul strunjirii avem:
𝐿 = π ⋅ d ⋅ l
1000 ⋅ s [m]
unde:
d – diametrul semifabricatului prelucrat [mm];
l – lungimea pe care se prelucrează semifabricatul [mm];
s – avansul [mm/rot].

29
Uzura dimensională în cazul prelucrării unui arbore prin strunjire produce o abatere
dimensională a diametrului. Abaterea dimensională ca urmare a uzurii sculei este:
Δ𝑑 = 2𝑢 [𝜇𝑚].
Relația lui Taylor între viteza de așchiere și durabilitatea sculei: 𝑣 ∙ 𝑇 𝑛=C, unde (C și n –
depind de cuplul de material sculă -piesă) Consideram n=0. 5 si C=400. Să determinăm rata de
creștere a durabilității sculei așchietoare dacă viteza de așchiere este micșorată cu 50%:

Deoarece C are aceeași valoare în ambele cazuri, ținând cont de relația 2:

Deoarece

Ridicăm la pătrat ecuația 3 și obținem:

Rezultă că prin micșorarea vitezei de așchiere cu 50% durabilitatea sculei așchietoare creste
cu 300%.

30
Sculele și dispozitivele de fixare ale acestora sunt elemente ale sistemului tehnologic care se
schimbă frecvent în funcți e de necesitățile tehnologice, de aici rezultând modificarea rigidității
sistemului tehnologic

Deformațiile termice ale sculei așchietoare provin din energia consumată în procesul de așchiere
ce se transformă în căldură.
Modul de variație a temperaturii este important de cunoscut deoarece:
• Afectează drastic rezistența, duritatea și du rabilitatea sculei așchietoare;
• Generează modificări dimensionale ale sculei în timpul prelucrării îngreunând controlul
preciziei dimensionale;
• Poate provoca deteriorări ale muchiei sculei așchietoare
Figura 2.4.6. Deformarea corpului sculei așchietoare la prinderea în consolă
Figura 2.4.7. Variația erorilor datorate deformației sculei la
prelucrarea alezajelor cu cuțit -bară de alezat

31
Lucrul mecanic de forfecare al materialului piese i și apariția frecării dintre fața de degajare a
sculei și așchie, respectiv fața de așezare a sculei ș i suprafața prelucrată a piesei produc, de
asemenea, căldură.
Principalele surse generatoare de căldur ă sunt zona de forfecare primară a așchiei și inter fața
sculă -așchie (gradientul maxim de temperatură nu se află la vârful sculei ci puțin deasupra acestuia) .
În cazul strunjirii valoarea medie a temperaturii degajate în procesul de așchiere poate fi
determinat cu relația:
𝑇 ≅ 𝑣𝑎 ∙ 𝑠b
a, b – constan te;
v- viteza de așchiere,
s- avansul
Temperatura este influențată major viteza de așchiere. La creșterea vitezei de așchiere scade
timpul în care căldura ar putea fi disipată, în consecință, crește temperatura. O mare parte din căldura
generată este preluată de așchie. Repartizarea cantității de căldură între așchie, semifabricat și sculă
depinde de procesul de prelucrare și condițiile în care are loc așchierea.
Deși procentul de căldură preluat de scula așchiet oare este mic (în raport cu cantitatea de căldură
preluată de semifabricat și așchii) are o deosebită importanță dată fiind masa sculei mult mai mică
în raport cu cea a semifabricatului
Operația Așchie [%] Semifabricat [%] Scula așchietoare [%]
Strunjire
(v=100m/min) 75 20 4 – 4,5
Găurire 25 54 20

32
Deformația termică mai mare în cazul plăcuțelor amovibile se datorează faptului că acea
cantitate de căldură se propagă în masa mică a plăcuț ei în raport cu masa cuțitului monobloc. În
același timp transmiterea căldurii de la plăcuță la corpul sculei se face cu pierderi.
După un anumit timp schimbul de căldura dintre scula așchietoare și mediu ajunge la un regim
staționar, unde deformațiile termice se mențin între anumite limite relativ constante. Cea mai
eficientă metodă de reducere a deformațiilor termice ale sculei așchietoare constă în reducerea
temperaturii în zona de așchiere prin folosirea lichidelor de răcire.

Figura 2.4.8. Variația deformației termice a sculei așchietoare
Figura 2.4.9. Variația diametrului piesei datorită deformației termice a sculei așchietoare

33
2.5. Scule și dispozitive
2.5.1. Numărul muchiilor așchietoare
Regula aici ar fi „cu cât mai multe, cu atât mai bine”. O plăcuță de strunjire, spre exemplu, cu
un număr dublu de muchii așchietoare, în mod normal nu are prețul dublu. In ultima perioadă, în
special în ultima decadă, cercetările efectuate în domeniile canelării, debitării, frezării chiar, au dus
la dublarea numărului de colțuri pe plăcuță. Este de acum o decizie absolut nor mală și la ordinea
zilei să înlocuiți capetele de frezare echipate cu plăcuțe cu 4 muchii așchietoare cu altele modeme,
prevăzute cu plăcuțe cu 16 colțuri, de exemplu. De asemenea, numărul buzunarelor cu care este
echipat capul de frezat are efect direct a supra avansului de lucru și a productivității.
Figura 2.5.1. Plăcuțe de diferite carburi și rupătoare de șpan

2.5.2. Comparația dintre scule monobloc versus scule modulare
Sculele cu dimensiuni reduse se realizează cu preponderență î n construcție monobloc, în cazul
celor de dimensiuni mari se prestează realizarea in construcție modulară, cu multiple avantaje. Să
ne gândim numai la situația î n care scula se deteriorează. Costul acelui element deteriorat, prin a
cărui înlocuire se rezol vă problema, este evident mai redus decât al unei scule monobloc
echivalente. Acesta este un avantaj incontestabil, în special în cazul operațiilor de candare și de
alezare.

Figura 2.5.2 . Freză modulară cu plăcuțe și freze monobloc

2.5.3. Comparația dintre scule standard versus scule multifuncționale
O regulă generală, ar fi aceasta: „Cu cât este piesa de dimensiuni mai mici, cu atât mai mult se
pretează utilizarea unei scule multifuncționale." Spre exemplu, o sculă multifuncțională capabilă
să găurească, să strunjească exterior și interior, să fileteze și să șanfreneze, ridică productivitatea
indubitabil. De asemenea, cu cât este mai mare complexitatea piesei de realizat, cu atât este mai
recomandabil să lucrăm cu scule multifuncționale. Mașina -unealtă produ ce bani atunci când scula
se găsește în așchîere și nu atunci când îi înlocuim plăcuțele.
Odată cu introducerea comenzilor numerice pe mașinile -unelte, gândirea generală a fost că
se va introduce în program profilul piesei și în niciun caz că acesta va fi transpus pe sculă.
Ideea de scule speciale era practic anulată. Astăzi, aproximativ 15% din sculele utilizate la
prelucrarea seriilor mari și de masă sunt speciale deoarece sunt realizate astfel dimensiuni și profile
precise, se micșorează timpii auxiliari , crește productivitatea, scade procentul de rebuturi.
În cazul producțiilor de serie , loturi mari de fabricație, trebuie luat neapărat în considerare
utilizarea sculelor speciale, cu contribuție majoră în reducerea timpului de ciclu. Avantajele pe
care sc ulele speciale le aduc în acest tip de producție, anulează diferențele de preț dintre acestea și
sculele standard, aducând profituri suplimentare, altfel de nerealizat.

35
2.5.4. Formarea și controlul așchiei
Deși prelucrarea prin așchiere în fond produce șpan, să nu uităm că de fapt scopul este să
obținem în final piese con forme. În mod cert, așchia „vorbește” cel mai clar despre cum lucrează
o sculă. Deși există o preocupare permanentă pentru acest subiect, trebuie să recunoaștem că cei
mai mulți dintre noi nu cunoaștem „limbajul” șpanului. „Un șpan bun nu influențează negativ
producția, pe când unul rău, da”.

Plăcuțele sunt realizate cu diferite profile ale zonei de degajare, de la geometrii dedicate
operațiilor de mare finețe până la cele de degroșare . Cu cât e mai mic șpanul, cu atât e mai greu
de fragmentat. Controlul asupra așchiei este o problemă generală în cazul materiale lor cu
ductilitate ridicată. Nu se poate schimba comportamentul materialului în așchiere, decât da că
facem o alegere corectă a sculei, a vitezei de așchiere, a avansului, a adâncimii de așchiere, a
razei la colț etc.
2.5.5. Comparația dintre scule de ultimă ori versus scule standard uzuale
Evoluția sculelor așchietoare din ultima perioadă a fost spectaculoas ă. De regula,
productivitatea lor s -a dublat cu trecerea fiecărei decade. Pe de altă parte, verificând
recomandările referitoare la regimul de așchiere pentru o sculă produsă acum 10 ani și
comparându -l cu cel actual pentru scula simil ară de noua generație , observăm că volumul dublu
Figura 2.5.4. 1. Formarea șpanului în procesul
de frezare cu freză monobloc
Figura 2.5.4.2, Formarea șpanului în procesul
de frezare cu freză modulară
Figura 2.5.4.3. Formarea șpanului în procesul de strunjire Commented [M1]:

36
de așchii în unitatea de timp menționat anterior se realizează acum cu un consum de putere cu
30% mai scăzut.
Sculele noi, modeme, sunt realizate din carburi mai tenace și în același timp mai durabile,
dedicate unor viteze de aș chiere superioare și generează forțe de așchiere mult reduse. Ele sunt
echipate cu spărgătoare de așchii cu grad ridicat de universalitate, iar sorturile de carbură au
spectru larg de acțiune din punctul de vedere al tipurilor de materiale pe care le prelu crează.
Astfel, tendința în prezent este de a universaliza sculele, sau mai bine zis de a anula
„sensibilitatea" lor pentru cât mai multe tipuri de prelucrări. De asemenea, din ce în ce mai mult,
sculele devin multi funcționale și realizate, pe cât posibil , în sisteme modulare; ambele calități
reduc stocurile de scule la utilizator (și cheltuielile aferente) și în același timp măresc
capabilitățile.
Au fost dezvoltate scule pentru abordări noi ale prelucrărilor, absolut surprinzătoare la prima
lor apariție. Spre exemplu, au fost create scule de tip plunjer, pentru strunjire cu plăcuțe
poziționate tangențial în buzunar, capete de frezat pentru prelucrări cu avansuri rapide, scule
destinate vitezelor foarte ridicate, scule cu răcire, scule destinate prelucrări lor în material, foarte
dure.

2.6. Concluzii
Din analiza literaturii de specialitate s -a evidențiat faptul că problematica erorilor de
prelucrare generate în cadrul procesului de strunjire a reprezentat o preocupare încă din primele
stadii ale cercetărilor pri vind precizia prelucrării prin așchiere.
Cercetările au urmărit identificarea surselor generatoare de erori de prelucrare, surse
clasificate în două mari categorii: caracteristicile sistemului tehnologic și parametrii regimului de
așchiere. Aceste cercetări au fost realizate în mod sistematic mai ales în privința influenței forțelor
de așchiere, uzurii sculei așchietoare, adâncimii de așchiere și mai puțin sistematic privind
influența rigidității sistemului tehnologic asupra preciziei de prelucrare.
Relativ la aportul tehnic și economic al comenzii numerice, se pot concluziona
următoarele: – comanda numerică permite progresul spre excelență în fabricație pentru că ea
asigură: precizie ridicată, repetitivitatea ei, fiabilitate – flexibilitate și calit ate, indispensabile într –
o economie de piață. – comanda numerică asigură fabricație de piese cu eforturi materiale și
financiare minime.

37
III. Meto de și tehnici de calitate utilizate în procesele tehnologice de
prelucrare
3.1. Importanța calității
Conform ISO 8402 -1986 (EN -28402 -1991): CALITATEA reprezintă ansamblul
caracteristicilor unei entități materiale sau nemateriale care -i conferă aptitudinea de a satisface
necesitățile exprimate.
Necesitățile cuprinse și exprimate într -un contract se numesc specificații și su nt obligatorii
pentru produsul/serviciul în cauză. Când necesită țile nu sunt exprimate, prevă zute în relația
producător -consumator, ele sunt implicite, ele pot fi identificate de producător și sunt potențiale
surse de noi piețe sau dezvoltarea celei existe nte. Calitatea în accepțiunea de azi a fost un deziderat
de la primele forme de diviziune a muncii, dar controlul calit ății și ingineria calită ții sunt rezultatul
dezvoltării producției de serie, respectiv de masa. Privită ca un concept, noțiunea de calita te
include două aspecte: – un aspect de tip caracteristică tehnică, conformitatea cu specificații
prevăzute în documente; – un aspect de tip valoric, o valoare a produsului, acea capacitate de a fi
conform necesităților și a satisface anumite necesități.
Sintetic, pașii ce trebuie parcurși de producător pentru a răspunde corect solicitărilor pieței
sunt prezentați în figura 3.1.1. În tot acest parcurs calitatea rămâne o componentă esențială, altfel
există riscul obținerii unui produs nevandabil. Pașii sunt ordonați în așa numita „spirală a calității”.

Figura 3.1.1. Spirala calității

38
Calitatea asigură în bună parte competitivitatea produsului. Aceasta este rodul cumulat al
următoarelor obiective ale firmei, atent urmărite:
 produse și servicii de calita te;
 cost mic al procesului de producție;
 punctualitate contractuală.
Pentru ca piesele prelucrate să corespundă caracteristicilor funcționale si de exploatare în
cadrul ansamblurilor în care sunt montate, se impune ca acestea să se încadreze în limitele de
toleranța prescrise prin desenul de execuție. în baza acestor considerente apar două moduri de
exprimare a concordanței preciziei de prelucrare ce trebuie obținută și cea care rezultă în urma
desfășurării procesului de prelucrare:
1. prin intermediul ab aterilor de prelucrare;
2. prin intermediul erorilor de prelucrare
Abaterile de prelucrare pot fi definite ca valori ce depășesc limitele stabilite prin toleranțele
prescris e reperului ce trebuie executat .
Erorile de prelucrare pot fi definite ca valori mari ale abaterilor de prelucrare.
În fond cei doi termeni utilizați în mod curent în practica industrială nu diferă ca fond. deoarece
caracterizează nerespectarea condițiilor de precizie impuse pieselor prelucrate. Ele diferă doar ca
valoare întrucât eror ile de prelucrare sunt înregistrate ca valori ce depășesc cu mult limitele de
toleranță prescrise .

39
3.2. Metode și tehnici de calitate
Respectarea condițiilor de precizie a prelucrării depind de factorii care de prelucrare precum
și de măsura în care aceștia determină apariția erorilor în funcție de influențele manifestate în
cadrul procesului de prelucrare sau mai multe cauze ce le -au generat, pot fi urmărite efectele asupra
precizie erorilor de prelucrare. A cest lucru poate fi evidențiat prin intermediul diagram ei cauză –
efect prezentate în figura 3.2.1.
Domeniile de aplicare a diagramei menționate sunt multiple:
● identificarea cauzelor nerealizării calității de conformitate;
● determinarea cauzelor scăderii volumului de vânzări și a ratelor de profit;
● identificarea cauzelor creșterii numărului de reclamații, cu efect nefavorabil asupra imaginii
firmei;
● stabilirea relațiilor dintre proprietățile unui produs.
Avantajele ut ilizării diagramei cauză -efect sunt:
– ajută la ide ntificarea cauzelor de bază, – stimulează participarea grupului,
– este ordonată și ușor de descifrat și scoate în evidență relațiile dintre cauză și efect,
– arată ce poate fi schimbat,
Figura 3.2.1. Diagrama cauză -efect sau I shikawa

40
– participanți i capătă cunoștințe noi, legate de procesul respectiv, întrucât află mai multe detalii
despre factorii ce influențează acest proces și relațiile dintre ei,
– determină acele zone ce necesită informații suplimentare
În figura 3.2.2. se prezintă câteva dintre cele mai importante surse ce duc la apariția erorilor
de prelucrare.
Determinarea analitică a erorii totale de prelucrare presupune determinarea sau cunoașterea
tuturor valorilor parțiale, cauzate de diverși factori ai preciziei de prelucrare. Aceste calcule se fac
în condițiile cunoașterii influenței tuturor factorilor.
Se po ate stabili cu exactitate ponderea influenței diferiților factori asupra preciziei de
prelucrare și se pot lua măsuri de asigurare a preciziei de prelucrare.
Erorile:
– grosolane – datorate neatenției sau lipsei de calificare a personalului;
– sistematice;
– aleatoare.
Figura 3.2.2. Sursele erorilor de pre lucrare

41
unde:
• εT este eroarea totală de prelucrare;
• εS – suma algebrică a erorilor sistematice;
• – suma vectorială a erorilor întâmplătoare;
• εg – eroarea cauzată de imprecizia geometrică a elementelor sistemului tehnologic;
• εo – eroarea de orientar e a elementelor sistemului tehnologic;
• εde – eroarea cauzată de deformațiile elastice ale elementelor sistemului tehnologic;
• εdt – eroarea cauzată de deformațiile termice ale elementelor sistemului tehnologic;
• εu – eroarea cauzată de uzura elementelor si stemului tehnologic;
• εmc – eroarea de măsurare constantă;
• εmv – eroarea de măsurare variabilă;
• εHB– eroarea cauzată de variația durității materialului semifabricatului;
• εA – eroarea cauzată de variația adaosului de prelucrare;
• εfv – eroarea de fixare v ariabilă;
• εTI – eroarea datorată tensiunilor interne din structura materialului piesei.
În relațiile de calcul (1), (2) și (3) corespunzătoare erorii totale de prelucrare, se poate
considera semnul “+” sau “ -“ în funcție de sensul influenței factorului de precizie luat în
considerare.
În orice situație reală, pentru prelucrarea unui anumit reper pot fi utilizate mai multe
variante tehnologice. Chiar dacă toate aceste variante ar fi valabile, numai una din acest ea este
optimă . Se preconizează în tehnologia modern ă căutarea pe baza științif ică a soluției sau soluțiilor
care duc la desemnarea variației optime .

42
Orice tendința de optimizare trebuie sa plece de la anumite cerințe numite în cazul de față,
criterii . Acestea pot fi de natura diferita, în funcție de specificul procesului de fabricație . Astfel de
criterii ca: precizia dimensionala si calitativa, costul de prelucrare, productivitatea, recuperarea
investițiilor s.a. sunt cele mai des întâlnite.
Figura 3. 2.3. Sistem de proiectare -optimizare
Pentru optimizare real ă a proceselor tehnologice trebuie să pornească de la elaborarea pe
baze științifice a unui sistem de proiectare – optimizare, care pornind de la informațiile de intrare
(cunoscute), trecând prin s tabilirea succesiunii operațiilor si fazelor si a regimurilor de așchiere ,
dau mărimi prelucrate (noi) care constituie informațiile necesare documentației tehnologice.
Un asemenea sistem de proiectare -optimizare este dat în schema din fig ura 3.2.3.

Diagrama Pareto are ca obiectiv:
● să separe problemele importante de cele posibile, astfel încât să te poți concentra asupra
ameliorării acestora,
● să aranjeze informațiile în funcție de prioritate sau importanță,
● să ajute determinarea problemelor c u adevarat importante, pe baza informațiilor și nu a
părerilor.
Diagrama Pareto a fost numită după Vilfredo Pareto, un economist italian din secolul
XIX, care a realizat un studiu despre bogăție și sărăcie în Europa, la începutul secolului XX. În
domeniul calității pionieratul acestei metode îi revine lui Pareto, care a constat că 80 % din
defecte provin din 20 % de acțiuni necorespunzătoare.

43
În construirea diagramei se parcurg următoarele etape:
● selectarea elementelor supuse analizei (tipurile de de fecte) și clasificarea lor în funcție de
cauză;
● stabilirea modalității de exprimare a elementelor (valori absolute sau relative);
● stabilirea perioadei culegerii datelor;
● culegerea și ordonarea datelor, în funcție de frecvența apariției lor;
● cons truirea diagramei utilizând graficul în bare;
● construirea curbei cumulative a frecvențelor, prin însumarea succesivă a ponderilor fiecărui
element, de la stânga la dreapta (în partea dreaptă a graficului).
Analiza diagramei Pareto permite de a aprecia ponderea cumulativă a principalelor tipuri
de defecte, formând prioritatea soluționării problemelor în domeniul calității.
Astfel la analiza unui reper pe o anumită perioadă de timp sau constatat apariția unui număr
de 371 de piese cu defecte, ale căror t ipuri de defecte sunt prezentate în tabelul 1 (tipuri de
defecte înregistrate la un reper).

44

Din figura 3.2.4. rezultă că prioritatea soluționării defectelor apărute se referă la primele
trei tipuri de defecte care reprezintă 82,2 % din totalul defectelor apărute.

Figura 3.2.4. Diagrama Pareto pentru tipurile de defecte apărute la un reper

45
IV. Implementarea metodelor calității asupra parametrilor fun cționali ai
mașinilor unelte la scule și dispozitive
4.1. Analiza cauzei -efect . Măsuri de optimizare.
Întocmirea unui proces tehnologic presupune rezolvarea tuturor problemelor legate de
transformarea semifabricatului în piesă finită, în condi țiile unei eficien țe tehnico -economice
ridicate. De acest lucru trebuie să se țină cont încă din faza de proiectare a piesei, deoarece o
anumită formă constructivă a piesei reclamă o anumită tehnologie de fabrica ție și un anumit tip
de semifabricat în func ție de tipul produc ției.
1. Calculul ritmului liniei tehnologice și a lotului optim de piese aflate simultan în fab ricație[5]
Acest calcul se efectuează numai în cazul produc ției de serie mare și masă și are următoarele
scopuri:
 asigurarea unei încărcări uniforme a ma șinilor sau utilajelor din linia tehnologică;
 aprovizionarea ritmică a liniei de montaj cu piese;
 evitarea sta ționării îndelungate a unui număr prea mare de piese pe linia de fabrica ție;
 evitarea schimbării repetate a dispozitivelor, sculelor și a reglajelor ma șinilor -unelte.
2. Alegerea semifabricatului
Se face încă din faza de proiectare de către ingin erul proiectant de piesă, care cunoa ște cel
mai bine caracteristicile acesteia. Este esen țială în stabilirea configura ției finale a piesei și a
structurii procesului tehnologic.
3. Divizarea procesului tehnologic în opera ții
Divizarea procesului tehnologic în opera ții, precum și stabilirea acestora se face în func ție de:
 mărimea configura ției piesei; de planul de fabrica ție;
 de numărul suprafe țelor de prelucrat;
 de gradul de finisare impus suprafe țelor func ționale;
 de modul de instalare a semifabricatelor pe ma șina-unealtă;
 de dotarea cu ma șini, utilaje și SDV -uri.
Fiecare piesă, supusă prelucrărilor mecanice, admite mai multe variante de proces tehnologic,
în func ție de forma func țional -tehnologică stabilită. Se admite orice variantă de p roces tehnologic

46
numai în cazul în care forma piesei este modificată corespunzător. În final se adoptă varianta de
proces tehnologic optim din punct de vedre tehnico -economic.
4. Indicarea ma șinilor -unelte (utilajelor) pentru fiecare opera ție
Pentru fiecar e variantă de proces tehnologic se indică ma șinile-unelte ținându -se cont de:
 condi țiile și restric țiile de prelucrare impuse de fiecare ma șină-unealtă;
 precizia de prelucrare asigurată;
 sculele utilizate;
 numărul suprafe țelor care se prelucrează simulta n la o singură instalare a piesei pe ma șina-
unealtă.
5. Alegerea bazelor tehnologice de prelucrare
Bazele tehnologice se stabilesc, pe cât este posibil, încă din faza de proiectare, prin
adoptarea unei forme func țional -tehnologice corespunzătoare. În cazul în care aceste baze
tehnologice stabilite prin proiectare nu sunt suficiente pentru execu ția în condi ții corespunzătoare
de precizie a piesei, tehnologul poate propune proiectantului adoptarea unor baze tehnologice
suplimentare prin modificarea desenului de execu ție.
6. Calculul și minimizarea erorilor de bazare
Se determină erorile de orientare pentru fiecare schemă de orientare posibilă și rațională
din punct de vedere tehnic, eliminându -se cele care nu corespund din punct de vedere a erorilor de
orienta re, alegându -se în final varianta optimă din punct de vedere tehnico -economic. În cazul
produc ției de serie mică sau individuală, nu se efectuează acest calcul deoarece schemele de
prelucrare nu se mai repetă.
7. Indicarea SDV -urilor necesare fiecărei oper ații
În general, SDV -urile folosite la prelucrarea pieselor componente ale utilajelor pentru
industria alimentara și pentru celuloză și hârtie sunt universale, iar acolo unde seria de fabrica ție
conferă acest lucru sau când precizia de prelucrare nu se poa te asigura cu acestea se pot folosi și
SDV -uri speciale sau specializate.
8. Calculul adaosului de prelucrare și a dimensiunilor intermediare
În produc ția de serie mare sau masă este necesară stabilirea riguroasă a dimensiunilor
semifabricatelor și a adao surilor aferente fiecărei opera ții, întrucât ma șinile de pe fluxul tehnologic
sunt reglate pentru a îndepărta o anumită cantitate de material, și pentru a ob ține un proces

47
tehnologic optim din punct de vedere tehnico -economic. Pentru produc ția individuală, adaosul de
prelucrare se stabile ște experimental -statistic, semifabricatele având un grad de apropiere cu piesa
finită redus.
9. Calculul regimurilor de lucru
Viteza de a șchiere, de deformare plastică, regimurile tehnologice de turnare, sudare, etc, se
stabilesc anticipat de către inginerul tehnolog în perioada de elaborare a procesului tehnologic,
pentru piesele executate în produc ția de serie mare sau masă și de către executant în cazul
produc ției individuale, în func ție de condi țiile concrete ale sistem ului tehnologic M.P.D.S. folosit.
10. Calculul preciziei de prelucrare pentru sistemul tehnologic M.P.D.S.
Plecându -se de la subpunctele 3 -9 se poate stabili precizia de prelucrare și se poate ac ționa
asupra ei. Aceste calcule se vor confrunta cu rezultatul verificării lotului de piese rezultat în urma
prelucrării efective pe linia tehnologică.
11. Alegerea și amplasarea ra țională a instala țiilor de ridicat și transportat a pieselor
În cazul produ cției individuale de utilaj de proces, amplasarea acestora se face în func ție
de amplasarea ma șinilor -unelte, pentru a se asigura o deservire completă a acestora. În procesul
de serie mare sunt specifice mărimii piesei, ritmului liniei și tipului de proces tehnologic.
12. Calculul normei de timp și de prelucrare
Norma de timp necesară prelucrării unei piese, într -o opera ție oarecare, se determină
analitic sau prin cronometrare în cazul proceselor ce se repetă, sau prin metoda experimental –
statistică sau a s imilitudinii în cazul produc ției individuale.
13. Calculul coeficientului de încărcare a utilajelor
Prin acest calcul se ob ține un indicator tehnico -economic capabil să ilustreze capacitatea
productivă a ma șinilor și utilajelor de pe linia tehnologică. Ace st coeficient se stabile ște anticipat
în cazul produc ției de serie și masă și se planifică în cazul produc ției de unicate sau de serie mică.
14. Sincronizarea opera țiilor procesului tehnologic
Acest lucru se desfă șoară numai la procesele tehnologice desfă șurate pe linii tehnologice
destinate unei singure piese sau unui număr mic de piese, cu scopul ob ținerii unei încărcări
uniforme și maxime a ma șinilor -unelte din linia respectivă.
15. Întocmirea schemei liniei tehnologice

48
Se face pentru fiecare variantă de proces tehnologic și are o importan ță deosebită în cadrul
produc ției de serie mare și masă, întrucât sintetizează modul în care au fost corelate și rezolvate
problemele enumerate mai sus. În produc ția individuală, aranjar ea ma șinilor -unelte se face pe
grupe de ma șini identice și această aranjare se reface dacă se schimbă profilul sec ției.
16. Alegerea variantei optime de proces tehnologic
Proiectarea mai multor variante de proces tehnologic permite alegerea celei mai optim e,
după efectuarea unui calcul analitic laborios care să ateste eficien ța tehnico -economică pentru
fiecare variantă. În produc ția individuală varianta cea mai optimă este stabilită de executant sau
de către tehnologul de sec ție pe baza experien ței proprii.
17. Întocmirea documenta ției tehnologice
Pentru produc ția individuală se întocme ște o fi șă tehnologică ce cuprinde indica ții sumare
asupra denumirii opera țiilor și succesiunii acestora, indicându -se în special valoarea normei de
timp necesară decontării a ctivită ții personalului de execu ție. În cazul produc ției de serie mare și
masă se întocme ște un plan de opera ții ce cuprinde informa ții referitoare la: ma șinile, SDV -urile
folosite, parametrii regimurilor de lucru, cotele și toleran țele diferitelor suprafe țe prelucrate, norma
de timp, schema de orientare și fixare a piesei, sistemele de ridicat și transportat, etc.
4.2. Metode de comp arație a diferiților parametri ai mașinilor comandate
numeric
Metoda „House of quality”
Aceasta presupune să luăm în vedere cerințele clientului și să le comparăm cu spe cificațiile
aparaturii. Trebuie să găsim, în funcție de domeniul de activitate, cerințele necesare aplicației. Mai
jos, în figura 4.2.1, sunt 10 cerințe dispuse în „casa calității”.

49

Figura 4 .2.1 House of Quality
4.3. Concluzii
Plecându -se de la studiile de marketing se face formularea temei de proiectare și studiul
tehnico -economic al produsului (proiectul teoretic) și în urma aprobării acestui studiu tehnico –
economic se trece la realizarea proiectului de execu ție sau a proiectului tehnic .
Întocmirea unui proces tehnologic presupune rezolvarea tuturor problemelor legate de
transformarea semifabricatului în piesă finită, în condi țiile unei eficien țe tehnico -economice
ridicate. De acest lucru trebuie să se țină cont încă din faza de proiectare a piesei, deoarece o

50
anumită formă constructivă a piesei reclamă o anumită tehnologie de fabrica ție și un anumit tip
de semifabricat în func ție de tipul produc ției.
Introducând cât mai multe informații în analiza cauză -efect sau pareto, se pot eficientiza
procesele de producție încă de la începutul ei.

V. Concluzii finale
Din analiza literaturii de specialitate s -a evidențiat faptul că problematica erorilor de
prelucrare generate în cadrul procesului de stru njire a reprezentat o preocupare încă din primele
stadii ale cercetărilor privind precizia prelucrării prin așchiere.
Cercetările au urmărit identificarea surselor generatoare de erori de prelucrare, surse
clasificate în două mari categorii: caracteristici le sistemului tehnologic și parametrii regimului de
așchiere. Aceste cercetări au fost realizate în mod sistematic mai ales în privința influenței forțelor
de așchiere, uzurii sculei așchietoare, adâncimii de așchiere și mai puțin sistematic privind
influe nța rigidității sistemului tehnologic asupra preciziei de prelucrare.
Relativ la aportul tehnic și economic al comenzii numerice, se pot concluziona
următoarele: – comanda numerică permite progresul spre excelență în fabricație pentru că ea
asigură: preciz ie ridicată, repetitivitatea ei, fiabilitate – flexibilitate și calitate, indispensabile într –
o economie de piață. – comanda numerică asigură fabricație de piese cu eforturi materiale și
financiare minime.
Astăzi, comanda numerică este mai economica si poate fi utilizată în cazul produc ției de
serie mic ă sau pentru p roducție individuală, chiar si î n cazul formelor complicate ale pieselor.
Cel mai important avantaj reprezint ă, îmbun ătățirea automatiz ării. Intervenția operatorului
în producerea pieselor ar putea fi redus ă sau chiar eliminat ă. Multe masini CNC pot functiona
nesupravegheate pe parcusul ciclului de prelucrare, oferind beneficii precum: reducerea gradului
de oboseala a operatorului, a greselilor provovate de erorile umane, o productie previzibi la.
Un alt avantaj al tehnologiei CNC este rapiditatea si precizia pentru piesele finite. Odata
ce un program este implementat, cu aceeasi precizie si rapiditate se pot face una, zece sau o suta
de piese de aceeasi calitate si cu acelasi timp de prelucrare .
Al treilea beneficiu îl reprezintă flexibilitatea. Mașinile executa programe, așadar
schimbarea prelucrării este la fel de ușoară precum încărcarea unui program. Odată ce programul

51
este realiz at, prima piesa este executata î ntr-un mod corect, acesta poat e fi salvat si utilizat la
nevoie.
Un alt beneficiu important de mentionat este faptul ca masinile CNC pot face conturarea
in spatiu 3D, acest lucru fiind imposibil de realizat pentru o masina -unealta clasica.
Printre beneficiile nenumarate, mentionam si repetablitatea. Un strungar, indiferent cat de priceput
ar fi el, nu va putea realiza doua piese identice. Ele vor trebui reajustate. Pe de alta parte, o masina
CNC va face 10, 100 sau 1000 de piese identice.
Avand in vedere toate acestea, notam cateva ava ntaje finale extrem de atragatoare. Astfel,
utilizatorii de masini -unelte CNC vor reduce costurile de productie pentru piesele de care au
nevoie, vor reduce costurile pentru scule special si timpul de pregatire al unei masini. Vor reduce
din personal, aspe ct care va aduce beneficii financiare considerabile.
Insa unul dintre cele mai importante beneficii este cresterea calitatii produselor. Niciun om
nu poate egala o masina CNC in ceea ce priveste precizia miscarilor. Masinile CNC lucreaza cu
unitati de masu ra foarte mici.
Desi avem un numar mare de avantaje, vom mentiona si dezavantajele pe care utilizatorul le poate
avea.
In primul rand, atunci cand vorbim despre instalarea unei masini CNC vorbim despre
investitii mari, pe care nu si le poate permite o firm a mica.
Automat, pentru a fi rentabila achizitionarea unei masini CNC, utilizatorul trebuie sa aiba nevoie
de o productie mare. Daca se executa putine piese, timpul si costurile realizarii programului
necesar pot fi mai mari decat cele obtinute prin utiliz area unei masini clasice. Pe masura ce
numarul de piese realizate creste, masina CNC devine cu adevarat economica.
Costurile de intretinere ale unei masini sunt mari, de asemenea, asa ca utilizatorul va avea
nevoie de specialisti. De asemenea, o colabora re cu un furnizor serios si competent
pentru componentele CNC, componentele electrice, pneumatice si hidraulice este primordiala
pentru utilizatorul masinii .
Pentru o fabrică modernă și versatilă este recomandată o analiză în prealabil a situației și a
domeniului de activitate, după care se pot alege metodele de prelucrare, cantărind avantajele și
dezavantajele evidențiate cu ajutorul diagramelor specifice.

52
Plecându -se de la studiile de marketing se face formularea temei de proiectare și studiul
tehnico -economic al produsului (proiectul teoretic) și în urma aprobării acestui studiu tehnico –
economic se trece la realizarea proiectului de execu ție sau a proiectului tehnic
După realizarea proiectului tehnic se trece la aprobarea lui, fază care presupune ample
dezbateri la nivel managerial, după care se realizează documenta ția de execu ție a prototipului
experimental

53
Bibliografie
[1] Utilaje Si Echipamente Pentru Prelucrari Mecanice – I – Gabriel Frumusanu, Galați – 2008
[2]Study And Analysis Of CMMRF For Nano -Finishing Of Aluminium Alloy , Mechanical
Engineering Department – Thapar University, Patiala , 2015
[3]Utilizarea Mașinii De Comandă Numerică ( CNC ) Pentru Prelucrarea Matrițelor, Universitatea
„Transilvania ”, Brașov
[4] Dezvoltări Actuale Privind Inst rumentele Clasice Ale Calității (I) – Gheorghe Lucian Fulea,
Maria n Borzan, Marius Bulgaru, Sebeș – 2013
[5] Tehnolgia Fabricării Și Reparării Utilajului Tehnologic – Alma Mater , Bacău – 2001
Tehnologii De Fabricație – Domnita Frățilă ,Editura Utpress Cluj-Napoca – 2019
http://home.iitk.ac.in/~nsinha/CNC.pdf
http://www.sim.tuiasi.ro/wp -content/uploads/Gheorghiu -ICPM.pdf