Masina de Alezat și Frezat In 4 Axe Comandate Numeric

Absolvent: Lucian MIHAI

CAPITOLUL 1.

Studiu bibliografic privind masini-unelte similare celei studiate

1.1. Analiza procedeului tehnologic de prelucrare

1.1.1. Particularități de proces [2]

Frezarea este operația de prelucrare mecanică prin așchiere pe mașini-unelte de frezat, cu scule numite freze.

Figura 1. Diferite prelucrări prin frezare

Freza este o sculă așchietoare cu mai multe tăișuri, pentru prelucrarea suprafețelor plane și profilate, a canalelor de diferite forme etc.

Figura 2. Procesul de prelucrare prin frezare

În cazul frezării, mișcarea principală de așchiere este executată de sculă, iar mișcarea de avans de piesa de prelucrat (mai rar de sculă).

Regimul de așchiere la frezare este caracterizat de:

adâncimea de așchiere(t);

avansul de așchiere(s);

viteza de așchiere(v).

Adâncimea de așchiere este stabilită în funcție de mărimea adaosului de prelucrare și numărul de treceri adoptat. La frezare se urmărește ca întregul adaos de prelucrare să fie înlăturat într-o singură trecere.

Dacă condițiile de precizie și calitate a suprafeței sunt ridicate, adaosul de prelucrare se îndepărtează în două faze: frezare de degroșare și frezare de finisare.

Figura 3. Mișcările necesare în procesul de așchiere

Mișcarea principală de așchiere se realizează cu viteza de așchiere v. Mărimea vitezei de așchiere se poate determina cu ajutorul unor relații experimentale sau se alege din normative în funcție de:

schema de lucru adoptată;

natura și materialul sculei;

materialul de prelucrat .

Ea se exprimă în [m/min]. Pe baza vitezei de așchiere calculate, se determină turația la arborele principal al mașinii cu relația:

unde:

v – viteza de așchiere;

D – diametrul sculei așchietoare.

Mișcarea de avans(s) presupune o deplasare între sculă și piesă.Viteza de avans se determină din relația:

unde:

s – avansul de lucru;

z – numărul de dinți;

sd – avansul pe dinte;

w – viteza de așchiere.

Este preferabil să se lucreze cu avansuri cât mai mari, deoarece în acest fel se asigură o productivitate ridicată.

Avansul pe dinte ales se verifică funcție de rezistența mecanismului de avans al mașinii de frezat și funcție de rigiditatea dornului port- freză.

Avansul pe dinte (sd), ca dimensiune a secțiunii transversale a stratului de așchiere, este distanța dintre două suprafețe de așchiere consecutive, generate de doi dinți alăturați, măsurată în direcția avansului de frezare.

Figura 4. Parametri geometrici la așchiere

Secțiunea transversală a stratului de așchiere se caracterizează prin parametrii geometrici – grosime și lățime – și parametri tehnologici – avans și adâncime de așchiere.

Unghiul de contact ψ este unghiul sub care suprafața periferică a frezei se găsește în contact de lucru cu adaosul de prelucrat. El indică numărul de dinți aflați simultan în așchiere, conform relației:

Lățimea stratului de așchiere (b) este egală cu lungimea muchiilor de tăiș aflate în contact cu materialul. La frezele cu dinți înclinați, ea variază de la zero la un maxim și din nou la zero (în momentul ieșirii dintelui din așchiere).

Figura 5. Particularități ale stratul de așchiere

Figura 6. Forțele de așchiere

Forța de așchiere F, care acționează asupra unui dinte elicoidal al unei freze este rezultanta a trei forțe: FT după direcția tangentă la traiectoria mișcării principale, FR după direcția radială și FA după direcția paralelă cu axa frezei. unde:

FT-componenta tangențială;

FR -componenta radială;

FA -componenta axială.

Componenta tangențială (FT) produce momentul de torsiune MR care trebuie învins de cuplul motor al lanțului cinematic principal al mașinii. Componenta radială (FR) acționează asupra dornului frezei cu un moment încovoietor, iar componenta axială (FA) tinde, după sensul elicei dinților, să preseze sau să elibereze conul dornului din axul principal. În funcție de forța tangențială medie se poate calcula și valoarea forței radiale medii, cu relația aproximativă:

Valoarea componentei axiale, care apare la freze cu dinți elicoidali este redată la (6)

1.1.2. Procedee de frezare [3]

Prelucrarea prin frezare poate fi realizată în contra avansului (B) sau în sensul avansului (A).

Figura 7. Metode de frezare

Figura 8. Metode de frezare. Diagrama forțelor ce apar in timpul frezării

La frezarea în sens contrar avansului:

angajarea dintelui se face de la grosime mică de așchiere, ceea ce face ca șocurile să fie mai mici;

jocul dintre flancurile filetului șurubului conducător și piuliței din lanțul cinematic al mișcării de avans este preluat de componenta orizontală FH , ca-re este îndreptată în sens contrar avansului, în felul acesta fiind excluse vi-brațiile pe orizontală;

componenta verticală FV , fiind îndreptată în sus, tinde să ridice semifabricatul de pe masa mașinii, putând provoca în acest fel vibrații pe verticală, care influențează negativ calitatea suprafeței prelucrate ;

uzura sculei este mai puțin intensă ca urmare a faptului că tăișurile lucrează totdeauna pe suprafața prelucrată a piesei, nu ca în cazul frezării în sensul avansului, la care dintele ia contact de fiecare dată cu suprafața de prelucrat, care poate avea pe ea oxizi, impurități sau crustă dură.

La frezarea în sensul avansului:

așchia este atacată de tăiș în partea sa cea mai groasă, forța de așchiere la angajare fiind maximă, deci, prelucrarea este însoțită de șocuri;

componenta verticală FV apasă semifabricatul pa masa mașinii, eliminând posibilitatea apariției vibrațiilor pe verticală, în schimb masa fiind mai încărcată, trebuie să fie bine susținută în consolă;

componenta orizontală FH este dirijată, în acest caz, în sensul avansului și tinde să tragă materialul sub sculă; ea nu mai poate prelua jocul din cupla cinematică șurub-piuliță, motiv pentru care pot să apară vibrații în plan orizontal;

frezarea în sensul avansului se aplică mai ales la operațiile de finisare sau de frezare rapidă.

1.1.3. CLASIFICAREA MAȘINILOR DE FREZAT [4]

După destinație și construcție mașinile de frezat se clasifică succint în următoarele grupe:

mașini de frezat cu consolă (orizontale, verticale, normale, universale);

mașini de frezat fără consolă (plan, portal);

mașini de frezat specializate (de danturat, de filetat);

mașini de frezat speciale (cu tambur, carusel, agregate);

mașini de frezat prin copiere.

1.1.4. MAȘINA DE FREZAT UNIVERSALĂ

Figura 9. Mașina de frezat universală

Mașina de frezat universală este destinată executării unei game foarte largi de prelucrări, cum ar fi prelucrarea suprafețelor plane, profilate, înclinate, a roților dințate, a canalelor elicoidale etc.

Scula așchietoare se montează în arborele prin cipal 3, prin intermediul unui dorn care se sprijină într-un lagăr în traversa 1, și primește mișcarea de rotație (mișcarea principală de așchiere) de la motorul 11, prin cutia de viteze 10.

Piesa de prelucrat se fixează pe masa 4 și execută, împreună cu aceasta, mișcarea de avans. Mișcarea de la motorul de avans se transmite la masa 4 prin cutia de avansuri. Masa mașinii 4 se deplasează împreună cu consola 6 pe ghidajele verticale 14 ale batiului 12. Această deplasare constituie mișcarea de avans pe verticală fv . Avansul pe orizontală se efectuează după două direcții: lon-gitudinală și transversală.

Avansul longitudinal fl este efectuat de masa 4 de-a lungul ghidajelor din masa inferioară 5.

Avansul transversal ft este efectuat de masa inferioara 5, pe ghidajele de pe consola 6.

Mișcările mesei mașinii de frezat pot fi realizate manual sau în ciclu automat de la motorul 11. De asemenea, masa mașinii poate avea și un avans rapid pentru deplasarea rapidă pînă la apropiere de locul unde se face prelucrarea.

La mașina de frezat universală mai există posibilitatea rotirii mesei superioare 4, cu 15…30°, pentru prelucrarea canalelor elicoidale.

Figura 10. Schema cinematică

Funcționarea mașinii de frezat universală se poate urmări cu ușurință pe schema cinematică de principiu. Astfel, mișcarea principală de așchiere, care este mișcarea de rotație a sculei, fixată în arborele principal, se obține de la motorul M prin lanțul cinematic 1 — 2 — 3 — 4 — CV — 5 — 6 — I. Mișcarea de avans longitudinal fl se realizază prin lanțul cinematic 1 — 2 — 3 — 7 — 8 — CA — 9 — 10 — 11 — 12 — 13 — 14 — șurubul conducător II. Elementele lanțului cinematic de avans pot fi acționate, cum s-a arătat, de la același motor M sau de la un motor se-parat, montat înaintea cutiei de avansuri CA, prin întreruperea legăturii pe traseul 3 — 7. Acest sistem de acționare separată se utilizează în special la mașinile moderne.

Avansul transversal ft se realizează prin lanțul cinematic 1 — 2 — 3 — 7 — 8 — CA — 9 — 10 — 11 — 12 — 13 — 14 — 16 — 17 — șurubul conducător III.

Pentru avansul pe verticală al mesei mașinii se folosește același lanț cinematic (de-scris la avansul longitudinal și transversal) pînă în punctul 12, de unde mișcarea se transmite mai departe pe ramura 18 — șurubul conducător IV.

Mișcările de avans se pot realiza și manual prin antrenarea șuruburilor conducătoare corespunzătoare de la o manivelă de acționare.

Pentru reducerea timpului de deplasare în gol a mesei, la mașinile moderne există un circuit special de avans rapid care ocolește cutia de avans pe traseul 7 — 20 — 21 — 10. Mecanismele pentru deplasarea rapidă pot fi acționate de la același motor, ca la mecanismele de avans. Pe mașina de frezat universală se poate atașa un cap de frezat vertical care preia mișcarea de rotație de la arborele principal orizontal I și o transmite la arborele II, cu ajutorul roților dințate conice Z1 și Z2 .

În arborele II se montează freze frontale sau cilindro-frontale ca la mașina de frezat verticală.

1.1.5. TIPURI DE FREZE [61] [12]

La o freză se deosebesc dinții așchietori și corpul. Din punct de vedere constructiv, frezele pot fi executate dintr-o bucată (în acest caz se numesc freze monobloc) sau asamblate (în acest caz se numesc freze cu dinți montați).

Construcția frezelor cu dinți frezați este mai simplă și mai ușor de realizat. Detalonarea se folosește în cazul frezelor profilate, pentru care este necesar să se mențină profilul și după reascuțire care se execută pe suprafața de degajare 2. Frezele cu dinți frezați se ascut pe suprafața de așezare 1. Suprafața 3 se numește spatele dintelui. În general, frezele se clasifică în funcție de forma suprafeței pe care o prelucrează și de mașina-unealtă pe care se execută prelucrarea.

Frezele cilindrice se folosesc pentru prelucrarea suprafețelor plane pe mași-nile de frezat orizontale. Ele pot avea dinți drepți sau înclinați . Cele cu dinți înclinați lucrează în condiții mai bune, deoarece așchierea decurge mai liniștit.

Pentru dimensiuni mari de freze, construcția acestora poate fi realizată cu dinți asamblați. Această soluție permite construirea corpului din oțel de construcție, iar dinții aș-chietori, din oțel rapid (HSS) sau plăcuțe din carburi metalice, ceea ce reduce simțitor costul sculei.

Frezele cilindro-frontale se folosesc pentru prelucrarea suprafețelor plane pe mașinile de frezat verticale. Ca și frezele cilindrice, frezele cilindro-frontale pot fi: monobloc sau cu dinți asamblați . Aceste freze așchiază cu partea frontală și cu partea cilindrică.

Frezele disc se folosesc pentru prelucrarea canalelor pe mașinile de frezat orizontale. Aceste freze sunt prevăzute pe suprafața cilindrică exterioară și pe cele două suprafețe frontale cu dinți așchietori.

Frezele deget se folosesc pentru prelucrarea canalelor pe mașini de frezat verticale. Aceste freze au dinți așchietori pe suprafața frontală și pe suprafața cilindrică.

Frezele unghiulare se folosesc pentru prelucrarea suprafețelor înclinate.

La frezele profilate, suprafața activă are un anumit profil pentru prelucrarea unor suprafețe complexe. Din categoria frezelor profilate fac parte și frezele-modul, care se folosesc pentru tăierea dinților roților dințate.

1.1.6. FIXAREA PIESELOR PE MAȘINA DE FREZAT [10] [11] [13] [14]

Piesele se pot fixa pe masa mașinii de frezat în diferite feluri, folosindu-se sisteme de fixare simple, dispozitive universale și speciale.

Piesele ce urmează a fi frezate se fixează pe masa mașinii de frezat direct sau folosind dispozitive foarte variate, în funcție de configurația și dimensiunile lor. Suprafața cu care se așează piesa pe masa mașinii sau în dispozitiv poartă numele de bază de așezare.

Calitatea și precizia prelucrării respective depinde în mare măsură de baza de așezare, care trebuie să satisfacă următoarele condiții:

să asigure precizia prelucrării;

să permită fixarea ușoară și simplă a piesei;

să permită executarea unui număr cât mai mare de operații;

să asigure o fixare sigură și rigidă.

Cele mai simple dispozitive universale de fixare a pieselor pe mașina de frezat sunt bridele, la fixarea cu bride fiind necesară și folosirea calelor.

În figura 23 sunt prezentate diferite tipuri de bride, iar în figura 24 este ilustrat modul de fixare a piesei (5) pe masa mașinii de frezat, folosind brida (2), cala (1), șuruburile cu cap frezat (4) (pentru canalele în formă de T ale mașinii) și piulița (3).

Figura 24. Fixarea pieselor cu bride și cale

Dintre dispozitivele de fixare indirectă cele mai uzuale sunt colțarele (figura 25 -simple sau rotitoare), menghinele (figura 26 – simple , rotitoare sau înclinabile) și universalul.

La așezarea ei fixarea pieselor în dispozitivele de fixare pe mașinile de frezat, acestea trebuie să fie cât mai aproape de bacurile de strângere, pentru a-i se asigura o rigiditate bună și a se evita apariția vibrațiilor în timpul prelucrării.

1.1.7. OPERAȚII EXECUTATE PE MAȘINA DE FREZAT [28] [66] [64]

O problemă foarte importantă care trebuie avută în vedere la operațiile de frezare o constituie așezarea și fixarea piesei de prelucrat deoarece la frezare apar forțe de așchiere mari. În general, pe mașinile de frezat pot fi executate prelucrări foarte variate, în funcție de mașina-unealtă și de sculele folosite.

1.1.7.1. FREZAREA SUPRAFEȚELOR PLANE ORIZONTALE

Suprafețele plane orizontale se pot prelucra pe mașinile de frezat orizontale folosind freze cilindrice sau mai rar, freze disc, cât și pe mașini verticale folosind freze frontale sau cilindro-frontale. Frezele se aleg în așa fel încât lățimea frezei să depășească lățimea suprafeței de prelucrat.

1.1.7.2. FREZAREA SUPRAFEȚELOR FRONTALE

Între suprafețele frontale și orizontale nu există o deosebire esențială, ele putându-se transforma ușor din una în alta. Aceste suprafețe se prelucrează de regulă pe mașina de frezat orizontală cu freza frontală montată pe arborele principal.

1.1.7.3. FREZAREA SUPRAFEȚELOR ÎNCLINATE

Suprafețele plane înclinate se pot executa:

prin fixarea înclinată a piesei pe mașina de frezat , folosindu-se scule obișnuite (freze cilindrice, frontale, etc. – Figura 36 a)

prin înclinarea capului port-sculă la mașina de frezat universală sau verticală cu cap înclinat folosindu-se freze obișnuite; (- Figura 36 b)

folosind freze unghiulare. (- Figura 36 c)

Figura 36. Frezarea suprafețelor înclinate

1.1.7.4. FREZAREA PRAGURILOR

La prelucrarea pragurilor prin frezare masa mașinii execută o mișcare paralelă cu axa lor. Pragurile se pot prelucra atât pe mașina de frezat orizontală cât și pe cea verticală folosind freze cilindro-frontale sau freze disc.

Pentru mărirea productivității la producții de serie mare se utilizează frezarea pragurilor cu mai multe freze montate pe același dorn.

1.1.7.5. FREZAREA CANALELOR

Frezarea canalelor de toate formele sunt operații ce se execută de preferință pe mașinile de frezat, atât orizontale cat și verticale, folosind freze cilindro-frontale (deget), freze disc sau freze profilate.

La frezarea canalelor de pană în forma de T sau coadă de rândunică operația se execută în doua etape, în prima etapa se frezează un canal cu freza deget, iar în etapa a doua se profilează.

1.1.7.6. FREZAREA SUPRAFEȚELOR PROFILATE

Prin frezarea suprafețelor profilate se înțelege totalitatea procedeelor de obținere a unor suprafețe a căror secțiune este compusă din linii curbe și frânte, cu ajutorul unor freze profilate sau combinate, pe mașinile de frezat. Principalele procedee de frezare a suprafețelor profilate sunt:

frezarea cu freze profilate;

frezarea cu freze combinate;

frezarea prin combinarea a două avansuri;

frezarea prin copiere;

frezarea cu platou rotativ

Platoul rotativ se montează pe masa mașinii de frezat. Masa platoului este prevăzută cu canalele în formă de T, pentru fixarea piesei.

Platoul se poate roti de la maneta (1) prin intermediul melcului (2) și al roții melcate (3). Pentru o mișcare de rotație rapidă se decuplează melcul (2) de roata melcată prin maneta (4), rotirea platoului realizându-se cu mâna.

Folosind platoul rotativ se pot executa piese cu profil curb pe porțiuni de arce de cerc sau cerc complet.

1.1.7.7. ALTE OPERAȚII EFECTUATE PE MAȘINILE DE FREZAT

În afară de frezările discutate, pe mașina de frezat se mai pot executa următoarele operații: retezarea cu freza disc, găurirea cu burghie obișnuite, alezarea cu alezoare obișnuite, etc.

1.1.7.8. CAPUL DIVIZOR

Capul divizor este un accesoriu al mașinii de frezat care servește la operația de divizare (împărțire unghiulară) în vederea prelucrării unor piese cilindrice sau conice (prelucrarea danturii, prelucrarea canalelor elicoidale, prelucrarea diverselor scule așchietoare, etc.).

După destinație capetele divizoare pot fi simple, semiuniversale și universale.În continuare este prezentat un cap divizor universal cu acționare mecanică, ce se află în dotarea mașinilor de frezat universale.

El se compune din capul divizor propriu-zis, suportul de sprijin și păpușa mobilă. Capul divizor se compune din corpul 10 așezat pe o placă de fontă 20 și strâns cu plăcile 9. Dacă se slăbește strângerea, corpul 10 se poate roti cu unghiul ce se citește pe vernierul 12.

În interiorul corpului 10 este montat arborele principal pe care se găsește discul gradat 8 (necesar pentru divizarea directă), vârful 11 (pentru prinderea piesei) și bucșa 7 (pentru montarea universalului, dacă este cazul). Pe arborele principal sunt montate o roată melcată și opritorul 11.

Antrenarea roții melcate se face de către un șurub melcat fixat într-o bucșă excentrică care permite introducerea sau scoaterea din angrenare a melcului cu roata melcată. Antrenarea arborelui principal, respectiv a piesei se face cu manivela 18, care se rotește în fața discului cu găuri 13.

Pentru antrenarea mecanică capul divizor este prevăzut cu arborele 16, inelul 15 și opritorul 17. Suportul de sprijin necesar susținerii pieselor lungi se compune dintr-un corp 23, prisma de sprijin 6, aflată pe capătul arborelui filetat. Ea se fixează la înălțimea dorită cu ajutorul piuliței 5 și se blochează cu șurubul 22. Păpușa mobilă compusă din placa de bază 24, corpul 2, vârful 4 ce se deplasează cu manșonul 3 și rozeta de acționare 1, servește la fixarea pieselor.

Divizarea. Capul divizor servește la divizarea într-un număr anumit de părți, în vederea stabilirii poziției unghiulare a suprafețelor pieselor de prelucrat. Capul divizor 1 se montează pe masa a mașinii de frezat. Piesa de prelucrat se așază între vârfurile 4 (din capul divizor) și 5 (din păpușa mobilă 2).

Din punct de vedere cinematic ,capul divizor universal se compune din angrenajul melc-roată melcată Z2 și Z1 montat pe arborii I și II, roțile dințate conice Z3, Z4 și roțile de schimb ZA, ZB Zc și ZD. Piesa ce urmează a fi divizată se fixează în dispozitiv (care poate fi vîrf de centrare sau un universal obișnuit).

Mișcarea pentru divizarea piesei, fixată în dispozitiv, se transmite de la ma-nivelă la arborele I, care, prin rotire, antrenează șurubul melc Z1 și roata melcată Z2.

De obicei, roata melcată Z2 se construiește cu 40 de dinți (mai rar cu 60). Aceas-ta înseamnă că pentru a se obține o rotație completă a arborelui I, deci a piesei de prelucrat este necesar ca manivela să se rotească de 40 de ori (pentru că șurubul melc Zr are un singur început).

Raportul între Z1 și Z2 se numește caracteristica capului divizor și se notează cu N. Acest raport are, de regulă, valoarea 40(mai rar 60).

Divizarea cu o fracțiune dintr-o rotație a piesei se obține prin rotirea mani-velei 3 de un număr oarecare de ori, mai mic de 40. Pe capul divizor se pot executa mai multe divizări, și anume:

Divizarea directă, care se întîlnește cînd caracteristica capului divizor (numă-rul de dinți ai roții melcate) se împarte exact la numărul de diviziuni ce trebuie obținute la piesa de prelucrat. Raportul dintre N și numărul de diviziuni Z ce tre-buie obținute reprezintă numărul de rotații n pe care trebuie să le facă manivela împreună cu arborele I pentru ca arborele II , deci , piesa să se rotească cu o diviziune:

A-număr întreg de rotații.

Pentru a se realiza divizarea, manivela este pusă în mișcare cu ajutorul mânerului. Poziția mânerului se fixează în raport cu un disc cu găuri, cu ajutorul unui cui la extremitatea mânerului. Capul divizor pentru divizarea directă este foarte simplu. Divizarea se face prin rotirea directă a arborelui principal, folosindu-se un disc cu găuri.

Divizarea indirectă, simplă, se întîlnește cînd raportul dintre caracteristica ca-pului divizor N și numărul de diviziuni ce trebuie obținut Z, nu este un număr întreg:

unde:

a- este numărătorul fracției;

b -numitorul fracției (mai mare decît numărătorul);

A – număr întreg.

Aceasta înseamnă că, pentru a se obține o diviziune pentru piesa de prelu-crat, manivela trebuie să se rotească cu A rotații complete, plus o fracțiune de rotație egală cu a/b. Această fracțiune se obține cu ajutorul discului divizor cu găuri. Fiecare cap divizor are trei asemenea discuri divizoare, având fiecare un număr de găuri dispuse după cercuri concentrice, astfel:

discul numărul 1: 15, 16, 17, 18, 19 și 20 găuri;

discul numărul 2: 21, 23, 27, 29, 31 și 33 găuri;

discul numărul 3 : 37, 39, 41, 43, 47 și 49 găuri.

Pentru a se realiza fracțiunea de rotație cu ajutorul discului divizor cu găuri, se înmulțește atît numitorul cît și numărătorul cu aceeași cantitate m, pentru a se obține la numitorul fracției o cifră egală cu un număr de găuri de pe discul divizor:

Aceasta arată că împărțirea se realizează rotindu-se cu manivela , A rotații întregi plus m • a găuri pe discul avînd în total m • b găuri.

Divizarea indirectă diferențială se utilizează atunci cînd orice artificiu s-ar face, pentru împărțirea unei piese în Z diviziuni, nu se găsește pe discul divizor cercul cu numărul de găuri necesare.

Aceasta înseamnă că, pe lîngă numărul de rotații întregi și numărul m • a de găuri pe discul m • b, mai este necesară o fracțiune dintre două găuri consecutive A și C ,astfel ca manivela să ajungă în poziția punctată B și nu în poziția A sau C.

Practic, acest lucru se realizează prin rotirea discului după săgeata I, astfel ca gaura A să ajungă în poziția B, în timp ce manivela 3 a efectuat cele A rotații întregi, plus m • a găuri pe discul m • b. De asemenea, se poate imprima discului o rotație, II, astfel ca gaura C să ajungă in poziția B, în timp ce manivela a efectuat rotirea cu cantitatea amintită mai sus.

Pentru acest lucru, discul 2 va fi pus în mișcare de rotație (după săgeata I sau II), cu roțile de schimb ZA—ZB ;Zc —ZD și angrenajul conic Z3—Z4 .

În vederea divizării, se alege un număr Ze apropiat de Z (numărul de divi-ziuni în care trebuie împărțită piesa), astfel ca divizarea să fie posibilă prin meto-da indirectă simplă. Divizarea cu Ze pentru fiecare diviziune a piesei presupune:

Divizarea în Ze părți va duce la o eroare față de numărul de diviziuni reale Z. Rezultă că în realitate manivela trebuie să se rotească cu o cantitate mai mare sau sau mai mică decât:

Acest lucru se realizează prin rotirea discului divizor, tocmai cu eroarea care se obține divizîndu-se cu Ze și nu cu Z diviziuni. Scriindu-se ecuația lanțului cinematic pentru rotirea discului cu diferența necesară, se obține relația de calcul a roților dințate de schimb pentru divizarea indirectă diferențială:

Semnul ( + ) corespunde cazului cînd se alege un număr Ze > Z. In această situație, discul 2 se va roti în același sens cu manivela .

Semnul (—) corespunde cazului cînd Ze < Z și discul se va roti în sens con-trar cu manivela .

1.1.8. FIXAREA FREZELOR PE MAȘINILE DE FREZAT

Pentru a se asigura desfășurarea procesului de prelucrare în bune condiții, frezele trebuie să fie bine fixate în arborele principal al mașinii. Frezele se fixează cu ajutorul unui dorn care se introduce în alezajul conic al arborelui principal. Alezajul conic de la capătul arborelui este normalizat în sistemele Morse sau ISO. Frezele cilindrice se montează pe un dorn al cărui capăt se fixează în arborele principal în alezajul conic, iar cel de-al doilea se sprijină într-un lagăr în consola mașinii.

In figura 42 este reprezentat modul de fixare a frezelor cilindrice. Freza este introdusă pe dorn la distanța y de capătul arborelui principal și respectiv la dis-tanța x de lagărul de sprijin . Poziția pe dorn a frezei se asigură cu ajutorul unor bucșe distanțiere . Pentru o mai bună rigiditate, distanța y trebuie să fie cât mai mică.

La frezele cu dinți elicoidali este foarte important modul de fixare a acestora, pentru a nu crea o forță de apăsare spre lagărul de sprijin . Strângerea se face cu dornuri filetate.

Frezele frontale se fixează în arborele principal prin intermediul unui dorn scurt, iar antrenarea se realizează cu o pană montată pe partea laterală a conului sau în capătul frontal.

1.2. Tipuri de mașini de frezat

După destinație și construcție mașinile de frezat se clasifică succint în următoarele grupe:

mașini de frezat cu consolă (orizontale, verticale, normale, universale);

mașini de frezat fără consolă (plan, portal);

mașini de frezat specializate (de danturat, de filetat);

mașini de frezat speciale (cu tambur, carusel, agregate);

mașini de frezat prin copiere.

Figura 46. Mașina de frezat universală

Mașina de frezat orizontală este asemănătoare cu mașina de frezat universală, cu deosebirea că masa superioară nu se poate roti în plan orizontal. așina de frezat verticală este destinată, în general, prelucrării cu freze cilindro-frontale și cu freze deget. cula așchietoare se fixează în arborele principal și execută mișcarea de rotație cu turația n. șcările de avans vertical fv transversal ft și longitudinal fl sunt executate de masa mașinii.

Figura 47. Mașina de frezat verticală

Consola 6 se deplasează pe ghidajele verticale 9 ale batiului 3, efectuînd mișcarea de avans fv . Masa inferioară 7 se deplasează pe ghidajele consolei 6, efectuând mișcarea de avans transversal ft, iar masa superioară 8 efectuează mișcarea de avans longitudinal fl de-a lungul ghidajelor de pe masa inferioară 7.

Figura 47. Mașina de frezat verticală – elemente componente

Mașina de frezat longitudinală Pentru prelucrarea unor piese mari, la producția în serie și în masă, se utilizează mașini de frezat longitudinale, prevăzute cu mai multe capete de frezat, care asigură o productivitate foarte mare prin prelucrarea simultană a mai multor suprafețe.

Aceste mașini mai poartă și denumirea de mașini de frezat portal (1-batiu, 2 – sanie, 3 – panou comandă, 4 – montant, 5 – cap frezare, 6 – traversă, 7 – coloane, 8 – jug).

Figura 48. Mașina de frezat longitudinală

În figura 48. este reprezentată mașina de frezat longitudinală. Piesele de prelucrat se fixează pe masa 2, care execută mișcarea de avans longitudinal de-a lungul ghidajelor de la batiul 1. Sculele sunt fixate în capetele de frezat 5 și execută mișcarea principală de așchiere.

Pentru executarea prelucrărilor pe mașina de frezat portal (longitudinală) este nevoie de o mișcare de avans de potrivire, în funcție de poziția suprafețelor ce se prelucrează.

Această mișcare este executată de scula așchietoare, prin capul de frezat respectiv, care poate executa o mișcare de avans de-a lungul ghidajelor verticale sau de-a lungul ghidajelor ale traversei 6. La unele mașini de frezat longitudinale, capetele de frezat se pot înclina putându-se prelucra astfel piese cu suprafețe înclinate.

Pe batiu sunt prevăzute ghidajele verticale pe care se deplasează masa verticală . Această masă are diferite canale, pe care se pot monta diferite dispozitive și accesorii, cum este, în cazul de față, masa orizontală.

La partea superioară a batiu-lui sunt ghidajele orizontale pe care se poate deplasa sau bloca în poziția necesară capul de frezat, împreună cu arborele principal.

Mișcările executate de această mașină-unealtă sînt următoarele:

mișcarea principală de așchiere care este mișcarea de rotație a arborelui;

mișcarea de apropiere II a capului de frezat se blochează apoi pe ghidaje;

mișcarea de ridicare și coborîre IV a mesei mașinii;

mișcarea de avans longitunal III, efectuată de masă.

Mișcările de avans ale mesei, pe orizontală și pe verticală, pot fi executate manual și automat. Celelalte mișcări de potrivire se execută manual.

La mașina de sculărie se pot atașa o serie de dispozitive speciale care măresc considerabil posibilitățile de lucru.

Centre de prelucrare prin frezare

Un centru de prelucrare prin frezare este rezultatul adaugirii la o masina de frezat a unui sistem automat pentru schimbarea sculelor si a altor dispozitive pentru manipularea pieselor

Exista mai multe tipuri de centre de prelucrare, diferentierea facandu-se in functie de numarul de axe programabile.

Centre de prelucrare cu 3 axe – Centre de prelucrare verticale

Un centru de prelucrare cu trei axe are axele X si Y programabile in planul mesei iar axa Z in directia arborelui principal. Un astfel de centru de prelucrare cu o dotare standard costa de la 35000 Euro. Curent centrele de prelucrare cu trei axe sunt de tipul vertical.

In figura de mai jos nu sunt reprezentate sistemul de schimbare a sculelor, echipamentul CNC, sistemul de paletizare etc.

Cu trei axe se poate prelucra, cu partea frontala a sculei:

suprafata a unui cub;

patru alte suprafete cu partea cilindrica.

Centrele sunt destinate prelucrarilor de precizie.

Majoritatea partilor componente ale acestora, ca de exemplu: batiul, sania, masa si montantul sunt fabricate din fonta de inalta calitate, de mare duritate si cu o buna absortie a vibratiilor.

Suruburile cu bile cu diametre mari pe cele 3 axe sunt pretensionate furnizand miscari de mare precizie si reduc deformatii termice.

Sunt produse o serie larga de modele cu ghidaje liniare sau patrate ce  asigura o deplasare rapida pe curse, reduc frecarea si maresc precizia de pozitionare.

Arborele principal este proiectat pentru o buna absortie a vibratiilor  mentinand o precizie ridicata in prelucrare.

Rigiditate sporita, prin diametrul mare a arborelui. Servomotoarele sunt cuplate direct la suruburile cu bile.  Comanda numerica este Mitsubishi, Siemens, Fanuc sau Heidenhain. 

Precizia de pozitionare poate fi de 0.005/300 mm iar precizia de repetabilitate este de 0.003/300 mm.

Centre de prelucrare orizontale cu trei axe

Figura prezinta un centru orizontal cu trei axe. Se observa orientarea diferita a axelor X,Y,Z. Acest tip de masina este mai scump. In varianta standard de dotare poate costa 50000 Eur. In figura nu sunt reprezentate sistemul de schimbare a sculei, controlul numeric etc.

Se pot prelucra aceleasi tipuri de suprafete ca si in cazul masinii verticale, la care se adauga facilitatile oferite de dispozitivele speciale.

Figura 51. Centre de prelucrare orizontale cu 3 axe

Centre de prelucrare orizontale cu patru axe

Exista atat varianta orizontala cat si cea verticala. A patra axa este de rotatie a mesei. Costul unei asemenea masini incepe de la 55000€. O structura similara se poate obtine si prin adaugarea unei mese rotative la un centru vertical cu trei axe .Aceasta completare este posibila numai daca echipamentul CNC poate realiza comanda celor patru axe

Frecvent pe paleta se monteza dispozitive de prindere cu pozitii multiple. O astfel de solutie asigura prelucrarea simultana a mai multor piese de dimensiuni mai mici. Se pot prelucra ,cu suprafata frontala a sculei, patru din suprafetele cubului.

Utilizand suprafata laterala a sculei se pot prelucra suplimentar inca doua suprafete.

Figura 51. Centre de prelucrare orizontale cu 4 axe

Centre de prelucrare cu cinci axe

Costul unor asemenea centre de prelucrare depaseste suma de 125000€. Constructiv sunt asemanatoare cu centrele cu patru axe .A cincea axa poate fi inclusa in masa rotativa, solutia cea mai ieftina. O solutie complexa presupune existenta unui cap de frezare montat in arboreal principal avand doua axe. Solutia de compromise o reprezinta capul de frezat cu o singura axa de rotatie in plan vertical.

Sunt utilizate pentru prelucrarea pieselor complexe din industria aerospatială și auto. Pot fi prelucrate, cu suprafata frontala a sculei, cinci din suprafetele cubului si sase cu partea frontala a sculei. Este important de precizat si faptul ca se pot realiza prelucrari dintr-o singura prindere care pe alte masini ar necesita mai multe prinderi. Rezulta o precizie ridicata.

Centre de prelucrare cu schimbator de palete

Majoritatea centrelor de prelucrare pot fi dotate cu schimbator de palete cu scopul de a creste productivitatea.

Fară un asemenea dispozitiv aducerea semifabricatului pe masa centrului de prelucrare este de tip secvential.

Cu un astfel de sistem, operatorul poate reincarca paletele in timp ce masina prelucreaza alte piese, asigurandu-se astfel prinderea simultană.

1.3. Tipuri de masini similare – Caracteristici tehnice, dimensionale și funcționale

Masinile de frezat cnc tip router sunt folosite in general in industria electronica pentru realizarea pieselor din materiale moi (textolit ,plastic, teflon), la realizarea cablajelor imprimate-PCB și cele ce au o rigiditate bună la prelucrările in aluminiu.

Acestea trebuie sa aiba caracteristici mecanice bune pentru a asigura precizii de prelucrare buna cu rugozitate foarte mica.

1.3.1. Masina de frezat CNC produsa de firma Bungard

In figura de mai jos este reprezentata o masina de frezat CNC produsa de firma Bungard, si caracteristicile acasteia.

Caracteristici:

Unitatea mecanică: construcție rigidă și orizontala cu piese usoare in miscare și lagăre de înaltă calitate pentru poziționare la viteză mare

Masă a mașinii cu sistem universal de fixare cu cleme și pini

Ax KaVo de precizie ridicata, 150W,  60.000 rotații/min. cu mandrină de 1/8" (3,2 mm)

Software pentru control vitezei axului. Oprire rapidă a axului (1s) cu frânare și control electronic al încărcării

Motoare pas cu pas de mare putere pe cele 3 axe pentru posibilitatea de frezare și reglare corectă a vitezei

Schimbare rapida a burghiului prin rotirea unui buton cu masina in pozitia “blocată”; nu necesita recalibrare pentru inaltime

Dispozitiv de limitare a adâncimii de frezare și gravare a suprafețelor cu asperități

Procesarea in pachet a mai multor panouri in acelasi timp (pachet tipic: trei panouri cu grosimea de 1,6 mm plus stratul de baza)

Adancimea de lucru nu este limitata de senzorul de adancime ci de lungimea canelurii sculei ( standard 5,1 mm)

Se pot utiliza burghie/freze pentru fabricatia circuitelor imprimate universale cu coada de 1/8”

Unitate de control autonomă conectabilă la un calculator PC standard cu port serial sau USB

Software Windows (98 … XP) pentru formate Excellon, Sieb&Meyer sau HP/GL

Toți parametrii mașinii (viteze, acceleratii, dimensiuni X/Y/Z, etc.) sunt controlabili și se pot configura

Pasul mașinii este selectabil prin software: 1 mil, 1/2 mil, 1/4 mil (= 6,35 microni)

Rezolutie: 0,1 mil (=2,54 microni)

Precizie: +/- 1 pas

Precizia pozitionarii pe intreaga suprafata de lucru: 20 ppm (0,002%)

Viteza maximă pe axă: 130 mm/s

Viteza de găurire: 5 găuri/s (=18.000 găuri/oră). Cel mai mic diametru: 0,1 mm

1.3.2. Masina de frezat CNC ALS-6080

Figura 57. Masina de frezat CNC ALS-6080

Specificatii :

Corpul masinii – Turnat

Ghidaj pe axele X Y Z – Sina cilindrica

Transmisie pe axa X – Surub cu bile

Transmisie pe axa Y – Surub cu bile

Transmisie pe axa Z- Surub cu bile

Motor Invertor 1,5 Kw

Transformator 1,5 Kw

Tensiune alimentare 220 V

Sistemul de control DSP Software ArtCut

Masa de lucru PVC 15 mm

Suprafata de lucru 720 x 1130 mm

Lucru pe axe (X Y Z) 600 x 800 x 100 mm

1.3.3. Masina de frezat CNC ALS-2030

Figura 58. Masina de frezat tip ALS 2030

Specificatii:

Corpul masinii Turnat

Ghidaj pe axele X Y Z Cremaliera

Transmisie pe axa X Roti dintate

Transmisie pe axa Y Roti dintate

Transmisie pe axa Z Surub cu bile

Motor Invertor 3,05 Kw

Transformator 3,70 Kw

Tensiune alimentare 380 Vca Trifazic

Sistemul de control DSP

Software ArtCut

Masa de lucru Masa vacuum cu pompa Suprafata de lucru 2000 x 3000 mm

Lucru pe axe (X Y Z) 2000 x 3000 x 190 mm

Dimensiuni 3700 x 2650 x 1670 mm Cu ambalaj

Greutate 1470 Kg

1.3.4. Masina de frezat CNC ALS-8010

Figura 59. Masina de frezat tip ALS 8010

Specificatii :

Corpul masinii Turnat

Ghidaj pe axele X Y Z Sina cilindrica

Transmisie pe axa X Surub cu bile Germania

Transmisie pe axa Y Surub cu bile Germania

Transmisie pe axa Z Surub cu bile Germania

Motor Invertor 1,5 Kw

Transformator 1,5 Kw

Tensiune alimentare 220 V

Sistemul de control DSP Software ArtCut

Masa de lucru PVC 15 mm Suprafata de lucru 880 x 1385 mm

Lucru pe axe (X Y Z) 800 x 1000 x 100 mm

Dimensiuni 1650 x 1370 x 1300 mm

Greutate 360 Kg

1.3.5. Masina de frezat CNC ALS-3636

Figura 60. Masina de frezat CNC ALS-3636

Echipamentele de gravat si routat cu freză au o gamă foarte variată de aplicații, de la producția publicitară, industria mobilei, prelucrarea marmurei, etc. Această serie este destinată lucrărilor de dimensiuni mici si medii, transmisia pe sistem de șurub cu bile permițând o precizie ridicată în execuție.Toate modelele sunt echipate cu sistem de control DSP, putând fi comandate independent de PC.  Freza este acționată de un motor de mare putere, cu sistem de răcire cu apă, fără perii, cu o durată mare de viață.

Specificatii Gravator Mecanic

Corpul masinii – Turnat

Ghidaj pe axele X Y Z Sina cilindrica

Transmisie pe axa X Surub cu bile Germania

Transmisie pe axa Y Surub cu bile Germania

Transmisie pe axa Z Surub cu bile Germania

Motor Invertor 1,5 Kw

Transformator 1,5 Kw

Tensiune alimentare 220 Vca

Sistemul de control DSP

Software ArtCut

Masa de lucru PVC 15 mm

Suprafata de lucru 370 x 410 mm

Lucru pe axe (X Y Z) 360 x 360 x 50 mm

Greutate 86 Kg

1.3.6. CNC Router SD3025M

Figura 61. Masina de frezat CNC Router SD3025M

Deosebirile esențiale:

Elementele turnate ale mesei de lucru si ale portalului;

Gestionarea la nivel de microprocese cu functia de restabilirea sarcinilor la caderile de curent;

Lucrul cu stickul (fara calculator) sau prin interfata USB cu suportul "conexiunii fierbinti"; Cap frezare cu motor de mare putere ( pana la 1.5 Kw) cu rulmenti japonezi specializati de inalta turatie ( pana la 20.000 de rotatii  pe minut, magneti permanenti fara perii ).

Inalta fidelitate, zgomotul redus si sistemul de racire cu apa pentru modelele 3025/M  face posibila utilizarea echipamenetului in regimuri de lucru intensive.

Sistem de picurare pe freza pentru modelul 3025 M;

Sistemul de actionare a frezei 'direct drive' cu montare pe axul motorului si control    electronic asigura un control precis al turatiei;

Deplasare pe axe cu motoare de inalta precizie (1.8 grade pe pas) si    dispozitiv " surub cu bile" (fara curele sau pinioane);

In complet intra si softul necesar pentru lucru TYPE3 3D cu suportul formatelor Coreldraw, CAD/CAM, Àrtcam, Casmate, Proe, UG, Artgrave etc. Formatul de comanda utilizat fiind HPGL, G-CODE; Șurub cu bile fabricat în Germania;

Aplicatii:

realizarea de clisee folio pentru echipamente de presare la cald

gravura si fotogravura pe materiale promotionale

realizarea de matrite metalice ( hot-stamp ) si nemetalice pentru turnare

realizarea de machete in arhitectura

realizarea de cablaje imprimate ( gravarea traseelor si realizaerea gaurilor )

realizarea rapida de prototipuri pe diverse domenii de activitate

crearea de panouri de comanda ( decupare, gravare si gaurire )

Materiale folosite: – Plexiglas, forex, dibond, comatex, foaie tabala, diverse metale, lemn, marmura, sticla, ceramica, polistiren expandat, extrudat, etc.

1.3.7. CNC Router SD1325

Figura 62. Masina de frezat CNC Router SD1325

Carcasa metalică turnata asigură o rigiditate mare a structurii mașinii și vibrații puține. 

Pentru motorul axial X, Y, Z se utilizează:

Șurub cu bile fabricat în Germania;

Axele de direcționare asigură o lejeritate pentru mișcarea ansamblului ce susține motorul de rotație a frezelor.

Funcții suplimentare :

DSP (procesorul semnalului digital) pentru dirijarea sistemei;

Poate lucra fără conexiune la calculator;

În cazul deconectarii luminii, este salvat ultimul punct de lucru;

Conectarea la portul USB al calculatorului pentru copierea fișierelor;

Capacitatea memoriei este standard de 32Mb (poate fi upgradată până la 128Mb);

Salvează 3 puncte de oprire, 9 fișiere pentru prelucrare succesivă.

Caracteristici tehnice

1.3.8. CNC Router SERIA S

CAPITOLUL 2.

Alegerea tipului de masină de gravat

Exista diferite modele constructive cu diferite accesori, fiecare cu avantaje și dezavantaje. In cele ce urmează vor fi descrise patru modele de mașini de frezat CNC.

2.1. Varianta 1 [24] [22] [23] [3]

Este reprezentata o varianta constructiva de masina unealta cu masa masinii deplasabila pe o directie (X), scula deplasanduse pe celelalte doua directii. Dezavantajul acestui tip de constructie este acela ca masa piesei de prelucrat nu poate fi foarte mare.

Fig. 2.1. Varianta vconstructiva 1

Freza se mișcă pe direcțiile X si Z. Axa Y este fixă, nu este deplasabilă,

Avantaje:

Usor de construit pentru un începator;

Din cauza axei Y care este fixă freza este stabila;

E bună pentru gravat piese de dimensiuni mici.

Dezavantaje:

Se miscă piesa de prelucrat

Nu se pot grava piese cu greutate mare

Lungimea piesei este limitată

Varianta 2

Freza se mișcă numai pe axa Z si piesa de gravat pe direcțiile X si Y. Axa Z este fixă.

Fig. 2.2. Varianta vconstructiva 2

Avantaje:

Usor de construit

Cand axele X si Y nu sunt perpendiculare cu axa Z, va grava peste tot cu aceeasi adancime

Dezavantaje:

se miscă piesa de prelucrat.

nu se pot grava piese grele, deoarece motorul pas cu pas trebuie sa mute piesa in pozitie.

marimea piesei este limitata

prin prelucrarea unei piese grele la capătul axei Y, piesa va misca masa în jos.

2.3. Varianta 3

Varianta este mai complicat de construit. Freza se mișcă în toate direcțiile.

Fig. 2.3 Varianta vconstructiva 3

Avantaje,

Pentru gravarea plăcilor foarte mari,

Se poate monta masina direct pe piesa de prelucrat.

Dezavantaje,

Greu de contruit o mașină stabilă

Axa Y trebuie sa fie foarte stabilă si precisă.

Axele trebuie construite foarte solid, exista pericolul de flambaj

Apar vibrații mari în timpul lucrului

2.4. VARIANTA 4

– Este ușor de construit

– Freza se misca pe toate cele trei direcții, X, Y, si Z iar piesa de gravat este fixă

Fig. 2.4 Varianta vconstructiva 4

Avantaje.

Este o constructie stabila

Lungimea piesei pe axa Y nu este limitata.

Foarte bună pentru gravarea circuitelor imprimate.

Dezavantaje,

Pe axa Y trebuie folosite ghidaje mai mari si solide.

Se poate dezechilibra ușor.

2.5 Alegerea tipului de masină.

Alegerea mea initială a fost asupra variantei a patra, mi sa părut mult mai usor de contruit și cu alegerea unor materiale din fier și aluminiu, este foarte buna pentru frezarea/găurirea circuitelor imprimate dar și a pieselor din aluminiu.

2.6. Principalele caracteristici ale mașinii.

Datorită complexității proiectului mașina are posibilitatea ca în aplicații practice să se poată monta în capul axei Z o gamă largă de dispozitive de presiune, sudura, tăiere, lipire, frezare, gravare etc.

Pentru a putea fi studiat în detaliu modelul poate fi împărțit în module independente respectiv: pe axele X,Y,Z.A.

In contiuare vor fi prezentate câteva fotografii cu diferitele elemente ce intră in componența mașinii precum si cu diferitele accesorii achizitionate ulterior (descrierea fiecărui element este făcută lângă poză)

2.7. Motoarele pas cu pas [27][29][30][31][32][33]

Motoarele de acționare sunt de tip pas cu pas având câte unul pe fiecare axa în parte. Motorul pas cu pas este un tip de motor sincron cu poli aparenți pe ambele armături. La apariția unui semnal de comandă pe unul din polii statorici rotorul se va deplasa până când polii săi se vor alinia în dreptul polilor opuși statorici.

Rotirea acestui tip de rotor se va face practic din pol în pol, de unde și denumirea sa de motor pas cu pas.

Comanda motorului se face electronic cu ajutorul unui controller special astfel se pot obține deplasări ale motorului în funcție de programul de comandă.

Figura 2.6. Motor pas cu pas

2.7.1. INTRODUCERE

Un motor pas cu pas este un motor fără perii (brushless), care poate împărți o rotație completă într-un număr mare de pași. Motorul de poziție poate fi controlat cu precizie, fără nici un mecanism de feedback utilizând controlul in bucla deschisa.

O caracteristică a controlerelor in bucla deschisa este că nu utiliza feedback-ul, pentru a determina dacă s-a atins obiectivul dorit. Acest lucru înseamnă că sistemul nu respecta datele de ieșire ale proceselor. În consecință, un adevărat sistem in bucla deschisă nu poate corecta orice erori pe care le-ar putea face. De asemenea,sistemul nu se poate compensa odată cu apariția de perturbări în interiorul procesului. Controlul in bucla deschisa este util pentru sistemele care sunt bine definite, acesta fiind cazul în care relația dintre intrări și ieșiri (rezultatele de stare) poate fi ușor modelata printr-o formulă matematică.

Motorului pas cu pas este un tip de motor sincron, cu poli aparenți pe ambele armături. La apariția unui semnal de comandă pe unul din polii statorici, rotorul se va deplasa până când polii săi se vor alinia în dreptul polilor opuși statorici. Rotirea acestui tip de rotor se va face practic din pol în pol, (pas cu pas).

Comanda motorului se face electronic, se pot obține deplasări ale motorului bine cunoscute în funcție de programul de comandă.

2.7.2. CERCETARI TEORETICE PRIVIND MOTOARELE PAS CU PAS

2.7.2.1 Modul de funcționare al motorului pas cu pas

Motoarele pas cu pas funcționează diferit de motoarele normale, care se rotesc când la terminale lor este aplicata tensiune.

Motoarele pas cu pas au in construcția lor au mai mulți electromagneți "dințați" dispuși în jurul rotorului (construit din material magnetic). Acești electromagneți sunt "excitați" de un circuit de control extern, cum ar fi un microcontroler.

Pentru a face ca axul motorului sa se rotească este excitat electromagnetul 1 (figura 2.7) care face ca dintele aflat pe rotor sa fie atras in dreptul sau, concomitent făcând ca dinții aflați in dreptul electromagnetului 2 sa fie decalați.

Deci, în cazul în care următorul electromagnet este pornit și primul este oprit, rotorul se rotește ușor si face ca sa se alinieze cu următorul și de acolo procesul se repetă. Fiecare dintre aceste ușoare rotații se numește un "pas", cu un număr de pași a face o rotație completă. În acest fel, rotirea motorul poate fi activată cu un număr unghiuri precise.

Motorul pas cu pas are o utilizare largă, datorită tendinței de funcționare numerică a elementelor din structura sistemelor de comandă si reglare a acționarilor electrice. Aceasta tendința s-a vădit odată cu apariția masivă a circuitelor electronice sub formă integrată. Folosirea pe scara larga a motoarelor pas cu pas se explică prin apariția structurilor ierarhizate mari și a complexelor ce înlocuiesc sistemele clasice, care permit optimizări globale prin folosirea calculatorului. Dat fiind că motorul pas cu pas este un element de execuție cu funcția de convertor electromecanic digital-analog este evidenta întrebuințarea lui în sistemele de comandă si reglare numerică.

Motorul pas cu pas realizează conversia directă a semnalului de intrare, dat sub forma numerică, într-o mișcare unghiulară discontinuă sau incrementală. În acest fel mișcarea obiectului reglat este cuantizată în deplasări discontinue, în deplină concordanță cu evoluția semnalelor discrete de comandă.

Figura.2.7. Principiul de funcționare al motorului pas cu pas

Datorită acestor proprietăți motoarele pas cu pas permit realizarea unor sisteme de reglare de tip discret, care prezintă remarcabilul avantaj de a nu avea nevoie de bucle de reacție pentru corectarea mișcării.

Dezavantajul – o mai slaba eficientă și vibrații înalte rezultat ca urmare a comportamentului oscilatoriu.

2.7.2.2. Construcția, clasificarea si funcționarea motorul pas cu pas

Din punct de vedere al construcției circuitului magnetic motoarele pas cu pas se clasifica astfel:

Motorul pas cu pas cu reluctanță variabilă (de tip reactiv);

Motorul pas cu pas cu magnet permanent (de tip activ);

Motorul pas cu pas hibrid.

MOTORUL PAS CU PAS CU RELUCTANȚĂ VARIABILĂ are atât statorul cât si rotorul prevăzute cu dinți uniform distribuiți, pe dinții statorului fiind montate înfășurările de comandă. Rotorul este pasiv.

La alimentarea unei/unor faze statorice, rotorul se rotește de astfel încât liniile de câmp magnetic să se închidă după un traseu de reluctanță minimă, adică dinții rotorici să se găsească fie față în față cu cei statorici fie plasați după bisectoarea unghiului polilor statorici.

Acest tip de motor asigură pași unghiulari mici și medii și poate opera la frecvențe de comandă mari, însă nu memorează poziția (nu asigură cuplu electromagnetic în lipsa curentului prin fazele statorului – respectiv, nu are cuplu de menținere).

MOTORUL PAS CU PAS CU MAGNET PERMANENT are dinții rotorului constituiți din magneți permanenți si polii dispuși radial. Când se alimentează fazele statorului se generează câmpuri magnetice, care interacționează cu fluxurile magneților permanenți, dând naștere unor cupluri de forțe, ce deplasează rotorul.

Aspectele legate de comanda în secvențe, simplă, dublă și mixtă, sunt similare cu cele de la motorul pas cu pas cu reluctanță variabilă.

Figura.2.8. Schema de principiu a unui motor pas cu pas cu magneți permanenți si rotor disc

MOTORUL PAS CU PAS HIBRID este o combinație a primelor două tipuri, îmbinând avantajele ambelor și fiind varianta de MPP utilizată în marea majoritate a aplicațiilor.

În cazul unui MPP hibrid, rotorul este constituit dintr-un magnet permanent, dispus longitudinal, la ale cărui extremități sunt fixate două coroane dințate din material feromagnetic. Dinții unei coroane constituie polii nord, iar dinții celeilalte coroane, polii sud. Dinții celor două coroane sunt decalați spațial, astfel încât, dacă un dinte al unei coroane se găsește în dreptul unui dinte statoric, dintele rotoric de pe cealaltă coroană să se afle la jumătatea unghiului dintre doi dinți statorici.

2.7.3. Utilizarea motorul pas cu pas in construcția de mașini unelte.

Utilizarea motoarelor pas cu pas ca elemente de execuție prezintă anumite avantaje: sunt compatibile cu tehnica numerică, precizie și puteri de rezoluție mărite, pot fi utilizate în circuit deschis. Compatibilitatea motorului pas cu pas cu tehnica numerică de calcul a condus la obținerea unor performanțe superioare în procesul de poziționare, fapt ce a determinat extinderea domeniilor de aplicabilitate a acestora.

În echipamentul standard al unei mașini unelte cu comandã numericã intrã și acționările de avans, numite servo-acționãri. Acestea trebuie sã îndeplinească cerințe cum sunt: domeniu mare de reglare a vitezei de avans, comportament dinamic bun, durabilitate în exploatare, întreținere redusã, volum constructiv mic, excitație magneticã permanentã. La acționările de avans ale mașinilor-unelte cu comandã numericã se utilizează, încă predominant, motorul de curent continuu cu excitație permanentã, la care reglarea turației se realizează prin modificarea tensiunii de alimentare a rotorului. Amplificatorul cu tiristoare are o utilizare tot mai restrânsã, datoritã dezavantajelor tehnice fațã de regulatorul cu transistor de putere.

Este în curs de extindere utilizarea la acționările de avans moderne, a unui motor sincron de curent alternativ, având o înfășurare statorică de curent alternativ trifazat și rotor prevăzut cu poli magnetic permanenți, pentru care s-a impus denumirea de servo-acționare de curent alternativ. Printr-un convertizor de frecvențã se obține reglarea continuã a turației, raportul de reglare fiind mai mare de 1:10 000.

Schema de principiu a unei acționãri de avans pentru mașini-unelte cu comandã numericã este reprezentatã în fig…

Figura 2.9. Schema de principiu a unei acționãri de avans cu seromotor de control – DAC convertor digital analog, R reductor, Sc șurub conductor, TD traductor, OL organ lucru, P piesa, S sculă

O alta abordare a acționarilor de avans este folosire motoarelor pas cu pas. Schema de principiu a unei acționãri de avans pentru mașini-unelte cu comandã numericã utilizând motor pas cu pas este reprezentatã în Figura 2.9.

Avantajul acestui tip de acționare este ca se elimina bucla închisă, astfel simplificându-se partea de comanda,astfel încât motorul de poziție poate fi controlat cu precizie, fără nici un mecanism de feedback utilizând controlul in bucla deschisă.

În figura 2.10 este prezentat un exemplu de utilizare a motoarelor pas cu pas de tip MAC – INDRAMAT, la un centru de prelucrare, având patru axe controlate de echipamentul de comandã numericã. Axele X, Y, Z, reprezintă deplasări liniare iar axa B’ reprezintă mișcarea de rotație a mesei. Servo-acționările realizează un domeniu al vitezei de avans pe axele X, Y, Z, de 1 … 12 000 mm/min și avans rapid de 15 m/min, forța de avans fiind de 25 000 N. Pentru axa B’, realizează turația de 6 rot/min și poziționări de 360×1 grade, momentul tangențial fiind de 50 000 Nm.

Figura 2.10. . Servo-acționãri de tip MAC – INDRAMAT pentru axele X, Y, Z și B’ ale unui centru de prelucrare ce utilizează motoare pas cu pas.

Motoarele pas cu pas au avantajul cã pot furniza direct informații de deplasare digitale, fără treapta intermediarã logicã. De asemenea, nu necesitã un tahogenerator sau un sistem de măsurare a deplasării pe axã. O alta utilizare a motorului pas cu pas o regăsim in cadrul strungului produs de firma Proxxon.

Figura 2.11. Strung Proxon fără carcasa ce folosește motor pas cu pas

2.12. Strung Proxon PD 400 CNC ce folosește motorare pas cu pas

2.8. CUPLAJELE [72] [1] [5] [6]

Cuplajele sunt organe de asigurare a legăturii intre doi arbori care-si pot transmite reciproc mișcarea si puterea. Prin aceste elemente se asigura legătura intre tronsoanele (părtile) aceluiași arbore sau intre arbori diferiți. De exemplu, unii arbori de transmisie cu lungime mare 10, 20, 30m s-ar executa foarte greu dintr-o singura bucata sau nu s-ar putea realiza.

Execuția din tronsoane separate si legarea acestora prin organe speciale de legătura, numite cuplaje, nu prezintă dificultăți constructive sau funcționale. Cuplul motor al unui automobil se transmite roților de rulare prin intermediul unui cuplaj cu funcționare intermitenta, numit si ambreiaj. Axele de rotație ale arborilor legați prin cuplaje sau prin ambreiaje pot fi paralele sau neparalele. Principalele condiții pe care trebuie sa le îndeplinească cuplajele pentru o buna funcționare sunt:

capacitatea de transmitere totala a momentului de răsucire al arborelui;

dimensiuni constructive cat mai reduse

capacitate de atenuare a șocurilor provenite din variația regimului de funcționare a mașinilor-unelte;

asigurarea interschimbabilității necesare înlocuirii elementelor uzate.

Clasificarea cuplajelor are in vedere condițiile de funcționare ale celor doi arbori ca criteriu de baza. Astfel variatele tipuri de cuplaje se grupează in doua categorii: cuplaje cu funcționare permanenta; cuplaje cu funcționare intermitenta sau ambreiaje. La cuplajele cu funcționare permanenta, transmiterea mișcării intre cei doi arbori nu poate fi întrerupta in timpul funcționarii decât prin oprirea mașinilor si demontarea cuplajelor.

Prin cuplare decuplare, ambreiajele pot întrerupe sau relua transmiterea chiar sub sarcina, fără oprirea elementului (arborelui) de la care ea este primită. In funcție de natura legaturii realizate intre elemente, cuplajele pot fi permanente sau intermitente, la ultimele legătura putand fi stabilita, sau intrerupta, in timpul functionarii. In functie de posibilitatea compensarii abaterilor de montaj intre elementele legate, cuplajele permanente pot fi fixe si mobile. La rândul lor, cuplajele permanete mobile se impart in rigide si elastice, functie de capacitatea de amortizare a șocurilor si vibrațiilor torsionale. In functie de modul de asigurare a legăturii (cuplare), ori de întrerupere a acesteia (decuplare), cuplajele intermitente pot fi fi comandate sau automate.

Parametrul principal al cuplajelor este momentul de torsiune nominal, alti parametri caracteristici fiind: masa, momentul de inertie masic, caracteristicile elastice si de amortizare, suprasarcina admisa, dimensiunile de gabarit, etc.

Figura 2.13. Clasificarea cuplajelor

2.8.1. Sarcina de lucru a cuplajelor

Valoarea maxima a momentului de torsiune posibil a fi preluat si transmis de cuplaj in conditii de functionare staționară (fara socuri si suprasarcini), reprezinta momentul de torsiune Mn si este indicat pentru fiecare tipodimensiune de cuplaj in standarde sau cataloagele firmelor constructoare.

Momentul de torsiune nominal poate fi de asemenea determinat pentru o anumita constructie de cuplaj pe baza conditiilor de rezistenta a elementelor componente. Variatia in timp a momentului de torsiune transmis de cuplaj Mt, are un caracter variabil, dinamic al solicitarii cuplajelor, ca rezultat al suprapunerii peste momentul de torsiune de calcul Mc a unor solicitari suplimentare, datorate unor cause diverse: sarcini de inertie, fenomene de soc si rezonanata mecanica, deformarea fortata a elementelor cuplajului datorita necoaxialitatii arborilor, frecarea intre elementele cuplajului.

Dependenta solicitarilor suplimentare de un complex de factori – tipul si caracteristicile masinii motoare, regimul de functionare al masinii de lucru, tipul cuplajului, comportarea la vibratii torsionale a lantului cinematic antrenat etc. – face foarte dificila aprecierea pe cale analitica a valorii maxime a momentului de torsiune.

Practic se utilizeaza un moment de torsiune de lucru Mt, obtinut prin multiplicarea valorii momentului de calcul Mc cu un coeficient de serviciu Cs:

Mt =CsMc = CsP/ ω <=Mn,

Unde P este puterea de transmis iar ω este viteza unghiulara.

In general, cuplajele sunt fabricate de uzine specializate, fiind prezentate ca tipodimensiuni si caracteristici functionale in standarde si cataloage. Uzual, cuplajele se aleg functie de conditiile concrete de lucru.

2.8.2 Cuplaje transversale. Acestea transmit mișcarea de rotație intre 2 arbori montați paralel, dar cu o excentricitate variabila. Varianta cea mai răspândită este cuplajul Oldham. Diversele soluții constructive ale cuplajului Oldham se diferențiază după forma elementului intermediar: cu craboți, cu element prismatic, cu caneluri, cu bolțuri. Semicuplajele fixe pe arbore se echilibrează dinamic la execuție, dar, in ansamblu, cuplajul este dezechilibrat static, deoarece axa elementului intermediar nu coincide cu axa semicuplajelor.

Fig.2.14. Cuplaje Oldham: a,c – cu craboti b – cu element prismatic d – cu caneluri e – cu bolturi.

2.9. Motorul de frezare

Se alege pentru frezare un motor de frezare produs de Makita. Se alege modelul GD0600 prezentat in figura de mai jos. Acesta prezintă anumite avantaje în utilizare:

Model conceput astfel incat sa fie extrem de usor de manevrat;

Circumferinta mica permite o prindere usoara;

Carcasa izolata;

Piulita de strangere cu forma rotunda reduce posibilitatea de deterioarare a pisei prelucrate;

Clapeta pornire/ oprire usor accesibila;

Intrerupatorul este pozitionat in centrul clapetei, astfel incat poate fi utilizat indiferent ce parte a clapetei este actionata;

Orificii de evacuare a fluxului de aer spre partea opusa a utilizatorului.

Fig.2.16. Makita GD0600 1-1. Levier de comutare; 1-2. Levier de deblocare; 1-3. Buton de blocare; 2-1. Cheie de 13; 2-2. Piuliță de strângere; 2-3. Cheie de 13

Fig.2.17. Makita GD0600 – Elemente componente

Fig.2.17. Makita GD0600 – reprezentare 3D

Fig.2.18.Locul in care se poziționează Makita GD0600 pe masina de frezat – reprezentare 3D

Caracteristici tehnice model GD0600:

Capacitatea maximă a bucșei elastice 6 mm sau 6,35 mm (1/4")

Turația în gol (min-1) 25.000

Lungime totală 358 mm

Greutate netă 1,6 kg

Mașina se alimentează de la o sursă de curent alternative monofazat, cu tensiunea egală cu cea indicată pe plăcuța de identificare a mașinii, respective 220V.

Având dublă izolație, conform cu Standardele Europene, se poate conecta la o priză de curent fără contacte de împământare.

Zgomot și vibrații

Puterea acustică la funcționarea în gol este de 73 dB (A).

Nivelul de zgomot în timpul lucrului poate depăși 85 dB

Accelerația pătratică medie ponderată în condiții normale este de maxim 2,5 m/s2.

Aceste valori au fost obținute conform standardului EN50144.

2.10. Sistemul electric/electronic

Sistemul electric/ electronic are la bază un controler CNC in 4 axe. Diagrama de principiu este prezentată in figura 2.19. Sistemul de comandă este prezentat in figura 2.20.

Exista si varianta mai ieftină ce presupunea alegerea a 4 controlere pentru fiecare axă, Placa de conectare la portul paralel și a unei surse de alimentare, elemente complet separate, insă acestea necesitau o muncă suplimentară și nu se obtinea calitatea celui ales.

Aceste avantaje sunt:

Controllere CNC in carcasa. 

Pentru motoare bipolare cu amperaj maxim de 3,5A.

Alimentare direct de la priza de 220-240V

Putere consumata in regim de lucru 250W

Numar de motoare comandate 4 

Amperaj maxim pe faza: 3,5A

Mod de functionare micropasi 200, 400, 1600 si 3200p/r

Intrari pentru intrerupatorul de avarie si pentru intrerupatoarele de capete de cursa

Iesire pentru motoare bipolare

Potriveste la orice motoare pas cu pas care au 4, 6 sau 8 fire

Racire fortata cu ventilator

Filtru de praf la aspirarea aerului de racire

Functioneaza cu orice softvare de comanda CNC pe portul paralel

Electronica este bazata pe circuitul integrat TB6560 de la firma Toshiba

Este un cip foarte bun si fiabil , nu necesita multe piese la constructia controrelui

Caracteristicile tehnice ale controlerului:

1. Sursa alimentare

2. CNC4X35A Informatii la iesire

Specificatiile controllerului de motoare CNC4X35A :

Proiectat pentru constructia/retehnologizarea facila a unei masini de frezat sau gravat.

Comanda 4 motoare in mod bipolar microstepping

Permite conectarea unei game largi de motoare (5-32V si 0,5-3,0A)

Permite conectare a 5 semnale de intrare (folosite de obicei la E-Stop, Probe si limitele de cursa pe X Y Z) si a unui releu pe placa pentru  comanda pornit oprit a masinii de frezare – gaurire

Indicator cu led pentru alimentare, semnalele de intrare si starea driverelor motoarelor

Toate iesirile dinspre computer spre placa de comanda sunt procesate de un bufer si triger schmidt 

Compatibila cu un numar mare de programe (De ex : Mach2/3, Master5, EMC,KCAM,USBCNC,WinPC-NCetc.) 

Fiecare din cele 4 canale de comanda motor prezinta urmatoarele functionalitati :

Control PWM cu punte HBridge DMos duala 

Reglaj de curent in valorile .6 / 1.5 / 2.25 / 3 Amp (0.56 / 1.4 / 2.1 / 2.8 Vers.) cu dip switch 

Selectie mod de mocrostepping la 1/1, 1/2, 1/8, 1/16 cu un dipswitch 

Mod automat si configurabil de procesare a curentului indus de bobine (Slow+Fast Decay) 

Driverele de motoare bipolare sunt cele mai folosite (daca nu singurele) aplicatiile industriale. Chiar daca sunt solutii mai scumpe ele ofera performante si eficienta ridicata.

Driverele bipolare folosesc un set suplimentar de tranzistori de comutatie pentru a elimina necesitatea folosirii a doua surse de tensiune.

In plus acestea folosesc o punte de 4 tranzistori si diode de recirculare pentru fiecare infasurare a motorului si o rezistenta de valoare redusa prin care se evaluaza curentul in bobina si este mentinuta constanta energia in bobina constanta in toate modurile de microstepping.

2.11. Etapele părții constructive

Documentarea propriu-zisă a variantei constructive

Desenarea tuturor pieselor necesare care vor fi prelucrate

Cumpărarea de material necesar construiri frezei cnc

Necesarul prelucrării a diferitelor materiale (surub, bucse, arbori, batiu)

Cele mai importante sunt:

Prelucrarea șuruburilor trapezoidale la capete pentru întroducerea la fiecare capat a unui rulment cu diametrul interior de 8mm , la un capăt de surub se lasă un pic mai lunga prelucrarea pentru a se prinde de motor cu un cuplaj (3 suruburi).

Carcasele pentru rulmenti si fac cu o gaura de stângere , adică diametrul exterior al rulmentului plus o toleranșă de 0.0.1mm

Arbori se centruiesc la capete si se gauresc cu un burgiu de diametru de 5,2mm pentru realizarea unui filet interior de M6X20 cu ajutorului tarodului.

La fiecare capat de arbore se pune o bucsa sau un capat de arbore profilat, pentru eliminarea vibrațiilor care apar în timpul lucrului.

Găurirea pentru introducerea unui șurubsuplimentar la cuplajele cu care se face legatura motor și șurubul trapoidal.

Debitarea profilelor rectangulare si sudarea acestora.

Alinierea tuturor elementelor.

CAPITOLUL 3.

Prezentarea configuratiei axelor cinematice

Configuratia mașinii este prezentată in figura figura 3.1, mașina conține 3 axe liniare X, Y respectiv Z și o axă de rotație A/B (in funcție de poziționare)

Figura 3.1 Configuratia mașinii de frezat [22]

Configuratia si cinematică a axei rotative

O masa rotativă folosită cu o freză oferta extrema flexibilitate si oportunitati nenumarate. Singura limita ramane dimensionala nu de complexitate. Masa rotativa de 4" de la Sherline este un echipament de precizie gandit pentru frezele CNC insa poate fii folosita si pe alte masini unelte.

Are 50.8mm inaltime si un diametru de 100mm cu componente prelucrate din blocuri solide de otel si cantareste 3.2 kg fiind marcata cu laser la intervale de 5 grd si numarate la fiecare 15 grd.  Acestea sunt calibrate cu un angrenaj melc cu 72 de dinti miscat de o roata de avans.

Roata este divizata la 50 adica pe roata la 1/10 grd astfel un cerc se imparte la 3600. Saptezeci si doua de rotiri a rotii inseamna o rotatie a mesei. Sloturile T sunt identice cu cele ale masinilor unelte astfel că marea majoritate a accesoriilor sunt compatibile. Doua cleme de fixare sunt livrate si un adaptor care fixeaza universalele de 3 si 4 falci pe masa rotativa. 

Cu adaptorul de 90 se poate fixa pe masa frezei in pozitie verticala pentru o si mai mare versatilitate (Cod 3701) Disponibila si cu montura pentru motor pas cu pas pentru aplicatii CNC (Cod 3700CNC). sau cu tot cu tot cu motor pas cu pas.

Variantele constructive sunt prezentate in figurile de mai jos.

Această masă rotativă poate fi conectată direct la portul de control al controlerului in 4 axe.

Masă rotativă – pregătită CNC (captură catalog)

Masă rotativă – pregătită CNC, elemente componente (captură catalog)

Pentru a diversifica tipul de piese ce pot fi fabricate pe acest CNC, se pot atașa o serie de accesorii:

Masă inclinabilă

Acest accesoriu oferta o mare variatate de setari si posibilitati. Cu baza perfect paralela cu masa de frezare se pot obtine gauriri si frezari la unghiuri precise de la 0° la 90°.

Montura pentru un universal de strung este inclusa, insemnand ca piesele strunjite vor putea fii prelucrate direct fara a fii scoase din universal si reinstalate pe strung pentru alte strunjiri necesare, accepta menghine si mesele rotative fabricate de Sherline.

Felul in care sunt date gaurile si filetele acestora asigura accesul meselor rotative Sherline sub unghiuri variabile nemaifiind nevoie de adaptorul la unghi drept pentru pozitia la 90°.

Adaptor unghii drept

Se foloseste la pozitionarea mesei rotative in unghi drept pentru realizarea de piese diverse.

3. Adaptorul la unghi drept pentru papusa mobila

Adaptorul la unghi drept pentru papusa mobila sustine piesele lungi fixate in masa rotativa cand aceasta este in pozitie verticala. Permite astfel rotirea precisă a piesei pentru frezare si gaurire.

4. Set cap divizor cu universal.

Set cap divizor cu universal contine:

Cap divizor 110 mm (fara pivotare) Original Vertex

universal standard pana la 80mm

flansa de montaj a universalului pe capul divizor

Cap divizor cu universal

Configuratia si cinematică a axelor X,Y și Z.

Lanturile cinematice de avans. Folosesc pentru actionare motoare pas cu pas, comandate numeric cu ajutorul driverelor specializate,si softurilor de comanda CNC. Elementele mecanice utilizate in constructia axelor comandate numeric folosite sunt: mecanism surub-piulita pentru a transforma miscarea de rotatie generata de motorul pas cu pas in miscare de translatie. Suruburile folosite in constructia acestor lanturi cinematice pot fi cu profil trapezoidal sau suruburi cu bile. Transmiterea miscarii de rotatie intre motor si surubul conducator se realizeaza cu ajutorul cuplajelor elestice. Ghidajele folosite in constructia acestor masini sunt cu elemente intermediare (bara rectificata si bucse cu bile)

Lant cinematic de avans comandat numeric

3.2.3. Configuratia si cinematica axei X

Caracteristici :

cursa activa 210mm

viteza maxima de deplasare180mm/s

viteza maxima de lucru (mediu) 100mm/s

forta in lucru (la o viteza de 50mm/s) >= 35N

actionare MPP /surub conducator

ghidaje cilindrice cu bucse cu bile

Ansamblul general

MPP – motor pas cu pas

Cuplaj

2 rulmenți

surub trapezoidal

piulita surub trapezoidal

Pe schemă nu au fost reprezentate următoarele:

Laterala prindere

Tije ghidare

Carcase rulmenți

Tijele de ghidare sunt prinse de cele doua laterale in gaurile cu aceasata destinatie si cu piulite M8.

In partea opusa surubul este ghidat de rulmetul motorului pas cu pas șurubul are aceeasi configuratie ca la axa Y singura diferenta fiind lungimea Prinderea de axul motorului se face la fel ca si in cazul axei Y cu un cuplaj. Axul MPP trebuie să fie prelucrat în vederea unei prinderi cât mai rigide. Prelucrarea se poate face prin polizare, dar mai sigur este cu o masină de găurit verticală (cu coloana) si menghină.

La prinderea motorului pe pereții laterali se vor utiliza șaibe de trecere cu cauciuc. Asta pentru a prelua diferențele de planietate/perpendicularitate care pot apare la prelucrare și la montaj. În caz contrar axul motorului va fi solicitat la încovoiere și momentul util va scădea considerabil.

O alta metodă , care dă rezultate foarte bune, chiar mai bune decat cea precedentă, este utilizarea de șaibe deformabile din cupru. La strângerea motorului acestea(șaibele) se vor deforma și va asigura condiția de perpendicularitate/coaxialitate. Atenție strangerea se va face cu șurubul montat.

3.2.4. Configuratia si cinematica axei Y

Conceptul de axă Y, se referă la corpul mașinii, masa mașinii si elemntele ce asigura miscarea de translatie pe axa geometrica Y.

Am adoptat ca solutie, varianta 4 .

Configuratia si cinematica axei Y

Factorii ce m-au determinat să fac o asemenea alegere sunt: rigiditate sporită a sistemului și simplitatea constructei. Masa de deplasare pe axa y este mai redusă decât ân alte cazuri și implicit mometul la axul motorului (pornire/oprire) este mai mic. Avantajele enumerate mai sus sunt valabile pentru dimensiunile adoptate. Pentru dimensiuni mai mari, unde elemntele componente sunt mai masive , regula nu se mai poate aplica în mod eficient.

Caracteristici:

dimensiune masa 360x210mm cursa activa 290/310 mm

viteza maxima de deplasare 180mm/s

viteza maxima de lucru (mediu) 100mm/s forta in lucru (la o viteza de 50mm/s) >= 35N

actionare MPP /surub conducator

ghidaje cilindrice cu bucse cu bile

Partile componente sunt :

MPP – motor pas cu pas

Cuplaj

2 rulmenți

surub trapezoidal

piulita surub trapezoidal

Pe schemă nu au fost reprezentate următoarele:

Laterala prindere

Tije ghidare

Carcase rulmenți

Prinderile lateralelor frontale se va face cu șuruburi M5x30,

3.2.5. Configuratia si cinematica axei Z

Are urmatoarele caracteristici

rezolutie : 0,005 mm

abatere maxima 0,002mm

repetabilitate 0,0011mm

dimensiune platou fixare scula 70mmx100mm

cursa activa 40mm

viteza maxima de travel 150mm/s

viteza maxima de lucru (mediu) 100mm/s

forta de patrundere (la o viteza de 50mm/s) >=80N

actionare MPP /surub conducator

ghidaje tije – rulmenti liniari

Configuratia si cinematica axei z

Partile componente sunt :

Placa sustinere axa Z

Motor pas cu pas

Roata curea motor

Curea dintata

Roata curea surub

Surub +piulita

Rulmenti

Ghidaje

rulmenti liniari

Placa sustinere scula

Surubul+ piulita asigura transformarea miscarii de rotatie in miscare de translatie. Placa de sustinere scula executa miscarea de translatie fiind fixata de piulita

Tot placa de sustinere scula are prinse de ea cele patru bucse de ghidare. Bucsele de ghidare culiseaza pe tijele de ghidare. Șurubul este fixat solidar de placile ghidaje + rulment prin intermediul rulmentilor Tot de placile ghidaje + rulment sunt fixate si tijele de ghidare amintite mai sus. Tot ansamblul este prins de placa sustinere axa Z (prin intermediul a patru suruburi).

Sistemul de prindere al motorului de frezare este prezentat in figură.

Sistemul de prindere al motorului de frezare

3.2.6. Lantul cinematic principal

In lantul cinematic principal in general se folosesc in general motoare electrice asincrone si convertizoare de frecventa pentru reglarea turatiilor necesare in prelucrare. La acest tip de masini sunt necesare turatii de 10000-40000 RPM datorita faptului ca se folosesc scule cu diametre cuprinse intre 0,1mm si 5 mm

Fig.1.3.1 Exemplu de arbore integrat 1 – motor electric; 2 – transmisie planetară cu două trepte; 3 – arborele principal.

3.3. Proiectarea lanturilor cinematice de avans [16] [18] [36] [54] [55] [56] [57] [41] [43] [44]

Transmisia surub-piulita alcatuita dintr-un surub si o piulita aflate in miscare relativa in timpul functionarii realizeaza transmiterea si transformarea miscarii si a fortei.

Cu aceste functii, transmisia surub- piulita se intalneste frecvent in constructia unor masini simple cum sunt cricurile si presele manuale, in constructia masinilor unelte, a dispozitivelor de lucru, a unor aparate de masura etc. Ca principale avantaje ale folosirii transmisiei surub-piulita se pot enumera:constructia si executia relativ simple, precizia buna functionarea fară zgomot, gabaritul redus, posibilitatea transmiterii unor forte relativ mari.

3.3.1. Calculul pentru selectarea optima a motorului pas cu pas

Calculele sunt luate din cartea “Formulas + Calculation for Optimun Selection of a Spepmotor”

3.3.1.1 Calculul axei Z

Calcul masei

G = m * g

Unde g = 9.80665 m/

G =

m = m = 2Kg
G = 2 * 9.80665 = 19.6133 N

F = G * (sin + + cos) [N]

F = 19.6133 * (1 + 0.11*0) = 19.6133 N

Cuplul necesar

M = F( [N*cm]

raport de transmitere cu cuplaj

M =19.6133 ( [N*cm]

Momentul de inerție existent

[Kg*]

Momentul de inertie a axului

=1.213 Kg*

= 3.184 Kg*

Viteza necesară

Pentru determinarea vitezei nexesare motorului pas cu pas avem 10mm în 1sec La raportul de i =1; Valorile determinate pentru alegerea motorului M = 0,5 N*m

Practic e bine luat valoare mai mare daca este posibil, cam dublu sau mai mare.

Cu aceste valori rezultate se alege un motor pas cu pas

Calculul timpului de accelerare-frânare

(s) pag22,11

[Kg*]

4.397 + 1.2 = 5.597 Kg*

[N*cm]

= 0.148 (s)

Dinstanța parcursă

Distanța în pași

= = 14.8 pași

Durata fazei la – accelerare = 14.8 =

Frânare = 14.8 =

= 29.6

=

= 1.148 s

Distanța trebuie este parcursă în 1 secundă ,

Calcularea timpului la frecvența de 400 Hz

[N*cm]

= 0.06 (s)

= = 14.8 pași

Durata fazei la – accelerare = 29.6 =

– frânare = 29.6 =

= 57.2

=

= 1.142 s

3.3.1.2. Calculul axei Y

Determinarea cuplului necesar pentru axul motorului

Calcul masei

G = m * g

G =

m = + (2Kg) m = 8Kg

F = G * (sin + + cos) [N]

F = 8 *9.80* (0 + 0.11+1) = 96.512 N

Cuplul necesar

M = F( [N*cm]

raport de transmitere cu cuplaj

M =96.512 *16.07= 1400( [N*cm]

Momentul de inerție existent

[Kg*]

Momentul de inertie a axului

=1.213 Kg*

= 3.184 Kg*

Viteza necesară

Pentru determinarea vitezei necesare ale motorului:

10mm în 1 sec

La raportul de i =1

Valorile determinate pentru alegerea motorului

M = 1N*m practic e bine luat valoare mai mare daca este posibil ,cam dublu

sau mai mare

Cu aceste valori rezultate se alege un motor pas cu pas

Calculul timpului de accelerare-frânare

(s) pag22,11

[Kg*]

4.397 + 1.2 = 5.597 Kg*

[N*cm]

= 0.148 (s)

Dinstanța parcursă

Distanța în pași

= = 14.8 pași

Durata fazei la – accelerare = 14.8 =

Frânare = 14.8 =

= 29.6

=

= 1.148 s

Distanța este parcursă în 1 secundă. Calcularea timpului la frecvența de 400 Hz

[N*cm]

= 0.06 (s)

= = 14.8 pași

Durata fazei la – accelerare = 29.6 =

Frânare = 29.6 =

= 57.2

=

= 1.142 s

3.3.1.3. Calculul axei X

Calcul Masei

G = m * g

G =

m = + (2Kg) + masa Y(8Kg)

m = 12 Kg

F = G * (sin + + cos) [N]

F = 12 *9.80* (0 + 0.11+1) = 165.28 N

Cuplul necesar

M = F( [N*cm]

raport de transmitere cu cuplaj

M =165.28 *26.68 = 1742( [N*cm] = 1.8N*m

Momentul de inerție existent

[Kg*]

Momentul de inertie a axului

=1.213 Kg*

= 3.184 Kg*

Viteza necesară

Pentru determinarea datelor necesare ale motorului pas cu pas viteza trebuie determinată.

10mm în 1 sec

La raportul de i =1

Valorile determinate pentru alegerea motorului

M = 1N*m practic e bine luat valoare mai mare daca este posibil ,cam dublu

sau mai mare

Cu aceste valori rezultate se alege un motor pas cu pas

Calculul timpului de accelerare-frânare

(s)

[Kg*]

4.397 + 1.2 = 5.597 Kg*

[N*cm]

= 0.148 (s)

Dinstanța parcursă

Distanța în pași

= = 14.8 pași

Durata fazei la – accelerare = 14.8 =

Frânare = 14.8 =

= 29.6

=

= 1.148 s

Distanța este parcursă în 1 secundă ,

Calcularea timpului la frecvența de 400 Hz

[N*cm]

= 0.06 (s)

= = 14.8 pași

Durata fazei la – accelerare = 29.6 =

Frânare = 29.6 =

= 57.2

=

= 1.142 s

3.4. Calculul și proiectarea șurubului conducător și a piuliței.

După natura mișcărilor relative ale elementelor cuplei șurub-piuliță în cadrul mecanismelor cu acționare manuală avem piulița fixă, șurubul executând o mișcare de rotranslatie (PPF). Pentru ușurința proiectării schemelor funcționale sint complectate cu diagrame de forte si momente ce incarca elementele mecanismului, diagrame ce servesc la stabilirea sectiunilor periculoase ale elementeelor respective.

Alegerea profilui filetului

Vom alege pentru surubul de forta filetul trapezoidal (STAS 2114/1-75) din urmatoarele considerente:

are profilul de forma unui trapez rezultat din tesirea unui triunghi isoscel cu unghiul la virf de 30 grade si baza egala cu pasul lancul filetului

are o inclinare de 15 grade

jocurile la diametrul interior si exterior sint egale fundul filetului este rotunjit cu r=0,25mm

pentru P=8-12mm si respectiv r=0,5mm pentru P>12

are o rezistenta si o rigiditate mai mare decit filetul patrat

asigura o buna centrare intre surub si piulita

se poate executa prin procedeul de frezare

Filetul trapezoidal are dimensiunile standardizate conform STAS/ 2114-75 putind fi executat cu pas normnal, fin sau mare :

D=d –diametrul nominal al filetului

pentru 1.5

pentru 2<p<5

pentru 6<p<12

pentru p=14

Filetul trapezoidal se recomandă în cazul mecanismelor cu șurub și piuliță care transmit sarcini mari în ambele sensuri.

3.5. Alegerea materialului șurubului și piuliței [63]

Alegerea materialului pentru surub si piulita ca elemente ale mecanismelor cu surub depinde de mai multi factori:

caracteristicile mecanice ale materialului

asigurarea conditiilor functionale, tehnologice si economice in modul cel mai fovorabil

fiabilitatea optima in contextul unor cheltuieli de productie minima

Pentru suruburi de miscare supuse la solicitari mici si mjlocii cu actionare manuala (viteza relativa la filet intre surub si piulita este mica nu impune durificarea flancurilor) se va opta pentru un otel laminat Alegem pentru șurubul de miscare materialul OL50 (STAS 500/2-80) care are carecteristici mecanice de rezistență acaperitoare, proprietați de prelucrare bună și nu mecesită tratament termic.

Caracteristicile OL50:

rezistența la tracțiune

rezistența la încovoiere

rezistența la rasucire

rezistența la forfecare

Solicitari

tracțiune

încovoiere

răsucire

forfecare

Caracteristicile mecanice

rezistența la tracțiune

limita de curgere

alungirea la rupere

Piulița ca element component al cuplei de frecare șurub-piuliță din mecanismul cu șurub, este indicat a fi astfel construită încât uzura sa fie concentrată asupra ei. Astfel se recomandă ca materialul ales pentru piuliță să aibă modulul de elsticitate mai mic decât cel al materialului șurubului, ceea ce are ca efect uniformitatea repartizarii sarcinii pe spire, imbunatațirea comportări la oboseală și ca urmare cresterea duratei de funcționare. Alegerea materialului pentru piuliță ca element al cuplei de frecare șurub- piuliță se va face în așa fel încât să se limiteze presiunea de contact dintre spirele piuliței și ale șurubului la valori reduse evitindu-se astfel uzura prematură. Plecând de la faptul că nu este indicat să se utilizeze același material pentru piulita ca si pentru surubul de forță. vom utiliza cupluri de materiale care au o comportare bună din punct de vedere al rezistenței la uzură, ca de exemplu: otel pe fonta, otel pe bronz moale, otel pe fonta antifrictiune.

Vom opta pentru CuSn12 – bronz moale cu o comportare bună din punct de vedere al rezistenței la uzură.

Caracteristici la CuSn12

tracțiune

încovoiere

răsucire

compresiune

Caracteristicile mecanice

rezistența minimă la tracțiune

duritate HB

alungirea la rupere

Calculul diametrului mediu al filetului

mm

Din STAS 2114/1-75 alegem filetul: Tr 12×3

mm

Din STAS 2114/1-75 alegem filetul: Tr 14×3

mm

Din STAS 2114/1-75 alegem filetul: Tr 16×4

Alegerea numarului de inceputuri

Pentru ușurința alegeri șuruburilor alegem toate cu un singur început

Calculul numarului de spire în contact

Calculul lungimii filetului piuliței

Proiectarea extremitatilor șurubului principal. La proiectarea extremitatilor trebuie sa se tina cont de faptul ca dimensiunile radiale ale unei extremitati sa se inscrie in cercuri cu diametrele mai mici decit diametrul interior al filetului. In caz contrar surubul nu poate fi introdus in piulita. Proiectarea extremității inferioare se realizează astfel. se alege rulmentul de presiune astfel încât capacitatea lui statică Co sa fie iar din STAS rezultă dimensiunile rulmentului.

Se alege rulmentul 6000 avind:Co=10000N

Verificarea tijei șurubului la solicitări compuse. Se vor stabili secțiunile solicitate atât la compresiune cât și la răsucire

este momentul datorat frecărilor din rulment unde

Verificarea șurubului la flambaj – se consideră că șurubul este ncastrat la ambele capete

coeficientul de sveltețe

forța critică de flambaj

Dimensionarea piuliței

. Integrarea altor materiale in structura masinilor unelte si a sistemelor de productie

In cadrul hobby cnc –ului au fost introduse si alte materiale. Caracteristicile acestora vor fi prezentate in cele ce urmează.

Suruburile pot fi zincate electrolitic, brunate si zincate termic

Material: otel
Finisare: zincat alb, otel zincat galben, otel inox A2, otel inox A4
Dimensiuni disponibile (D x L):

CAPITOLUL 4.

Tehnologia fabricarii

4.1. Proiectarea procesului tehnologic de prelucrare mecanică la capete ghidaj liniar cilindric [25] [26]

Cerințele impuse unui tehnolog sunt strâns legate de necesitatea comparării multilaterale a celor mai diferite metode și procedee de confecționare a semifabricatelor și de prelucrare ulterioară a lor prin așchiere. Astfel, se impune cu strictețe alegerea metodei și procedeului de confecționare care în condiții egale asigură productivitatea și eficiența economică maximă a întregului proces de fabricație.

4.2. Alegerea semifabricatului

Tendința de bază trebuie să fie aceea de obține un semifabricat care ca formă și dimensiune să fie identic cu piesa finită.

Există metode de înaltă precizie pentru confecționarea semifabricatelor cum sunt turnarea de precizie (permite respectarea unor toleranțe de până la 0,05 mm) sau matrițarea, care asigură o precizie a semifabricatelor sau a unor elemente ale acestora identică cu precizia piesei cerută prin desen.

Semifabricatele metalice se prezintă într-o variată gamă de forme, determinate de destinație, de caracteristicile fizico-mecanice și de metoda de executare.

Tabel 4.1. Compoziția chimică (STAS 880-88)

cu sufixele: X – calitate superioară; S – cu conținut controlat de sulf; AT – pentru autovehicule și tractoare

Tabel 4.2. Recomandări privind tratamentul termic și termochimic

Obs. N – normal, I – îmbunătățit

Caracteristici mecanice ale semifabricatului:

Modul de elasticitate :1,9*1011N/m2

Coeficientul Poisson: 0,29

Densitatea :8000 kg/m3

Limita de curgere :2,06*108 N/m2 =Pa

Coeficientul de dilatație termica :1,5*105 mm/k

Conductibilitatea termica :47 W/n*k

Limita de curgere :7,5*1010 N/m2

4.3. Stabilirea traseului tehnologic

In cadrul acestei etape, dupa ce anterior s-a ales semifabricatul ,se determina numarul operatiilor si felul lor si de asemenea numarul fazelor din cadrul fiecarei operatii si felul lor.

Odata stabilita succesiunea operatiilor si a fazelor din cadrul lor in continuare se alege tipul masinii unelte pe care se executa fiecare operatie se rezolva problema bazarii si fixarii semifabricatului intocmindu-se si schita fixarii si in sfarsit se stabilesc sculele si verificatoarele necesare executarii fiecarei faze.

CAPITOLUL 5.

Studiu de analiza valorii [8]

În economia modernă, de piață, creșterea eficienței ecomomice, creșterea productivitații muncii si creșterea calitații produselor reprezintă criteriile principale ale activății economice. Obiectivele intreprinderilor: obținerea de profit si utilizarea raționala a factorilor de producție sunt atinse numai in condițiile optimizării corelației eficiență – utilitate – calitate.

Eficiența economică reprezintă o problemă esențiala a științei economice, deoarece societatea poate progresa numai daca se respecta cerințele principiului economicității sau ale utilizării raționale a resurselor materiale, financiare si umane.

În cazul abordării eficienței economice a resurselor avansate sau alocate, criteriul de eficiență este dat de economisirea lor. Pentru resursele consumate se pune problema gradului lor de valorificare, adică obținerea unor efecte economice cât mai mari pe unitatea de resursă consumată.

O eficientă economică ridicată se obține în condițiile unei tehnologii moderne, care valorifică la maximum materiile prime si energia, asigură produse de calitate superioară la un cost redus.

Eficiența producției și mai ales a utilizării produselor în economia națională sau a valorificării lor pe piața externă depinde astăzi nu numai de productivitatea muncii care realizează aceste produse, ci și de nivelul lor tehnic și calitativ, de nivelul costurilor materiale și energetice care reprezintă un paramentru hotărâtor al calității și un factor al competitivității pe piața externă.

Activitatea economică în urma careia rezultă bunuri și servicii poate avea loc numai prin consum de factori de producție pe care firmele in calitatea lor de agenți economici producători îi combină în anumite proporții și după anumite reguli bine stabilite. Factorii de producție se împart în:

a. factori materiali: materiile prime și materialele, utilajele și instalațiile, capitalul sub forma de bani, pământul, clădirile etc.,

b. factori nemateriali: tehnologiile, capitalul uman, managementul și organizarea etc.

Toți acesti factori conduc la obținerea de venituri, dar generează consumuri (costuri). Pentru a afla cât de mare este consumul de factori de producție pentru obținerea unui lot de produse sau a unei unități dintr-un produs este necesară transformarea unităților fizice corespunzătoare fiecărui factor de producție în aceeași unitate și anume în expresie monetară. Fiind cunoscut prețul de cumpărare al fiecărui factor de producție și cantitățile utilizate se poate afla in expresie monetară cât s-a cheltuit cu fiecare factor de producție în parte și prin însumare cât s-a cheltuit pentru toată producția realizată determinând astfel costul de producție.

Costul de producție poate fi definit ca ansamblul de cheltuieli necesar pentru obținerea unui volum de producție dat sau un volum de servicii efectuat. Se poate afirma că el reprezintă costul factorilor de producție utilizați de un producător. Având în vedere faptul că procesele de producție sunt foarte variate datorită produsului fabricat și tehnologiilor utilizate, elementele de cost care reprezintă de fapt consumul de factori de producție vor fi și ele diferite.

Definirea conceptului de cost presupune evidențierea deosebirii dintre acesta și noțiunea de cheltuieli. Astfel, cheltuielile sunt elemente componente ale costului reprezentând costuri delimitate de obiectul producției și de intervalul de timp.

În cadrul procesului economic costul de producție îndeplinește un ansamblu de funcții:

– funcția de însumare a veniturilor factorilor ceea ce la nivelul întreprinzătorului, reprezintă cheltuieli cu factorii de producție pentru proprietarii factorilor respectivi, reprezentând venitul factorilor ;

– funcția de recuperare valorică a consumurilor ocazionate de producție sau funcția de dimensionare a prețului;

– funcția de decizie pentru alegerea comportamentului economic al producătorului, mărimea costului fiind aceea care condiționeaza mărimea profitului;

Analiza elementelor de cheltuieli permite o prima grupare a lor dupa natura cheltuielilor. Pe baza acestui criteriu se pot distinge grupele de cheltuieli cu materii prime și materiale, cheltuieli cu forța de muncă și cheltuieli generale. Fiecare din aceste componente se divide în sub-elemente care se prelucrează în continuare pentru a se putea întocmi așa numita matrice a costurilor funcțiilor, necesară în ingineria și analiza valorii.

Materialele pot apărea într-o diversitate de forme fizice ca element de intrare în cadrul procesului de producție. Elementele componente ale costului materialelor sunt:

– costul materialelor sau al materiilor prime de bază achiziționate,

– costul forței de muncă utilizate pentru transformarea materiilor prime respective în produse finite (semifinite),

– cheltuieli generale (de regie) pentru cazul producătorului de materii prime care le vinde,

– beneficiul primului producător când acesta le vinde.

Exprimarea generala a costurilor materialelor se poate face prin cost / unitatea de greutate sau unitatea de volum, pentru o diversitate de forme cum ar fi: semifabricate forjate, laminate, țevi, profile etc.

Stabilirea costurilor pentru materiale presupune următoarele etape:

– evidențierea consumului unitar pentru fiecare material,

– stabilirea materialului semifabricat ca tip, dimensiuni, marcă, calitate de material,

– stabilirea prețului unitar pentru forma de folosire a materialului respectiv,

– calculul costului propriu-zis ca produs între consumul unitar si prețul unitar.

Se menționeaza că în cheltuielile materiale se includ în mod obligatoriu pierderile tehnologice respectiv factorilor, respectiv diferența între materialul piesei finite și materialul la nivel de semifabricat.

Costul forței de munca reprezintă costul pentru plata manoperei de transformare a materialelor în produse finite.

Deci, cheltuielile cu forța de muncă înglobează sumele plătite sub formă de salarii și cheltuielile suportate de întreprindere privind asigurarile sociale.

În marea majoritate a societăților comerciale sau în intreprinderi în costul forței de muncă se includ următoarele componente:

– costul manoperei propriu-zise,

– costul global pe operație,

– costul operațiilor de control.

Costul manoperei propriu-zise se referă la plata pentru timpul efectiv necesar unui operator pentru a realiza o anumită secvență a procesului de producție al unei piese la un nivel de salarizare prevăzut.

Costul global pe operație se referă la cazul unui număr de piese care suferă simultan aceeași operație. (Ex: tratament termic, curățire, acoperire electrochimică etc). În cazul acestei operații timpul de prelucrare și respectiv costul asociat acestui timp este repartizat pe un număr mare de piese.

Costul operațiilor de control se referă la timpul cosumat de un operator special desemnat pentru a verifica concordanța piesei realizată cu documentația de execuție.

Poate exista situatia controlului după fiecare operație sau dupa fiecare piesa realizată sau prin sondaj etc.

Calculul costului forței de munca se face pe baza timpului de muncă normat în cel puțin două moduri si anume:

stabilirea unui cost orar fix, indiferent de operația sau locul de execuție,

determinarea unui cost ora – mașina pentru fiecare operație în parte, aceasta fiind varianta cea mai detaliata.

Având în vedere faptul că în documentația tehnologică apare și precizarea nivelului de calificare necesar pentru fiecare operație, pentru calculul costului de manoperă trebuie cunoscut salariul tarifar la nivel de operator. Cheltuielile de manoperă includ și alte elemente cum ar fi: CAS – cheltuielile pentru asigurările sociale, cheltuielile pentru șomaj, cheltuielile pentru sănătate, impozite pe retribuție etc.

cheltuielile generale sau regia cuprind plățile efectuate pentru chirii, dobânzi, impozite si taxe și cheltuielile necesare întreținerii unității economice (incălzit, iluminat, pază, administrație etc).

Determinarea cheltuielilor de regie se face în baza unui calcul care ia in considerare cheltuielile globale, respectiv cheltuielile reunite ale componentelor menționate raportate la un număr de ore semnificând capacitatea productivă exprimată în cheltuieli directe cu manopera pentru un interval de timp normat (o luna, un trimestru, un an).

Cheltuielile generale nu pot fi repartizate în mod direct pe produs, ele fiind luate in considerare la nivelul fiecareia din secțiile participante la realizarea reperelor, componentelor și ansamblelor ce constituie un produs.

În mod normal, cheltuielile de regie se determină prin calcul, și anume prin aplicarea unui procent la nivelul cheltuielilor de manoperă. Valoarea procentului de calcul se determina la intervale de timp și se iau în considerare toate cheltuielile incluse (energie, agenți tehnologici, transport intern, personal auxiliar etc).

Procedura de calcul a costurilor de regie presupune:

– cunoașterea sau determinarea procentului de calcul aplicat pentru cheltuielile de regie pe secție;

– determinarea cheltuielilor de manoperă;

– înmultirea valorii pentru cheltuielile de manoperă cu valoarea procentuală asociată cheltuielilor de regie.

Analiza valorii se referă la analizarea , investigarea componentelor costurilor existente.

Identificarea functiilor produsului

Functia exprima modul in care un procedeu reuseste sa rezolve o componenta a cerintelor unui utilizator, care au determinat aparitia produsului.

Pentru stabilirea functiilor produsului, trebuie sa se realizeze descompunerea functionala a acestuia pana la gradul maxim de simplitate necesar.

Formula de definire a unei functii este de forma: verb + substantiv

Rolurile funcționale și funcțiile asociate reperelor LCA

Nomenclatorul functiilor

Este o lista care cuprinde definitia functiilor acceptate pentru un produs si simbolul asociat fiecarei functii (o litera majuscula).

2. Nomenclatorul de funcții al LCA

Metoda matricei patrate de ierarhizare a functiilor

In cadrul metodei I&A.V. este foarte importanta ierarhizarea sau ordonarea functiilor, adica stabilirea pozitiilor relative si a ponderii fiecareia dintre functii in valoarea de intrebuintare a unui produs, tinand seama de punctul de vedere a utilizatorilor (consumator). In acest caz ierarhizarea sau ordonarea functiilor se realizeaza cu ajutorul unei proceduri de evaluare sau comparare a functiilor si anume procedura ce utilizeaza matricea patrata. Se construieste mai intai matricea patrata, inscriindu-se functiile atat pe linie, cat si pe coloana, fara functiile secundare.

Matricea se completeaza astfel:

Pas 1 Se completeaza diagonala principala cu 1

Pas 2 Se compara doua cate doua, toate functiile din matrice

Pas 3 Se atribuie un punctaj de apreciere a rezultatului comparatiei relative:

2 – arata importanta mai mare a unei functii fata de cealalta;

1 – arata importanta identica;

0 – arata importanta mai mica a unei functii fata de cealalta.

Comparatia unei functii cu ea insasi, are ca rezultat valoarea „1” (diagonala principala a matricei).

Pas 4 Comparand functiile in matrice si atribuindu-le valori diferite stabilite la pasul 3, se poate realiza totalul punctajului obtinut pe fiecare coloana asociata functiilor.

Pas 5 Se determina ponderea (importanta) in procente si apoi se realizeaza ierarhizarea functiilor

Pi= ni/ni , i=1,…, k (nr. functii)

2 – daca functia de pe axa [V] este mai importanta decat functia de pe axa [H]

1 – daca functia de pe axa [V] este mai putin importanta decat functia de pe axa [H]

0 – daca functia de pe axa [V] este egala cu functia de pe axa [H]

Schema bloc de relatii repere – functii

Pentru a avea o imagine de ansamblu cat mai clara asupra corelatiei dintre reperele componente ale unui produs si functiile pe care acesta le indeplineste, este necesar a se elabora, daca produsul respectiv nu este prea complex, o „schema bloc de relatii repere-functii”.

Dimensionarea economica a functiilor

Dimensionarea economica reprezinta, conform principiului dublei dimensiuni, un ansamblu de activitati prin care se atribuie fiecarei functii o componenta sau o parte din costul global al produsului, cost ce contine toate cheltuielile necesare pentru realizarea functiei respective.

Calculul reperelor nestandardizate

Reper 4. Piulita prestrangere 2 BUC

Material Bara bronz Preț: 20 ron / kg

Lungime: L= 15mm

Latime: l=15 mm

Grosima: g= 5 mm

Cm = ρ · V · Pu == 0.17 ron

Tehnologie reper 4:

1.Găurire

2.Filetare

1.Găurire

Se va executa o gaura (filetare) pt surub M 10= 9.5 urmat de un tarod ( 10)

lcursa = 12 mm

Vas = 15 m/min ( la gaurire )

s = 0.1 mm/min ( degrosare )

nas = = 502.84 rot/min

w = srot · nas = 50.28 mm/min

= == 0.23 min

Cmanopera1 = 0.23* = 0.5 ron

2 . Filetare :

O gaura filetata pentru surub = 10 mm

Vas = 15 m/min

Vtransp = n ∙ s∙ p =7956 p = pas

nas = = 477.7 rot/min

= = 0.2 min

lcursei = 5 mm

top = 0.2 min

Cmanopera6 =0.2 * = 0.4 ron

Cmanopera = = 0,5+0.4=0.9 ron

Cregie = 25% *0.9 =0.22 ron

Ctotal = Cmaterial + Cmanopera + Cregie = 0.17 + 0.9 + 0.22= 1.29 ron

Reper 6. Carcasa rulment

Material: OL 37 – Preț: 2.5 ron / kg; Lungime: L= 40+ AP = mm; Latime: l =40 mm; Grosima: g= 32 mm

Cm = ρ · V · Pu = = 6.22 ron

Tehnologie reper 6

1. Strunjire exterioara

2. Gaurire

3. Strunjire interioara

4. Alezare

1.Strunjire exterioara

Vas = 100 m/min; nas = = 796.17 rot/min

w = srot · nas = 0.1 · 796.17 = 79.61 mm/min

= == 1.58 min

lcursei = 7 (treceri) ∙ 18 = 126 mm

top = 1.58 ∙ 10 (treceri) = 15.8 min

Cmanopera2 = 15.8 · = 14 ron

Gaurire :

4 gauri – surub mm;

Vas = 15 m/min

nas = = 796.17 rot/min

w = srot · nas = 0.1 · 796.17 = 79.61 mm/min

= 4 (gauri) · = 23.04 min

top = 23.04 min

Cmanopera3 = 23.04 · = 5.71 ron

Strunjire interioara :

lcursa = 2 (treceri) ∙ 26 = 52 mm

Vas = 100 m/min

nas = = 122.48 rot/min

w = srot · nas = 0.1 · 122.48 = 12.24 mm/min

= == 4.2 ∙ 2 (treceri) = 10 min; top = 10 min

Cmanopera4 = 10 · = 2.48 ron

4. Alezare : 2 gauri 26 mm ;

Vas = 2…3 m/min

s =0.05 mm/rot

nas = = 36.74 rot/min

w = srot · nas = 0.05 · 36.74 = 1.83 mm/min

= = 2.73 min

top = · 5 = 2.73 · 5 = 13.65 min ∙ 2 = 27.3 min

Cmanopera5 = 27.3 · = 5.7 lei

Cmanopera = =14 + 5.71 + 2.48 + 2.73 =25 ron

Cregie = 25% · 25 = 6.25 lei

Ctotal = Cmaterial + Cmanopera + Cregie =6.22 + 25 + 6.25 = 38 ron

Repartizarea costurilor pe functii

Procedura de repartizare a unei parti a costului produsului pe fiecare functie are ca rezultat evaluarea efortului de realizare a fiecarei functii.

Pret repere :

Cost pe funcție:

CA=C1/1+C2/1+C7/1+C8/1+C9/1=357

CB=C3/2+C5/2+C6/3+C10/2+C11/1+C12/1+C13/2=5.45+1.63+16.05+2.18+2+6+4.36=38

CC=C3/2+C5/2+C6/3+ C10/2+ C13/2=4.54+1.36+13.38+1.81+3.63=28

CD=C6/3=8

CE= C4/1=2

Total CA+ CB+ CC+ CD+ CE= 433

Histograma costurilor pe funcții în lei – arată faptul că cel mai mare cost dintre funcțiile considerate constatăm costurile materiale ca fiind majoritare. Aceasta înseamnă că soluțiile de micșorare a costurilor vor viza reducerea costurilor materiale.

Din diagrama Pareto pe funcții se constată faptul că funcțiile A,B si C însumează aproximativ 100% din costul total al produsului. Aceasta înseamnă că doar aceste trei funcții vor fi considerate importante respectiv vor fi luate în considerare.

Din diagrama de corelație “valoare de întrebuințare-cost” (Vî – Cp) rezultă functia A e supraevaluată (Cp > Vî) ceea ce înseamnă că pentru primul reper va trebui date soluții de reducere a costurilor materiale.

In urma analizei rezultatelor dimensionării economice se poate spune că pentru reperele 1, 2, 8 si 9 trebuie propuse soluții de micșorare a cheltuielilor cu materialele.

Pentru aceste repere se vor lua in considerare in primul rand, costurile producatorilor apoi se va face o analiza si se va alege cel mai bun preț.

Reper 1- Motor electric

– reducerea cheltuielilor poate fi facuta prin achizitionarea motorului electric cu aceleasi caracteristici de la alt producator sau importator – fiind un proiect ce se realizează fizic si are doar caracter privat sau didactic face ca acest element să poată fi achizitionat si fără plata TVA.

Reper 2- Cuplaj rigid

– reducerea cheltuielilor poate fi facuta prin achizitionarea cuplajului rigid cu aceleasi caracteristici de la alt producator – fiind un proiect ce se realizează fizic si are doar caracter privat sau didactic face ca acest element să poată fi achizitionat si fără plata TVA.

– se poate opta si pentru fabricarea acestui cuplaj sau adoptarea unei solutii mai ieftine

Reper 8 – Surub conducator

– reducerea cheltuielilor poate fi facuta prin achizitionarea surubului conducator cu aceleasi caracteristici de la alt producator – fiind un proiect ce se realizează fizic si are doar caracter privat sau didactic face ca acest element să poată fi achizitionat si fără plata TVA

– achizitionarea unui numar mai mare de unitati de la acelasi producator

Reper 9 Carcasa piulita

– reducerea cheltuielilor poate fi facuta prin producerea carcasei piulitei cu aceleasi caracteristici – fiind un proiect ce se realizează fizic si are doar caracter privat sau didactic face ca acest element să poată fi achizitionat si fără plata TVA

– reducerea cheltuielilor mai poate fi facuta prin achizitionarea piulitei din alt material (Bz,Dural)

Reducerea cheltuielilor cu materialele se poate face fie prin reducerea volumului de material al semifabricatului din care urmează să se facă reperele, fie prin alegerea unui alt oțel cu un prețul unitar mai mic.

De asemenea, o modalitate de reducere a cheltuielilor cu manopera este revizuirea timpilor de operație considerați și calculul lor detaliat.

CAPITOLUL 6.

Instalatii conexe masini unelte si sisteme de productie

[70] [73] [65] [59] [75]

6.1. Instalația de răcire – Generalități

Racirea sculei si a piesei se recomanda sa fie folosita la frezarea pieselor din otel, cu freze confectionate din otel de scule sau din otel rapid. Scopul racirii consta nu numai în reducerea încalzirii taisurilor sculei, ci si în îmbunatatirea conditiilor de aschiere a metalului.

În cazul frezarii pieselor din fonta, precum si în cazul frezarii pieselor din otel cu scule cu placi din metal dur (frezare rapida), racirea nu este necesara.

Lichidul de racire trebuie sa fie trimis direct în zona de aschiere si nu înainte sau în spatele acestei zone. De aceea, instalatia de racire trebuie neaparat prevazuta cu ajutaj rabatabil pentru dirijarea lichidului spre locul potrivit.

Instalatia de racire a masinii de frezat cu comanda numerica se se compune dintr-o electropompa 2, actionata de motorul electric 3, care aspira lichidul de racire din rezervorul continut de placa de baza 1 a masinii si îl refuleaza prin restul elementelor si ajutajul 10 spre locul de racire. Ajutajul este fixat prin cleme de ghidajele bratului-suport si permite deplasarea lui în Iungul axului principal. Pentru înclinarea si reglarea lui în înaltime serveste o piulită. Reglarea debitului de lichid se face cu ajutorul unui robinet.

Introducerea lichidului de racire în rezervorul din placa de baza se face printr-un tub telescopic. Ca lichid de racire se folosesc emulsii sau uleiuri de aschiere. La unele masini, o parte din instalatia de racire trece prin interiorul batiului iar scurgerea lichidului se face printr-un tub flexibil. Partea superioara a instalatiei are conducte articulate astfel încât prin miscarea lor ajutajul poate fi asezat în orice pozitie.

6.2. Schema instalatiei de racire

SCHEMA HIDRAULICA PENTRU INSTALATIA DE RACIRE

Aparatura

6.3 Alegerea aparatajului

Din tema de proiectare propusă de cadrul didactic indrumător odată cu prezentarea temei alese pentru licență se cerea sa se proiecteze o instalatie de racier a sculei pentru un centru de prelucrare prin frezare cu debitul: Q=30L/min si Pmax=16 bari.

Se alege o pompa din catalogul Grundfos (PAGINA 36 GRUNDFOS IMERSIBLE PUMPS PRODUCT GUIDE)

Caracteristicile pompei

Caracteristicile motorului de antrenare

Se poate adauga teava de extindere

Modul de instalare: se poate instala orizontal sau vertical

Pe baza caracteristicilor pompei se alege motorul de antrenare (MG STANDARD MOTORS- CATALOGUL GRUNDFOS)

Alegerea lichidului de racier: EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE

1. GENERALITATI EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE:

Produsul EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE este un fluid concentrat folosit la operatiile de aschiere pe masini de prelucrare de inalta performanta. Inainte de utilizare produsul LICHID DE UNGERE SI RACIRE . A se va dilua cu apa in proportiile mentionate in prezenta fisa tehnica pentru fiecare tip de operatie de aschiere.

2. CARACTERISTICI FIZICO-CHIMICE EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE:

Fluidul EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE este un produs sintetic constituit in principal din polimeri solubili in apa aditivati, cu adaos de inhibitori de coroziune, agenti de conservare si stabilizare si substante tensioactive.

Produsul EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE concentrat prezinta urmatoarele caracteristici fizico chimice:

Aspect: lichid de viscozitate medie, limpede,omogen ,tixotrop

Culoare: lichid galben deschis

Inflamabilitate: produs neinflamabil

Densitate: 1,069 – 1,074 g/cm2

pH-ul: 9,6- 11,0

Coroziune pe placa de fonta FC 20 – placa nu se corodeaza

Stabilitatea produsului: Produs EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE stabil nu prezinta separatie de lichid conform STAS 2598/179

Solubilitate in apa solubil cu apa in orice proportie

Depozitare max. 6 luni de la data fabricatiei in ambalajul original

Produsul este neiritant si ecologic

3. MODUL DE UTILIZARE EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE:

Pentru folosire fluidul concentrat EMULSIE trebuie diluat cu apa potabila sau de calitate echivalenta in proportii diferite in functie de tipul utilajului si de procesul e prelucrare.

Dilutia recomandata este urmatoarea EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE:
– 1 parte EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE concentrat la l9 parti apa potabila pentru operatiile de rectificare;
– 1 parte EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE concentrat la 25 parti apa potabila pentru operatiile de strunjire si frezare;
– 1 parte EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE concentrat la 30 parti apa potabila pentru operatiile de debitare si ascutire scule;
– 1 parte produs concentrat EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE la o parte de apa potabila pentru operatiile de filetare manuala;
– Dilutia pentru oteluri speciale se face in functie de duritatea materialului.

Produsul diluat folosit pe durata prelucrarilor mecanice ramas pe suprafata pieselor asigura protectia anticoroziva a suprafetelor metalice pe o perioada de max. 30 zile.

Solutia diluata poate fi folosita pe o perioada de max. 6 luni fara a suferi modificari organoleptice.
4. AMBALARE, TRANSPORT SI DEPOZITARE EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE:

Fluidul EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE concentrat poate fi livrat in bidoane de l l, 5 l, 20 l si 60 l din PVC pentru cantitati mici si in butoaie de 200 l din tabla sau cisterne pentru cantitati mari.

Transportul si depozitarea se va efectua in ambalajele orginale, inchise etans.
5. MASURI DE PROTECTIA MUNCII EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE:

Produsul EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE este avizat sanitar si ecologic pentru fabricare utilizare si comercializare cu respectarea urmatoarelor masuri minimale de protectia muncii:

este interzisa utilizarea produsului diluat si concentrat la spalarea miinilor si a echipamentelor de lucru;

in cazul contactului accidental al produsului concentrat si diluat cu zona oculara se spala imediat zona respectiva cu apa din abendenta apoi se consulta medicul oftalmolog.

in cazul ingestiei accidentale se solicita imediat ajutor medical;

6. TERMEN DE GARANTIE EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE:

Producatorul asigura pentru produsul concentrat un termen de garantie de 6 luni de la data livrarii.
7. PROTECTIA MEDIULUI EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE:

Fluidul EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE este un produs ecologic.

Fluidul EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE este un produs foarte slab toxic si practic netoxic conform raport de incercare ECOIND nr. 425/B din 04.10.2004

Fluidul EMULSIE LICHID DE UNGERE SI RACIRE poate fi evacuat la ape reziduale diluat cu apa in proportie de 1: 200 parti sau la un continut de max. 1,4 mg/l

Concluzii.

Racirea sculei si a piesei se recomanda sa fie folosita la frezarea pieselor din otel, cu freze confectionate din otel de scule sau din otel rapid. Scopul racirii consta nu numai în reducerea încalzirii taisurilor sculei, ci si în îmbunatatirea conditiilor de aschiere a metalului.

În cazul frezarii pieselor din fonta, precum si în cazul frezarii pieselor din otel cu scule cu placi din metal dur (frezare rapida), racirea nu este necesara.

Lichidul de racire trebuie sa fie trimis direct în zona de aschiere si nu înainte sau în spatele acestei zone. De aceea, instalatia de racire trebuie neaparat prevazuta cu ajutaj rabatabil pentru dirijarea lichidului spre locul potrivit.

Masina de frezat ce este proiectata si executata in cadrul proiectului de licenta este o masina destinata prelucrarilor de piese mici si din materiale usoare de prelucrat – este o masina de frezat asa numita hobby – si ca atare nu este necesara o instalatie de racire a sculei.

Din proiect s-au ales subansamble destul de complicate si scumpe.

In cazul in care pe masina s-ar pune o instalatie de racire s-ar putea opta pentru urmatoarele (sunt suficiente Debit maxim 20 l/min Pmax=12 bari fata de Q=30L/min Pmax=16 bari):

CAPITOLUL 7.

Norme de tehnică și securității muncii [7]

7.1. ASPECTE MANAGERIALE

In conformitate cu legile in vigoare, se vor respecta urmatoarele norme de tehnică securității muncii specifice prelucrarii prin aschiere:

lucrul la masinile-unelte e permis numai personalului califcat, pregatit in acest scop

inainte de inceperea lucrului se va verifica starea tehnica a masinii, si se va porni masina in gol

se va verifica existenta impamantarii la reteaua electrica

in timpul lucrului se vor folosi ecrane de protectie sau ochelari de protectie impotriva aschiilor

imbracamintea sa fie bine stransa pe corp, iar parul acoperit

nu se admite folosirea sculelor si a uneltelor defecte

controlul suprafetelor prelucrate se face obligatoriu dupa ce a fost decuplata piesa de la mecanismul de miscare

la ivirea unei defectiuni se va intrerupe lucrul si se va anunta reglorul sau electricianul din cadrul atelierului intretinere al sectiei

nu se admite parasirea locului de munca fara avizul maistrului si lasand masina in functiune

la inchiderea lucrului se vor curata masinile si se ung organele in miscare, ghidajele

se va respecta ciclul de intretinere si reparatii utilaj.

7.2. REGULI GENERALE DE PREVENIRE A INCENDIILOR

Înlăturarea pericolului de incendiu din întreprinderi,instituții și localități,implică,în primul rând descoperirea și eliminarea din timp a tuturor cauzelor de incendiu și în al doilea rând,respectarea cu strictețe a regulilor și măsurilor de prevenire a incendiilor.Realizarea acestor cerințe înseamnă nu numai desfășurarea în întreprinderi și instituții a unei activități normale,continue ci și contribuția la întărirea economiei naționale,evitându-se astfel orice pagube materiale sau pierderi de vieți omenești.

De aici rezultă,că fiecare om al muncii,fiecare cetățean trebuie să-și ducă contribuția la apărarea bunurilor obștești împotriva incendiilor.

Pentru acesta,la locul de muncă,la locuința fiecăruia precum și în orice împrejurare,este necesar să se respecte o serie de reguli,care duc la înlăturarea pericolului de incendiu.Aceste reguli trebuie cunoscute și respectate în mod obligatoriu,indiferent de natură obiectivului,a instituției sau a localității.

Desigur,înafară acestor reguli generale mai trebuie respectate o serie de măsuri tehnice de prevenire și stingere a incendiilor specifice fiecărui proces tehnologic în parte,instituții,localități,toate avad ca scop înlăturarea pericolului de incendiu,

Întreținerea incintei obiectivului.Pe teritoriul întreprinderii cât și în secțiile de producție trebuie să existe tot timpul curățenie și ordine desăvârșită.Deșeurile care rezultă pe timpul desfășurării procesului de producție: talaș,rumeguș,șipci de lemn,puzderii,coji de floarea soarelui,hârtii,cartoane etc. trebuie evacuate sistematic,pe terenuri destinate în acest scop.Așchiile metalice,materiale de șters îmbibate cu ulei trebuie păstrate în locuri special amenajate.

Pentru a se asigura accesul liber la clădiri și construcții,intervalele dintre acestea nu se vor folosi pentru depozitarea materialelor,utilajelor,ambalajelor etc.

Pe teritoriul întreprinderilor cu pericol de explozie sau cu pericol accentuat de incendii se intrezice folosirea locomitivelor care funcționează cu combustibil solid,neechipate cu dispozitive de captare a scânteilor.Aceeași restricție se impune și pe teritoriul întreprinderilor,secțiilor localităților care au clădiri cu acoperișuri combustibile.La intrarea pe asemenea teritorii se așează semne distinctive pentru atragerea atenției.

Căile de acces necesare circulației pe teritorul întreprinderilor și la grupurile de clădiri social-administrative,se vor întreține astfel încât să fie asigurată în permanență posibilitatea intervențiilor formațiilor și subunităților de pompieri.În orice anotimp,atât ziua cât și noaptea.

În caz de închidere a unor porțiuni de drumuri de acces,în scopul reparării lor ,trebuie înștiințata formația și subunitatea de pomperi.În perioada executării repartiției drumurilor,în locurile respective,este necesar să se pună indicatoare pentru ocolire sau să se execute treceri temporare peste sectoarele de drumuri în reparație,la tonajul mașinilor de stingere prevăzute pentru intervenție.

Trecerile pentru vehicule și oameni peste linia ferată internă trebuie să fie întotdeauna liberă petru circulația mașinilor de stingere.Pe teritoriul obiectivelor cu pericol de explozie și incendiu,precum și în locurile de păstrare și prelucrare a materialelor combustibile folosirea focului deschis este interzisă în afara celui necesar pentru procesul tehnologic respectiv.

În sectoarele din incinta întreprinderii,unde este posibilă acumularea de vapori sau gaze combustibile,circulația autovehiculelor,motocicletelor și altor mijloace de transport trebuie interzisă..În acest sens se afișează inscripții corespunzătoare sau indicatoare.

Fumatul pe teritoriul său în încăperile secțiilor de producție cu pericol de explize sau incendiu este admis numai în mocurile stabilite de conducere și special amenajate (prevăzute cu posibilități pentru stingerea țigărilor,chibritelor),fără pericol de incendiu .

Utilizarea focului deschis la dezghețarea instalațiilor,conductelor,aparatelor de orice fel,în care circulă substanțe combustibile este interzisă.În acest scop se pot utiliza: nisipul fierbinte,apă caldă,aburul sau alte mijloace,care nu prezintă pericol de incendiu.

Lucrul cu focul la conductele cu lichide combustibile este permis numai după ce acestea au fost golite de produsul respectiv și s-au înlăturat gazele rămase,prin aburire sau insuflare cu gaz inert.

Executarea temporară a unor lucrări cu foc deschis (sudura,tăierea metalelor etc.),în locuri în care există pericol de incendiu se poate face numai pe baza unui „permis de lucru cu foc”.Lucrările,pentru care trebuie eliberat permis,de lucru cu focul sunt: sudura,tăierea metalelor cu acetilenă sau gaze,lipitul cu ajutorul flacării,lucrările de forjă,cele de cazangerie etc.,care pot provoca scântei.

Distrugerea diverselor deșeuri combustibile rezultate din procesul de producție se poate face numai în locuri special amenajate (crematorii).

7.3. ACTE NORMATIVE IN VIGUOARE

NSSM 1 Norme specifice de securitate a muncii pentru prelucrarea metalelor prin aschiere

NORME CONEXE NORMELOR SPECIFICE DE SECURITATE A MUNCII PENTRU PRELUCRAREA METALELOR PRIN ASCHIERE

Normele specifice de securitate a muncii pentru prelucrarea metalelor prin aschiere vor fi completate cu alte norme, dupa cum urmeaza:

1. Norme Generale de Securitate a Muncii.

2. Norme cuprinzand prevederi de igiena a muncii general valabile.

3. Normativ cadru de acordare a echipamentului de protectie.

4. Norme ce reglementeaza lucrul cu foc deschis si norme P.S.I. in general.

5. Norme Specifice de Securitate a Muncii la utilizarea gazelor naturale.

6. N.S.S.M. pentru activitatea de producere a aerului comprimat.

7. N.S.S.M. la fabricarea, stocarea, transportul si utilizarea oxigenului si azotului.

8. N.S.S.M. la fabricarea, stocarea, transportul si utilizarea acetilenei.

9. N.S.S.M. pentru elaborarea si turnarea fontei.

10. N.S.S.M. pentru elaborarea si turnarea otelului.

11. N.S.S.M. pentru prelucrarea metalelor prin deformarea plastica la rece si stantare.

12. N.S.S.M. pentru sudarea si taierea metalelor.

13. N.S.S.M. pentru transportul intern.

14. N.S.S.M. pentru manipularea, transportul prin purtare si cu mijloace nemecanizate, depozitarea materialelor.

15. N.S.S.M. pentru utilizarea energiei electrice.

16. N.S.S.M. pentru activitatea de captare, epurare, distributia apei si evacuarea apelor uzate rezultate de la populatie si procesele tehnologice.

17. N.S.S.M. pentru vopsitorie.

18. N.S.S.M. pentru acoperiri metalice.

19. N.S.S.M. pentru tratamente termice.

Pana la aparitia normelor prezentate in anexa, raman valabile actualele norme departamentele existente in domeniu.

7.4. STANDARDE DE REFERINTA

STAS 6177/1-87 Corpuri abrazive. Reguli pentru asigurarea securitatii la utilizare.

STAS 9092/1-83 Masini-unelte. Flanse cu butuc pentru fixarea pietrelor abrazive cilindrice. Dimensiuni.

STAS 8571-81- Masini-unelte pentru prelucrarea prin aschiere a metalelor. Organe componente comune si termeni principali functionali. Nomenclatura.

STAS 5456-80- Prelucrarea metalelor prin achiere. Terminologie.

STAS 13961-91- Masini-unelte. Carcase de protectie a corpurilor abrazive. Forme si dimensiuni.

STAS 8589-70- Culori conventionale pentru identificarea conductelor care transporta fluide in instalatiile teresre si navale.

STAS 12604/1-87 Protectia impotriva electrocutarii. Prescriptii generale.

STAS 12604/4-89- Protectia impotriva electrocutarii. Instalatii electrice fixe. Prescriptii.

STAS 12604/5-90 Protectia impotriva electrocutarii. Instalatii electrice fixe. Prescriptii de proiectare, executie, verificare.

STAS 6904-81- Masini-unelte. Turatii si avansuri.

STAS 12165-83- Masini-unelte pentru prelucrarea prin aschiere a metalelor. Conditii tehnice pentru prevenirea pericolelor mecanice.

STAS 9092/1-83- Masini-unelte. Flanse cu butuc pentru fixarea pietrelor abrazive cilindrice. Dimensiuni.

CAPITOLUL 8.

Concluzii și aprecieri finale

Sub indrumarea profesorului Dr. Ing. Stefan VELICU in această lucrare a fost elaborat memoriul justificativ pentru un hobby CNC 4 axe de gravat si frezat.

Initial la proiectarea acestei masini s-a plecat de la dorința de creareare a unei masini hobby CNC de mici dimensiuni, extrem de simple si care să aibe un pret scăzut. Masina proiectată inițial putea lucra in 2, 3 respectiv 4 axe și corespundea variantei constructive (prezentata in capitolul 2) in figura 8.1.

Fig. 8.1 Varianta vconstructiva 4

Aceasta prezentă o serie de avantaje dar și dezavantaje:

Este ușor de construit;

Freza se misca pe toate cele trei direcții, X, Y, si Z iar piesa de gravat este fixă;

Este o constructie stabilă;

Lungimea piesei pe axa Y nu este limitată;

Foarte bună pentru gravarea circuitelor imprimate.

Dezavantaje:

Pe axa Y trebuie folosite ghidaje mai mari si solide.

Se poate dezechilibra ușor.

Studiind mai amănunțit și varianta constructivă 1 prezentată in capitolul 2 ce reprezenta o masină unealta cu masa masinii deplasabila pe o directie (Y), scula deplasanduse pe celelalte doua directii s-a descoperit că și aceasta prezintă o serie de avantaje si dezavantaje.

Dezavantajul principal al acestui tip de constructie este acela ca masa piesei de prelucrat nu poate fi foarte mare.

Fig. 8.2.. Varianta vconstructiva 1

Freza se mișcă pe direcțiile X si Z. Axa Y este fixă, nu este deplasabilă,

Avantaje:

Usor de construit pentru un începator;

Din cauza axei Y care este fixă freza este stabila;

E bună pentru gravat piese de dimensiuni mici.

Dezavantaje:

Se miscă piesa de prelucrat

Nu se pot grava/freza piese cu greutate mare

Lungimea piesei este limitată

Analizănd ambele variante pornind de la dezavantajele si avantajele fiecăreia in parte și dorind obținerea unei construcții optime a apărut ideea unei variante HYBRID.

Această variantă hibrid se bazează pe imbinarea constructivă a variantelor enumerate mai sus.

Constructiv aceasta conține:

Masa mașini deplasabilă ca la varianta 1

Montantul mașinii deplasabil ca la varianta constructiva 4

Adăugarea unei mese cu canale T si nu a unei simple mese plate, pentru posibilitatea prinderii a unor elemente de orientare și fixare standardizate.

Se adugă un sistem de blocare mecanică in pozitia dorită a mesei

Se adugă un sistem de blocare mecanică in pozitia dorită a montantului

Fig. 8.3. Varianta constructiva HYBRIDĂ

Din punct de vedere al reperelor suplimentare ce intră in componența masinii acestea nu ridică probleme legate de montaj ci doar din punct de vedere al costurilor de achizitie.

Sunt necesare următoarele elemente:

rulmenti liniari – 4 bucăți

rulmenți radiali – 2 bucăți

2 ghidaje cilindrice – 2 bucăți

suporți capăt ghidaje cilindrice – 4 bucăți

surub trapezoidal

1 motor pas cu pas

1 cuplaj elastic

Această soluție constructivă prin diferitele configurații pe care le poate adopta beneficiază de următoarele avantaje:

Este un model ușor de construit ce se bazează pe două modele existente;

Freza se poate mișca pe toate cele trei direcții, X, Y, si Z iar piesa de gravat este fixă sau mobilă;

Este o constructie stabilă, solidă;

Lungimea piesei pe axa Y nu este limitată;

Foarte bună pentru gravarea circuitelor imprimate, a pieselor mici dar și a pieselor mai grele in funcție de configurația aleasă.

Batiul este construit din tevi rectangulare sudate intre ele pe care se aplică tablă laminată de grosime 5mm care confera o rigiditate ridicata masinii. Actionarea se realizeaza cu motoare pas cu pas si drivere cu micropasire (halfstep).

Motorul de frezare este un motor obisnuit din gama MAKITA, suficient pentru gravuri si frezari in materiale moi. Ulterior există posibilitatea adăugării unui motor asincron comandat cu convertizor de frecvență ca in figura 8.4, acest lucru fiind disponibil și datorită sistemului de prindere al motorului de frezat standardizat cu gaură de diametrul 43 mm.

Softul de comanda ofera numeroase facilitati si o reprezentare grafica a procesului deosebita. Acesta functioneaza sub sistemul de operare Windows Xp sau Windows 7 care ofera o stabilitate ridicata si caracteristici de functionare in timp real excelente.

Masina este compatibila cu majoritatea programelor CAM cum ar fi: ArtCAM (Delcam), SolidCAM, EdgeCAM, Esprit, VisualMill si Visual Art(MecSoft), Type3, IsyCAM, Euclid, si multe alte programe gratuite si comerciale.

Obiectivele constructiei acestei masini CNC sunt:

familiarizarea cu programele CAD si CAM

aplicarea teoriei invățate in timpul facultății in practică

transpunerea unui desen de execuție al unui reper in practică

transpunerea unui proiect de execuție al unei astfel de mașini in practică prin depășirea obstacolelor ce apar la montaj.

Posibilitatea de ințelegere, punere in practică și îmbunătățirea unui proiect existent (a fost obținută mașina hibridă)

Masina CNC 3 axe momentan nu este complet functională, urmând ca aceasta să fie terminată si să permit punerea în practica a diferitelor modele 2D, 3D din materiale moi precum lemn, plastic precum și a materialelor un pic mai dure precum aluminiul și alama, etc.

La final aș vrea să mulțumesc pentru enormul sprijin acordat și pentru faptul că nu au uitat „să fie oameni”: domnului DASCĂL si nu doar profesor – Prof. Dr. Ing. Stefan VELICU – și domnului tehnician Marian DRAGOMIR, fără de care partea practică nu ar putea fi făcută.

Bibliografie

Pascovici, M. D. și Cicone T. – Elemente de tribologie. Cursuri universitare. Editura Bren.

http://www.scribd.com/doc/100904112/7/PRELUCRAREA-PRIN-FREZARE#page=2 – PRELUCRĂRI MECANICE PRIN AȘCHIERE –

I. Gheorghe, ș.a. – Mașini și utilaje industriale, E.D.P., București, 1980

V. Mărginean, ș.a. – Utilajul și tehnologia meseriei Construcții de mașini, E.D.P., București, 1993

M. Gafițanu, ș.a. – Organe de mașini , vol.II, Editura Tehnică, București, 1983

Al. Chișiu, ș.a. – Organe de mașini, E.D.P., București, 1981

http://www.iprotectiamuncii.ro/norme-protectia-muncii/nssm-1

Croitoru, S., (2007/2008), Ingineria și analiza valorii. Note de curs.

Zapciu, M., Anania, D., Bîșu, Fl., (2005), Concepție și fabricație integrate. Aplicații. Editura BREN, București.

Anania, D., (2009/20010), Fabricația asistată. Note de curs. UPB.

Dogariu, C., (2008/2009), Proiectare asistată de calculator. Note de curs. UPB.

Tănase, I., (2008/2009), Metode de cercetare a mașinilor-unelte. Note de curs. UPB.

Aurite, Tr., (2008/2009), Automatizarea mașinilor–unelte și sisteme de producție. Note de curs. UPB.

Ispas, C., Predincea, N., Ghionea, A., Constantin, G., (1997), Mașini-unelte. Mecanisme de reglare. Editura Tehnică, București

Cataloage și prospecte ale unor firme constructoare de scule așchietoare: www.coromant.sandvik.com

Rădulescu, Gh., Miloiu, Gh., Gheorghiu, N., Muntean, C., Vișa, Fl., Ionescu, N., Popovici, V., Dobre, G., Rașeev, M., (1986), Îndrumar de proiectare în construcția de mașini. Vol. III. Editura Tehnică, București.

Kirely, A. – Grafica inginerească, Editura U.T.PRES, Cluj-Napoca, 2008;

Motoren, B., Electronic, B. – Formulas + Calculation for optimum selection of a stepmotor, Bergerlamp, SUA, 2006;

Noble, David F. Forces of Production. Alfred A. Knopf, 1984

***www.wikipedia.com;

***www.majosoft.com:

***www.hi-end.ro

***www.cnczone.com

***www.elforum.ro

Vlase, A., Sturzu, A., Mihail., Bercea, I. – Regimuri de așchiere adaosuri de prelucrare și norme tehnice de timp, Editura Tehhică, București, 1983;

Șomotecan,M., Hărdău, M., Bodea, S. Rezistența materialelor, Editura U.T.PRES, Cluj-Napoca, 2005.

Velicu Stefan, Mihai, LUCIAN, George, D. (2009) – Considerații privind utilizarea motoarelor pas cu pas la acționările mașinilor-unelte. Revista Technomarket, anul IV, pg. 24-27, aprilie-mai 2009.

Catrina, D., A. Totu, Velicu Stefan, Zapciu, M., Fota, Adrian, Mihai, LUCIAN. – (2010) Programare și operare CNC – Îndrumar de laborator. Editura Printech, Bucuresti, 2010, ISBN 978-606-521-618-1.

Szász Csaba – Stepping motors digital control systems (Sisteme numerice de comanda si control a motoarelor pas cu pas), U.T.PRES Publishing House, Cluj-Napoca 2004, ISBN 973-662-104-9, 202 pag.

Alexandru Morar, Szász Csaba – The stepping motor in electrical drives (Motorul pas cu pas in actionari electrice), Petru Maior Univ. Publishing House, Targu-Mures 2004, ISBN 973-8084-99-7, 312 pag.

Szász Csaba – Digital system’s basics (Bazele sistemelor digitale), U.T. PRES Publishing House, Cluj-Napoca 2005, ISBN 973-662-197-9, 199 pag.

Szász Csaba – Digital control systems, applications (Sisteme numerice de comandă și control, aplicații), U.T. PRES Publishing House, Cluj-Napoca 2006, ISBN(10) 973-662-274-6, ISBN(13) 978-973-662-274-8, 116 pag.

Trifa V., Szász Cs., Micro-programmed systems, Laboratory works (Sisteme microprogramate, Indrumator de laborator), UTCN Publishing House, 1997.

Constantin Ghiță – Mașini electrice, Ed Matrix Rom, București, 2005, ISBN 973-685-919-3

Atanasiu, Gh., Mașini electrice speciale, Litografia Universității Tehnice Timișoara, 1992.

www.stepperworld.com

Mușuroi, S., Popovici, D., Acționări electrice cu servomotoare, Editura Politehnica, 2006.

Boldea, I., Nasar, S.A., Electric Drives, CRC Press, 1998.

Atanasiu, Gh., Popovici, D., Mușuroi, S. Dynamic Modeling through Simulink, Timișoara, Editura POLITEHNICA, 2006.

Mircea Nițulescu, Dorian Cojocaru, Cristian Vladu, Sorin Dumitru, Tehnologie și educație mecatronică. Dezvoltare durabilă. Modul 2 Platforme mecatronice pentru educație și formare flexibilă, FlexFORM, notițe de curs și laborator, Craiova, 2011.

http://www.scritube.com/tehnica-mecanica/1041914821.php

 www.festo-didactic.com

 www.didactic.ro

 http://www.aaroncake.net/Circuits/stepper.asp

http://www.codeproject.com/KB/vbscript/Stepper_Motor_Control.aspx

www.hi-end.ro

http://www.celesco.com/?gclid=CLrzz_-A76ACFQO7ZwodlzrEHw Traductori de poziție

http://www.unimeasure.com/lx.htm, Traductori de poziție

Ogrutan P., Microcontrollere si controllere grafice Fujitsu, Ed. Universitatii Transilvania Brasov, 2006, 182 pag, ISBN 973-635-621-3

Gerigan C., Ogruțan P., Tehnici de interfațare, Ed. Transilvania Brașov, 2000, 315p., ISBN 973-9474-94-2

Toacse Gh., Romanca M., Pană Gh., Step transductor for PM hybrid stepping motor, in Electric Power Components And Systems, Taylor & Francis INC, ISSN: 1532-5008 vol. 11/4, 1986, pp. 347-356

Carte tehnica. Masina de frezat universala KNUTH Universalfräsmaschine VHF

N. Hurezeanu, G. Rantz, „Masini, utilaje si instalatii din industria constructoare demasini”, Editura didactica si pedagogica, Bucuresti – 19783.

V. Drobota, M. Atanasiu, N. Stere, N. Manolescu, M. Popovici, „Organe de masinisi mecanisme”, Editura didactica si pedagogica, Bucuresti – 1995

Vlase A. s.a. – Tehnologii de prelucrare pe masini de frezat, 1993

Tache V. s.a. – Indrumar de proiectare a dispozitivelor, 1980

Baștiurea, Gh., Dodon, E., Vencu, V., Vasilescu, T., Mihordea, P., Stuparu, A., Rusu, E. COMANDA NUMERICĂ A MAȘINILOR-UNELTE. Editura Tehnică, București, 1976.

Botez, E. ACȚIONAREA HIDRAULICĂ A MAȘINILOR-UNELTE. Editura Tehnică, 1955.

Botez, E. MAȘINI-UNELTE. TEORIA. Editura Tehnică, București, 1977.

Botez, E., Moraru, V., Minciu, C., Ispas, C. MAȘINI-UNELTE. ORGANOLOGIA ȘI PRECIZIA MAȘINILOR-UNELTE. Editura Tehnică, București, 1978.

Bucureșteanu, A. ACȚIONĂRI HIDRAULICE ȘI PNEUMATICE. Editura Printech, București, 2003.

Buzdugan, Gh. REZISTENȚA MATERIALELOR. Editura Tehnică, București, 1974.

Catrina, D., Totu, A., Dorin, Al., Carutasu, G., Croitoru, S. SISTEME FLEXIBILE DE PRELUCRARE PRIN AȘCHIERE VOL. I, II. Matrix Rom, București, 2005-2006.

DORIN, Al., Dobrescu, T., Bucureșteanu, A. ACȚIONAREA HIDRAULICĂ A ROBOȚILOR INDUSTRIALI. Editura BREN, 2007.

Ghionea, A., Predincea, N., Zapciu, M., Constantin, G., Sandu, C., Tanase, I., Hreanu, O. MAȘINI-UNELTE. Lucrări Practice, Editura Agir, 2006.

Ispas, C, Zapciu, M., Mohora, C., Anania, F., Bîșu, C., MAȘINI-UNELTE. Concepție Integrată, Editura Agir, București, 2007.

Joshi.P.H. Machine Tools Handbook, McGraw-Hill,2007

Moraru, V. TEORIA ȘI PROIECTAREA MAȘINILOR-UNELTE. Editura Didactică și Pedagogică, București, 1985.

Oprean, A., Marin, V., Moraru, V. SISTEMELE HIDROSTATICE ALE MAȘINILOR-UNELTE ȘI PRESELOR. Editura Tehnică, 1965.

Perovic, B., HANDBUCH WERKZEUG-MASCHINEN, Carl Hanser Verlag Munchen Wien, 2006.

Cristina CIOHINĂ – Cercetări privind posibilitățile de utilizare a cuplajelor cu film fluid in lanțurile cinematice ale mașinilor unelte – disertație MUSP 2012

Prodan, D. Masini-Unelte Grele, Sisteme Mecanice si Hidraulice, Editura Printech 2010.

Cursuile si bibliografiile recomandate la urmatoarele discipline :

Desen Tehnic

Tehnologia Materialelor

Mecanica

Masini si Sisteme de Productie

Programarea Calculatoarelor

Studiul Materialelor si Tratamente Termice si Termochimice

Rezistenta Materialelor

Organe de Masini

Proiectarea Asistata de Calculator

Bazele Aschierii

Bazele Generarii

Scule Aschietoare

Constructia Masinilor Unelte

Hidraulica Masinilor Unelte si a Sistemelor de Productie

Actionarile Masinilor-Unelte si Sistemelor de Productie

Masini Pentru Prelucrari prin Deformare

Masini Unelte cu Comanda Numerica

Automatizarea Masinilor-Unelte si Sistemelor de Productie

Instalatii Conexe pentru Masini-Unelte si Sisteme de Productie

Mentenata Masinilor Unelte

Tehnologia Fabricarii Masinilor Unelte

Asigurarea Calitatii.

Bibliografia existentă în sursele bibliografice enumerate la punctele 1 -73 ce este prezentată sau nu este prezentată pe linia trasabilității precum si bibliografia suplimentară existentă pe internet.

Imaginile folosite ce nu aparțin autorului sunt considerate de către autor surse bibliografice, fiind recunoscute ca neaparținînd autorului, neputînduse dovedi proveniența lor exactă si fiind folosite doar in scop didactic si nu comercial nu intră sub influența drepturilor de autor.

Materialele preluate de pe internet, din manuale și cărți, fără precizarea sursei constituie infracțiune (furt intelectual prin nerespectarea dreptului de autor și a proprietății intelectuale). Lipsa trasabilității (caracteristica unui sistem de asigurarea calității de a permite regăsirea istoricului, a utilizării sau a localizării unei entități (produs, proces sau serviciu) prin identificări înregistrate) in cadrul bibliografiilor selective din sursele bibliografice fac ca autorul să nu aibă nici o răspundere.

ANEXE

Prindere motor frezare

Cuplaj motor pas cu pas – surub conducător