Mașini și sisteme de fabricație integrate [608459]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA
FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALĂ ȘI
TEHNOLOGICĂ
INGINERIE ECONOMICĂ și MANAGEMENT pentru AFACERI
– Master – IF

PROIECT LA DISCIPLINA
„Mașini și sisteme de fabricație integrate”

COORDONATOR
Prof. univ. dr. ing. Ganea Macedon
STUDENT: [anonimizat] / I.E.M.A.
GRUPA 1111

ORADEA
An universitar 2019 – 2020

2
Cuprins
Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 3
Oferta tehnico – economică completă tipizată, parametrică, pe familii de mașini unelte: Mașini de frezat cnc cu pat fix și masă mobile, tip FP H
1000 CNC ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 5
1.Sisteme de blocare la MUCN ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 5
1.1.Principiul frezării ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 9
1.2.Aspecte din teoria așchierii p rivind frezarea ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………… 9
1.3.Scule de frezat ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………… 11
1.4.Alte operații specific mașinilor de frezat (CNC) ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………. 12
1.6.Aspecte constructive la mașinile unelte de frezat și găurit ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………………… 15
1.7.Echipamentul CNC ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 18
1.8.Software -ul CAD / CAM ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 18
2.MAȘINI UNELTE UNIVERSALE ÎN 4 AXE CNC ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 19
3.MAȘINI UNELTE UNIVERSALE ÎN 5 AXE CNC ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 21
4.Conceptul de prelucrare în 5 axe simultane ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 26
5.Clasificare și componența mașinilor unelte în 5 axe ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 27
6.Stadiul actual al centrelor de prelucrare în 5 axe simultan cu mese rotative basculante CNC ………………………….. ………………………….. ………….. 30
6.1.Mașini unelte de frezat în 5 axe simultan cu cap de frezare rotativ basculant ………………………….. ………………………….. ………………………… 30
6.2.Mașini u nelte de frezat în 5 axe simultan cu cap basculant și masă rotativă ………………………….. ………………………….. ………………………….. 31
6.3.Mașini unelte de frezat în 5 axe simultan masă rotativă basculantă ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 31
6.4.Mașini unelte de frezat în 5 axe simultan masa rotativă ba sculantă integrate constructiv în MU ………………………….. ………………………….. . 32
7.Cinematica mașinilor unelte de frezat în 5 axe cu masă rotativă – basculantă ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 32
7.1.Cinematica directă a centrelor de prelucrare în 5 axe simultane dotate cu mese rotative – basculante ………………………….. ……………………. 33
7.2.Cinematica inversă a centrelor de prelucrare în 5 axe simultane dotate cu mese rotative – basculante ………………………….. …………………… 33
8.Metode de evaluare a preciziei centrelor de prelucrare în 5 axe echipate cu mese rotobasculante ………………………….. ………………………….. …….. 34
8.1.Evaluarea preciziei BALL BAR test ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 35
8.2.Evaluarea preciziei cu piese test ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. … 36
8.3.Evaluarea precizie cu piese NAS ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. . 37
8.4.Evaluarea preciziei cu piese ISO ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. .. 37
8.5.Metoda de măsurare cu vibrometrul laser ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………….. 38
8.6.Măsurarea caracteristicilor dinamice utilizând facilitățile echipamentului FANUC ………………………….. ………………………….. ……………….. 38
8.7.Măsurări termografice pentru evaluarea în sarcină a fl uxului termic ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………… 39
8.8.Evaluarea vibrațiilor cu ajutorul accelerometrelor triaxiale ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………….. 39
9.Construcția mașinilor orizontale de alezat și frezat cu montajul fix ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………………. 40
10.Construcția mașinilor orizontale de alezat și frezat cu montantul deplasabil ………………………….. ………………………….. ………………………….. …… 48
11.Producători de mașini CNC ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……………. 51
12.Mașina universală de frezat model FPH 1000 CNC ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ……….. 53
Bibliografie ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………. 56

3
Introducere

Mașina -unealtă cu comandă numerică este un echipament complex dotat cu
sisteme de comandă și control numeric al deplasărilor. Mașinile -unelte cu control
numeric sunt dotate cu o memorie care permite păstrarea programului.
Controlul numeric se referă în general la automatizarea proceselor mașinilor unelte
prin programareab unor seturi de comenzi care vor fi înregistrate, respective programate
pe un dispozitiv extern.
Conform acestei definiții se poate considera că prima mașină cu comandă
numerică este mașina de țesut concepută de Jacquard(1800)care utiliza o bandă perforată
pentu stocarea respectiv execuția unui set de instrucțiuni diferit.
Programarea mașinilor -unelte cu comandă numerică reprezintă secvențe de
instrucțiuni utilizate pentru a controla mașina -unealtă CNC. Această programare este în
prezent foarte automatizată datorită proiectării , asistată de calculator (CAD).
Prima implementare a unui limbaj de programare de control numeric a fost
dezvoltată la laboratorul Servomecanisme al MIT la sfarșitul anilor 1950.
Mașina -unealtă cu comadă numerică este alcătuită din d ouă componente:
 Mașina propriu -zisă
 Echipamentul de comandă numerică(CNC)

Conceptul de comandă numerică are o istorie veche, apărând în MIT, SUA, la
începutul anilor ’50. Comanda numerică a unui astfel de echipament este comanda
program în care sistemu l lucrează în întregime sau parț ial cu informații sub formă
numerică.

4
Inițial, pentru astfel de echipamente erau folosite cartelele perforate pentru a da o
comandă specifică însă, odată cu apariția microcontroloarelor și a computerelor situația s –
a schimbat. Evoluția acestor mașini s -a tradus ș i în performanțele lor, atât ca timp de lucru
cât și ca productivitate și eficiență.
Echipamentele CNC ale acestor mașini -unelte sunt disponibile într -o paletă foarte
largă, fiind concepute după principiul comenzilor num erice de poziționare sau de
conturare.Între acestea, cele mai des întâlnite și folosite mașini sunt: mașini de frezat,
mașini de rectificat, mașini de găurit, mașini de electroeroziune cu fir, centre de ștanțat cu
comandă numerică, mașini de prelucrat prin eroziune chimică și electrică, mașini de
injectat mase plasti c sau mașini de taiere cu plasmă .
O mașină -unealtă execută mișcările prestabilite în raport cu axe specific e
fiecăreia, de care programul ț ine cont. În comanda numerică s -a introdus noțiunea de axă
ca fiind o deplasare liniară sau o rotație. Aceste mișcări s unt executate de organele sau
părțile mobile ale mașinii. În general, o astfel de mașină are 3 axe de translație (x,y,z) și 3
axe de rotație (a,b,c) în jurul primelor 3. Acestora 6 li se pot adăuga și altele, care depi nd
efectiv de aparatul în sine. În practică însă, cele mai multe astfel de mașini au doar 2 sau
3 axe, iar obținerea mișcărilor se face fie prin deplasarea piesei, fie prin deplasarea sculei.
Generarea teoretică a suprafețelor se poate realiza dacă în timpul generării sunt
satisfăcute ecuațiile lor matematice. Mașinile -unelte trebuie să permită realizarea
simultană a fiecărei traiectorii în scopul generării suprafeței de forma data, deci să
permită realizarea mișcărilor impuse de legile cazului respectiv de generare.

5
Oferta tehnico – economică completă tipizată,
parametrică, pe familii de mașini unelte: Mașini de
frezat cnc cu pat fix și masă mobile, tip FPH 1000
CNC

1.Sisteme de blocare la MUCN

Blocarea axelor CNC este în mod normal un nonsense, aceasta deoarece axele sunt
cuplate în permanent în bucle închise active,care oscilează ( cu valori micronice) în jurul
poziției dată de traductor, în interiorul unei ,,ferestre” programată la CNC. Bl ocarea ar
împiedica acest proce s de căutare itera ctivă.
Totuși unele tipuri de blocaje sunt folosite pentru următoarele cazuri de axe de
coordonate CNC:
 Axe de rotație la mese rotative, capete de frezat înclinabile și/sau pivotate, axe de
basculare la mesele cu 2 axe CNC etc;
 Axe lini are, utiliz ând blocare/frânare de avarie ( la cap de cursă, având cursa de
rezervă prea mică), frâna de siguranță (de exemplu pentru axe verticale);
 Axe CNC succesive, care sunt abandonate de către CNC în poziția programată și
menținute în poziție prin bloc are.

La mașinile conveționale fără CNC, axele de coordonate au blocări mecanice sau
hidraulice în poziție. Tipurile de blocaje utilizate la MUCN sunt următoarele:
 Blocare cu autofrânare pe suprafața de ghidare;

6
 Blocare fără autofrânare pe suprafața de ghi dare;
 Blocare cu autofrânare pe suprafața de blocare ajutătoare ;
 Blocare fără autofrânare pe suprafața de blocare ajutătoare.

Domeniul mașinilor unelte pe plan mondial s -a schimbat foarte mult în ultimele
două decenii ale sec.XX, iar acum în prag de nou mileniu se poate spune că se menține ca
ramură deținătoare și utilizatoare de tehnologii de vârf.
Caracteristicile actualei producții de mașini unelte sunt următoarele:

a. Înalte performanțe tehnice privind:
 precizia;
 versalitatea;
 capacitatea de producție ( productivitate);
 universalitatea;
 parametrii calitativi ridicați;
 deservirea simplă;

b. Capacități ridicate specific condițiilor actuale:
 flexibilitate ridicată prin nivelul de automatizare;
 capacitate de așchiere ridicată prin vitezele de lucru ridicate;
 autonomie ridicată prin nivelul de automatizare și funcțiile acesteia;

c. Competitivitate sporită prin:
 prețuri de cost din ce în ce mai scăzute;
 termene de garanție din ce în ce mai lungi;
 accesibilitate ridicată pentru toate genurile de utilizatori.

7

Din ac este considerențe se pot spune următoarele:
 mașinile unelte din ultima generație au devenit accesibile micilor
intreprinderi și au încetat să mai fie apanajul exclusive al marilor
companii, datorită simplității deservirii, prețului scăzut, service -ului;
 acestea sunt ,,cheia” în menținerea constantă a calității la utilizator;
 ele sunt soluția ideală pentru flexibilitatea producției ;
 sunt soluția pentru producția autonomă automatizată ;
 mașinile unelte actuale au devenit preferate noilor investiții pe
mapamo nd, împreună cu tot cortejiul de problem specific acestor
investiții.

În categoria acestora intră mașinile de la nivelul CNC în sus, respectiv:
– Mașini unelte cu comandă numerică MUCN (denumire abreviată
internațional MT CNC –Machine Tool –CNC);
– centre de prelucrare CP (denumire international abreviată MC – Machining
Centers);
– celule flexibile de producție CFP ( denumire abreviată international FMC –
Flexibile Manufacturing Cell);
– sisteme flexibile de producție SFP ( denumire abreviată international FM S
– Flexibile Manufacturing System);
– producție integrate cu calculatorul (denumire abreviată internațională CIM
– Computer Integrated Manufacturing).
Față de acestea, pe plan mondial în ultimii 10 ani producția de mașini unelte
convenționale s -a redus fo arte mult, iar în unele țări a încetat, rămânând doar activitatea
de modernizare a mașinilor convenționale -retrofiting. În schimb există o piață dezvoltată

8
de mașini ,,second hand” convenționale , deoarece toată lumea își vinde mașinile vechi
din dotare în idee înlocuirii lor cu mașini performante CNC.
Producția mașinilor unelte din actuala generație a încetat să mai fie obiectul unor
mari firme sau concerne, aceasta datorită tipizării, specializării producției în industria
orizontală, astfel că au apărut o mulțime de noi mici interprinderi producătoare de mașini
unelte cu rezultate spectaculoase.
Ca și în orice alt domeniu de activitate economică , “cheia succesului” în producția
de mașini unelte este legată de patru factori fundamentali:
– calitate;
– competitivitate;
– flexibilitate;
– autonomie și nivel de automatizare.

O singură observație de remarcat, și anume despre calitate, care include de fapt
totul, începând de la concepție, performanțe, caracteristici tehnice, respectarea cotelor și
mențiuni lor din desene și din tehnologie, serviciile oferite de furnizor beneficiarului,
gradul de disponibilitate în exploatare la client( de exeplu 0.95 -valoare care se ,, poartă”
în prezent, adică mașina are nevoie să stagneze la benficiar doar 5% din vina cali tății).
Această calitate este rezultatul unui anume professionalism al producătorului și este
consecința unei mentalități și a unui standard instaurat în interprinderile acestuia.
Standardele acestuia sunt de fapt standardele international ( ISO 9000, 9001,
9002,9003, etc.) cu implicații clare în conceptual de ,,asigurarea calității”.

9
1.1.Principiul frezării

 Mișcarea principal ă: rotația sculei;
 Scula freză : cu n tăișuri ( dinți), n=z;
 Mișcarea de avans: deplasări liniare sau circulare pe axele siste mului de
coordonate, cartezian ortogonal.
 Generarea suprafețelor frezate se bazează pe principiul din geometria
diferențială: o curbă generatoare se deplasează având ca suport o curbă
directoare. Mișcarea de avans materializează generarea suprafeței freza te
prin combinarea cu înfășurătoarea rezultată din traiectoriile cicloidale ale
dinților frezei.
Exemple : – frezarea cu o singură mișcare de avans liniară;
– frezarea cu o singură mișcare de avans circular;
– frezarea cu 2 mișcări de avans în 2D;
– frezarea cu 3 mișcări de avans în 3D .
 Vârful dintelui frezei este intersecția a 2 drepte (muchii) ale dintelui, care
reprezintă component ale generatoarei. Directoarea este curba cicloidală a
traiectoriei dintelui frezei, iar înfășurarea tuturor traiectori ilor dinților frezei
reprezintă suprafața frezată.

1.2.Aspecte din teoria așchierii privind frezarea

 Viteza de așchiere: v=
, [m/ min],
în care : D – diametrul sculei în mm, n – turația sculei în rot/min (RPM)
Vitezele de așchiere uzuale în prezent sunt:

10
– oțel rapid : 25 -30 m/min la prelucrare OL60 normalizat;
– plăcuțe dure: 60 -120 m/min normale la prelucrarea OL 60;
120-150 m/min performanțe la prelucrarea OL 60;
150=200 m/min pentru viteze înalte la prelucrarea
OL60;

Pentru prelu crarea aluminiului și aliajelor sale, vitezele de așchiere sunt de
cca. 3 -4 ori mai mari. Există prescripții detaliate în funcție de tipul
materialului sculei și piesei și în funcție de tipul plăcuței și procedeului.
 Avansul pe dinte: ,[mm/ dinte];
 Avansul pe minut: s = ·z·n ,[mm/min];
 Numărul de dinți ai frezei, z;
 Adâncimea de așchiere t, [mm];
 Lățimea de frezat B, [mm];
 Puterea absorbită la frezare P, [KW];
 Cuplul dezvoltat pe axa frezei M, [Nm];
 Forța tangențială la periferia frezei ,[daN];
M = 9550·
[Nm]
=
, [daN]; =
, [daN]
Deci forța tangențială maximă de așchiere rezultă din încercarea la puterea
maximă P în (KW) și viteza de așchiere în mm/min. La alte puteri decât cea maximă,
există formule empirice( de tip ecuație exponențială) din teoria așchierii.

11
1.3.Scule de frezat

Frezele mai uzuale standard sunt următoarele:
 Freze cilindrice cu dinți drepți sau elicoidali;
 Freze arici cu placate aplicate pe generatoarele cilindrice sau elicoidale;
 Freze deget (cu varf sferic, conic, dept,etc.), cu z=2 sau mai mulți dinți
drepți sau elicoidali;
 Freze frontale freze cilindro -frontale;
 Freze profilate: unghiulare (pentru profil coadă de rândunică), pentru canale
T , profile în arc de cerc, pofile de diferite forme);
 Freze disc din oțel rapid sau cu plăcuțe aplicate(fixe sau amovibile);
 Freze pntru filete (simple sau multiple).
Construcția frezelor este realizată în variante ca:
 Freze din oțel rapid;
 Freze cu plăcuțe aplicate simple;
 Freze cu plăcuțe aplicate amovibile;
 Freze massive din carburi.
La toate frezele se respectă unghiurile de așchiere din teoria sculelor:
γ- unghi de degajare;
α- unghi de așezare principal;
– unghi de așezare lateral;
, – unghi de înclinare lateral;
– unghiul elicei.

12
Aceste unghiuri sunt în secțiune normal sau aparentă.

Pe lângă aceste freze standard, se găsesc diferite alte tipuri de freze speciale:
 freze deget pentru matrițe;
 freze thorice pentru generare de suprefețe curbe;
 freze combi nate ;
 freze pentru danturi( disc,melc).
Utilizarea diferitelor freze sus – menționate implică combinarea diferită a avansurilor
mașinii, după caz.

1.4.Alte operații specific mașinilor de frezat (CNC)

 găurirea cu burghiu;
 alezarea cu alezor;
 alezarea cu b ara de alezat și cuțit;
 lamarea cu lamator ;
 adâncirea cu adâncitor;
 zencuirea cu zencuitor;
 teșirea cu teșitor;
 teșirea cu freză conică;
 filetarea cu tarod;
 filetarea cu freză profilată simplă sau multiplă;
 strunjirea interioară și exterioară cu cuțit zb urător;
 filetarea cu cuțit;
 strunjuirea frontal,etc.

13
Operațiile acestea implică următoarele
 folosirea sculei specifice;
 folosirea mișcărilor specific operației, mișcări existente la mașini unelte;
 folosirea opțiunii CNC, dacă aceasta există.

În general, la MUCN de frezare se pot executa toate operațiile întâlnite la piesele
prismatice pentru faza de ebos și simifinisare, exclusive rectificărele, din aceeași prindere
a piesei, și considerând aceste operații ca făcând parte din intervalul delimitat de
tratamente termice, schimbarea prinderii piesei sau terminarea fazei de ebos sau
semifinisare.
La MUCN este automatizată operația (operațiile) cu intervenția operatorului pentru
înlocuirea sculelor și piesei, iar la centre de prelucrare (CP) este automatizată p relucrarea
completă a piesei cu inervenția operatorului pentru schimbarea prinderii piesei. Ca atare,
construcția mașinii de frezat CNC sau CP trebuie să permită mișcările și operațiile sus –
menționate, pentru a putea asigura universabilitatea thnologică ne cesară, aici incluzând
parametrii constructivi ca: domeniul de turații,curse de lucru, viteze de avans, rigiditate,
puteri instalate, funcții specifice, opțiuni CNC,etc.

1.5.Mișcările tipice la mașinile de frezat
1.5.1. Cazul mașinilor în 3 axe:

 Mișcarea princi pal de rotație a arboruluiprincipal, cu setul complet de
funcții specifice;
 Mișcări de avansuri pe 3 axe de coordonate lineare ortogonale;
Mișcări verticale: – deplasarea longitudinală X;

14
– deplasarea tranversală Y;
– deplasarea vertical Z;
Mișcări orizontale: – deplasarea longitudinală X;
– deplasarea tranversală Z;
– deplasarea vertical Y;

1.5.2. Cazul mașinilor în 4 axe:
– mișcarea pri ncipal de rotire a sculei;
– 3 axe lineare X,Y,Z ca mai sus;
– masa rotativă în unul din planele următoare :X (axa C), X (axa
B),Y (axa A).

1.5.3. Cazul mașinilor în 5 axe:

 Mașini cu 2 mese rotative suprapuse:
– mișcarea principală de rotire a sculei;
– 3 axe lineare X,Y,Z ca mai sus;
– 2 mese rotative dispuse în plane ortogonale, având axe CNC pe
direcțiile B -C, sau A – C pentru mașini verticale și respectiv A -B, sau C –
B la mașini orizontale.
 Mașini cu o axă rotativă și cap de frezat basculant:
– mișcarea principală de rotire a sculei;
– 3 axe lineare X,Y,Z ca mai sus;

15
– o masă rotativă axa C la mașini vertical și respective axa B la mașini
orizontale;
– cap de frezat basculant cu axa B de basculare CNC pentru mașini
verticale și respectiv A pentru mașini orizontale.
 Mașini având cap de frezat cu 2 axe CNC:
– mișcarea principală de rotire a sculei;
– 3 axe lineare X,Y,Z ca mai sus;
– cap de frezat cu 2 axe: B -C pentru mașini vertical și respective A -C
pentru mașini orizontale.
Colerările între toate aceste axe mai sus menționate se fac prin echipamentul CNC pentru
realizarea diferitelor cazuri tehnologice.

1.6.Aspecte constructive la mașinile unelte de frezat și găurit

Mașinile specializate strict pe frezare nu pot executa decât foarte dificil operații de
găurire și invers, iar în mod similar, mașinile de găurit nu pot executa operații de frezare.
Ca atare, trebuie găsit un compromise constructive și beneficiind de facilitățile CNC, să
se obțină mașini multifuncționale capabile să execute toate operațiil e la pise prismatice.

Figura 1.1. Frezare de conturare în 2D pentru găuri interioare (t – adaos de frezare pe rază).

16

Figura 1.2. Frezare de conturare în 2 1/2D pentru găuri interioare, t – adaospe rază, p – avans axial
(1/2D) în mm/360 grade ( avans linear necorelat cu viteza pe contur sau cu un pas de filet – se
programează cu G33).

Figura 1.3. Frezarea exterioară de conturare: a)frezare exterioară de conturare (raza e);
b)frezare frontal (raza e).

17

Figura 1.4. Frezare came conice prin interpolare între B și Y , pe masa rotativă înclinabilă
cu 2 axe CNC.

Figura 1.5. Frezare came frontale prin interpolare între C și Y , pe masa rotativă CNC
detașabilă.

18
1.7.Echipamentul CNC

Echipamentul CNC comandă mașina unealtă, derulează programe G și oferă
interfață cu utilizatorul. Echipamentul trebuie să fie capabil să comande 5 axe simultan.
Acest lucru asigură prelucrarea suprafețelor într -un mod lin, predictibil. Echipamentul
CNC trebuie de asemenea să prelu creze cu viteză mare, datorită faptului că în cazul
prelucrării unei suprafețe cu formă liberă poziția sculei se poate modifica de până la 100
de ori pe o distanță mică. Acest lucru este cu atât mai necesar cazul HSM / HSC.

1.8.Software -ul CAD / CAM

Software CAD / CAM asigură interfața între utilizatorul uman și mașina unealtă
CNC. Aceste mașini sunt programate pentru traiectoria necesară a sculelor, folosind un
set special de comenzi denumit G -Cod. Programe în G – cod pot fi scrise manual în cazul
pieselor simple. Cu toate aceste, programele CAM sunt folosite pentru a produce
programe în G – cod direct din modelele CAD. Un pachet CAM produce de obicei un
program de G – cod în 2 etape. În primă fază, traiectoria sculei constă în generarea
CLDATA (generic cutter location). CLDATA constă dintr -o listă de poziții ale sculei în
coordonatele piesei de prelucrat. Locațiile sculei trebuie să fie apoi transformată în
programe G – cod, folosind un post -procesor specific pentru mașinile cu comandă
numerică.
Select area unui pachet CAD / CAM potrivit pentru prelucrare cu 5 axe este importantă.
Multe pachete CAM sunt adaptate la prelucrare în 3 axe și doar poziționare pe
axele de rotație. Unele pachete CAM pot prelucra suprafețe libere în 5 axe prin plasarea
tăișului pe suprafață și alinierea axei sculei cu normala la suprafață. Pentru suprafețe
concave, acest lucru va provoca o subtăiere a suprafeței de prelucrat. Aceste pachete pot

19
permite compensarea subtăierii sculei, dar cu o pierdere a preciziei de prelucrare a
suprafeței. Pachetele mai sophisticate CAM pot efectua frezare înclinată, în care scula
este înclinată la un unghi față de suprafața normală și vârful sculei este plasat în contact
cu suprafața. Acest lucru asigură o prelucrare mai eficientă. Pe lângă progr amele CAD /
CAM degenerare a traiectoriei sculei un rol important îl are programul de simulare al
prelucrării. Există o preocupare continuă de dezvoltare a programelor CAM.

2.MAȘINI UNELTE UNIVERSALE ÎN 4 AXE CNC

La acestea a 4 -a axa este fie o masă rot ativă, fie o axă de înclinare a unui cap de
frezat cu axa CNC, dar ambele cu axe de conturare.
Faptul că o axă rotativă este de poziționare sau de conturare este determinat de
construcția diferită a mecanismelor de avans în cele două cazuri.
În cazul axei de poziționare deplasarea de rotație se face în gol până la cota
programată, unde se oprește în poziție blocată,iar în cazul axei de conturare avansul se
face sub sarcină. În ambele cazuri mecanismele de avans sunt fără joc și pretensionate,
dar diferă un ul de altul.

20
În figura 2 .1. este arătat centrul de prelucrare CPH 1.5 (STIMIN Oradea) cu 4 axe
CNC, având masa rotativă paletabilă de poziționare, paleta ISO de 1250mm, iar î n figura
2.2. este arătat centrul de prelucrare CPH630 (STIMIN Oradea) cu 4 axe CNC, având
masa rotativă paletabilă de poziționare, paleta ISO de 630mm. În primul caz paleta este
depozitată pe doi suporți de palate dispuși în fața mașinii, iar in al 2 -lea caz mașina este
prevăzută cu un manipulator rotativ de palate cu 4 palete, din care una în poziția de lucru,
iar 3 sunt în poziții de așteptare sau de încărcare/descărcare.

Figura 2. 1. Fig.5.10 CPH 1.5 (STIMIN) Fig.2.2. CPH 630 (STIMIN)

21
3.MAȘINI UNELTE UNIVERSALE ÎN 5 AXE CNC

Cazul echipării mașinii cu 5 axe CNC permi te următoarele combinații tipice de
axe CNC de conturare:
 3 axe liniare X, Y,Z și 2 axe de rotație ale mesei : B- rotație, A – basculare (
fig.5.12, 5.13, 5.14)
 3 axe liniare X,Y,Z și 2 axe de rotație, din care o axă A de basculare a unui
cap de frezat si o a xă B de rotație a mesei rotative (fig.5.15, 5.16)
 3 axe liniare X,Y,Z și 2 axe de rotație, ambele ale capului de frezat : A-
basculare, C – pivotare (fig.5.17,5.18,5.19).

Majoritatea constructorilor de mașini în 5 axe fac atât mașini cu cap basculant și
masa rotativă, cât și mașini cu cap cu 2 axe CNC. Pentru capete sunt furnizori
specializați.
În cazul mașinilor în 5 axe, din care capul execută 2 mișcări (A – basculare și C –
pivotare), acestea pot fi mașini vertical sau orizontale. Faptul că este cu culisă o rizontală,
implică măsuri speciale pentru compensarea căderii culisei, fără de care, mașina nu va
avea precizie suficientă scopului de prelucrare în 5 axe CNC.
Toate aceste variante mai sus menționate care folosesc axe de înclinare a sculei, au
capete de f rezat cu una sau două axe CNC, și care au construcții laborioase, specific
acestor tipuri de mașini. Capetele propriu -zise vor fi prezent ate în subcapitole le
urmatoare, acestea fiind părți de mașină adiționale.
O tendință de ultimă oră la unii constructori de mașini în 5 axe de conturare este
utilizarea, pe lângă cele 3 axe liniare ortogonale, de capete orientabile bazate pe
mecanisme de tip TRIPOD. Aceste mecanisme folosesc câte 3 axe CNC liniare, dar ca
bare telescopice cu lungime variabilă (CNC), determi nând înclinația sculei în spațiu.

22

Figura 3.1. Mașina DMU 35M (Deckel -Maho)

Figura 3.2. Mașina C 1200 (Hermle)

23
Figura 3.3. Masă cu 2 axe CNC (Mandelli)

Figura 3.4. Mașină FLEXIAX 510

24

Figura 3.5. Celula H PC 1000 x 1250

Figura 3.6. Mașina de frezat longitudinal în 5 axe cu masă mobile

25

Figura 3.7. Mașina de frezat longitudinal cu portal mobil (Gentry mill), în 5 axe

Figura 3.8. Mașina de alezat și frezat tal cu montant mobil și cap de frezat în 2 axe
CNC, total 5 axe de conturare, MECOF

26
4.Conceptul de prelucrare în 5 axe simultane

Teoretic orice mașină CNC în 3 axe trebuie să poată prelucra suprafețe spațiale
3D, dacă echipamentul CNC și opțiunile acestuia permit acest lucru .
Totuși din punct de vedere mechanic, excluzând din discuție echipamentul CNC și
opțiunile hard și soft ale aestuia, rămân unele aspect care ar trebuii să fie îndeplinite de
partea mecanică, privind procedeul de așchiere prin frezare.
Acestea sunt următo arele:
– Precizia de poziționare și repetabilitate pe axele liniare trebuie să satisfacă
pretențiilor de precizie ale domeniului, respective toleranța de poziționare să se încadreze
la circa +/ – 0.005 mm / 1000 mm, în timp ce toleranța de repetabilitate s ă se situeze la
circa +/ – 0.003 mm. În cazul axelor rotative (acesta fiind cazul mașinilor cu 4 și 5 axe
CNC), care se referă la msese rotative de conturar e, sau capete CNC de conturare, aceste
toleranțe de poziționare trebuie să se situeze la nivel de circa +/ – 4 arcsec, iar cea de
repetabilitate de circa +/ – 2 arcsec. De asemenea nu se admit deformații ale axelor prin
fenomene elastice, deformații termice, jocuri de întoarcere și alte tipuri de abateri în afara
toleranțelor de poziționare nominale ale axelor. Abaterile sunt stabilite de testul cu bara
traductoare cu capete sferice (Ball Bar Test), test care este standardizat prin normele
international ASME B5.54.1992 și ISO 230 -2. Dacă aceste abateri depășesc valorile
admisibile standardizate, este necesară luarea unor măsuri de eliminare a acestora, măsuri
de consolidare și mărire a rigidității axelor, măsuri de liniarizare a diagramelor de erori,
etc., ast fel ca în final să fie satisfăcute aceste cerințe de precizie.
– Acționarea principală să îndeplinească condițiile domeniului de viteze de lucru,
în speță dacă este vorba de procedeul HSC, la care se cere și răcirea prin interiorul
arborelui principal, re spective termostabilizarea arborelui principal și a cutiei de viteze,
etc.

27
– Acționările de avans de conturare să îndeplinească condițiile dinamice cerute
de rigorile testului ca bara traductoare cu capete sferice (Ball Bar Test), respective timpi
de acce lerări / frânări de circa 200 ms, în condițiile de rigiditate dinamică a axelor CNC.
Toate acestea fac din mașina CNC cel puțin o mașină de precizie ridicată și performantă,
în comparative cu cele clasice.
Referitor la echipamentul electric, din care se am intesc acționările de avans pe
axele de coordonate, acționarea principal (de regulă cu electrobroșa integrate în cazul
HSC), echipamentul CNC cu opțiunile acestuia hard și soft (de exemplu testele
RENISHAW de prelucrare off -set-uri piese, scule și testerel e de control al piesei între
operații), precum și nivelul de soft CAM, toate acestea trebuie să fie la nivelul pretențiilor
de generare CNC, pentru a putea vorbii de o mașină de prelucrat suprafețe spațiale, de
exemplu matrițe.

5.Clasificare și componenț a mașinilor unelte în 5 axe

Numărul de axe ale unei mașini unelte, în general se referă la numărul de grade de
libertate sau numărul de mișcări independente, controlabile pe ghidajele mașinii.
O mașină de frezat în 3 axe are ghidaje liniare ce materializ ează axele X, Y, Z care
pot fi poziționate oriunde în limita de deplasare a săniilor. Datorită faptului că axa sculei
rămâne fixă în timpul prelucrării se limitează flexibilitatea orientării sculei față de piesa
de prelucrat existând astfel mașini de freza t orizontale si verticale.
Pentru a mării flexibilitatea orientării sculei față de piesa de prelucrat fără a fi
nevoie de reinstalarea piesei trebuiesc adăugate grade de libertate. Pentru o mașină

28
convențională ce prelucrează în 3 axe acest lucru se poate face prin adăugarea de
dispozitive de rotație.

Figura 5.1. Mașină unealtă la care i s -a adăugat dispozitive de rotație.

Cinematica funcționării mașinilor unelte în 5 axe este prezentată în figura 5.2. și
figura 5.3.

Figura 5.2. Lanțul cin ematic al mașinii de frezat în 5 axe cu masă rotativă

29

Fig.5.3.Lanțul cinematic al mașinii de frezat în 5 axe cu cap rotație

După cum se observă piesei de prelucrat îi sunt atașate 4 axe, iar scula are o axă.
Cinci grade de libertate este condiți a minima necesară pentru a se obține
flexibilitatea maxima a sculei față de piesa de prelucrat. Cele 5 axe se pot regăsi în multe
combinații între piesa de prelucrat și sculă. Direcția și sensul axelor sunt definite de ISO
841 revizuit în 2001.
O primă cl asificare se poate face în funcție de numărul de axe corepsunzătoare
piesei de prelucrat, ale sculei precum și succeiunea fiecărei axe în lanțul cinematic.

30

Figura 5.4. Mașina de frezat XZYAB cu axele amplasate la sculă

6.Stadiul actual al cent relor de prelucrare în 5 axe
simultan cu mese rotative basculante CNC

6.1.Mașini unelte de frezat în 5 axe simultan cu cap de frezare
rotativ basculant

Pentru prelucrarea pieselor sculptate s -a dezvoltat, funcție de cerințe, o gamă
variată de configuraț ii și dimensiuni de mașini unelte in 5 axe simultane. Ca caracteristică
generală este aceea că la prelucrarea pieselor de dimensiuni mari se utilizează

31
configurația cu cap de frezare având 2 axe de rotație dotate direct drive. Acestea se
impart în două cat egorii:
 mașină de frezat cu cap rotativ în 5 axe cu coloană
 mașină de frezat cu cap rotativ în 5 axe cu portal
Mașina de frezat cu cap rotativ în 5 axe cu coloană au avantajul că aceeași
înălțime cu cele portale curs ape vertical este considerabil mai mare , mașinile de frezat
portal având avantajul unei rigidități sporite.

6.2.Mașini unelte de frezat în 5 axe simultan cu cap basculant și
masă rotativă

A doua mare categorie de mașini de frezat în 5 axe este cea care are o axă de
rotație la capul de fre zare și o axă la masa rotativă. Aceste mașini unelte se pretează la
dimensiuni mai mici ale pieselor.

6.3.Mașini unelte de frezat în 5 axe simultan masă rotativă
basculantă

Mașini unelte de frezat în 5 axe simultan pot avea mese rotative basculante
integrate constructive în MU sau pot fi detașabile. În ambele cazuri, se pot identifica două
cazuri tipice de mede rotative basculante:
a. masa rotativă basculantă cu subansamblul basculare lăgăruit bilateral
b. masa rotativă basculantă cu subansamblul basculare lăgăruit unilateral

32
6.4.Mașini unelte de frezat în 5 axe simultan masa rotativă
basculantă integrate constructiv în MU

În primul caz masele fiind integrate constructiv de la începutul conceperii MU ca
parte a acesteia prezintă avantajul creșterii robuste ții,( viteze de avans sporite) preciziei
de poziționare și a aspectului ( traseele cablurilor și conductelor pot fi ascunse).
În acest caz se întâlnește în special în cazul modernizării centrelor de prelucrare
CNC și transformarea lor din MU cu 3 axe în M U cu 5 axe. În acest caz ,așina unealtă are
avantajul că poate prelucra piese masive în 3 axe și piese de dimensiuni reduse în 5 axe
simultane.

7.Cinematica mașinilor unelte de frezat în 5 axe cu
masă rotativă – basculantă

În cazul programării mașinilor de frezat în 5 axe CNC folosind cinematica directă,
pentru a obține poziția dorită a sculei în raport cu piesa de prelucrat aici se vor atribui
valori cunoscute fiecărei axe.
Cinematica inversă presupune cunoașterea de către programator a poziției și
orientării sculei, fiind necesară determinarea valorilor fiecărei axe, astfel ca scula să
ajungă în acea poziție. Pentru programarea MU în 5 axe simultane folosirea cinematicii
inverse este mai dificilă datorită multitudinii de soluții existente.

33
7.1.Cinema tica directă a centrelor de prelucrare în 5 axe simultane
dotate cu mese rotative – basculante

În cazul modelării mașinii unelte în 5 axe cu masă rotativă – basculantă este
avantajos să se considere sistemul de coordonate precum cel din fig.2.30.
Cm est e fix și reprezintă sistemul de coordonate al mașinii și toate comenzile
transmise mașinii sunt în acest sistem de coordonate.
Celelalte sisteme de coordonate sunt pentru confortul uman. Sistemul de
coordonate programat Cp este poziționat de vectorul m în raport cu sistemul de
coordonate al mașinii unelte în timpul configurării piesei, înainte de prelucrare.
Este esențial ca acest vector să fie astfel stabilit ca centrul de rotație al mesei să coincidă
cu vârful sculei. Sistemul de coordonate al mesei rot ative – basculante, Ctr, și sistemul de
coordonate de rotație sunt atașate centrului de rotație ale mesei.

7.2.Cinematica inversă a centrelor de prelucrare în 5 axe simultane
dotate cu mese rotative – basculante

Traseul sculei în cazul prelucrărilor pe mașini de frezat în 5 axe constă într -un set
de poziții ale sculei, t pos , căruia îi corepsunde un set de vectori de orientare a sculei, t axis ,
în sistemul de coordonate al spațiului de lucru. Post – procesorul trebuie să convertească
aceste informații î n component unghiulare (A, B) și liniare (X, Y, Z), pentru a plasa scula
într-o corectă poiție și orientre în raport cu sistemul de coordonate al piesei de prelucrat.
Deoarece orientarea sculei în cazul mesei rotative – basculante este fixate pe axa Z în
sistemul de coordonate programat, orientarea corectă se realizează prin rotirea piesei de
prelucrat în jurul axei A și C până când corespunde vectorul sculei cu axa Z.

34

Figura 2.30. Cinematica mașinii unelte în 5 axe cu masă rotativă – basculan tă

8.Metode de evaluare a preciziei centrelor de
prelucrare în 5 axe echipate cu mese rotobasculante

Pentru evaluarea preciziei centrelor de prelucrare se fac atât verificări ale
geometriei mașinii cât și verificări a comportamentului di namic al mașin ii unelte.

35
8.1.Evaluarea preciziei BALL BAR test

Din moment ce o mașină de prelucrat în 5 axe are axe liniare și axe de rotație care
sunt combinate, erorile de mișcare de pe fiecare axă, precum și erorile de montaj sunt
accumulate ca o eroare în TCP (To ol Center Position -poziția centrului sculei) în raport
cu piesa deprelucrat. Este în mod normal mult mai dificil pentru mașinile în 5 axe să
asigure o precizie de prelucrare mai mare. Cu toate acestea, este nevoie ca piesele cu
complexitate geometrică rid icată să fie prelucrate cu oprecizie mare.
Dispozitivul Ballbar este compus dintr -o bara telescopică la capătul căreia se găsesc doua
sfere magnetice confecționate din oțel și având dimensiuni foarte precise. Măsurarea
erorilor se realizează prin variația distanșei dintre cele două bile, variație măsurată de
traductorul montat în bara telescopică. DBB este folosit pentru măsurarea erorilor de
interpolare pe o traiectorie circular.
Sistemul ballbar QC20W (existent în dotarea Universității din Oreadea) împreu nă
cu softul este utilizat pentru a verifica erorile geometrice ale mașinii unelte CNC în
vederea detectării deviațiilor introduce de CNC și de sistemul de comandă. Ideea
principală este de a verifica circularitatea trecerii circulare, generate de mișcarea celor 5
axe simultane (3 liniare și 2 roatative) a mașinii.

36

Figura 8.1. și 8.2. Ball Bar Test

8.2.Evaluarea preciziei cu piese test

În industria constructoare de mașini, se obișnuiește să se execute cel puțin o piesă –
test (mostră), atunci când se achiziționează o nouă mașină -unealtă, pentru a se demonstra
precizia și performanțele mașinii. Acest tip de piesă -test, nu este utilizată pentru
calibrarea mașinii -unelte, ci mai degrabă în scopul acceptării acesteia și în scopul
reverificării periodice.

Pentru acceptarea testelor de prelucare pe mașini în 5 axe piesa trebuie să îndeplinească
următoarele caracteristici:

37
 ușor și rapid de executat
 ușor și rapid de măsurat
 ușor de evaluat rezultatele măsurătorilor
 poziționarea pentru a putea fi prelucrată c ele 5 axe simultane ale centrelor
de prelucrare
 oferă rezultate cantitative și comparabile
 arată influența mașinii și nu a sculei așchietoare sau a poziționării acesteia
 arată influența erorilor relevante pentru ananliza strategiei de fabricație (de
exempl u:sfârșitul frezării)cu suficientă relevanță.

8.3.Evaluarea precizie cu piese NAS

Verificarea preciziei de prelucrare cu 5 axe combinate (trei translații și două
rotații) se realizează prin prelucrarea unui trunchi de con. Standardul american NAS 979
descrie testele de prelucrare pentru evaluarea mașinilor -unelte convenționale și a celor cu
comadă numerică exceptând mașinile de găurit și strungurile și să furnizeze un format
standard pentru înregistrarea și raportarea rezultatelor.
Piesa trebuie sa fie centrată și fixată pe platoul mașinii la realizarea piesei, toate
cele 5 axe trebuie să lucreze simultan.

8.4.Evaluarea preciziei cu piese ISO

Organizația Internațională de Standardizare (ISO) a publicat un standard
internațional care descrie condițiile de testere pentru centre de prelucrare. Secțiunea șapte
a ISO 10971 definește precizia pieselor -test finite. Două tipuri de piese -test sunt luate în
considerare în acest standard, fiecare dintre ele, în două clase de dimensiuni. Prima piesă

38
este de poziți onare și conturare, în timp ce a doua este o mostră pentru frezarea
suprafețelor.
Firma germană NC -Gesellschaft a publicat o recomandare pentru așchierea de
mare viteză( Hight Speed Cuttinh, HSC) a pieselor.

8.5.Metoda de măsurare cu vibrometrul laser

Măsurarea vibrațiilor se poate realiza și cu ajutorul unui vibrometru laser. Acesta
este un vibrometru digital portabil de tip PDV -100 și este în dotarea Facultății de
Inginerie Managerială și Tehnologică din cadrul Universității din Oradea.

8.6.Măsurarea caracteristicilor dinamice utilizând facilitățile
echipamentului FANUC

Măsurarea caracteristicilor dinamice utilizând echipamentul FANUC se face prin
intermediul ecranului WAVEFORM DIAGNOSTIC. Funcția de afișare a diagnosticului
de undă urmărește valor i ale datelor, cum ar fi poziția servo, cuplu, abateri, semnalele
mașinii și erorile după care afișează un graphic care reprezintă schimbările în datele
trasate . Datele urmărite pot fi salvate la un dispozitiv extern de intrare/ieșire (memory
stick). Fiec are formă de undă este trasată cu o culoare specifică. Numele și culorile
pemtru prima și a doua formă de undă sunt indicate în partea din stânga sus, numerele și
culorile pentru a treia și a patra formă de undă sunt indicate în partea din dreapta sus.

39
8.7.Măsurări termografice pentru evaluarea în sarcină a fluxului
termic

Camera de termoviziune FLIR SC 640 este un echipament portabil de scanare
termografică ,,fără răcire”, care are în componentă cel mai puternic detector IR
existent,cu o rezoluție de 640×480 pixeli și care prezintă o sensibilitate termică întâlnită
până acum numai la camerele cu racire (<0,04 C).
Camera de termoviziune FLIR 640 dispune de funcții noi cum ar fi: posibilitatea
de suprapunere a imaginii termice peste imaginea în vizibil PiP ( Picture -in-Picture) și
posibilitatea de combinare a imaginii termice c u imaginea vizibilă ( Thermal Fusion).

8.8.Evaluarea vibrațiilor cu ajutorul accelerometrelor triaxiale

Sistemele de achiziții de date au o largă dezvoltare și o mare diversitate de soluții
în funție de aplicațiile în care sunt utilizate. În cadrul acestui raport se prezintă câteva
soluții specifice monitorizării vibrațiilor mecanice aplicate în cadrul verificării
caracteristicilor dinamice ale mașinilor unelte.
Pentru măsurarea caracteristicilor vibrațiilor mașinilor unelte se pot utiliza o gamă
largă de traductoare printre care cele mai des utilizate sunt traductoarele inductive ce
generează un semnal electric proporțional cu accelerația. În cadrul măsurărilorefectuate
s-a util izat un traductor piezoelectric.
Realizarea sistemului de măsurare este necesar ca sarcina electrică generată de
cristalul piezoelectric trebuie transformată în tensiune electrică, process ce se
realizeazăcu ajutorul unui circuit electronic adecvat.

40
9.Construcția mașinilor orizontale de alezat și frezat
cu montajul fix

Mașinile orizontale de alezat și frezat cu montantul f ix reprezintă tipul constructiv
cel mai răspândit și fac parte, în general, din categoriile mici și mijlocii. Părțile
component e princip ale ale acestor mașini (figura 9.1. ) sunt: corpul mașinii, format din
batiul 1 și montantul 2; capul de alezat și frezat 3; contramontantul 4; sania longitudinală
5; sania transversal 6 și masa 7.
Batiul , elementu l principal al corpului mașinii, est e o piesă complexă, construită
din fontă, având la partea inferioară o suprafață adecvată pentru așezare pe fundația
mașinii, iar la partea superioară ghidajul, constituit din două sau trei suprafețe de ghidare
pe care se deplasează sania longitudinală a mesei și contramontantului și o suprafață pe
care se fixează montantul.

Figura 9.1 . Mașină orizontală de alezat și frezat cu montantul fix

41

Figura 9.2. Nervurile unui batiu

Rolul batiului este de a susține întreaga greutate a mașinii și piesei de prelucr at și
de a asigura menținerea unei relații de poziție constante între subansamblurile mașinii în
scopul obținerii preciziei de prelucrare dorite. Ca urmare, batiul este o piesă de mare
rigiditate, forma lui fiind foarte diferită, depinzând de experiența și rezultatele obținute de
fiecare firmă constructoare de mașini – unelte.

În general se tinde spre forme suple rigidizate prin nervuri (figura 9.2 ), folosindu –
se materiale care rezistă la deformații și care au o bu nă comportare la uzură. În (figura
9.3) este prezentată una din formele obișnuite ale batiului mașinii orizontale de alezat și
frezat cu montantul fix.

42

Figura 9.3. Batiul și sania longitudinală

Montantul , cea de -a doua componentă a corpului mașinii, denumit și stâlp,
este o piesă de formă prismatică (figura 9.4 .), din fontă, având la interior nervuri
de regidizare.
La partea inferioară montantul este prevăzut cu o suprafață prelucrată prin
care se asamblează cu batiul, prinderea facându -se cu șuruburi. Pe una din părțile
laterale se găsesc ghidaje pe care se montează și se deplasează capul de frezat și
alezat.
Rolul montantului este de a susține capul de lucru al mașinii, de unde
rezultă că trebuie sa fie o piesă de mare rigiditate.
La prelucrarea și asamblarea montantului se impune respe ctarea unor
condiții speciale de perpendicularitate a ghidajelor față de batiu. P entru
rectilinitatea și planitatea acestora, abaterile admise fiind cu atât mai mici cu cât
mașina trebuie să asigure o precizie de prelucrare mai mare.

43

Figura 9.4. Montant

Capul de alezat și frezat (figura 9.5. ) este subansamblul cel mai important al
mașinii care concentrează într -o carcasă monobloc, din fontă, mecanismele principale ale
mișcărilor principale și de avans. Astfel în carcasa capului de alezat și frezat sunt incluse
cutia de viteze, cutia de avansuri, mecanisme pentru schimbarea turațiilor și avansurilor și

44
arborele principal 1, iar în afara carcasei se găsesc platoul 2, motorul electric de
acționare 3 și elementele de comandă manuală (manete, butoane, etc.)

Figura 9.5. Capul de alezat și frezat

Carcasa capului de alezat și frezat este asamblată cu montantul mașinii prin
ghidaje, ea având rolul unei sănii care se deplasează după direcția verticală a ghidajului
montantului, atât pentru potrivire în poziția de lucru, cât și pentru avans în unele cazuri
de prelucare prin frezare. După poziționare, când în timpul lucrului capul de frezat și
alezat nu se deplasează, carcasa este blocată pe ghidajele montantului.
Pentru echilibrar ea întregului subansamblu se folosește o contragreutate introdusă
în interiorul montantului care este legată de capul de alezat și frezat prin intermediul unui
lanț (figura 9.6.) susținut printr -un si stem de role fixate pe montant atât la interior cât și l a
exterior.

45

Figura 9.6.Capul de alezat și frezat cu lanț pentru contragreutatea de echilibrare

Contramontantul (figura 9.7. ) este fixat pe ghidajele ba tiului direct sau printr -un
suport 1, având, în cele mai multe cazuri, posibilitatea de depla sare după direcția
ghidajelor batiului. La unele variante constructive ale mașinilor orizontale de alezat și
frezat contramontantul este fix, în acest caz montantul avâns posibilitatea de mișcare în
sensul apropierii de contramontant.
Rolul contramontantul ui este de a susține barele de alezat lungi prin intermediul
pinolei 2 (figura 9.7. ) care are forma unui lagăr, dând posibilitatea de rotire a barei de
alezat. Pinola contramontantului este coaxială cu arborele principal al mașinii și se
deplasează pe ghid ajele 3, ale contramontantului în același timp cu deplasarea capului de
alezat și frezat.

46
În cazul unei dereglări de la coaxialitatea pinolei cu arborele principal există
posibilitatea de corecție prin deplasarea manuală a pinolei contramontantului. Des igur
operația este dificilă și se reconmandă a fi efectuată de reglori cu experiență, folosind
aparatură de control adecvată. Contramontantul are, în general , o formă prismatică, cu
nervuri interioare, fiind executat din fontă, prin turnare.

Figura 9.7. Contramontant

47
Subansamblul sanie longitudinală 1, sanie transversală 2 și masă rotitoare 3
(figura 9.8), existent la majoritatea mașinilor orizontale de alezat și frezat cu montantul
fix, servște la susținerea piesei de prelucrat și depl asarea acesteia, ca mișcare de potrivire
sau de avans, pentru prelucrare.

Figura 9.8. Masa și săniile, longitudinală și transversală

Sania longitudinală, reprezentată și în figura 9.3., are la partea inferioară un ghidaj
pentru asamblarea și deplasarea ei pe batiu, iar la partea superioară un ghidaj pentru
deplasarea saniei transversale. Ambele sănii se pot bloca pe ghidaje în cazul prelucrării
fără mișcarea mesei.
Masa mașinii, prevăzută la partea superioară cu canale T pentru prinderea piesei
sau disp ozitivului, are la partea inferioară un ghidaj circular p entru fixare și rotire (figura
9.9.) și o coroană dințată prin care, cu ajutorul unui pion, se transmite mișcarea de
rotație.

48
Ambele sănii, cea longitudinală și cea transversal, sunt deplasate, de regulă, cu
ajutorul mecanismului șurub conducător -piuliță, uneori însă deplasarea saniei
longitudinale fiind efectuată cu ajutorul mecanismului pion -cremalieră, soluție mai
simplă dar nu destul de precisă pentru poziționare în comparați e cu șurubul conducă tor.

Figura 9.9. Ghidajul circular al mesei rotitoare

10.Construcția mașinilor orizontale de alezat și frezat
cu montantul deplasabil

Mașinile orizontale de alezat și frezat cu montantul deplasabil fac parte din
categoria mașinilor grele, fiind destinate prelucrării pieselor de dimensiuni mari.
Caracteristicile majorității acestor mașini este lipsa mesei și a contr amontantului, piesa
fiind fixată direct pe batiul mașinii. Variantele constructive existente sunt destul de
numeroase, print re acestea existând și tipuri de mașini cu masă și montant detașabil, fără
contramontant, deplasările mesei și montantului fiind perpendicular e între ele. La
mașinile care nu au masă există posibilitatea de a se monta pe batiu o masă portabilă, de
obicei rotitoare, fixată cu șuruburi în canale T, rotirea făcându -se cu un lanț cinematic

49
propriu. Dintre tipurile constructive mai răspândite fac parte mașina cu montant
deplasabil după o singură direcție, transversal (figura 9.10. ) și după două direcții,
longitudinal și trans versal (figura 9.11. ).

Figura 9.10. Mașină orizontală de alezat și frezat cu montantul deplasabil
transversal

Părțile componente principale (figura 9.10. ) sunt: batiul sau patul mașinii 1,
compus, de obicei, dintr -o placă de bază 1a și suportul montantului 1b , montantul 2 ,
capul de alezat și frezat 3, sania montantului 4, sania transversal 5 (numai la mașinile cu
două mișcări la montant) și panoul de comandă suspendat 6.

50
Placa de bază, montată direct pe fundație, are la partea super ioară o rețea de canale
T care servesc la fixarea piesei de prelucrat. Pe una din părțile laterale placa este
asamblată cu suportul montantului, fixarea făcându -se cu șuruburi.
Suportul montantului, este prevăzut la patea superioară cu ghidaje pe care se
deplasează sania montantului, la mașinile cu o singură mișcare a montantului (figura
9.10. ), sau o sanie intermediară între support și montant, la mașinile cu dou ă mișcări ale
acestuia (figura 9.11. ) .
Montantul mobil este asemănător ca rol și constructiv e cu cel fix, cu deosebirea că
la partea inferioară este prevăzut cu o sanie cu ghidaje pentru deplasare î n direcția
transversal (figura 9.10.) sau longitudinală (figura 9.11. ).

Figura 9.11. Mașină orizontală de alezat și frezat cu montantul pla sabil
longitudinal și transversal

51
11.Producători de mașini CNC

Mazarom
Seria VTC implementează o zona de lucru configurabilă oferind astfel mașini extrem de
versatile cu o flexibilitate sporită de aplicare.

Tip comanda numerica: SmoothX / Matrix 2 / Siem ens
Produse : 800 / 20SR, 800 / 30 SDR, 800 / 30SLR, 800 / 30 SR;

Seria HCR este un centru de prelucrare orizontal în 5 a xe utilizat pentru prelucarea cu
mare viteză a aluminiului .
Cu un design c e pune accent pe ergonomie oferă ușurință de neegalat î n operare:

♦ Accesibilitate exce lentă la masa de încărcare și descă rcare
♦ Fereas tra mare
♦ Unitate de întreținere într -o singură locație centrală

Tip coma ndă numerică : SmoothX .
Produse: 5000 s.

Seria UD : Centru de prelucrare în 5 axe de mare viteză și acurateț e pentru prelucrare de
micro-precizie. Axul împreună cu șurubul cu bile și sistemele de răcire minimizează
generarea de caldură în timpul funcționăr ii și scutul termic în mod automat și cu precizie
compensează modifică rile temperaturii camerei.

Tip comandă numeric ă: SmoothX
Produs: UD -400 / 5x

52
Fanuc

Numărul 1 în lume în vânzările de mașini CNC, cu peste 60 ani experiență. Fanuc a
instalat 4 milioan e de CNC -uri si 20.000 sisteme laser în toate colțurile pământului.

Seria 30i / 31i / 32i – Model B
Seria 21i – Model B
Seria 0i – Model F
Seria 0i – F plus
Seria 35i – Model B
Power Motion I – Model A

Yuan Jing Precision.co

Maxmill: Model HQM – 1050 – Dimensiuni: X -1050mm, Y -550mm, Z -650mm;
Litz – Model LV -800 – Dimensiuni: X -800mm, Y -450mm, Z -550mm;
Hartford – Model S -Plus 8 – Dimensiuni: X -800mm, Y -450mm, Z -550;
Maximart – Model e-1300 – Dimensiuni: X -1300mm, Y -710mm, Z -850mm.

53
12.Mașina unive rsală de frezat model FPH 1000 CNC

Suprafața mesei mm x mm 1000 x 2800
Mărime T -sloturi mm 7 / 22
Încărcarea maxima pe masă kg 4000
Cap de frezare universal
Turația rpm 20 – 3000
Arbore principal – ISO 50
Putere arbore principal kW 15
Cursa longitudinală a mesei
(axa X) mm 2500
3000
Cursa de translație (axa Z) mm 1000
Cursa verticală (axa Y) mm 1000
Avans mm / min 2 – 4000
Avans rapid mm / min 6000
Dimensiuni de ansamblu
– Lungime
– Lățime
– Înălțime
– Masă
mm
mm
mm
kg
6870 / 7900
4275
3040
13000

54
Figura 12.1. FPH 1000 CNC (St imin, Oradea )

Mașina este livrată cu următoarele echipări
– CNC, motoare și drivere: GE FANUC 21i -MB;
– Sistem de măsurare: HEIDENHAIN ;
– Echipament electric: SCHRACK and TELEMECANIQUE ;
– Echipament hidraulic: ATOS or VICKERS .

55
Condiții generale pentru vân zare
a) Preț și termeni de plată
Prețul unei mașini univers ale de frezat nouă, de tip FPH 1000/2500 CNC este de
75.000 Euro ;

b) Timpu l de livrare pentru mașina FPH 1000/2500 CNC este de 4 luni de la data
semnării actului de vânzare.

Garanția
– Furnizorul își asu mă înlocuirea părților defecte pentru design, material sau erori de
fabricație în următoarele 12 luni de la da ta pornirii utilajului ;
– Garanția pentru sistemul GE FANUC, pentru sistemul de mă sură HEIDENHAIN este
de 24 luni ;
– Această garanție exclude defe ctele datorate cauzelor apărute după livrare, datorate unei
manipulării incorecte a mașinii, utilizării de accesorii incorecte de către cumpărător,
modificărilor efectuate de cumpărător fără aprobarea vânzătorului.

56
Bibliografie

1. Crăciun Dan, Prelucrarea pe mașini de frezat în 5 axe CNC cu masă rotativă
– basculantă cu 2 axe detașabilă, Editura Universității din Oradea, 2015;
2. Ganea Macedon, Ganea C., Ganea O., Mihăilă I., Prelucrarea flexibilă a
pieselor prismatice pe mașini unelte ș i sisteme flexibile de producție,
Volumul 1 , Editura Universității din Oradea, 2000;
3. Ganea Macedon, Mașini și unelte tehnologice pentru prelucrarea
suprafețelor în 4 și 5 axe CNC, Editura Universității din Oradea, 2010;
4. M. Alenei, M. Crețu, Mașini orizonta le de alezat și frezat I, Editura tehnică ;
5. www.fanuc.eu ;
6. www.mazarom.ro ;
7. www.wikipedia.ro ;
8. www.yuanjingcnc.com.