Proiectare Scule Pt. Prelucrare, Piston pe Mu Agregate

CAPITOLUL 4

COSTUL DE PRELUCRARE AL

PIESEI – „Manșon filetat”

Pentru stabilirea unui proces tehnologic cu cea mai bună eficiență economică trebuie să se analizeze diferitele procedee posibile folosite în vederea prelucrării unui produs.

Studiul variantelor de prelucrare se face ținând cont de influența tuturor indicatorilor tehnico – economici, în acest sens consumul de materiale și cheltuielile necesare obținerii S.D.V. – urilor fiind primii indicatori, ținându-se cont și de alții cum ar fi:

termenul de livrare;

gradul de încărcare al mașinii-unelte;

gradul de calificare al muncitorilor.

4.1. Calculul manoperei de fabricare a piesei.

Se face ținând cont de relații de forma de mai jos, valabilă pentru operațiile de:

strunjire;

frezare;

găurire;

rectificare;

trasaj;

montaj;

lăcătușărie.

Relația de calcul pentru manoperă se extrage din [11] și se prezintă astfel:

Cprel. = Sm · [· (1 + Rind) + tef · (1 + Rd + Rind)] + · ( + ) +

+ · ( + Rds) + · (1 + Rsc) (6.4) [11]

Unde definim următoarele semnificații:

Sm – salariul mediu anual al muncitorului pentru calificarea pe care o prestează, [RON/oră];

th – timpul de pregătire încheiere, [ore];

tef – timpul efectiv, [ore];

n = 5, numărul de piese dintr-un lot;

am – numărul de ani de amortisment pentru mașina-unealtă respectivă;

Vm – valoarea mașinii-unelte folosite la un anumit proces tehnologic, [RON];

Rm = · Vm, valoarea cheltuielilor de reparații capitale la mașina-unealtă respectivă, [RON];

N = 4064, numărul de ore de funcționare pe un an (considerând că se lucrează 2 schimburi);

nan = 100, numărul de piese care se execută într-un an;

Rind = 0,9, coeficient funcție de cheltuielile indirecte;

Rd = 1,5, coeficient funcție de cheltuielile directe;

Vds – valoarea dispozitivelor utilizate în procesul tehnologic, [RON];

Rds = 0,15, coeficient funcție de cheltuielile cu dispozitivele;

Vsc – valoarea sculelor (așchietoare) utilizate în procesul tehnologic, [RON];

Rsc = 0,1, coeficient funcție de cheltuielile de întreținere ale sculelor (așchietoare);

a) Calculul manoperei pentru operația de strunjire

Date inițiale:

Sm OP.STRUNJIRE = 5,5 RON/oră;

tpi = 2,5 ore;

tef = 0,585 ore;

am STRUNG = 8 ani;

Vm STRUNG = 50.000 RON;

Rm STRUNG = · 50.000 = 1000 RON;

Vds = 2000 RON;

Vsc = 1500 RON.

Cprel. STRUNJIRE = 5,5 · [· (1 + 0,9) + 0,585 · (1 + 0,9 + 1,5)] + · ( + ) + · ( + 0,15) + · (1 + 0,1) = 39,38 RON

b) Calculul manoperei pentru operația de găurire

Date inițiale:

Sm OP.GĂURIRE = 5 RON/oră;

tpi = 1,75 ore;

tef = 0,45 ore;

am MAȘ.GĂURIT = 5 ani;

Vm MAȘ.GĂURIT = 30.000 RON;

Rm MAȘ.GĂURIT = · 30.000 = 600 RON;

Vds = 1000 RON;

Vsc = 800 RON.

Cprel. GĂURIRE = 5 · [· (1 + 0,9) + 0,45 · (1 + 0,9 + 1,5)] + · ( + ) + · ( + 0,15) + · (1 + 0,1) = 23,62 RON

c) Calculul manoperei pentru operația de rectificare

Date inițiale:

Sm OP.RECTIFICARE = 6,5 RON/oră;

tpi = 2 ore;

tef = 0,5 ore;

am MAȘ.RECTIFICAT = 6 ani;

Vm MAȘ. RECTIFICAT = 45.000 RON;

Rm MAȘ. RECTIFICAT = · 45.000 = 900 RON;

Vds = 1500 RON;

Vsc = 1200 RON.

Cprel. RECTIFICARE = 6,5 · [· (1 + 0,9) + 0,5 · (1 + 0,9 + 1,5)] + · ( + ) + · ( + 0,15) + · (1 + 0,1) = 34,77 RON

d) Calculul manoperei pentru operația de lăcătușerie

Date inițiale:

Sm OP.LĂCĂTUȘERIE = 6,5 RON/oră;

tpi = 0,7 ore;

tef = 0,36 ore;

Vsc = 500 RON.

Cprel. LĂCĂTUȘERIE = 4,5 · [· (1 + 0,9) + 0,36 · (1 + 0,9 + 1,5)] +

+ · (1 + 0,1) = 12,205 RON

Calculul manoperei totale pentru executarea piesei „Manșon filetat” se face cu relația:

CMANOP. = = Cprel. STRUNJIRE + Cprel. GĂURIRE + Cprel. RECTIFICARE +

Cprel. LĂCĂTUȘĂRIE = 39,38 + 23,62 + 34,77 + 12,205 = 109,975 RON

4.2. Calculul costului materialului piesei.

Piesa se execută din CuAl10Fe3T, prețul de achiziționare al semifabricatului fiind de 6 RON/kg în cazul acestui material.

Pentru confecționarea piesei se utilizează un semifabricat laminat Ø60, care se debitează la lungimi de 150 mm, rezultând o greutate a semifabricatului GSF. = 3,329 kg.

CMATERIAL PS. = 6 · 3,329 = 19,974 RON

4.3. Calculul cheltuielilor de proiectare.

Cheltuielile de proiectare se împart:

costul hârtiei, CHÂRTIE = 5 RON;

costul desenului de execuție, CDESEN EXEC. = 10 RON;

costul tehnologiei de prelucrare a piesei, CTEHNOLOGIE = 20 RON.

Toate aceste cheltuieli însumate vor stabili în final costul cheltuielilor pentru proiectare:

CCHELT. PROIECT. = 35 RON

4.4. Calculul cheltuielilor cu regia.

Cheltuielile cu regia se calculează cu relația:

CREGIE = 150% · CMANOP. = · 109,975 = 165 RON

4.5. Determinarea cheltuielilor recuperabile.

Cheltuielile recuperabile sunt cheltuieli care la calculul costului total de prelucrare al piesei „Manșon filetat” se vor scădea.

CRECUPERAB. = 100 RON

S-au determinat pe bază de nomograme din tabelul (6.18) [11].

Costul total de prelucrare al piesei „Manșon filetat” se determină cu relația:

CTOTAL PRELUCRARE = CMANOP. + CMATERIAL PS. + CCHELT. PROIECT. +

+ CREGIE – CRECUPERAB. = 109,975 + 19,974 + 35 + 165 – 100 =

= 229,95 RON = 2.299.500 lei = 63,875 UE totale pentru executarea piesei „Manșon filetat” se face cu relația:

CMANOP. = = Cprel. STRUNJIRE + Cprel. GĂURIRE + Cprel. RECTIFICARE +

Cprel. LĂCĂTUȘĂRIE = 39,38 + 23,62 + 34,77 + 12,205 = 109,975 RON

4.2. Calculul costului materialului piesei.

Piesa se execută din CuAl10Fe3T, prețul de achiziționare al semifabricatului fiind de 6 RON/kg în cazul acestui material.

Pentru confecționarea piesei se utilizează un semifabricat laminat Ø60, care se debitează la lungimi de 150 mm, rezultând o greutate a semifabricatului GSF. = 3,329 kg.

CMATERIAL PS. = 6 · 3,329 = 19,974 RON

4.3. Calculul cheltuielilor de proiectare.

Cheltuielile de proiectare se împart:

costul hârtiei, CHÂRTIE = 5 RON;

costul desenului de execuție, CDESEN EXEC. = 10 RON;

costul tehnologiei de prelucrare a piesei, CTEHNOLOGIE = 20 RON.

Toate aceste cheltuieli însumate vor stabili în final costul cheltuielilor pentru proiectare:

CCHELT. PROIECT. = 35 RON

4.4. Calculul cheltuielilor cu regia.

Cheltuielile cu regia se calculează cu relația:

CREGIE = 150% · CMANOP. = · 109,975 = 165 RON

4.5. Determinarea cheltuielilor recuperabile.

Cheltuielile recuperabile sunt cheltuieli care la calculul costului total de prelucrare al piesei „Manșon filetat” se vor scădea.

CRECUPERAB. = 100 RON

S-au determinat pe bază de nomograme din tabelul (6.18) [11].

Costul total de prelucrare al piesei „Manșon filetat” se determină cu relația:

CTOTAL PRELUCRARE = CMANOP. + CMATERIAL PS. + CCHELT. PROIECT. +

+ CREGIE – CRECUPERAB. = 109,975 + 19,974 + 35 + 165 – 100 =

= 229,95 RON = 2.299.500 lei = 63,875 UE

=== Tehnologia de prelucrare – piesâ ===

CAPITOLUL 3

TEHNOLOGIA DE PRELUCRARE A

PIESEI „Manșon filetat”

3.1. Analiza constructiv tehnologică a piesei de prelucrat.

Piesa din figura 3.1 reprezintă un manșon filetat având o formă simplă, cu un număr redus de suprafețe exterioare cărora sunt necesare un număr relativ mic de scule. Reperul se execută în clasa mijlocie de execuție STAS 2300-88 iar rugozitatea suprafeței este Ra = 6,3 μm.

Se presupune de asemenea, că sistemul de producție anual prevede loturi de piese de 100 de bucăți.

Masa piesei în stare finită este mPS = 0,663 kg.

Materialul piesei este CuAl10Fe3T STAS 198/2-98.

Compoziția chimică a aliajului cupru – aluminiu deformabil CuAl10Fe3T pentru prelucrarea pe mașini unelte clasice, se extrage din STAS 203-95:

Aluminiu – 8,5 ……… 11%;

Mangan – 0 ……… 2,00%;

Nichel – 0 ……… 1%;

Fier – 2,0 ……… 4,0%;

Cupru – rest;

Plumb – 0,05%;

Zinc – 0,5%.

Caracteristicile mecanice ale aliajului CuAl10Fe3T (obținut prin procedeul de turnare continuă), se extrag din STAS 198/2-98:

rezistența la rupere, Rm = 390 Mpa;

alungirea, A5 = 16%;

duritatea HB max., HB = 90.

Manșonul filetat, fiind o piesa de revoluție, relativ simplă, cu un program de fabricație ce prevede loturi de mărime medie.

Analizând din punct de vedere tehnologic desenul piesei „manșon filetat”, rezultă că, pentru realizarea acesteia, sunt necesare următoarele prelucrări de bază:

strunjiri cilindrice exterioare pe lungimi mici;

strunjiri cilindrice interioare pe lungimi mici;

burghiere;

filetare trapezoidală;

retezare.

Se impune alegerea unui strung normal SN 250 cu posibilități largi de prelucrare și flexibilitate în pregătirea fabricației.

Probleme deosebite privind precizia de prelucrare și rugozitatea suprafețelor, prezintă alezajul Φ8 + 0,0120 mm.

Fig. 3.1 Manșon filetat

3.2. Alegerea semifabricatului.

Deoarece, la strungul normal SN 250, semifabricatul este ghidat în fața sculei printr-o bucșă de conducere, este necesar să se folosească bare calibrate cu toleranțe în clasa de precizie h9 – STAS 8105 –93.

Lungimea semifabricatului necesar pentru o piesă se calculează pe baza relației (2.1) [13]:

l’1 = lp + br + af = 139 + 7,5 + 3,5 = 150 mm

Numărul de piese ce se pot prelucra dintr-o bară, conform relației (2.3) [13] va fi:

x1 = piese

Se rotunjește și va rezulta un număr de 16 piese întregi.

Lungimea de livrare a barei, Ls = 2500 mm, s-a ales conform STAS 1800—96, iar lungimea de alimentare la = 80 mm s-a obținut prin măsurarea deșeurilor la strungul SN 250.

Ca urmare, lungimea deșeului este:

ld = Ls — x1 · l’1 = 2500 — 16 · 150 = 100 mm

Lungimea deșeului repartizat pe o piesă va fi:

Δl’1 = mm

Deci lungimea efectivă a semifabricatului necesar pentru o piesă este:

l1 = l’1 + Δl’1 = 150 + 6,25 = 156,25 mm

Masa semifabricatului pentru o piesă:

M1 = V1 · γ = π · R2 · H · 7,85 = π · 32 · 15 · 7,85 = 3329 g = 3,33 kg

Semifabricatul ales are dimensiunile: Φ25 X 2500 h9 STAS 1800 – 96.

3.3. Stabilirea schemei tehnologice de prelucrare și întocmirea schițelor fazelor de lucru.

Reprezintă o etapă de importanță majoră în proiectarea proceselor tehnologice pe strungul SN 250 întrucât de modul cum se realizează succesiunea fazelor de prelucrare depinde dezvoltarea ulterioară a pregătirii de fabricație.

În principiu este etapa corespunzătoare pregătirii tehnologice pentru mașini-unelte clasice și cuprinde stabilirea traseului tehnologic de prelucrare, care se face aproximativ după aceleași criterii de proiectare.

Metodologia generală recomandă dezvoltarea simultană a mai multor variante posibile de traseu tehnologic urmând ca în etapa finală (dintre cele care nu se elimină pe parcurs) să se selecteze varianta de productivitate maximă (timp de ciclu minim).

În cazul pieselor simple, pe baza experienței de programare a tehnologilor proiectanți, se pot elimina de la început soluțiile dezavantajoase, reținându-se soluția optimă care va fi proiectată și apoi aplicată în producție. Varianta optimă astfel concepută, trebuie să permită introducerea pe parcurs de noi îmbunătățiri care să conducă la micșorarea timpului pe ciclu, la creșterea durabilității sculelor etc.

Traseul tehnologic va cuprinde;

numărul fazei;

denumirea fazei;

schița fazei de lucru;

regimul de lucru;

SDV- urile.

Strungul normal SN 250 oferă numeroase posibilități de prelucrare și de aceea se va urmări ca diferitele faze necesare prelucrării să fie grupate pe posturi de lucru, în așa fel, încât să fie posibilă fixarea sculelor și a portscutelor și în același timp să se efectueze cât mai multe prelucrări suprapuse.

La amplasarea sculelor și portsculelor trebuie avut în vedere ca, în timpul prelucrării, acestea să nu se deranjeze reciproc și să nu lovească dispozitivul de fixare al piesei sau alt dispozitiv aflat în zona de lucru.

Schița fiecărei faze de lucru se întocmește cu linia subțire cu excepția suprafeței ce se prelucrează la faza respectivă care se reprezintă cu linie groasa.

Schița unei faze oarecare, de lucru va reprezenta piesa cu forma ei corespunzătoare dobândită până în acel moment al prelucrării. Cotarea se va face numai pentru suprafețele care se prelucrează la acea fază de lucru.

Metodologia generală recomandă dezvoltarea simultană a tuturor variantelor considerate ca fiind optime până în etapa finală, când se selectează varianta cu productivitate maximă.

Pentru piesa din figura 3.1 fișa tehnologică de prelucrare este prezentată în continuare:

010 – Strunjire cilindrică exterioară, prinderea I

011- strunjire frontal curat, la cota 109;

012 – strunjire cilindrică exterioară Φ38,5, pe lungime 109;

013 – strunjire două praguri Φ31, pe lungimi egale 6.

020 – Găurire pe strung

021 – găurire Φ17, pe lungime 150 (scula – burghiu 17 STAS 575/Rp5);

022 – lărgire Φ24, pe lungime 150 (scula – lărgitor 24 STAS 8054/4 – Rp5).

030 – Strunjire finisare, prinderea I

031 – strunjire cilindrică exterioară Φ38, pe lungime 98;

032 – strunjire cilindrică interioară Φ26, pe lungime 150;

033 – strunjire prag Φ46, pe lungime 2;

034 – teșire interior 1,5 x 450.

040 – Retezare, la lungime 141

050 – Strunjire cilindrică exterioară degroșare, prinderea II

051 – strunjire frontal curat la cota 139;

052 – strunjire cilindrică exterioară Φ56,5, pe lungime 28;

053 – strunjire cilindrică exterioară Φ46,5, pe lungime 20;

054 – teșire 6 x 450;

055 – strunjire canal de la cota Φ51 la cota Φ46, pe lungime de 4.

060 – Strunjire finisare, prinderea II

061 – strunjire cilindrică exterioară Φ56, pe lungime 8;

062 – strunjire cilindrică exterioară Φ46, pe lungime 14;

063 – teșire interior 1,5 x 450.

070 – Filetare trapezoidală exterioară – Tr 38×6; p = 6; D = 39; D1 = 32; D2 = 35, pe lungime de 98.

080 – Găurire Φ8, străpuns pe lungime 46.

090 – Lăcătușărie, ajustare, debavurare, marcare.

100 – C.T.C. – măsurare cote importante.

3.4. Calculul adaosurilor de prelucrare.

Calculul mărimii adaosurilor de prelucrare și a dimensiunilor intermediare se realizează prin metoda analitică dezvoltată în [13].

În conformitate cu această metodă fiecare semifabricat rezultă din procesul de semifabricare (funcție de metoda de semifabricare) cu anumite abateri de la dimensiune, formă și poziția suprafețelor precum și alte neregularități sau defecte de suprafață, care trebuie să fie înlăturate sau măcar reduse ca nivel în timpul prelucrării.

Pe de altă parte chiar procesul de așchiere generează abateri ale suprafețelor a căror mărime depinde pe lângă metoda de prelucrare și de schema tehnologică de prelucrare, de regimul de așchiere, de erorile geometrice ale mașinii-unelte și de alți factori tehnologici.

Pentru a putea încadra aceste abateri ce se obțin la piesele prelucrate, între anumite limite, este necesar ca mărimea adaosului de prelucrare pentru fiecare fază de lucru să fie suficientă, pentru ca toate abaterile operației (fazei) precedente să fie înlăturate în faza curentă.

Pentru adaosuri simetrice se va utiliza relația cunoscută:

2Acmin = 2(Rzp + sp) + 2 ·+ ЄC (13)[13]

Unde:

Rzp – înălțimea medie a asperităților de suprafață rezultate de Ia faza precedentă;

sp – adâncimea stratului de material degradat rezultat de la faza precedentă;

ρP – abaterile spațiale ale suprafeței de prelucrat rezultate de la faza precedentă;

ЄC – eroarea de așezare de la faza curentă.

În cazul adaosurilor nesimetrice relația precedentă se va împărți cu doi.

Pentru alte cazuri concrete de prelucrare calculul analitic al adaosurilor minime de prelucrare se face cu una din relațiile date în tabelul 13 [13].

Înălțimile microneregularităților de suprafață rezultate la fazele precedente de prelucrare (Rzp) și adâncimea stratului superficial defect (ecruisat) format la faza precedentă se iau din tabelele 14… 20 [13].

Mărimea și felul abaterilor spațiale depind în special de forma piesei și de raporturile dintre dimensiunile sale precum și de metoda de așezare în timpul prelucrării. În cazul pieselor prelucrate pe strunguri normale se poate spune că în majoritatea lor pot fi încadrate în clasa arborilor (1 > 1,5d) și în clasa discurilor (h < 0,25d).

Calculul adaosurilor de prelucrare, pentru suprafața cilindrică Φ56, se face considerând operațiile și fazele necesare prelucrării în ordinea inversă.

Pentru că adaosul de prelucrare este simetric, se utilizează relațiile din [13].

a) Pentru rectificare(operația precedentă este strunjirea într-o singură etapă) RZp = 25 μm

SP = 0, (deoarece în cazul prelucrării semifabricatelor care au fost supuse la tratamente termochimice, din expresia adaosului de prelucrare se elimină valoarea lui SP, în scopul păstrării stratului tratat termochimic)

ρP = 2 · ΔC · lC

ΔC = 0,35 μm/mm, tab.(1.4)[13], curbarea specifică

lC =139 mm

ρP =2 · 0.35 · 139 = 97,3 μm

La prelucrări între vârfuri nu se face verificarea așezării, (Єv=0)

Adaosul minim pentru rectificare este:

2ACmin = 2(RZp + ρP) = 2(25 + 97,3) = 245 μm

Din tabelul (7.19) [13], obținem toleranța pentru operația precedentă – strunjire conform clasei 6 de precizie:

Tp = 200 μm

Deci adaosul nominal pentru rectificare este:

2ACnom = 2ACmin + Tp = 245 + 200 = 445 μm

Dimensiunea maximă după strunjire (înainte de rectificare), va fi:

dmax = 56 + 0,445 = 56,445 mm, se rotunjește

dmax = dnom= 56,5 mm

dmin = 56,5 – 0,200 = 56,3 mm

Operația de strunjire se va executa la cota Φ56,30-0,20 mm

b) Strunjire(operația precedentă este laminarea)

RZp = 150 μm tab. (3.3)[13]

SP = 250 μm tab. (3.3)[13]

ρP = tab. (1.3)[13]

unde:

ρc = 2 · Δc · lc tab. (1.4)[13]

Δc = 0,10 μm/mm tab. (1.4)[13]

ρc = 2 · 0,10 · 139 = 27,8 μm

lc = 139 mm

ρcentr.= 0,25 tab. (1.3)[13]

T =1900 μm tab. (3.1)[13]

ρcentr.= 0,25= 0,536 mm = 536 μm

ρP== 0,536 mm = 536 μm

Adaosul de prelucrare minim pentru strunjire este:

2ACmin = 2(RZp + Sp) +2 ·ρP = 2(150 + 250) + 536 = 1872 μm

Din tabelul (3.1) [13], se obține abaterea inferioară Ai, la diametrul barei:

Ai =1 mm

Adaosul nominal calculat pentru strunjire, este:

2ACnom = 2ACmin + Ai = 1,872 + 1 = 2,872 mm

Dimensiunea nominală a barei forjate se calculează:

dnom.sf.= dmax + 2ACnom = 56,3 + 2,872 = 59,172 mm

Se alege un semifabricat laminat, cu diametrul standardizat:

Φ60 +0,8-1,1 mm

c) Calculul adaosului de prelucrare pentru suprafața frontală, L = 139 (mm)

Suprafețele frontale de capăt se prelucrează prin strunjire, (operația precedentă este debitarea cu cuțit de strung).

Din tabelul (3.6) [13]:

RZp + Sp = 0,2 mm

ρP = 0,045 · D =0,045 · 56 = 2,52 mm, neperpendicularitatea capătului barei față de axa semifabricatului

Din tabelul (3.6), se extrage abaterea inferioară la lungimea barei debitate:

Ai = 0,35 mm

Adaosul minim calculat este:

2ACnom = 2ACmin + Ai = 5,44 + 0,35 = 5,79 mm

unde:

2ACmin = 2(RZp + Sp) +2ρP = 2 · 0,2 + 2 · 2,52 = 5,44 mm

Dimensiunea nominală pentru debitare este:

Lnom = 139 + 5,79 = 144,79 mm; se rotunjește,

Lnom =150 mm

La debitare se va respecta cota: 150 ± 0,35 mm

Valoarea efectivă a adaosului nominal este:

2ACnom = 150 – 139 = 11 mm

Pentru fiecare suprafață frontală adaosul este:

ACnom = 5,5 mm

3.5. Alegerea mașinilor-unelte și a S.D.V.- urilor.

Pentru operațiile de strunjire se alege din tabelul (2.1)[13] un strung universal SN 250×500.

Caracteristicile tehnice principale ale strungului universal SN 250×500, se prezintă în tabelul de mai jos:

Principalele tipuri de cuțite de strung pentru exterior se prezintă în figura 3.2.

Fig. 3.2 Tipuri de cuțite de strung pentru exterior

Principalele tipuri de cuțite de strung pentru interior se prezintă în figura 3.3.

Fig. 3.3 Tipuri de cuțite de strung pentru interior

Din tabelul (2.7)[13], se alege o mașină de găurit verticală și universală, G25, ale cărei caracteristici tehnice principale sunt următoarele:

3.6. Calculul regimurilor raționale de așchiere pentru 4 operații alese.

Regimul de așchiere se va calcula utilizând relațiile din [13], pentru următoarele 4 operații de prelucrare:

strunjire degroșare;

strunjire finisare;

filetare cu cuțitul;

găurire.

a) Strunjire degroșare

Date inițiale :

dimensiunea de prelucrat – finală: d2 = 56,5 mm;

lungimea de prelucrat: l = 105 mm;

dimensiunea inițială: d1 = 60 mm;

mașină unealtă cu randamentul: η = 0,85;

cuțit P10, χ = 700, α = 6…100, γ = 10…150, r = 1 mm, q = 25×16 mm;

Ap1 = mm

Modul de lucru :

numărul de treceri: i = 2;

adâncimea de așchiere: t = 1,75/2 = 0,875 mm;

durabilitatea: T = 90 min, pentru cuțit din P10, cu răcire;

avansul f, tab.(10.6)[13]: f = 0,72 mm/rot;

viteza de așchiere:

(10.27)[13]

unde:

Cv – coeficient funcție de caracteristica materialului de prelucrat și materialul sculei așchietoare cu răcire;

Cv = 60,8; xv = 0,25; yv = 0,66; n =1,75, tab.(10.26)[13] pentru aliaj cupru cu aluminiu;

xv, yv, n – exponenții adâncimii de așchiere, avansului și durității, tab.(10.26)[13];

T = 90 min – duritatea sculei așchietoare;

m = 0,125 – exponentul durabilității, tab.(10.25)[13];

t = 0,875 mm – adâncimea de așchiere;

f = 0,72 mm/rot – avansul de așchiere;

kv = k1.k2. k3.k4. k5.k6. k7.k8. k9;

k1…k9.- coeficienți cu valori prezentate în cele ce urmează;

Cuțit 16 x 25 mm : ASecțiune transversală = 400 mm ; = 0,08 – pentru aliaj cupru cu aluminiu CuAl10Fe3T.

k1 – coeficient funcție de influența secțiunii transversale

(10.28)[13]

k2 – coeficient funcție de unghiul de atac principal

(10.28)[13]

unde: φ= 0,3 – exponent funcție de materialul de prelucrat

k3 – coeficient funcție de unghiul de atac secundar

(10.30)[13]

unde: a = 15

k4 – coeficient funcție de influența razei de racordare a vârfului cuțitului

(10.31)[13]

unde: μ = 0,1 – pentru degroșare

k5 = 1, (10.27)[13]

k6 = 1, (10.28)[13]

k7 = 1, oțel fără țunder

k8 = 1, pentru forma plană a suprafeței de degajare

kv = 0,968 · 0,867 · 0,9744 · 0,933 · 1 · 1· 1 · 1 = 0,771

Viteza de așchiere va fi :

Turația de lucru:

rot/min

Se recomandă n 800, pentru degroșare.

Se alege imediat turația inferioară sau superioară din gama de turații ale M.U. – SN 250 x 500.

n = 150 rot/min, turație aleasă din gama M.U.

Recalcularea vitezei reale:

viteza de avans , vf = n· f = 150 · 0,72 = 108 mm/min

Forța principală de așchiere

Fz= C4 · tx1 · fy1 · HBn1 [daN] (10.5)[13]

unde:

C4 – coeficient funcție de materialul de prelucrat

C4 = 3,57; t = 0,875 mm; f = 0,72 mm/rot;

x1= 1; y1= 0,75; n1= 0,75; HB = 207; tab.(10.13)[13];

x1, y1, n – exponenții adâncimii de așchiere, avansului și durității, tab.(10.17)[13];

Fz = 3,57 · 0,8751 · 0,720,75 · 2070,75 = 133,245 daN

F = 1,1·Fz [daN], tab.(10.23)[13] F = 146,6 daN

Puterea de așchiere:

Verificarea puterii motorului:

unde: PME = 2,2, pentru un strung SN 250 x 500

b) Strunjire finisare

Date inițiale :

dimensiunea de prelucrat – finală: d2 = 56 mm;

lungimea de prelucrat: l = 80 mm;

dimensiunea inițială: d1 = 56,5 mm;

mașină unealtă cu randamentul: = 0,85;

cuțit P10, χ = 700, α = 6…100, γ = 10…150, r = 0,5 mm, q = 25×16 mm;

Ap1 = mm

Modul de lucru :

numărul de treceri: i = 1;

adâncimea de așchiere: t = 0,25/1 = 0,25 mm;

durabilitatea: T = 90 min, pentru cuțit din P10, fără răcire;

avansul f, tab.(10.6)[13]: f = 0,14 mm/rot;

viteza de așchiere:

(10.27)[13]

unde:

Cv – coeficient funcție de caracteristica materialului de prelucrat și materialul sculei așchietoare cu răcire;

Cv = 52,5; xv = 0,25; yv = 0,50; n =1,75, tab.(10.26)[13] pentru aliaj cupru cu aluminiu;

xv, yv, n – exponenții adâncimii de așchiere, avansului și durității, tab.(10.26)[13];

T = 90 min – duritatea sculei așchietoare;

m = 0,125 – exponentul durabilității, tab.(10.25)[13];

t = 0,25 mm – adâncimea de așchiere;

f = 0,14 mm/rot – avansul de așchiere;

kv = k1.k2. k3.k4. k5.k6. k7.k8. k9;

k1…k9.- coeficienți cu valori prezentate în cele ce urmează;

Cuțit 16 x 25 mm : ASecțiune transversală = 400 mm ; = 0,08 – pentru aliaj cupru cu aluminiu, CuAl10Fe3T.

k1 – coeficient funcție de influența secțiunii transversale

(10.28)[13]

k2 – coeficient funcție de unghiul de atac principal

(10.28)[13]

unde: φ= 0,3 – exponent funcție de materialul de prelucrat

k3 – coeficient funcție de unghiul de atac secundar

(10.30)[13]

unde: a = 15

k4 – coeficient funcție de influența razei de racordare a vârfului cuțitului

(10.31)[13]

unde: μ = 0,2 – pentru degroșare

k5 = 1, (10.27)[13]

k6 = 1, (10.28)[13]

k7 = 1, oțel fără țunder

k8 = 1, pentru forma plană a suprafeței de degajare

kv = 0,968 · 0,867 · 0,9744 · 0,7578 · 1 · 1 · 1 · 1 = 0,6261

Viteza de așchiere va fi :

Turația de lucru:

rot/min

Se recomandă n > 200, pentru finisare.

Se alege imediat turația inferioară sau superioară din gama de turații ale M.U. – SN 250 x 500.

n = 380 rot/min, turație aleasă din gama M.U.

Recalcularea vitezei reale:

viteza de avans , vf = n· f = 380 · 0,14 = 53,2 mm/min

Forța principală de așchiere

Fz= C4 · tx1 · fy1 · HBn1 [daN] (10.5)[13]

unde:

C4 – coeficient funcție de materialul de prelucrat

C4 = 3,57; t= 0,25 mm; f = 0,14 mm/rot; x1= 1; y1= 0,75; n1= 0,75; HB = 207; tab.(10.13)[13];

x1, y1, n – exponenții adâncimii de așchiere, avansului și durității, tab.(10.17)[13];

Fz = 3,57 · 0,251 · 0,140,75 · 2070,75 = 11,147 daN

F = 1,1Fz [daN], tab.(10.23)[13] F = 12,26 daN

Puterea de așchiere:

Verificarea puterii motorului:

unde: PME = 2,2, pentru un strung SN 250 x 500

c) Filetare, Tr 38 x 6

Scula: cuțit de filetat, cu partea activă din carbură metalică, P20; secțiunea cuțitului – S =16 x 25 mm2; Є=600; α=60; γ=00; r = 0,5 mm.

Se aleg dimensiunile la prelucrarea filetelor metrice, din tab. (8.57)[13], astfel:

dmax = 38 – 0,172 = 37,828 mm

dmin = 38 – 0,34 = 37,66 mm

Din [13], se aleg următoarele adaosuri pentru filetare, funcție de pasul filetului:

p = 6 mm

adaosul de prelucrare total, AP = 3,50 mm;

adaosul de prelucrare, la degroșare APD = 2,70 mm;

adaosul de prelucrare, la finisare APF = 0,80 mm.

Din același tabel, se stabilesc numărul de treceri, i:

iD = 9 treceri, pentru degroșare;

iF = 7 treceri, pentru finisare.

Adâncimile de așchiere pe trecere:

pentru degroșare, tD === 0,3 mm;

pentru finisare, tF === 0,114 mm.

Avansul la filetare:

f = p = 6 mm

Durabilitatea economică a sculei așchietoare:

Tec = 30 min, tab.(9.10)[13]

Viteza de așchiere, funcție de tipul filetării și al sculei așchietoare, se alege din tabelul (9.40)[13]:

vtab = 21 m/min

Se aplică următorii coeficienți de corecție:

K1= 0,95; pentru prelucrarea filetelor cu degajare, tab.(9.32)[13];

K2 =1,2; pentru durabilitatea sculei, tab.(9.40)[13].

Viteza de așchiere:

vC = vtab. · K1 · K2= 0,95 · 1,2 · 21 = 23,94 m/min

Turația semifabricatului:

n === 175,9 rot/min

Din caracteristicile M.U. – SN 250×500, se alege turația reală, tab.(10.1)[13]:

nr =150 rot/min

Se recalculează viteza reală de așchiere:

vr = == 17,907 m/min

Puterea la filetare, pentru material oțel:

Ne = 24,210-3v p1,7 KMNi-0,71 [kw] (14,7)[13]

unde:

KMN =, coeficient de corecție funcție de duritatea materialului (14.9)[13]

Avem: p = 6 mm; v = 17,907 m/min; i = 9 treceri pentru degroșare

Puterea la filetare

Ne =1,14 kw

Verificarea puterii motorului:

PMe kw; unde: PMe =2,2 kw

d) Găurire

Ds = 8 mm, diametrul burghiului

l =14 mm, adâncimea alezajului

Se alege un burghiu din oțel rapid, pentru prelucrarea materialului: CuAl10Fe3T.

Unghiul la vârf 2ж =1200;

Avansul la găurire fa, tabelul (1.34)[13], fa= 0,25 mm/rot.

Avansul astfel ales se corectează cu un coeficient Kls, astfel:

Kls= 0,9 pentru l ≤ 5 · ds

Kls= 0,8 pentru 5 · ds< l ≤ 7 · ds

Kls= 0,75 pentru 7 · ds< l ≤10 · ds

Se mai înmulțește cu un coeficient K=0,75, pentru un sistem cu rigiditate medie.

f = fa · Kls · K = 0,25 · 0,75 · 0,9 = 0,1687 mm/rot

Se alege avansul f = 0,16 mm/rot, existent la mașina de găurit G 25.

Viteza economică de așchiere, se determină cu relația:

ve= [m/min] (3.3)[13]

Valorile coeficientului Cv și ale exponenților yv, zv, mv, se dau în tabelul (1.35)[13], astfel:

Cv = 7; zv = 0,4; yv = 0,5; mv = 0,2;

T = 12 min, durabilitatea economică, tabelul (1.33)[13];

Kv, coeficient de corecție din tabelul (1.33)[13], se calculează cu relația:

Kv = Km · KT · KL · Ksm (1.33)[13]

unde:

Km, coeficient funcție de materialul de prelucrat, tabelul (1.36)[13]:

Km =

KT, coeficient funcție de raportul durabilităților reală (Tr) și recomandată (T), tabelul (1.36)[13]:

KT = 1

KL, coeficient funcție de lungimea găurii și diametrul acesteia, tabelul (1.36)[13]:

KL = 1

Ksm, coeficient funcție de starea materialului, tabelul (1.36)[13]:

Ksm = 0,95

Kv = 0,909 · 1 · 1 · 0,95 = 0,8635

Viteza economică de așchiere, va fi:

ve = m/min

Se calculează turația sculei așchietoare, n [rot/min]:

ns=== 973 rot/min

Se alege n = 850 rot/min, turație existentă la mașina de găurit G 25.

Se recalculează viteza de așchiere reală:

ve== 21,36 m/min

Forța axială și momentul de așchiere la găurire, se calculează cu relațiile:

F = [daN] (1.35)[13]

M = [daNmm] (1.34)[13]

Valorile coeficienților CF, CM și ale exponenților xF, yF, xM, yM, se extrag din tabelul (1.36)[13]:

CF = 63; CM = 6,7; xF = 1,07;

yF = 0,72; xM = 1,71; yM = 0,84; HB = 90.

KF, coeficient de corecție obținut ca produs al coeficienților:

KF = KӨF · KҗF · KaF (1.36)[13]

Pentru Ө = 0,18; grosimea relativă, tabelul (1.41)[13], se aleg:

Avem: KӨF = 0,19; KM=1,11;

KaF = 1; tab. (1.38)[13]

KҗF = 1; tab. (1.39)[13]

KF = 1 · 1 · 1,19 = 1,19

F = 63 · 81,07 · 0,160,72 · 1,19 = 185,42 daN

M = 6,7 · 81,71 · 0,160,84 · 1,11 = 55,86 daNmm

Puterea de așchiere la găurire:

Pa= kw

Avem: randamentul mașinii de găurit G 25, ηp=0,8

puterea nominală a mașinii unelte PE = 3 kw

Pa ≤ PE ηp

0,487 ≤ 3 · 0,8 = 2,4 kw

3.7. Calculul normelor tehnice de timp pentru operațiile de așchiere.

Norma tehnică de timp este durata necesară pentru executarea unei operații în condiții tehnico-economice determinate și cu folosirea cea mai rațională a tuturor mijloacelor de producție.

Relațiile de calcul ale normei tehnice de timp se extrag din [13], volumul 1 și 2.

a) Strunjire degroșare

Date inițiale:

n = 150 rot/min

f = 0,72 mm/rot

vs = n x f =108 mm/min

l = 105 mm

l1 =(0,5……2) =2 mm

l2 =(1……5) =2,5 mm

Timpul de bază, tb, va fi:

= min

Timpul ajutător pentru prinderea și desprinderea piesei, ta, tab.(11.21):

min

Timpul de deservire tehnică, tdt, tab.(11.26):

min

Timpul de deservire organizatorică, tdo, tab.(11.26):

min

Timpul de odihnă și necesități firești, ton, tab.(11.27): min

Timpul de pregătire-încheiere, tpi , tab.(11.26):

tpi = 12 min

Lotul de piese: n = 5 buc.

Norma de timp la strunjire degroșare:

min

b) Strunjire finisare

Date inițiale:

n = 380 rot/min

f = 0,14 mm/rot

vs = n x f = 53,2 mm/min

l = 80 mm

l1 =(0,5……2) =2 mm

l2 = (1……5) =0 mm

Timpul de bază, tb, va fi:

=1,541 min

Timpul ajutător pentru prinderea și desprinderea piesei, ta, tab.(11.21):

Timpul de deservire tehnică, tdt, tab.(11.26):

Timpul de deservire organizatorică, tdo, tab.(11.26):

Timpul de odihnă și necesități firești, ton, tab.(11.27):

Timpul de pregătire-încheiere, tpi , tab.(11.26):

tpi = 10 min

Lotul de piese: n = 5 buc.

Norma de timp la strunjire finisare:

min

c) Filetare

Date inițiale:

f = p = 6 mm, pasul filetului;

id = 9 treceri; if = 7 treceri;

n = 150 rot/min, turația la filetare;

l = 225 mm, lungimea filetului;

v = 17,907 m/min, viteza de așchiere.

Funcție de diametrul (d) și lungimea filetului (l), se alege timpul operativ tabelar direct din tabelul (11.6)[13]:

TOP.tab. = 3,5 min

Se aplică următorii coeficienți de corecție:

K1 = 0,95; funcție de cantitatea de piese; tab.(11.6)[13]

K2 = 1,1; funcție de rezistența piesei; tab.(11.7)[13]

K3 =;

K4 =; funcție de numărul de treceri adoptat și tabelar.

top =K1·K2·K3·K4·TOP.tab. = 0,95 · 1,1 · 1,64 · 1 · 3,5 = 6,025 min

Timpul de deservire tehnico- organizatorică, tdt, tab.(12.26):

tdt = top min

Timpul de odihnă și necesități firești, ton, tab.(12.27):

ton = top min

Timpul de pregătire încheiere, tpi, tab.(12.6):

tpi =15 min

Numărul de piese din lot: n = 5 buc.

Norma de timp, la filetare cu cuțitul:

min

d) Găurire

Date inițiale:

l =14 mm;

l1 = =1,5 mm;

l2 =(0,5……4) = 3,5 mm.

Timpul de bază, tb, se calculează conform relației din tabelul (9.2)[13]:

0,139 min

Timpul ajutător pentru prinderea și desprinderea piesei, ta, tab.(9.50)[13]:

Timpul de deservire tehnică, tdt, tab.(9.54)[13]:

Timpul de deservire organizatorică, tdo, tab.(9.54)[13]:

Timpul de odihnă și necesități firești, ton, tab.(9.55)[13]:

Timpul de pregătire-încheiere, Tpi, tab.(9.1)[13]:

Tpi = 13 min

Lotul de piese: n = 5 buc.

Norma de timp la găurire:

min

BIBLIOGRAFIE

1. Anghel, Șt., – Proiectarea mecanismelor cu șurub

și piuliță,

Facultatea de inginerie, REȘIȚA,1993

2. Boangiu, Gh., – Mașini unelte și agregate, Editura didactică

și pedagogică, BUCUREȘTI, 1978

3. Calmanovici, T., – Culegere de probleme pentru mașini unelte,

Editura tehnică, BUCUREȘTI, 1974

4. Dobre, V., – Îndrumător pentru proiectarea

asamblărilor în construcția de mașini,

I.P.A.C.M., BUCUREȘTI, 2001

5. Hamat, C., – Proiectarea sculelor așchietoare,

Volumul 2, Editura Timpul, REȘIȚA, 2002

6. Lungu, I., – Mașini unelte și agregate,

Volumul 1 și 2, Editura Universitatea

,, Eftimie Murgu’’ REȘIȚA, 1998

7. Mănescu, T., – Rezistența materialelor,

Volumul 1 și 2, REȘIȚA, 1995

8. Minciu, C., – Scule așchietoare, Volumul 1 și 2,

Editura tehnică, BUCUREȘTI, 1995

9. Popovici, Gh., – Proiectarea sculelor așchietoare,

Editura Timpul, REȘIȚA, 1999

10. Rădulescu, Gh.ș.a., – Îndrumar de proiectare în construcția de

mașini, Volumul 3,

Editura tehnică, BUCUREȘTI, 1986

11. Savii, Gh., – Flexibilitatea în fabricația de mașini,

Editura Facla, TIMIȘOARA, 1995

12. Simion, I., – AutoCAD 2005 pentru ingineri,

Editura tehnică, BUCUREȘTI, 2003

13. Vlase, A.ș.a., – Regimuri de așchiere, adaosuri de prelucrare

și norme tehnice de timp, Volumul 1 și 2,

Editura tehnică, BUCUREȘTI, 1983

14. MANUALUL INGINERULUI MECANIC, „Mecanisme,

Organe de mașini, Dinamica mașinilor”

Editura tehnică, BUCUREȘTI, 1976

15. MAȘINA – UNEALTĂ AGREGAT PENTRU PRELUCRAT

PIESE TIP PISTON LDE, Cartea tehnică a mașinii

=== Breviar de calcul ===

CAPITOLUL 2

BREVIARUL DE CALCUL

2.1. Cuțite de strung.

2.1.1. Geometria sculei așchietoare.

Diversitatea mare a formelor și pieselor supuse prelucrărilor, a determinat o mare varietate de scule așchietoare. Toate sculele așchietoare au o parte activă care participă direct în procesul de așchiere și o parte de fixare ce servește la prinderea acesteia pe mașina unealtă.

Partea activă a sculei vine în contact direct cu piesa și cu așchia detașată-n timpul prelucrării.

Elementele geometrice sunt comune tuturor sculelor așchietoare, pentru definirea acestora se consideră cuțitul de strung ca sculă reprezentativă, STAS 6599 – 91, figura 2.1:

Fig. 2.1 Cuțit de strung

2.1.2. Materiale folosite în procesul de așchiere.

a) Oțeluri pentru cuțite

Sunt utilizate în construcția părții așchietoare a cuțitelor pentru strunjirea de degroșare a oțelului și a fontelor cu durități de 260 …… 280 HB, ca și pentru cuțitele destinate danturării roților dințate – în acest caz nu se recomandă folosirea mărcii Rp3.

Marca Rp3, se recomandă de asemenea, pentru prelucrarea cu viteze mari v = 60 …… 70 m/min.

Cuțitele cu lungimi mai mari de 40 mm, se execută cu un corp sudat din OLC45 sau 40Cr10, având duritatea 35 …… 40 HRC. Corpul cuțitelor se recomandă a se executa din 40Cr10, OLC45, OLC50, în construcția sudată cu partea așchietoare, sau sub formă de plăcuță lipită sau prinsă mecanic.

Compoziția chimică a oțelului Rp3, STAS 7382/98, care se prezintă în tabelul următor:

b) Carburi metalice sinterizate

Materialele obținute din această categorie, notate uneori prin simbolul CMS sunt carburi metalice dure și refractare de wolfram (tungsten), de tipul WC (și uneori în plus W2C) sinterizate de regulă în cobalt, acesta având rol de liant, sau carburi de W și Ti și eventual (TaC) sinterizate în cobalt.

Carburile metalice utilizate în construcția sculelor așchietoare sunt clasificate prin STAS 6374 – 93, în trei grupe principale, în funcție de proprietăți (derivate în esență din compoziția chimică, granulație și tehnologie de fabricație) notate prin simbolurile P, M, și K.

În cazul nostru concret de proiectare a cuțitelor de strung, se folosește grupa P – (P10) și (P20).

Grupa principală P, conține materiale sinterizate din carburi de W, Ti și Ta în cobalt, având duritate și în consecință rezistență la uzare mare, dar tenacitate mică.

Plăcuțele realizate cu materiale din această categorie sunt recomandate pentru așchierea oțelurilor, în special a oțelurilor cu așchii de curgere și eventual a fontelor maleabile.

În tabelul următor se prezintă compoziția și proprietățile carburilor metalice sinterizate grupele P10, P20.

Domeniile de utilizare, ale grupelor de carburi metalice pentru scule așchietoare, se prezintă mai jos:

P10 – material prelucrat: oțel turnat sau deformat plastic – degroșare și finisare – strunjire prin copiere, filetare pe strung sau prin frezare, viteze de așchiere mari, avansuri mici până la mijlocii (s < 1 mm/rot), utilizare condiționată de o adâncime uniformă și fără întreruperi;

P20 – material prelucrat: oțel turnat sau deformat plastic – fontă maleabilă cu așchii lungi – degroșare și finisare, strunjire prin copiere, frezare, viteze de așchiere mijlocii, avansuri mici (s < 2 mm/rot).

2.2. Alegerea și verificarea cuțitelor de strunjit folosite la prelucrarea mecanică prin așchiere a pistonului.

a) Cuțit încovoiat

Cuțitul de strung cu partea activă din amestecuri de carburi metalice, are fața de degajare cu o fațetă orientată sub un unghi γ0 < 0, și se prezintă în figura 2.2.

Fig. 2.2 Cuțit încovoiat

Se alege un cuțit cu fața de degajare plană.

Unghiul de degajare γ0 = 50………200.

Se alege : γ0 =100, tabelul 3.2, [8].

Unghiul de așezare se alege funcție de avans :

α0 = 100………200, pentru s < 0,3 mm/rot

α0 = 60………80, pentru s ≥ 0,3 mm/rot

Se alege : α0 =60, tabelul 3.2, [8].

Fața de degajare se recomandă a fi plană pentru prelucrarea materialelor fragile, dure și foarte dure.

Pe fața de degajare apare o fațetă ce se micșorează odată cu creșterea avansului: f = 0,5 mm.

Unghiul de atac principal, ж0, pentru prelucrare pe sisteme tehnologice suficient de rigide :

ж0 = 600, tabelul 3.4, [8].

Unghiul de atac secundar, ж10, se alege funcție de calitatea prelucrării.

ж10 = 150, tabelul 3.4, [8].

Unghiul de înclinare, λ0, se alege :

λ0 = 60, tabelul 3.5, [8].

Pentru calculul de rezistență se consideră cuțitul încastrat în suportul port – cuțit solicitat numai la încovoiere de forțele de așchiere și de forța principală FZ.

Pentru secțiunile dreptunghiulare, dimensionarea se face cu relația :

B · H2 = [mm3] (8.1)[8]

Avem: H = 1,5 · B și l = 1,5 · H;

Unde :

FZ = 6500 N, forța principală de așchiere;

l = 20 mm, lungimea în consolă;

σa =160 N/mm2, rezistența admisibilă la încovoiere, pentru materialul cozii OL60.

B = mm

se alege o secțiune dreptunghiulară având dimensiunile B = 15 mm, H = 12 mm.

Coada cuțitului se verifică și la rigiditate statică, săgeata f pe care cuțitul o capătă sub acțiunea forțelor de așchiere, nu trebuie să depășească anumite valori admisibile, funcție de calitatea prelucrării.

f ≤ 0,1 mm, pentru degroșare;

f ≤ 0,05 mm, pentru finisare.

Săgeata f se poate calcula cu relația :

f = [mm] (8.2)[8]

unde :

E = 2,1 · 105 N/mm2, modulul de elasticitate al materialului corpului cuțitului OL60;

Ix, momentul de inerție al secțiunii corpului cuțitului [mm4].

Unde :

Ix = [mm4] (8.3)[8]

Avem : B = 15 mm, H = 12 mm.

Ix = mm4

Se calculează săgeata f :

f = mm ≤ fadmisibil

Din STAS 6373/1 – 96, se alege plăcuța din carbură metalică – tip C1, figura 2.3, pentru cuțitul încovoiat.

Dimensiunile standardizate ale plăcuței B6, sunt:

l = 10 mm; t = 6 mm; s = 4 mm.

Fig. 2.3 Plăcuță de așchiere tip C1

b) Cuțit de teșit

Cuțitul de strung cu partea activă din amestecuri de carburi metalice, are fața de degajare cu o fațetă orientată sub un unghi γ0 < 0, și se prezintă în figura 2.4.

Fig. 2.4 Cuțit de teșit

Se alege un cuțit cu fața de degajare plană.

Unghiul de degajare γ0 = 50………200.

Se alege : γ0 =100, tabelul 3.2, [8].

Unghiul de așezare se alege funcție de avans :

α0 = 100………200, pentru s < 0,3 mm/rot

α0 = 60………80, pentru s ≥ 0,3 mm/rot

Se alege : α0 =60, tabelul 3.2, [8].

Fața de degajare se recomandă a fi plană pentru prelucrarea materialelor fragile, dure și foarte dure.

Pe fața de degajare apare o fațetă ce se micșorează odată cu creșterea avansului: f = 0,5 mm.

Unghiul de atac principal, ж0, pentru prelucrare pe sisteme tehnologice suficient de rigide :

ж0 = 600, tabelul 3.4, [8].

Unghiul de atac secundar, ж10, se alege funcție de calitatea prelucrării.

ж10 = 150, tabelul 3.4, [8].

Unghiul de înclinare, λ0, se alege :

λ0 = 60, tabelul 3.5, [8].

Pentru calculul de rezistență se consideră cuțitul încastrat în suportul port – cuțit solicitat numai la încovoiere de forțele de așchiere și de forța principală FZ.

Pentru secțiunile dreptunghiulare, dimensionarea se face cu relația :

B · H2 = [mm3] (8.1)[8]

Avem: H = 1,5 · B și l = 1,5 · H;

Unde :

FZ = 7000 N, forța principală de așchiere;

l = 23 mm, lungimea în consolă;

σa =160 N/mm2, rezistența admisibilă la încovoiere, pentru materialul cozii OL60.

B = mm

se alege o secțiune dreptunghiulară având dimensiunile B = 15 mm, H = 12 mm.

Coada cuțitului se verifică și la rigiditate statică, săgeata f pe care cuțitul o capătă sub acțiunea forțelor de așchiere, nu trebuie să depășească anumite valori admisibile, funcție de calitatea prelucrării.

f ≤ 0,1 mm, pentru degroșare;

f ≤ 0,05 mm, pentru finisare.

Săgeata f se poate calcula cu relația :

f = [mm] (8.2)[8]

unde :

E = 2,1 · 105 N/mm2, modulul de elasticitate al materialului corpului cuțitului OL60;

Ix, momentul de inerție al secțiunii corpului cuțitului [mm4].

Unde :

Ix = [mm4] (8.3)[8]

Avem : B = 15 mm, H = 12 mm.

Ix = mm4

Se calculează săgeata f :

f = mm ≤ fadmisibil

Din STAS 6373/1 – 96, se alege plăcuța din carbură metalică – tip B1, figura 2.5, pentru cuțitul încovoiat.

Dimensiunile standardizate ale plăcuței B1, sunt:

l = 10 mm; t = 6 mm; s = r = 4 mm

Fig. 2.5 Plăcuță de așchiere tip B1

c) Cuțit

Cuțitul de strung cu partea activă din amestecuri de carburi metalice, are fața de degajare cu o fațetă orientată sub un unghi γ0 < 0, și se prezintă în figura 2.6.

Fig. 2.6 Cuțit

Se alege un cuțit cu fața de degajare plană.

Unghiul de degajare γ0 = 50………200.

Se alege : γ0 =100, tabelul 3.2, [8].

Unghiul de așezare se alege funcție de avans :

α0 = 100………200, pentru s < 0,3 mm/rot

α0 = 60………80, pentru s ≥ 0,3 mm/rot

Se alege : α0 =60, tabelul 3.2, [8].

Fața de degajare se recomandă a fi plană pentru prelucrarea materialelor fragile, dure și foarte dure.

Pe fața de degajare apare o fațetă ce se micșorează odată cu creșterea avansului: f = 0,5 mm.

Unghiul de atac principal, ж0, pentru prelucrare pe sisteme tehnologice suficient de rigide :

ж0 = 600, tabelul 3.4, [8].

Unghiul de atac secundar, ж10, se alege funcție de calitatea prelucrării.

ж10 = 150, tabelul 3.4, [8].

Unghiul de înclinare, λ0, se alege :

λ0 = 60, tabelul 3.5, [8].

Pentru calculul de rezistență se consideră cuțitul încastrat în suportul port – cuțit solicitat numai la încovoiere de forțele de așchiere și de forța principală FZ.

Pentru secțiunile dreptunghiulare, dimensionarea se face cu relația :

B · H2 = [mm3] (8.1)[8]

Avem: H = 1,5 · B și l = 1,5 · H;

Unde :

FZ = 7250 N, forța principală de așchiere;

l = 34 mm, lungimea în consolă;

σa =160 N/mm2, rezistența admisibilă la încovoiere, pentru materialul cozii OL60.

B = mm

se alege o secțiune dreptunghiulară având dimensiunile B = 32 mm, H = 12 mm.

Coada cuțitului se verifică și la rigiditate statică, săgeata f pe care cuțitul o capătă sub acțiunea forțelor de așchiere, nu trebuie să depășească anumite valori admisibile, funcție de calitatea prelucrării.

f ≤ 0,1 mm, pentru degroșare;

f ≤ 0,05 mm, pentru finisare.

Săgeata f se poate calcula cu relația :

f = [mm] (8.2)[8]

unde :

E = 2,1 · 105 N/mm2, modulul de elasticitate al materialului corpului cuțitului OL60;

Ix, momentul de inerție al secțiunii corpului cuțitului [mm4].

Unde :

Ix = [mm4] (8.3)[8]

Avem : B = 32 mm, H = 12 mm.

Ix = mm4

Se calculează săgeata f :

f = mm ≤ fadmisibil

d) Cuțit pentru canal

Cuțitul de strung cu partea activă din amestecuri de carburi metalice, are fața de degajare cu o fațetă orientată sub un unghi γ0 < 0, și se prezintă în figura 2.7.

Fig. 2.7 Cuțit pentru canal

Se alege un cuțit cu fața de degajare plană.

Unghiul de degajare γ0 = 50………200.

Se alege : γ0 =100, tabelul 3.2, [8].

Unghiul de așezare se alege funcție de avans :

α0 = 100………200, pentru s < 0,3 mm/rot

α0 = 60………80, pentru s ≥ 0,3 mm/rot

Se alege : α0 =60, tabelul 3.2, [8].

Fața de degajare se recomandă a fi plană pentru prelucrarea materialelor fragile, dure și foarte dure.

Pe fața de degajare apare o fațetă ce se micșorează odată cu creșterea avansului: f = 0,5 mm.

Unghiul de atac principal, ж0, pentru prelucrare pe sisteme tehnologice suficient de rigide :

ж0 = 600, tabelul 3.4, [8].

Unghiul de atac secundar, ж10, se alege funcție de calitatea prelucrării.

ж10 = 150, tabelul 3.4, [8].

Unghiul de înclinare, λ0, se alege :

λ0 = 60, tabelul 3.5, [8].

Pentru calculul de rezistență se consideră cuțitul încastrat în suportul port – cuțit solicitat numai la încovoiere de forțele de așchiere și de forța principală FZ.

Pentru secțiunile pătrate, dimensionarea se face cu relația :

B · H2 = a3 = [mm3] (8.1)[8]

Avem: H = 1,5 · B și l = 1,5 · H;

Unde :

FZ = 4500 N, forța principală de așchiere;

l = 10 mm, lungimea în consolă;

σa =160 N/mm2, rezistența admisibilă la încovoiere, pentru materialul cozii OL60.

B = a = mm

se alege o secțiune pătrată având dimensiunile B = H = a = 12 mm.

Coada cuțitului se verifică și la rigiditate statică, săgeata f pe care cuțitul o capătă sub acțiunea forțelor de așchiere, nu trebuie să depășească anumite valori admisibile, funcție de calitatea prelucrării.

f ≤ 0,1 mm, pentru degroșare;

f ≤ 0,05 mm, pentru finisare.

Săgeata f se poate calcula cu relația :

f = [mm] (8.2)[8]

unde :

E = 2,1 · 105 N/mm2, modulul de elasticitate al materialului corpului cuțitului OL60;

Ix, momentul de inerție al secțiunii corpului cuțitului [mm4].

Unde :

Ix = [mm4] (8.4)[8]

Avem : a = 12 mm.

Ix = mm4

Se calculează săgeata f :

f = mm ≤ fadmisibil

e) Calculul de verificare al secțiunii cuțitului pentru canal

Verificarea secțiunii cuțitului se face având în vedere relațiile de mai jos din [8], și schema de calcul din figura 2.8:

Fig. 2.8 Verificare secțiune cuțit pentru canal

Avem:

Py = Fz = 4500 N, componenta principală de așchiere;

l = 10 mm, lungimea de încastrare;

a = 12 mm, latura secțiunii cuțitului pentru canal.

Mi max = Fz · l = 4500 · 10 = 45000 N·mm

Din relația :

Wz nec = [mm3]

Wz nec = mm3

Pentru verificare :

σef = N/mm2 ≤ σa = 160 N/mm2

f) Calculul de dimensionare al barei pentru lamat

Avem date inițiale:

PMe = 8 kW, puterea motorului electric de acționare;

η = 0,8, randamentul transmisiei;

n = 60 rot/min, turația piesei;

l = 500 mm, lungimea barei de lamat;

τa = 50 N/mm2, tensiunea admisibilă a materialului.

Schema de calcul se prezintă în figura de mai jos, 2.9:

a)

b)

Fig. 2.9 Dimensionare bară de alezat cu două cuțite

Pentru lamarea alezajelor din piesa piston, se folosește o bară cilindrică la capătul căreia sunt fixate două cuțite.

Se determină momentul de torsiune la care este solicitată tija barei de lamat:

Mt = 7,02 N·mm

Se dimensionează tija barei de alezat:

Wp nec = mm3

Pentru dimensionare rezultă:

d = mm

Se adoptă d = 50 mm.

Momentul de inerție polar al secțiunii este:

Ip = mm4

Unghiul de torsiune se determină cu relația:

rad

Căruia îi corespunde un unghi în grade de:

0,05945 = 003’34’’

2.3. Alegerea și verificarea burghiului elicoidal Ø42.

a) Materiale folosite pentru burghie

În mod obișnuit pentru partea așchietoare a burghielor se utilizează oțelul rapid, cea mai des întâlnită marcă fiind Rp3, călit la 62 …… 65 HRC.

Se mai pot folosi și alte tipuri de oțel carbon sau aliate, având asigurată după îmbunătățire duritatea de minimum 62 HRC (minimum 760 HV 10).

Pentru burghiele cu diametrul mai mare decât 10 mm, se folosește executarea cozii din OLC 45, sudată cap la cap sub presiune (prin rezistență electrică sau prin frecare).

Duritatea în zona cozii și a antrenoarelor trebuie să fie de 30 …… 45 HRC.

Geometria optimă a burghielor elicoidale se stabilește ca și la alte tipuri de scule, pe baza criteriilor:

durabilitate;

forțe de așchiere;

rugozitate și precizie a suprafețelor.

Se mai folosesc, oțeluri aliate de scule, de tratament termic:

b) Proiectarea constructivă a burghiului elicoidal Ø42

Burghiul spiral Ø42 se prezintă în figura 2.11:

Fig. 2.11 Burghiu elicoidal Ø42

Elemente geometrice ale burghielor elicoidale

– unghiul de înclinare a canalelor elicoidale, ω0

Se stabilește funcție de materialul de prelucrat și de materialul burghiului. Pentru diametre mari ω0 (300 …… 350), unde așchiile se evacuează ușor.

Pentru diametre mici – ω0 (150 …… 220).

Pentru diametre medii – ω0 (200 …… 250).

Se alege din tabelul (4.1) [8], pentru diametrul burghiului d = 42 mm,

ω0 = 350.

– unghiul la vârf, 2χ0

Pentru burghiele normale 2χ0 = 1180.

Pentru materiale mai dure, cu σr > 750 N/mm2, avem 2χ0 = 1300 …… 1400.

Pentru materiale mai moi, cu σr < 750 N/mm2, avem 2χ0 = 1350 …… 1400.

Pe baza experienței de producție, valorile optime ale acestui unghi, depind în cea mai mare măsură de materialul de prelucrare și de modul de prelucrare:

2χ0 = 1180, din tabelul (4.2) [8].

– unghiul de așezare optim, α0

Considerat la diametrul exterior al burghiului, are valori α (80 …… 140).

Valorile mai mari ale unghiului α, sunt recomandate burghielor cu diametre mici, sau la prelucrarea materialelor mai puțin dure.

Se alege din tabelul (4.3) [8], pentru diametrul burghiului d = 42 mm,

α0 = 80.

– unghiul de înclinare optim al tăișului transversal, ψ0

Are valoarea recomandată în standarde, ψ0 =(500 …… 560) pentru toate burghiele, indiferent de materialul supus prelucrării.

Practic mărimea lui depinde de modul de ascuțire al fețelor de așezare, valori mai mari ale lui ψ0 = (600 …… 700), se obțin la ascuțirea conică:

ψ0 = 550.

Elemente constructive ale burghielor elicoidale

– diametrul exterior al burghiului, D

Se ia egal cu diametrul găurii de prelucrat prevăzând abaterea superioară 0 și abaterea inferioară negativă, conform tab.(4.4) [8]:

D = 420-0,046 mm

Pentru reducerea frecării fațetelor cu suprafața prelucrată, se execută o conicitate inversă, cu valori diferite, după diametrul burghiului.

– diametrul spatelui dinților, ds

Se determină funcție de diametrul exterior, cu relația:

ds = d – 2 · f0 (10.11)[8]

unde:

f0 – înălțimea fațetei elicoidale f, și are valoarea f0 = 1,25 mm.

ds = 42 – 2 · 1,25 = 39,5 mm

– lungimea părții active a burghiului, l1

l1 > L, unde L = 75 mm, adâncimea găurii de prelucrat, pentru a se evacua așchiile.

Se recomandă:

l1 = L + 3d (10.12)[8]

l1 = 75 + 3 · 42 = 201 mm

– lungimea totală a burghiului elicoidal, L

L = l1 + l2 + l3 = 293 mm

unde: l1 + l2 = 145 mm, din tabelul (4.5)[8].

– fațetele elicoidale, f

Asigură burghielor elicoidale o bună ghidare și stabilitate-n lucru și de asemenea contribuie la mărirea preciziei găurilor prelucrate.

Dimensiunile mari ale fațetelor pot conduce la intensificarea frecărilor, apariția depunerilor și uzura prematură a fațetelor.

Micșorarea lățimii fațetelor determină mărirea presiunii de contact și intensificarea corespunzătoare a uzurii.

Valorile recomandate pentru lățimea fațetelor STAS R 1370 – 94, pentru d = 42 mm, diametrul burghiului, avem:

f = D · (0,07 …… 0,045) = 2,95 …… 1,9 mm

f = 3 mm

– diametrul miezului burghiului, d0

Se stabilește funcție de diametrul exterior din STAS R 1370 – 94, folosind raportul:

d0 / d = 0,16 …… 0,14 mm, pentru burghie cu d = 15 …… 80 mm

d0 = 6,72 …… 5,88 mm, d0 = 6 mm.

Diametrul miezului se mărește spre coada burghiului pentru mărirea rezistenței rezultând o conicitate de 1,4 …… 1,8 mm, pe lungimea de 100 mm.

– profilul canalelor pentru evacuarea așchiilor

Are următoarele elemente constructive:

R1 = CR · d (10.13)[8]

CR = Cχ · Cd · Cf

Coeficienții Cχ, Cd, Cf, se determină cu expresiile:

Cχ =

Cd =

Cf =

Relațiile de mai sus, din [6] pagina 162.

Df = 13 mm

Diametrul frezei cu care se execută canalul:

R1 = 0,4253 · 42 = 17,85 mm

CR = 0,4231 · 0,9893 · 1,016 = 0,4253

Raza RZ se determină cu relația:

RZ = 0,015 · ω0,75 · d = 0,015 · 350,75 · 42 = 9 mm

Lățimea frezei se determină cu expresia:

B = (10.14)[8]

Pentru că φ este mai mic (φ = 100) se poate considera:

B = R1 + R2 = 17,85 + 9 = 26,85 mm

Înălțimea profilului dinților frezei este:

H = R1 = 17,85 mm

– partea de fixare, sau coada burghiului elicoidal

Pentru d < 20 mm, se folosește coadă cilindrică.

Pentru d > 10 mm, se folosește coadă conică.

Coada conică permite fixarea direct sau prin bucșă de reducție în arborele mașinii – unelte.

Pentru d = 42 mm, rezultă coadă conică – con Morse 4.

=== NTSM ===

CAPITOLUL 5

NORME DE PROTECȚIA MUNCII

DE PREVENIRE ȘI STINGERE A INCENDIILOR

Elementele de comandă pentru pornirea strungurilor trebuie să fie astfel concepute și dispuse încât să nu permită pornirea accidentală a mașinii.

Piesa de prelucrat trebuie fixată bine în mandrină sau între vârfuri și perfect centrată, pentru a nu fi smulsă. La fixarea și scoaterea pieselor din mandrină, se vor utiliza chei corespunzătoare, fără prelungitoare din țeavă sau alte pârghii.

Înaintea pornirii mașinii se verifică fixarea cuțitului și a piesei și se controlează să nu rămână chei sau piese nefixate pe masă.

Mandrinele și platourile strungurilor nu vor prezenta părți proeminente radiale, cu excepția bacurilor de strângere, iar acestea nu vor depăși periferia mandrinei cu mai mult de 1/3 din lungimea lor.

Se interzice urcarea pe platoul strungului carusel în timp ce mașina este conectată la rețeaua de alimentare.

Dispozitivele de protecție a curelelor și angrenajelor cu roți dințate trebuie să fie prevăzute cu un sistem de întrerupere a alimentării motorului, care să nu permită punerea în funcțiune a mașinii decât numai când aceste dispozitive sunt în poziție de protecție.

Mandrinele universale și platourile trebuie să fie protejate cel puțin la partea superioară cu apărători.

Pe cât posibil, apărătoarele vor trebui să ajungă în mod automat în poziția de protecție la pornirea strungului.

Pentru protecția împotriva așchiilor, strungurile trebuie să fie prevăzute cu ecrane de protecție.

Ecranele de protecție trebuie să fie echipate cu vizoare din sticlă securizată, iar la partea inferioară trebuie să asigure și protecția mâinilor.

Pe cât posibil, funcționarea strungului va fi condiționată de poziția de protecție a ecranului.

Platourile vor avea marcată vizibil turația maximă până la care pot fi folosite în condiții de securitate.

Piesa de prelucrat, se va fixa rigid pe masa mașinii de mortezat în menghină, sau cu ajutorul dispozitivelor de fixare.

Înainte de a se fixa cuțitul în suport se vor verifica ascuțirea și profilul cuțitului, precum și dacă acesta corespunde materialului ce se prelucrează și regimului de lucru indicat în planul de operații.

În cazul când în timpul funcționării, se produc vibrații puternice, mașina se va opri imediat și se va proceda la constatarea și înlăturarea cauzelor.

În situația când acestea sunt determinate de cauze tehnice, se va anunța conducătorul procesului de muncă.

La mașinile de frezat cu avansuri automate se vor respecta următoarele:

se recomandă ca mișcarea de avans să nu aibă loc fără mișcarea de rotire a axului principal al frezei;

la oprirea generală a mașinii, mai întâi trebuie să se oprească mișcarea de avans și după aceea mișcarea de rotire a axului principal al frezei.

Platourile vor avea marcată vizibil turația maximă până la care pot fi folosite în condiții de securitate.

Fixarea dinților în corpul frezei, în cazul frezei cu dinți demontabili, se va face cu ajutorul unor elemente de strângere speciale, cu blocare contra desfacerii.

Mașinile de mortezat și rabotat, trebuie să fie prevăzute cu dispozitive pentru colectarea așchiilor, fixate pe masa mașinii, în fața corpului portsculă se va prevedea un ecran rabatabil care să rețină așchiile.

Strungurile automate trebuie să fie prevăzute cu apărători de stropi.

=== Prospect de prezentare ===

CAPITOLUL 1

PROSPECTUL DE PREZENTARE

1.1. Mașini – unelte agregate.

Producția de serie mare și de masă impune utilizarea unor mașini de mare productivitate, pe care să se realizeze pe cât posibil prelucrarea integrală a pieselor, cu reducerea la minimum a timpilor de lucru. Pentru scurtarea timpului de prelucrare, o serie de operații pot fi executate simultan, ceea ce micșorează timpul de bază, și cu un grad ridicat de automatizare pentru reducerea timpului auxiliar.

Proiectarea și execuția unor mașini-unelte monoscop, destinate în exclusivitate prelucrării unui anumit reper nu constituie o soluție economic justificată, costul proiectării și execuției unei asemenea mașini, ale cărei componente reprezintă piese unicat, fiind foarte mare. Un alt inconvenient al mașinilor monoscop îl constituie timpul îndelungat necesar proiectării, pregătirii tehnologice și execuției. Dezavantajoasă este și lipsa de flexibilitate a acestor mașini; modificări constructive, de material sau de tehnologie a piesei de prelucrat pot face ca mașina să devină inutilizabilă. Mașinile monoscop mai prezintă și un grad redus de reutilizare a subansamblelor și pieselor componente în cazul schimbării producției.

Agregatizarea elimină aceste inconveniente, mașinile-unelte agregate fiind constituite din componente tipizate, independente între ele din punct de vedere funcțional, grupate în ansamble mai mult sau mai puțin complexe, în funcție de forma piesei, de numărul și natura operațiilor care urmează sa fie executate și comandate de un sistem unic de comandă automată. Pe mașinile-unelte agregate se realizează o productivitate ridicată, obținută prin gradul înalt de concentrare a operațiilor și prin automatizarea procesului de prelucrare.

Avantajele utilizării mașinilor-unelte agregate constau în termenele de proiectare și execuție relativ reduse, mașinile fiind constituite din componente tipizate, în costurile mai mici ale proiectării, pregătirii tehnologice și fabricației.

Totodată mașinile-unelte agregate prezintă o flexibilitate sporită în comparație cu mașinile monoscop și un grad înalt de refolosire a subansamblelor. în cazul unor modificări constructive sau de tehnologie ale piesei se poate interveni asupra mașinii prin reglaje relativ simple, iar la schimbarea producției, componentele mașinii pot servi la construcția unei alte mașini-unelte agregate.

Pe mașinile-unelte agregate se execută în mod obișnuit operații de burghiere, lărgire, adâncire, lamare, alezare, prelucrare de filete cu tarodul, strunjire, frezare etc. Mișcările de lucru sunt executate de către scule, piesele fiind fixate în timpul prelucrării.

Dacă executarea simultană sau succesivă a tuturor operațiilor cu piesa prinsa într-un singur post de lucru nu este posibilă, piesele vor fi transportate de la un post de lucru la următorul prin intermediul unui sistem de transfer. Transferul piesei se realizează fie de la un post la altul în cadrul aceleiași mașini (la mașinile-unelte agregate cu mai multe posturi), fie de la o mașină la alta (la liniile automate).

1.1.1. Definire și domeniu de utilizare. Clasificare mașini – unelte agregate.

Mașina-unealtă agregată este sistemul de mașini-unelte pe un batiu comun pe care se execută procese tehnologice de așchiere.

Mașinile-unelte agregate fac parte din marea categorie a sistemelor de mașini-unelte. Sistem de mașini-unelte este ansamblul de mașini-unelte, grupate pe o suprafață productivă, amplasate într-o anumită ordine și destinate realizării unui proces tehnologic dat.

Condiția necesară și suficientă de existență a mașinii-unelte agregată este existența a minimum două lanțuri cinematice principale, minimum două lanțuri cinematice de avans și a unui batiu comun. Pe mașina-unealtă agregată pot fi executate prelucrări prin găurire, alezare, filetare, lărgire, adâncire, lamare, frezare, strunjire, etc.

Mașinile-unelte agregate pot fi clasificate după mai multe criterii, astfel :

a) după numărul posturilor de lucru :

cu un post;

cu mai multe posturi, fiecare post putând fi fix sau mobil.

b) după forma traiectoriei de transport :

cu transfer liniar;

cu transfer circular.

c) funcție de modul de agregare, mașinile-unelte pot fi :

agregate în serie;

agregate în paralel;

agregate mixt.

1.1.2. Tipuri de mașini – unelte agregate. Unități de bază.

Nomenclatura mașinilor agregate este conform STAS 7870 – 96.

Construcția mașinilor-unelte agregate diferă în funcție de mărimea piesei de prelucrat, de tipul și numărul operațiilor, de direcțiile mișcărilor de avans al sculelor, de gradul de simultaneitate a operațiilor, de numărul posturilor de lucru etc.

Batiurile, montanții, suporții săniilor, săniile și caietele de forță sunt tipizate în funcție de mărime, destinație, putere, cursă etc, astfel încât permit o mare diversitate a modurilor de asamblare.

În figura 1.1 se prezintă o serie de construcții de mașini-unelte agregate simple, caracterizate prin faptul că semifabricatul nu execută nici o mișcare, fiind prelucrat dintr-o singură prindere cu o singură unitate de lucru, dintr-un singur sens sau cu mai multe unități de lucru din sensuri diferite.

Fig. 1.1 Variante constructive ale mașinilor – unelte agregate cu masă fixă

Dispozitivele de prindere a piesei pot fi prevăzute cu bucșe pentru ghidarea sculelor pentru asigurarea unei precizii corespunzătoare. După prinderea semifabricatului în dispozitiv se pornește ciclul de lucru constând dintr-o apropiere rapidă a sculelor, trecerea pe avans de lucru și executarea prelucrării propriu-zise si o retragere rapidă. La mașinile agregate cu mai multe capete de forță prelucrarea se realizează simultan din mai multe sensuri sau, dacă exista pericolul unei „întâlniri" a sculelor, prin introducerea unui decalaj de timp între avansurile capetelor.

Mașinile-unelte agregate de acest tip pot fi utilizate .și în cazul în care seria de fabricație nu este foarte mare, dar există serii de piese similare. Trecerea de la un tip de piesă la altul se realizează, doar prin schimbarea dispozitivului de prindere și a cutiilor multiax și prin reglarea corespunzătoare a turațiilor, avansurilor și limitatoarelor de cursă ale unităților de lucru.

În cazul unor piese de complexitate mai ridicată sau care necesită o serie de operații succesive de prelucrare din același sens, utilizarea mașinilor-unelte agregate cu un singur post de lucru nu mai este posibilă. în această situație se utilizează agregate cu mai multe posturi de lucru, piesa fiind transferată de la un post de lucru la altul printr-o mișcare de translație sau de rotație.

Organizarea compunerii mașinilor agregate depinde, în esență, de criteriul constructiv și cel tehnologic.

În toate cazurile posibile mașina trebuie să aibă un post de alimentare-evacuare a piesei, notat cu P0, celelalte posturi Pi , i =1……….n fiind posturi de lucru (de obicei nmax =8).

Mașinile-unelte agregat în serie sunt construite din mai multe unități de lucru care prelucrează o singură piesă succesiv după fiecare direcție, pe care sunt plasate unități de lucru care execută prelucrări diferite sau mai multe piese, care pentru prelucrarea lor completă necesită mișcarea de transfer a fiecăreia, din post în post, obținându-se piesa finită în postul de evacuare, care poate coincide cu postul de alimentare. În fiecare post se execută prelucrări diferite de cele din celelalte posturi. Numărul posturilor de lucru agregate în serie trebuie să rezulte din divizarea optimă a procesului tehnologic.

În figura 1.2, se prezintă mașina agregată serie cu transfer circular de tip masă inelară indexabilă.

Fig. 1.2 Mașină agregat serie cu transfer circular, tip masă indexabilă

Am notat următoarele părți componente :

BCM – batiu central pentru masă inelară indexabilă;

MI – masă inelară indexabilă;

DF – dispozitiv de fixare a piesei;

UL – unitate de lucru;

CC – coloana centrală a batiului.

Avantajul economic al mașinii-unelte agregată serie cu tambur indexabil, în raport cu celelalte, constă în suprafața ocupată mai mică. Posturile de alimentare-evacuare se rezervă în acest scop, în aceste posturi nu se efectuează prelucrări.

Mașinile-unelte agregate mixt întrunesc calitățile celor agregate serie și paralel.

Ele funcționează pe principiul prelucrării succesiv-simultană, oferă un grad foarte mare de concentrare a procesului tehnologic și deci o productivitate superioară celor precedente. Se utilizează în special, în punctele de strangulare a fluxului tehnologic, pentru procese tehnologice complexe și piese cu configurație geometrică complexă.

În figura 1.3, se prezintă construcția unei mașini agregat de tip cap revolver cu două mese laterale.

Fig. 1.3 Mașină-agregat tip cap revolver cu două mese laterale

S-au notat părțile componente :

CM11, CM21, capete multiaxe;

P1, P2, posturile de lucru;

MC, masă circulară indexabilă;

CF, cap de forță cu cap revolver.

Mașina agregat prelucrează astfel un tip de piesă 1 la postul P1, și alt tip de piesă 2 la postul P2.

Unitățile de bază constituie structura de susținere a unităților de lucru și de transfer, ca-n figura 1.4.

Din punct de vedere funcțional unitățile de bază se clasifică în unități centrale, unități laterale, unități de reglare și unități speciale.

Unitățile centrale sunt batiurile centrale care susțin mesele de transport și dispozitivele de fixare a pieselor. Ele au o construcție specifică sistemului de transport. Astfel există batiuri centrale pentru mașini agregate paralel cu unul sau mai multe posturi, pentru mașini agregate serie cu masă liniară, circulară, inelară și tambur.

Unitățile laterale sunt batiurile laterale pentru unități de lucru și pentru montanți, montanții și consolele. Ele au rolul de a susține unitățile de lucru și se fixează pe unitățile centrale.

Fig. 1.4 Unitate de bază

Am notat părțile componente principale ale unei unități de lucru :

BC – batiu central;

BL – batiu lateral;

M – montant;

C – consolă;

AU – adaos pentru unitatea de lucru;

AL – adaos pentru batiu lateral;

AM – adaos pentru montant.

Unitățile de reglare sunt adaosurile la unitățile de lucru, batiuri laterale și montanți care permit reglarea parametrilor constructivi de bază ai mașinii agregat.

Ele se fixează pe batiuri laterale și pe cele centrale permițând realizarea aliniamentului și antraxelor.

Unitățile speciale sunt tunelele de protecție, suporți pentru capete multiaxe, dispozitivele de fixare a piesei, batiurile pentru sistemele de schimbare a sculelor.

1.2. Pistoane. Definire. Clasificare.

Pistonul este un organ de mașină care efectuează o mișcare alternativă de translație într-un cilindru în care se găsește un fluid sub presiune.

Forma constructivă a pistoanelor se alege în funcție de:

tipul mașinii;

modul de acțiune al fluidului de lucru;

felul etanșării.

Se deosebesc:

pistoane cu simplu efect, la motoare cu ardere internă, compresoare (fig. 1.5);

pistoane cu dublu efect, când fluidul acționează alternativ pe cele două fețe ale pistonului (fig. 1.6);

pistoane diferențiale (fig. 1.7), când există mai multe fețe active, de diametre diferite, care lucrează simultan în cilindri coaxiali de diametre corespunzătoare.

Fig. 1.5 Piston plonjor cu simplu efect

Fig. 1.6 Piston disc cu dublu efect

Din punctul de vedere al formei se deosebesc:

pistoane disc (fig. 1.6) la mașini cu abur, pompe;

pistoane plonjoare (fig. 1.5) la motoarele cu ardere internă cu piston, la compresoare;

pistoane cu supape sau ventile la unele pompe;

pistoane cu membrane și burdufuri, utilizate în construcția aparatelor înregistratoare, a regulatoarelor și a manometrelor, unde se urmărește obținerea unei mișcări limitate.

Fig. 1.7 Piston diferențial

La motoarele cu ardere internă există o mare gamă de forme de pistoane, ca urmare a funcțiilor multiple pe care le au și a numeroaselor tipuri de motoare.

Fig. 1.8 Tipuri constructive – cap piston

Capul pistonului este diferit profilat la motoarele cu aprindere prin comprimare cu injecție directă (fig.1.8), pistonul având un rol important în procesul de formare a amestecului combustibil și de ardere. La motoarele cu aprindere prin scânteie și la motoarele cu aprindere prin comprimare cu camere separate se întâlnește în general forma plană, aceasta oferind o suprafață minimă de contact cu gazele de ardere și fiind ușor de prelucrat.

Fundul pistonului este în general nervurat, pentru a mări rigiditatea și rezistența mecanică. Acesta se racordează cu raze mari pentru a permite evacuarea căldurii către zona port-segmenți.

Canalul primului segment, puternic solicitat termic, se protejează (în special în cazul pistoanelor executate din aliaje de aluminiu) prin inserții de metal sub formă de inele, șanțuri de destindere etc.

Fig. 1.9 Separarea mantalei de regiunea port-segmenți

Pentru asigurarea unor jocuri reduse la manta (care ghidează pistonul în cilindru) se iau următoarele măsuri constructive:

separarea mantalei de regiunea port-segmenți, prin executarea unei tăieturi orizontale, elasticizând și reducând temperatura mantalei (fig. 1.9);

inserții cu plăcuțe de invar sau de oțel în dreptul umerilor pistonului (bosajelor), pentru a reduce dilatarea pistonului pe direcția axială a bolțului (fig. 1.10);

strunjirea eliptică în regiunea bosajelor (axa mică în direcția umerilor, unde este material mai mult) etc.

Fig. 1.10 Inserție cu plăcuță în dreptul umerilor pistonului

Forma funcțională a pieselor tip piston este impusă în primul rând de rolul funcțional pe care îl îndeplinește piesa în ansamblul din care face parte, rezultând din combinarea formei geometrice principale cu datele rezultate din calcule.

Când forma piesei nu satisface integral condițiile de funcționare din punctul de vedere al rigidității, se impune completarea formei funcționale cu elemente auxiliare de tipul nervurilor, bosajelor, umerilor, în final rezultând forma funcțională dezvoltată.

În cazul unui piston, forma geometrică simplă este un cilindru, forma geometrică principală (fig. 1.11, a) rezultând din combinarea unor forme cilindrice impuse de montarea bolțului și de micșorarea greutății în limitele de rezistență admisibile. Forma funcțională (fig. 1.11, b) rezultă prin completarea cu canalele necesare montării segmenților, iar forma funcțională dezvoltată (fig. 1.11, c) se definitivează prin introducerea nervurilor și prin frezarea și teșirea locașurilor de bolț care asigură ușurarea introducerii bolțului și un montaj corect).

Fig. 1.11 Forma pieselor tip piston

Material. Pistoanele se execută din aliaje de aluminiu sau magneziu, fontă și, mai rar, din oțel.

Aliajele grele (fonta, oțelul) se folosesc în cazurile când se pretinde o înaltă rezistență mecanică la temperaturi ridicate, o rezistență la uzură mare și un coeficient de dilatare mic (de exemplu la motoarele de tractoare, pompe etc).

În construcția motoarelor de tracțiune, a compresoarelor se folosesc aliajele de aluminiu (aluminiu-cupru, aluminiu-cupru-nichel, denumite aliaje Y și aluminiu-siliciu), sau magneziu, datorită avantajelor pe care le au:

densitate de 2,4 — 3,5 ori mai mică;

conductibilitate de trei ori mai mare decât la fontă;

bună precizie de turnare;

prelucrare prin așchiere ușoară;

proprietăți de antifricțiune ridicate.

Pentru realizarea ungerii, materialul din care este făcut pistonul trebuie să permită aderarea uleiului pe suprafața lui. Această condiție este satisfăcută numai de fontă.

Absența uleiului între piston și cilindru, în anumite perioade de funcționare a mașinii (la rodaj. la pornire) presupune, pentru a nu se mări uzura, existența unor calități antifricțiune a materialului folosit.

În plus, materialul trebuie să fie rezistent la acțiunea corosivă a substanțelor conținute în ulei și în fluidul de lucru și să permită înglobarea particulelor mici solide, care pot ajunge între suprafețele care se freacă. Fonta, prin prezența grafitului, corespunde și din acest punct de vedere.

Aliajele ușoare și oțelul răspund puțin sau de loc la cerințele semnalate.

Pentru a permite utilizarea lor, suprafața mantalei se acoperă cu cositor, plumb, zinc sau grafit și, în cazul aliajelor ușoare, se eloxează (acoperirea prin oxidare electrolitică a suprafețelor de lucru cu un strat de 10 — 30 μm de oxizi de aluminiu.)

Principalele dimensiuni ale pistonului se determină pe bază de date statistice, cunoscându-se sau calculându-se, pe baza puterii impuse a mașinii, diametrul.

Se desenează la scară forma pistonului, ținându-se seama de arhitectura pistoanelor unor mașini similare, Se verifica rezistența pe care o are la solicitările mecanice și jocurile necesare dilatării.

1.3. Schema cinematică și funcționarea agregatului pentru prelucrat piese tip – piston

Schema cinematică a agregatului se prezintă în figura 1.12.

Acesta se compune din următoarele părți componente principale:

1 – bară port – cuțit;

3 – bară de lamat;

36 – cutia port-scule numărul 1;

37 – cutia port-scule numărul 2;

– batiu agregat pentru prelucrat piese tip piston;

39 – piesa de prelucrat piston.

Fig. 1.12 Agregat pentru prelucrat piese tip – piston

Piesa de prelucrat piston LDE (39), este orientată și fixată pe placa de bază a batiului agregatului (38), prin intermediul dispozitivului de orientare și fixare al piesei, fixarea fiind realizată mecanic cu bride și șuruburi.

De asemenea pe agregatul pentru prelucrarea pieselor tip piston LDE, se mai montează cutiile port-sculă 1 (36) și 2 (37), care vor fi acționate de către motoarele electrice 1 și 2, prin intermediul unor cutii de viteze existente (angrenaje intermediare cu trei viteze).

În acest fel piesa de prelucrat – piston LDE – se va prelucra mecanic prin așchiere din două părți, executându-se operații de strunjire cilindrică interioară degroșare și finisare, lamare, găurire, lărgire și alezare,

Ca și scule așchietoare principale amintim:

1 bucată bară port – cuțit;

1 bucată bară port – burghiu;

1 bucată bară pentru lamat;

1 bucată burghiu de trepanare.

Pe diversele bare se montează cuțite de strung, cuțite de lamat, funcție de dimensiunea de executat la piesa – piston LDE.

Placa de baza se montează pe batiul agregatului, iar după reglarea corpului dispozitivului de orientare și fixare, acesta se va știftui cu pană mobilă.

Caracteristici tehnice ale agregatului pentru prelucrat piese tip piston LDE:

Motoarele electrice – 2 bucăți, ce realizează antrenarea sculei:

puterea motorului, PMe = 8 kW;

turația motorului, n = 1450 rot/min;

turația la ieșirea prin cuplajul unității de așchiere, nsc = 510 rot/min.