Lucrarea de față are ca obiectiv studiul proceselor tehnologice de prelucrare prin așchiere și erorile ce apar în utilizarea mașinilor unelte. [307837]

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 [anonimizat], precizie și cost. [anonimizat] a eficientiza 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 controlul parametrilor de funcționare ai mașinilor unelte.

Abstract

The present paper aims at studying the technological processes of chip machining and the errors occurring in the use of machine tools.

[anonimizat] a [anonimizat]. [anonimizat].

[anonimizat]. Other types of deviations can only be avoided by using and integrating modern computing techniques in controlling machine tool operating parameters.

Introducere

Noțiuni generale ale mașinilor unelte

Procesul tehnologic de prelucrare ([anonimizat] l. engleză; Usinage -în l. franceză) are ca funcție modificarea formei geometrice și a dimensiunilor piesei de prelucrat, a stării suprafețelor (calității suprafețelor) [anonimizat] – [anonimizat]. [anonimizat]: strunjire, frezare, rabotare, mortezare, găurire etc.

Procesul tehnologic complet de prelucrare a [anonimizat] : Planul de operații pentru prelucrări mecanice ([anonimizat] l. engleză; Gamme d'usinage -în l. franceză).

[anonimizat], [anonimizat] o [anonimizat] o [anonimizat]. [anonimizat]: – mașini de forță (generatoare și motoare), [anonimizat], altor transformări; – [anonimizat]. Acționarea, [anonimizat], lucrul mecanic la ieșire fiind consumat pentru transport sau prelucrare.

Mașinile-[anonimizat], [anonimizat], [anonimizat], calitate și cost. Marea varietate a formelor și dimensiunilor pieselor folosite în tehnică, a materialelor utilizate la confecționarea acestora, a preciziei dimensionale și a [anonimizat]-un anumit timp, a [anonimizat]; [anonimizat], imposibilă.

Există, totuși, o serie de criterii de clasificare, mai mult sau mai puțin cuprinzătoare, ca de exemplu: ¾ după felul operației de prelucrare – strunguri, mașini de frezat, mașini de găurit, mașini de rabotat, mașini de rectificat, mașini de broșat etc.; ¾ după destinație – mașini-unelte universale, specializate, cu destinație specială; ¾ după gradul de automatizare – neautomate (cu comanzi manuale), semiautomate, automate; ¾ după mărime – mașini-unelte mici, mijlocii, mari, grele (foarte mari). [1]

Pentru simbolizarea mașinilor-unelte se folosesc litere și cifre. Literele reprezintă inițialele 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 românească:

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 electromagnetice;

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 culisorului, în mm;

G 40 – mașină de găurit pe care se pot executa găuri în material plin cu burghiu elicoidal având diametrul maxim de 40 mm.

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 comandă 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 așchiere, 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, dispozitive 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.).

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 portsculă, 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 bare 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.

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 identifică eroarea de prelucrare ca fiind abaterea (deplasarea) care rezultă în urma prelucrării uneia sau a mai multor suprafețe ale unei piese, printr-un procedeu bine determinat, de obicei prin așchiere (în cazul de față prin strunjire), având anumiți parametri 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 prelucrate.

Prin suprafață reală se înțelege suprafață care limitează forma geometrică a unei piese prelucrate.

Obiectivele lucrării

Prezentarea evoluției mașinilor unelte.

Deși unele dispozitive de prelucrare 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 folosim 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 produs 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 gradul în care respectă condițiile de precizie a prelucrării. [4] 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 prelucrării. Într-un fel se poate afirma ca astfel se împrumută producțiilor de serie mică avantajele fabricației organizate conform producțiilor de serie mare.

Stadiul actual al proceselor tehnologice de prelucrare

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 satisface 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 introducerea 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 transmiterea 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 2.1.2. 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 tridimensionale, 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 la 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 2.1.4. 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 asigurarea 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 asistate 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;

– reducerea 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 ajutorul 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 simultan 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 dura de viață a sculelor;

– 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 Fabricației 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 sfârșitul 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.

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, sănii, cărucioare, platouri ș.a.m.d.

În figura 2.2.1. sunt prezentate câteva exemple de sisteme de sănii și alte elemente specifice, prin care se realizează mișcări de avans sau de poziționare.

Notațiile din figura 2.2.1. au următoarele semnificații:

– np, ns – turația piesei, respectiv, turația sculei (mișcări principale);

– sL – avans longitudinal, sr – avans transversal, sr – avans vertical, slg – avans tangențial, sr – 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 verticală

(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 ordonate 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 după mai multe direcții;

existența, eventual, a unei ramificații în paralel cu mecanismul de reglare, pentru deplasarea cu viteză rapidă a organelor de lucru.

Pe lângă cutiile de avansuri de tip cutie de viteze, 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.

Acționările de precizie în interiorul cnc-urilor se realizează preponderent cu motoare pas cu pas (fig. 2.2.8.), transmiterea cuplului facându-se cu curele de transmisie dințate (fig. 2.2.9.)

Parametrii mașinilor unelte

Desfășurarea unui proces de prelucrare prin așchiere are ca scop îndeplinirea condițiilor de precizie dimensională și de formă a pieselor 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. Prin aceasta înlăturându-se excesul de material prevăzut ca adaos de prelucrare. Matematic, acest lucru poate fi reprezentat prin deplasarea unui punct notat generic M, definit de vectorul său cu raza r și unghiul de rotație 0 într-un plan P pe o traiectorie elicoidală.

Prin intermediul aproximării matematice a curbei descrise de traiectoria 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 punctului 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 relative 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 Δ𝑑 = 2𝑥 ⋅ 𝑡𝑔Δ𝛼0

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 față de axa arborelui principal în plan orizontal și vertical

Scule și dispozitive

Mașina-unealtă se constituie din ansamblul componentelor cu rol de a asigura condițiile optime de desfășurare a unui proces 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 sunt 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 abaterea 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, menționăm:

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 în plan orizontal, vertical sau concomitent.

De asemenea, ovalitatea fusurilor arborelui principal precum și a lagărelor se copiază pe piesa de prelucrat. La fel și în cazul erorilor ce apar datorită șurubului conducător, cum ar fi eroarea de pas a filetului 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.

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 parametrilor 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.

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 așchiere nu se află întotdeauna în vârful cuțitului.

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 produce 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 înlocuiește.

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 [min];

L – lungimea parcursă de vârful sculei în timpul 𝜏 [m].

Uzura specifică: 𝑢𝑠𝑝 =

𝑢 = 𝑢𝑖 + 𝑢𝑠𝑝 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 sau 𝑢𝑠𝑝 =

în cazul strunjirii avem:

𝐿 =

unde:

d – diametrul semifabricatului prelucrat [mm];

l – lungimea pe care se prelucrează semifabricatul [mm];

s – avansul [mm/rot].

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%.

Sculele și dispozitivele de fixare ale acestora sunt elemente ale sistemului tehnologic care se schimbă frecvent în funcție 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 durabilitatea sculei așchietoare;

• Generează modificări dimensionale ale sculei în timpul prelucrării îngreunând controlul preciziei dimensionale;

• Poate provoca deteriorări ale muchiei sculei așchietoare

Lucrul mecanic de forfecare al materialului piesei și apariția frecării dintre fața de degajare a sculei și așchie, respectiv fața de așezare a sculei și suprafața prelucrată a piesei produc, de asemenea, căldură.

Principalele surse generatoare de căldură sunt zona de forfecare primară a așchiei și interfața 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 – constante;

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 așchietoare 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

Deformația termică mai mare în cazul plăcuțelor amovibile se datorează faptului că acea cantitate de căldură se propagă în masa mică a plăcuței 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.

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 privind 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 calitate, indispensabile într-o economie de piață. – comanda numerică asigură fabricație de piese cu eforturi materiale și financiare minime.

Metode și tehnici de calitate utilizate în procesele tehnologice de prelucrare

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 sunt obligatorii pentru produsul/serviciul în cauză. Când necesitățile nu sunt exprimate, prevăzute în relația producător-consumator, ele sunt implicite, ele pot fi identificate de producător și sunt potențiale surse de noi piețe sau dezvoltarea celei existente. Calitatea în accepțiunea de azi a fost un deziderat de la primele forme de diviziune a muncii, dar controlul calității și ingineria calității sunt rezultatul dezvoltării producției de serie, respectiv de masa. Privită ca un concept, noțiunea de calitate 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”.

Calitatea asigură în bună parte competitivitatea produsului. Aceasta este rodul cumulat al următoarelor obiective ale firmei, atent urmărite:

produse și servicii de calitate;

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 abaterilor de prelucrare;

2. prin intermediul erorilor de prelucrare

Abaterile de prelucrare pot fi definite ca valori ce depășesc limitele stabilite prin toleranțele prescrise 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 erorile de prelucrare sunt înregistrate ca valori ce depășesc cu mult limitele de toleranță prescrise.

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. Acest lucru poate fi evidențiat prin intermediul diagramei 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 utilizării diagramei cauză-efect sunt:

– ajută la identificarea 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,

– participanții 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 poate 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.

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 orientare 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 sistemului 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 variabilă;

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 acestea este optimă. Se preconizează în tehnologia modernă căutarea pe baza științifică a soluției sau soluțiilor care duc la desemnarea variației optime.

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 reală 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 stabilirea 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 figura 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 cu 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.

În construirea diagramei se parcurg următoarele etape:

● selectarea elementelor supuse analizei (tipurile de defecte) 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;

● construirea 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 tipuri de defecte sunt prezentate în tabelul 1 (tipuri de defecte înregistrate la un reper).

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

Implementarea metodelor calității asupra parametrilor funcționali ai mașinilor unelte la scule și dispozitive

Analiza cauzei-efect. Măsuri de optimizare.

Întocmirea unui proces tehnologic presupune rezolvarea tuturor problemelor legate de transformarea semifabricatului în piesă finită, în condițiile unei eficiențe 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 fabricație și un anumit tip de semifabricat în funcție de tipul producției.

1. Calculul ritmului liniei tehnologice și a lotului optim de piese aflate simultan în fabricație[5]

Acest calcul se efectuează numai în cazul producției de serie mare și masă și are următoarele scopuri:

asigurarea unei încărcări uniforme a mașinilor sau utilajelor din linia tehnologică;

aprovizionarea ritmică a liniei de montaj cu piese;

evitarea staționării îndelungate a unui număr prea mare de piese pe linia de fabricație;

evitarea schimbării repetate a dispozitivelor, sculelor și a reglajelor mașinilor-unelte.

2. Alegerea semifabricatului

Se face încă din faza de proiectare de către inginerul proiectant de piesă, care cunoaște cel mai bine caracteristicile acesteia. Este esențială în stabilirea configurației finale a piesei și a structurii procesului tehnologic.

3. Divizarea procesului tehnologic în operații

Divizarea procesului tehnologic în operații, precum și stabilirea acestora se face în funcție de:

mărimea configurației piesei; de planul de fabricație;

de numărul suprafețelor de prelucrat;

de gradul de finisare impus suprafețelor funcționale;

de modul de instalare a semifabricatelor pe mașina-unealtă;

de dotarea cu mașini, utilaje și SDV-uri.

Fiecare piesă, supusă prelucrărilor mecanice, admite mai multe variante de proces tehnologic, în funcție de forma funcțional-tehnologică stabilită. Se admite orice variantă de proces tehnologic 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 mașinilor-unelte (utilajelor) pentru fiecare operație

Pentru fiecare variantă de proces tehnologic se indică mașinile-unelte ținându-se cont de:

condițiile și restricțiile de prelucrare impuse de fiecare mașină-unealtă;

precizia de prelucrare asigurată;

sculele utilizate;

numărul suprafețelor care se prelucrează simultan la o singură instalare a piesei pe mașina-unealtă.

5. Alegerea bazelor tehnologice de prelucrare

Bazele tehnologice se stabilesc, pe cât este posibil, încă din faza de proiectare, prin adoptarea unei forme funcțional-tehnologice corespunzătoare. În cazul în care aceste baze tehnologice stabilite prin proiectare nu sunt suficiente pentru execuția în condiții corespunzătoare de precizie a piesei, tehnologul poate propune proiectantului adoptarea unor baze tehnologice suplimentare prin modificarea desenului de execuție.

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 orientare, alegându-se în final varianta optimă din punct de vedere tehnico-economic. În cazul producției de serie mică sau individuală, nu se efectuează acest calcul deoarece schemele de prelucrare nu se mai repetă.

7. Indicarea SDV-urilor necesare fiecărei operații

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 fabricație conferă acest lucru sau când precizia de prelucrare nu se poate asigura cu acestea se pot folosi și SDV-uri speciale sau specializate.

8. Calculul adaosului de prelucrare și a dimensiunilor intermediare

În producția de serie mare sau masă este necesară stabilirea riguroasă a dimensiunilor semifabricatelor și a adaosurilor aferente fiecărei operații, întrucât mașinile de pe fluxul tehnologic sunt reglate pentru a îndepărta o anumită cantitate de material, și pentru a obține un proces tehnologic optim din punct de vedere tehnico-economic. Pentru producția individuală, adaosul de prelucrare se stabilește experimental-statistic, semifabricatele având un grad de apropiere cu piesa finită redus.

9. Calculul regimurilor de lucru

Viteza de așchiere, 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 producția de serie mare sau masă și de către executant în cazul producției individuale, în funcție de condițiile concrete ale sistemului 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 acționa 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 rațională a instalațiilor de ridicat și transportat a pieselor

În cazul producției individuale de utilaj de proces, amplasarea acestora se face în funcție de amplasarea mașinilor-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 operație oarecare, se determină analitic sau prin cronometrare în cazul proceselor ce se repetă, sau prin metoda experimental-statistică sau a similitudinii în cazul producției individuale.

13. Calculul coeficientului de încărcare a utilajelor

Prin acest calcul se obține un indicator tehnico-economic capabil să ilustreze capacitatea productivă a mașinilor și utilajelor de pe linia tehnologică. Acest coeficient se stabilește anticipat în cazul producției de serie și masă și se planifică în cazul producției de unicate sau de serie mică.

14. Sincronizarea operațiilor procesului tehnologic

Acest lucru se desfășoară numai la procesele tehnologice desfășurate pe linii tehnologice destinate unei singure piese sau unui număr mic de piese, cu scopul obținerii unei încărcări uniforme și maxime a mașinilor-unelte din linia respectivă.

15. Întocmirea schemei liniei tehnologice

Se face pentru fiecare variantă de proces tehnologic și are o importanță deosebită în cadrul producției de serie mare și masă, întrucât sintetizează modul în care au fost corelate și rezolvate problemele enumerate mai sus. În producția individuală, aranjarea mașinilor-unelte se face pe grupe de mașini identice și această aranjare se reface dacă se schimbă profilul secției.

16. Alegerea variantei optime de proces tehnologic

Proiectarea mai multor variante de proces tehnologic permite alegerea celei mai optime, după efectuarea unui calcul analitic laborios care să ateste eficiența tehnico-economică pentru fiecare variantă. În producția individuală varianta cea mai optimă este stabilită de executant sau de către tehnologul de secție pe baza experienței proprii.

17. Întocmirea documentației tehnologice

Pentru producția individuală se întocmește o fișă tehnologică ce cuprinde indicații sumare asupra denumirii operațiilor și succesiunii acestora, indicându-se în special valoarea normei de timp necesară decontării activității personalului de execuție. În cazul producției de serie mare și masă se întocmește un plan de operații ce cuprinde informații referitoare la: mașinile, SDV-urile folosite, parametrii regimurilor de lucru, cotele și toleranțele diferitelor suprafețe prelucrate, norma de timp, schema de orientare și fixare a piesei, sistemele de ridicat și transportat, etc.

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 execuție sau a proiectului tehnic.

Întocmirea unui proces tehnologic presupune rezolvarea tuturor problemelor legate de transformarea semifabricatului în piesă finită, în condițiile unei eficiențe 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 fabricație și un anumit tip de semifabricat în funcție de tipul producției.

Introducând cât mai multe informații în analiza cauză-efect sau pareto, se pot eficientiza procesele de producție încă de la începutul ei.

Concluzii finale

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 privind 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 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 producției de serie mică sau pentru producție individuală, chiar si în cazul formelor complicate ale pieselor.

Cel mai important avantaj reprezintă, îmbunătățirea automatizării. Intervenția operatorului în producerea pieselor ar putea fi redusă sau chiar eliminată. 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 previzibila.

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 il reprezinta flexibilitatea. Masinile executa programe, asadar schimbarea prelucrarii este la fel de usoara precum incarcarea unui program. Odata ce programul este realizat, prima piesa este executata intr-un mod corect, acesta poate 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 avantaje 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, aspect care va aduce beneficii financiare considerabile.

Însă 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 masura 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 firma 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 utilizarea 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 colaborare 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.

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 execuție 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 documentația de execuție a prototipului experimental.

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 Instrumentele Clasice Ale Calității (I) – Gheorghe Lucian Fulea, Marian 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