Proiectarea tehnologică a sculelor, a tehnologiei de fabricație și întocmirea programului CNC pentru realizarea unei îmbinari în lemn [308831]

UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GH. ASACHI” DIN IAȘI

FACULTATEA DE CONSTRUCȚII DE MAȘINI ȘI MANAGEMENT INDUSTRIAL

PROIECT DE DIPLOMĂ

Coordonator:

Prof. dr. ing. Nagîț Gheorghe

Student: [anonimizat], 2017

Proiectarea tehnologică a sculelor, a tehnologiei de fabricație și întocmirea programului CNC pentru realizarea unei îmbinari în lemn

Cuprins

Rezumat

Memoriu justificav

Capitolul 1. Noțiuni introductive

1.1 Lemnul. Definiție

Lemnul este un material natural care provine din plantele lemnoase ( arbori, arbuști, etc. ) [anonimizat], materii tanante și materii colorante. Este o [anonimizat].

[anonimizat] a structurii sale și a [anonimizat], fie ca sursă de energie.

Este un material de natură organică cu o [anonimizat], obținut din arbori forestieri de esentă rășinoasă sau foioasă.

1.1.1 [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat], jucăriilor, ambarcațiunilor, ambalajelor, etc.[3]

Structura lemnului

Lemnul are o [anonimizat]. Descrierea științifică a structurilor lemnului și de determinarea speciilor de arbori țtine de anatomia lemnului.[4]

1.2.1 Structura microscopică a [anonimizat], după funcțtiile pe care le îndeplinesc în arbore ( fig. 1.a si b ). Cea mai mare parte a celulor din arbore mor înca din timpul când arborele este in viață. [anonimizat] o [anonimizat].

[anonimizat]: parenchimatice si prozenchimatice. [anonimizat]. În lemnul de rășinoase sunt următoarele celule parechimatice: [anonimizat]: [anonimizat], celulele epiteliale ale canalelor gumifere.

Elementele anatomice principale ale lemnului sunt: traheidele, vasele ( traheele ), fibrele, parenchimul si canalele intercelulare.

[anonimizat], ale căror capete sunt mai ascuțite în lemnul tarziu și mai rotunjire îin lemnul timpuriu. [anonimizat] (fig. 1.1). Ele ocupă volumul cel mai mare al lemnului de rășinoase.

Fig 1.a) Rășinoase [Suciu P., 1975]

1 – traheidă axială (lemn timpuriu), 2 – traheidă axială (lemn târziu), 3 – traheidă radială, 4 – celulă de parenchim radial, 5 – celulă de parenchim epitelial, 6 – canal rezinifer vertical, 7 – canal rezinifer orizontal

Fig 1.b) Foioase [Beldeanu E.C.,2001]

1 – element de vas (lemn timpuriu), 2 – element de vas (lemn târziu), 3 – fibră (lemn timpuriu), 4 – fibră (lemn târziu), 5 – celulă de parenchim lemnos longitudinal, 6 – celulă de parenchim radial

Vasele sau traheele sunt formate prin fuzionarea unui număr mare de celule prozenchimatice cu pereți relativ subțiri așezate cap la cap în direcție longitudinală și ai căror pereți intermediar au dispărut total sau parțial, rezultând astfel tuburi de diferite lungimi. Ele sunt foarte variate ca formă, dimensiuni, îngroșări ale pereților, perforații și incluziuni ( fig 1.2-1.3)

Fibrele constituie elementele de rezistentă ale lemnului. Ele sunt celule foarte alungite și subțiri, cu pereți groș. Au contur de obicei poligonal în secțiune transversală, iar la cepete sunt uneori dentate sau bifurcate spre a se ancora mai bine unele de altele. Aceste fibre sunt distribuite foarte variat în lemn, de la împrăștiate uniform, până la grupări caracteristice. Lungimea și grosimea fibrelor variază de la o specie lemnoasă la alta. De asemenea, proportia fibrelor în lemn variază mult de la o specie la alta.[3]

Fig. 1.2 Reprezentare schematică la nivel microscopic a unui bloc din lemn de pin. [Suciu P., 1975]

Fig. 1.3 Microstructura peretelui celular ce formează lemnul [Beldeanu E.C.,2006]

Structura macroscopică a lemnului

Datorită neomogenității, structura, aspectul și proprietățile lemnului diferă în funcție de cele trei secțiuni principale care se pot executa prin trunchi (fig. 1.4 și fig. 1.5):

secțiunea transversală, făcută perpendicular pe axa longitudinală a trunchiului;

secțiunea radială, longitudinală, care trece prin axa trunchiului;

secțiunea tangențială, făcută perpendicular pe rază și tangentă la inelul anual.

Fig. 1.4 Secțiuni principale prin trunchi [Beldeanu E.C.,2001]

Fig. 1.5 Secțiune prin trunchi [Suciu P.,1975]

În secțiune transversală, trunchiul prezintă de la exterior către interior următoarele zone concentrice principale (fig. 1.6): scoarța, cambiul și lemnul (partea lemnoasă).

Scoarța (coaja) este țesutul exterior al trunchiului, care învelește lemnul protejându-l. Ocupă un volum de 7-30 % din volumul arborelui și este alcătuită din ritidom și liber.

Ritidomul este partea moartă exterioară a scoarței care are rolul de a apăra trunchiul de acțiunea agenților fizici sau biologici din mediul exterior. În funcție de specie, ritidomul poate fi neted sau poate prezenta crăpături, brăzdări sau poate fi desprins în diferite moduri (în solzi, în fâșii sau în plăci).

Liberul este partea vie a scoarței care se găsește spre interiorul trunchiului. Se dezvoltă anual din cambiu și este alcătuit din vase, fibre liberiene și țesuturi de parenchim.

Scoarța se îndepărtează la prelucrarea lemnului, doar cea a anumitor specii beneficiind de o valorificare superioară. Astfel, din coaja stejarului se extrag substanțe tanante, iar din cea a arborelui de chinină se obțin diferite substanțe medicinale.

Cambiul este un țesut generator, format dintr-un singur strat de celule situat între scoarță și lemn, care determină creșterea în grosime.

Celulele care alcătuiesc acest țesut au proprietatea de a se multiplica în mod continuu în timpul perioadei de vegetație a arborelui, dând naștere în fiecare an, spre interior, la țesuturi care formează liberul.

Lemnul este o grupare de țesuturi de structură complexă, care constituie cea mai mare parte din volumul trunchiului, al ramurilor și al rădăcinilor, fiind totodată și cea mai valoroasă parte. În secțiune transversală, lemnul prezintă, de la exterior către interior, următoarele trei zone concentrice principale: alburnul, duramenul și măduva.

Fig. 1.6 Structura macroscopică a lemnului [Crișan Rodica, 2006]

Alburnul este zona de la exterior a trunchiului cu țesut rar, cu umiditate ridicată, obișnuit de culoare deschisă (gălbui-albicioasă), prin care se face circulația ascendentă a sevei brute. Ocupă un volum mai mic sau mai mare în raport cu volumul întregului trunchi în funcție de specie, vârsta arborelui și condițiile climatice.

Duramenul sau lemnul matur este o zonă interioară situată după alburn, formată prin procesul de duramnificare a alburnului. Din punct de vedere fiziologic duramenul este inactiv, el servind numai pentru rezistența arborelui. Formarea sa începe la diferite vârste cuprinse între 3-5 ani la salcâm și 30-55 de ani la stejar. Duramenul prezintă un țesut dens, rezistent, puțin permeabil la lichide și cu proprietăți fizico-mecanice superioare alburnului. Grosimea și culoarea duramenului variază după specie, vârstă, locul secțiunii etc. De exemplu, la speciile de foioase duramenul este mai dezvoltat decât la cele de rășinoase. De asemenea, la anumite specii precum: stejarul, nucul, ulmul, laricele etc. duramenul are o culoare distinctă de cea a alburnului, iar la altele (fag, tei, molid etc.) cele două zone nu pot fi diferențiate cu ochiul liber, apelându-se în acest caz la analize chimice.

Măduva este partea din mijloc a tulpinii, situată central sau excentric, formată din țesut de parenchim, afânat, moale, deosebită în general de lemnul înconjurător și prin culoare (fig. 1.7).

În secțiune transversală măduva se prezintă în variate forme (circulară, ovală, triunghiulară, pentagonală etc.). În mod obișnuit măduva poate fi de culoare albicioasă, alb-verzuie, alb-roșcată, alb-cenușie, alb-brun deschis, gălbuie, galben-roșcată, roșiatică, roșie-brună, brună, brun-verzuie, cenușiu deschis, negricioasă etc. Diametrul măduvei variază de la o specie la alta, de la câteva fracțiuni de milimetru până la 10-12 mm și chiar mai mult. Dintre speciile cu măduvă foarte dezvoltată pot fi menționate socul, oțetarul, iar dintre cele cu măduva foarte mică, ienupărul, mesteacănul, tisa, ienupărul etc.

În jurul măduvei se grupează primele formațiuni de lemn primar. Măduva împreună cu lemnul primar se numește canal medular și reprezintă 0,001-0,003 % din trunchi. Măduva este lipsită de valoare și se înlătură în procesul de debitare.

În afara elementelor menționate, în secțiunea transversală prin trunchi mai pot fi observate:

inelele anuale și razele medulare.

Fig. 1.7 Pană din lemn, tăiată din trunchi [Crișan Rodica, 2006]

Inelele anuale sunt inelele concentrice formate succesiv în fiecare an și sunt vizibile în toată partea lemnoasă a trunchiului (fig. 1.8).

Conturul inelelor anuale poate fi regulat (la molid), ondulat grosolan (ex: carpen, ienupăr) sau ondulat fin (la anin, fag), uneori prezentând retrageri vizibile în dreptul trecerii razelor medulare (la fag, anin, stejar).

Lățimea inelelor anuale depinde de specie, de condițiile de vegetație, de vârstă și de poziția lor în arbore. Unele specii prezintă inele anuale foarte late (ex. plopul negru, cenușarul etc.), iar altele, inele anuale foarte înguste (tisa, jneapănul etc.). La unele specii, inelele anuale sunt distincte datorită prezenței a două zone deosebite în cuprinsul lor și anume: zona de lemn timpuriu (lemn de primăvară), mai puțin densă și de culoare mai deschisă, formată în prima parte a perioadei de vegetație și zona de lemn târziu (lemn de vară), mai densă și mai închisă la culoare, formată în a doua parte a perioadei de vegetație. Trecerea de la lemnul timpuriu la cel târziu este treptată la unele specii (molid, brad, cireș) și bruscă la altele (larice, pin, ulm).

Fig. 1.8 Reprezentare microscopică a unei secțiuni transversale de molid (inel anual) [Beldeanu E.C.,2006]

Razele medulare sunt linii radiale foarte subțiri de culoare și luciu diferite de masa lemnoasă înconjurătoare. Ele pornesc din măduvă sau dintr-un inel anual și se continuă până la scoarță, deoarece au rolul de a conduce și înmagazina substanțele nutritive primite de la frunze și, totodată, de a conduce apa din lemn către scoarță.

În număr mic, razele medulare late și cele înguste conferă un aspect deosebit suprafeței, crescând valoarea estetică a produsului; în schimb, prezența în număr mare a razelor medulare late înrăutățește proprietățile mecanice ale lemnului.[3]

1.3 Compoziție chimică

Lemnul constă în principal din substanțe organice, precum și din substanțe anorganice ( 1 până la 1,5 % ). De asemenea, poate avea umiditatea varialibilă. [4]

Compozitia chimica este urmatoarea:

Celuloză ( 40-50 % )

Lignină ( 20-30 % )

Hemiceluloză ( 15-25 % )

Alte substante organice: polizaharide, pentozani, hexozani, rășini, taninuri, coloranți, ceară, alcaloizi

Apă

Există trei tipuri de apă în lemn:

Apa liberă – apa prezentă în lemnul verde

Apa legată – apa care intră în compoziția fibrelor si este cea care cauzează contracții in timpul uscării

Apa de compoziție – apa care intra in compoziția moleculelor. Eliminarea acesteia duce la distrugerea lemnului ( de exemplu, în incendii )

1.4 Proprietățile lemnului

Lemnul fiind un material anizotrop și un produs al vieții vegetale, proprietățile sale fizico-mecanice depind de structura sa fribroasă si orientată, conținutul de apă, defectele sale. De aceea, proprietățile sale se referă la materialul sănătos, fără defecte, cu un conținut de apă de 15% și la secțiunea avută în vedere ( transversală, radială sau longitudinală ).

Dintre caracteristicile fizice si mecanice ale lemnului, în cele ce urmează sunt tratate cele care au o importanță deosebită in evaluarea calității lemnului si a capacității sale portante.[3]

Proprietăți fizice

Cele mai importante proprietăți fizice sunt:

Reziliența

Rezistența la tracțiune și comprimare

Durabilitatea

Proprietățile izolatoare

[3]

Umiditatea

Umiditatea lemnului reprezintă o caracteristică deosebit de importantă care influențează toate proprietățile fizice, mecanice, de deformație și tehnologice ale lemnului și ale produselor derivate din lemn. Variația umidității duce, de asemenea, la modificarea în anumite limite a dimensiunilor elementelor.[3]

Densitatea

Lemnul, prin structura sa, este un material mai mult sau mai puțin poros dar densitatea reală a substanței lemnoase este de 1,55 g/cm și este aceeași pentru toate esențele.

Densitatea aparentă reprezintă una din caracteristicile foarte importante ale lemnului deoarece proprietățile fizice, mecanice și tehnologice ale lemnului sunt condiționate de valoarea de acesteia.

Variația densității lemnului influențează caracteristicile mecanice ale acestuia. Astfel s-a constatat, de exemplu pentru rășinoase că variația densității caracteristice de la 500 kg/ la 400 kg/ duce la scăderea rezistenței la compresiune cu pana la 30%; din acest motiv nu se folosește la elemente de rezistentă rășinoase cu densitatea sub 400 kg/.

De egală importanță, în procesul de debitare al lemnului, îl au și alte proprietăți fizice cum sunt: contracție și umflarea, culoarea, luciul, desenul, textura, conductibilitatea electrică și conductibilitatea acustică.

Din rândul proprietăților termice ale lemnului, care pot influența procesul de debitare, menționăm: comportarea la încălzire progresivă, dilatarea termică, conductibilitatea termică; iar cele mai importante proprietăți mecanice și de deformație ale lemnului sunt: rezistența la compresiune, rezistența la întindere, rezistența la încovoiere, rezistența la forfecare, rezistența la torsiune, deformațiile lemnului sub încărcări de scurtă durată, deformațiile lemnului sub încărcări de lungă durată, duritatea, rezistența la uzură.[3]

1.5 Finisarea lemnului

Finisarea lemnului poate fi definite ca o tehnologie complexă de imbunatățire a aspectului a calității prin tehnici de acoperire superficială. Modificările de calitate și aspect se referă în general la culoare, rugozitate și luciu, dar pot include și alte efecte estetice speciale. Finisarea lemnului asigură concomitent cu ameliorarea aspectului si o rizistență mărită a suprafețelor la uzura și actiunea factorilor fizici și chimici. Produsele speciale de finisat pot conferi lemnului și o rezistență mărită la biodegradare și foc. Acoperirea se poate face cu pelicule de finisare sau folii decorative.

Rolul finisării lemnului:

Estetic

Protecția suprafețelor

Economic

Substituirea usor specii valoroase cu specii commune

Produsele din lemn și pe baza de lemn pot avea un nou aspect

Creșterea duratei de utilizare

Ecologic

Se impune ecologizarea tehnologiilor de finisare prin reducerea noxelor

Capitolul 2. Clasificarea mașinilor-unelte pentru industria lemnului. Caracteristici tehnice

2.1 Mașini de prelucrare prin ferăstruire

2.1.1 Ferăstraie cu mișcare alternativă

Această categorie de mașini-unelte cuprinde gaterele verticale, gaterele orizontale si ferăstraierele cu coadă de vulpe. Gaterele sunt folosite pentru prelucrarea primară a lemnului și se caracterizează, din punct de vedere cinematic, prin faptul că sculele lor execută o mișcare rectilinie alternativă în raport cu buștenii pe care îi debitează în scânduri și prisme.

Debitarea buștenilor sau a prismelor se realizează în lungul acestora, dinții pânzelor acționând întru-un plan perpendicular pe axa longitudinală a lor. Pentru a obține o rigiditate sporită și o coordonare a avansului bușteanului cu mișcarea pânzelor, acestea se montează într-o ramă care se deplasează având o mișcare rectilinie-alternativă. După poziția planului în care se deplasează rama cu pânze, se deosebesc gatere verticale și gatere orizontale.

Fig. 2.1.1 Schemele cinematice ale gaterelor. [Ion Râmbu, 1978]

Principiul de lucru al celor două tipuri de gatere este același, particularitățile fiind determinate de poziția planului de tăiere și de destinația mașinii. Cele mai răspândite sunt gaterele verticale, care au avantajul că sunt mai productive deoarece în ramele lor se pot monta pâna la 25 de pânze. Gaterele orizontale au montată în ramă, o singura pânză din care cauză realizează productivatăți scăzute. Gaterele verticale se clasifică, în general, după deschiderea ramei, exprimată în cm sau în țoli. [2]

2.1.2 Ferăstraie cu miscare continuă

Sunt cunoscute în doua forme constructive: ferăstraie panglică si ferăstraie cu lanț. Ferăstraiele panglică au o construcție simplă: pânza tăietoare în formă de panglică dințată pe una din margini, este înfășurată pe doi volanți și realizează, sub acțiunea unuia dintre ei, o mișcare rectilinie continuă.

Fig. 2.1.2 Schema de lucru a ferăstraielor panglică [Ion Rămbu, 1978]

Ferăstraiele panglică utilizate în industria cherestelei pot fi verticale sau orizontale, după poziția ramurilor active ale pânzelor. Cele mai răspândite sunt cele cu acționare prin roată dințată și cremalieră a căruciorului, pe care este fixat bușteanul de debitat, deși se întâlnesc și mașini acționate prin cablu.

Domeniul de utilizare a ferăstraielor panglică orizontale și al celor de spintecat fiind mai restrâns, și preocuparile pentru tipizare și automatizare mai limitate. Cele de tip ușor, pentru tâmplarie, au o construcție simplă, fiind fără mecanisc de avans propriu, dar cu posibilitate de montare pe mașini a unor dispozitive de avans mecanic amovibile. [2]

2.1.3 Caracteristici tehnice

Gatere verticale

Ferăstrie panglică de debitati bușteni

Ferăstraie panglică de tâmplărie

2.1.4 Ferăstraie circulare

Ca mașini de lucru aceste mașini au numeroase utilizări și, ca urmare, soluții constructive dintre cele mai diferite, motiv care explică tentința de unificare și sistematizare a acestora. Utilizează drept sculă tăietoare unul sau mai multe discuri circulare, putând executa tăieturi în orice plan în raport cu direcția fibrelor și a inelelor anuale ale lemnului.

Operațiile mai frecvente care se realizează pe aceste mașini sunt: tivirea, spintecarea, retezarea si formatizarea.

Din multitudinea de destinații care s-au conturat și au determinat construcția unor mașini adecvate, câteva dintre ele execută operații distincte ca: debitarea buștenilor în scânduri, prisme și traverse, spintecarea cherestelei cu una sau mai multe pânze, tăierea transversală unilaterală, bilaterală sau multiplă, tăiere sub diferite unghiuri față cu direcția fibrelor. [2]

Fig. 2.1.4 Schemele de lucru ale ferăstraielor circulare [Ion Râmbu, 1978]

2.1.5 Caracteristici tehnice

Ferăstraie circulare duble cu avans mecanic pentru tivirea cherestelei de rășinoase

Ferăstraie circulare multiple pentru spintecat, cu avans mecanic

2.2 Mașini de rindelui

Ca utilaje cu destinație universală, aceste mașini lucrează după metoda frezării și sunt utilizate pentru prelucrarea pieselor debitate la gatere, la ferăstraiele panglică și la ferăstraie circulare, în dimensiuni și forme bine determinate. Sculele sunt contituite sub forma unor capete de lucru de formă cilindrică, în care se montează 2-6 trepte.

Procesul de prelucrarea prin frezare are la bază două mișcări de lucru: mișcarea principală de tăiere, executată de arnorele portcuțite și caracterizată prin viteza de așchiere în m/s, și mișcarea de avans executată de piesa sau piesele prelucrate simultan și care se caracterizează prin viteza de avans exprimată în m/min.

Clasificarea mașinilor de rindeluit se face în funcție de numărul arborilor portcuțite și de destinația lor tehnologică.

În afara numărului arborilor de lucru, categoria mașinilor de rindeluit este determinată de lățimea meselor, care constituie, de astfel, parametrul principal al acestor mașini. [2]

Fig 2.2.1 Schemele de lucru ale mașinilor de rindeluit [Ion Râmbu, 1978]

2.2.1 Caracteristici tehnice

Mașini de îndreptat

Mașini de rindeluit la grosime

Mașină de rindeluit și profilat pe 3 și 4 fețe

2.3 Mașini de frezat

Se deosebesc de celelalte mașini cu destinație generală analizate, prin faptul că asigură efectuarea unei mari varietăți de operații de prelucrare. Forma constructivă, valorile caracteristicilor tehnice si soluțiile cinematice ale mașinilor de frezat sunt diferențiate după operația principală pe care o execută.

Clasificarea lor se poate face după diferite criterii dintre care cele mai importante țin seama de: domeniul de utilizare, de numărul arborilor de lucru, de poziția acestora în raport cu piesa care se prelucrează si de mișcarea de avans.

Mașinile de frezat pot fi cu unul sau mai mulți arbori de lucru, așezați în poziție verticală sau orizontală. Prima este întâlnită la mașinile de frezat cu arbore inferior și la cele cu arbore superior.

Mașinile de acest gen au posibilitatea de înclinare a arborilor față de verticală mărind și sub acest aspect aria de folosire a mașinilor de frezat de uz general.

Mașinile cu mai mulți arbori de lucru se utilizeaza la prelucrarea cepurilor, a pachetelor de furnire, etc. [2]

Fig. 2.3.1 Schemele de lucru ale mașinilor de frezat [Ion Râmbu, 1978]

2.3.1 Caracteristici tehnice

Mașină de frezat cu arbore inferior

Mașină de frezat cu arbore superior

Mașini de frezat cu lanț

2.4 Mașini de burghiat și scobit

Această categorie de mașini este folosită pe scară largă, în industria produselor finite și în special în cea a mobilei, cu tendințe de a se extinde.Schemele cinematice și soluțiile constructive întâlnite la mașinile de burghiat și scobit sunt determinate de domeniul de utilizare, de numărul și poziția arborilor de lucru, de sistemul de acționare a mișcării principale și al celei de avans, de sistemul de fixare a pieselor.

Utilizarea cea mai largă o au mașinile de burghiat cu un singur arbore de lucru, orizontal, care pot fi folosite și pentru scobit. La mașinile cu mai mulți arbori de lucru poziția lor este determinată de necesitățile tehnologice.

Mișcarea de avans este realizată în mod diferențiat, de către masa de lucru sau de către burghie, iar acționarea arborilor cu burghiele este obținută de la un motor electric unic, prin transmisii cu roți dințate, cu curele, cu lanț sau de la motoare electrice individuale pentru fiecare burghiu. [2]

Fig 2.4.1 Schemele de lucru ale mașinilor de burghiat și scobit [Ion Râmbu, 1978]

2.4.1 Caracteristici tehnice

Mașini de burghiat și scobit orizontale

2.5 Strunguri și mașini de strunjit

Prelucrarea mecanică a suprafețelor de revoluție ocupă un loc destul de important în ansamblul prelucrării lemnului prin așchiere. Domeniul de bază al prelucrării prin strunjire este legat de executarea pieselor sculptate pentru mobilă, pentru modelele de turnătorie și pentru alte sectoare ale industriei produselor finite din lemn.

La baza schemelor cinematice și a soluțiilor constructive adoptate pentru strunguri și mașini de strunjit stau metodele de prelucrare, care pot fi împărțite în patru grupe: strunjire longitudinală, strunjire radială, strunjire tangențială și strunjire după metoda rulării.

O primă clasificare a mașinilor care realizează piese cu suprafețe de revoluție se poate face după metoda de prelucrare. Sub acest aspect, strungurile pot fi longitudinale, radiale sau speciale.

O altă clasificare are în vedere modul de așezare a pieselor în timpul prelucrării, deosebindu-se în acest sens: strunguri la care piesa este prinsă între vârfuri sau într-o mandrină și se rotește împreună cu acesta iar cuțitul execută o mișcare de avans în plan longitudinal, radial sau tangențial față de axa de rotație a piesei și masini de strunjit la care mișscarea de așchiere este efectuată de capete portcuțite rotitoare în timp ce piesa de lemn are o mișscare rectilinie de avans.

Prin faptul că realizează prelucrarea prin trecere mașinile de strunjit se apropie mai mult de metodele de prelucrare utilizate în industria metalurgică. [2]

Fig 2.5.1 Schemele de lucru ale strungurilor și mașinilor de strunjit [Ion Râmbu, 1978]

2.5.1 Caracteristici tehnice

Strunguri longitudinale

2.6 Mașini de șlefuit și lustruit

Prelucrarea lemnului cu ajutorul materialelor abrasive se utilizează în scopul eliminării proeminențelor și neregularități care rămân după prelucrările anterioare.

Pentru suprafețele acoperite cu lacuri nitrocelulozice, poliestetice sau carbamidice, operația de lustruire urmărește eleminarea asperităților și denivelărilor spre a se conferi suprafețelor un aspect lucios.

Pentru șlefuirea și lustruirea lemnului s-a imaginat un mare număr de tipuri constructive de mașini, care pornesc însă de la câteva princii de lucru.

Clasificarea și stabilirea nivelului ethnic al acestora are în vedere forma și micșorarea organului de lucru, mișcarea relativă dintre sculă și piesă, etc. Astfel, după forma organului de lucru, mașinile pot fi cu bandă îngustă, cu bandă lată, cu cilindri, cu discuri, cu bobină sau combinate.

Parametrii principali ai mașinilor de șlefuit sunt legați de lățimea de bandă, de numărul valțurilor de contact sau al cilindrilor, în cazul mașinilor de șlefuit cu disc sau deschiderea de lucru, la mașinile cu bandă îngustă.

În construcția modern a mașinilor de lustruit cu valțuri orizontale s-au dezolvatat blocuri operational-unitare, blocul de bază având două valțuri. Prin multiplicarea numărului acestora se pot realiza masini cu patru, șase sau opt cilindri, astfel ca la o singură trecere să se poată obține o suprafață bine lustruită. Lățimea de lucru recomandată este de 710 mm. [2]

Fig. 2.6.1 Schemele de lucru ale mașinilor de șlefuit [Ion Râmbu, 1978]

2.6.1 Caracteristici tehnice

Mașini de șlefuit cu 2 si 3 cilindri superiori

Mașina de șlefuit cu bandă lată cu contact de jos A; cu contact de sus B

Mașini de șlefuit cu bandă orizontală cu tampon A și cu bară de presiune B

Mașini de șlefuit cu două benzi late cu contacte de jos și de sus

2.7 Mașini combinate și agregate pentru prelucrarea panourilor

Mașinile combinate se găsesc în diferite variante constructive, reunind subansambluri care permit realizarea, în totalitate sau parțial, a unui număr de operații de prelucrare.

Cele mai moderne construcții realizează un numar mare de operații cu ajutorul mai multor posturi de lucru (mașină multiaxe) care lucrează în paralel, în serie sau mixt. Principalul parametru de lucru al unor astfel de agregate este lățimea de lucru. [2]

2.7.1 Caracteristici tehnice

2.8 Mașini pentru prelucrarea lemnului prin tăiere elementară

Aceste mașini prelucrează lemnul prin tăiere fără producere de așchii sau în unele cazuri așchiar este chiar produlul care se urmărește a fi obținut prin prelucrare.

Din această categorie fac parte nașinile de tăiat furnir prin derulare și mașinile de tăiat plan furnire, iar ca mașini ajutătoare pentru prelucrarea furnirului foarfecele și mașinile de ștanțat. [2]

2.8.1 Mașini de derulat furnire

Aceste mașini deservesc pentru obținerea unor așchii subțiri, continue de grosimea furnirelor. La derulare capetele butucului sunt prinse între vârfuri și efectuează o mișcare de rotație, iar un cuțit lat, cu lungimea mai mare decât cea a butucului, se deplasează în direcție radială față de axa acestuia.

Mișcarea cuțitului este corelată cu cea de rotație, astfel că la învârtire grosimea stratului detașat să rămână egală pe toată durata derulării bușteanului.

Parametrii de bază ai deruloarelor sunt: diametrul maxim al bușteanului și lățimea maximă de derulare, care la rândul său determina distanța dintre vârfuri si înățimea acestora deasupra batiului. [2]

Fig 2.8.1 Schema de lucru pentru deruloare [Ion Râmbu, 1978]

2.8.2 Caracteristici tehnice

2.8.3 Mașini pentru tăierea plană a furnirelor

Acestea se întâlnesc în două variante constructive, cu deplasarea capului de lucru în plan orizontal sau în plan vertical. Ca urmare a avantajelor ce le prezintă, cele din prima grupă s-au dezvoltat mai mult și se folosesc pe scară largă în industria furnirelor estetice.

Pe același principiu lucrează și mașinile de debitat scândurele pentru creioane, pentru ambalaje etc. În ambele cazuri materialul lemnos este plasticizat prin tratamente higrotermice sau hidrotermice. [2]

Fig. 8.2.3 Schemele de lucru pentru mașini de tăiat plan-furnir [Ion Râmbu, 1978]

2.8.4 Caracteristici tehnice

2.8.5 Foarfece pentru furnire

Tăierea la foarfece se caracterizează prin parametrii cinematici și dinamici ai aceste prelucrări. Aceștia prezintă unele particularități în sensul că, în unele cazuri, lanțurile cinematice și forțele pentru realizarea tăierii se confundă cu cele ale mișcării de avans.

Tăierea la foarfece a furnirelor obținute prin derulare sau prin debitare plană se realizează fie sub formă de pachete sau foaie. Parametrii principali ai foarfecelor de tăiat foi de furnire sunt lungimea cuțitului și grosimea furnirului. [2]

2.8.6 Caracteristici tehnice

2.8.7 Mașini de ștanțat

Mașinile de ștanțat au o mare diversitate de forme constructive, cinematica și dinamica lor variază în mare măsură în funcție de mecanismul folosit pentru realizarea mișcării principale, care în general, este rectilinie alternative/

Metoda de lucru la ștanțare este analoagă tăierii cu ajutorul foarfecelor, cu deosebirea că, la ștanțare, se poate aproxima cu cea corespunzătoare forfecării pure. Parametrii de bază ai ștanțelor sunt: dimensiunile dopului, forța de lucru și numărul de curse în unitatea de timp. [2]

2.8.8 Caracteristici tehnice

Fig. 2.8 Schemele de lucru pentru foarfece și pentru ștanțe [Ion Râmbu, 1978]

2.9 Mașini de despicat lemnul

Aceste mașini fac parte din grupa mașinilor pentru prelucrarea lemnului prin tăiere și sunt folosite pentru despicarea în lobde a butucilor și lemnului rotund, cu lungimea de pana la 1 m. Stadiul actuale în construcția acesto mașini se caracterizează prin realizarea unor forte de tăiere de până la 30 tf.

Capătul de lucru este prevăzut cu cuțite de despicat amplasate în cruce, astfel ca prin despicare să se obțină simultan 4 lobde. [2]

2.10 Mașini pentru mărunțirea lemnului

În această grupă se încadrează mașinile pentru tocarea lemnului, pentru tăierea așchiilor tehnologice necesare fabricilor de PAL și morile pentru mărunțirea așchiilor.

2.10.1 Tocătoare

Construcția tocătoarelor și-a găsit o dezvoltare deosebită, odată cu extinderea producției de plăci din așchii de lemn, plăci din fibre de lemn și a celei de celuloză.

Sistemul de tocătoare care s-a generalizat cu prioritate este cel cu tambur portcuțite. Aceste tocătoare sunt echipate cu tambura având 2-3 cuțite, mechanism de avans format din valțuri acționate, inferioare și superioare și bandă de alimentare.

Viteza de avans este astfel calculate, încât să rezulte o lungime a așchiilor tăiate de 30-40 mm. [2]

2.10.2 Caracteristici tehnice

2.10.3 Așchietoare

Mașinile de așchiat folosite în industria de PAL sunt cele cu tambur portcuțite pentru așchierea directă din lobde și lemn rotund și cu coroană portcuțite pentru tăierea așchiilor din tocătură.

Așchiitoarele cu tambur portcuțite au lungimea tamburului de 1110 mm, corelată cu lungimea de 1-1,1 m a lemnului rotund. Sistemele moderne prevăd montarea cuțitelor la periferia tamburului pe 2-3 șiruri înclinate față de generetoare fapt pentru care tamburul este format din 2-3 corpuri hiperboloide.

Introducerea și scoaterea cuțitelor de pe tambur se realizează prin depresare cu acționare hidraulică, strângerea lor fiind realizată cu arcuri tip taler. Grosimea așchiilor se poate regla între 0,2 si 0,5 mm corespunzător cu viteza de avans și reglarea cuțitelor.

Fig 2.10.3 Schemele de lucru pentru așchietoare [Ion Râmbu, 1978]

Așchietoarele cu coroană portcuțite pentru tocătură au o construcție simplă ce constă dintr-un rotor destinat antrenării prin centrifugare a tocăturii, o coroană cu cuțite care se pate roti fie în același sens cu rotorul, fie în sens invers, sau poate avea o poziție fixă.

Numărul cuțitelor montate pe coroană variază între 34 și 42, lungimea acestora fiind de 140, 300 sau 450 mm. La așchietoarele de construcție modernă, prinderea cuțitelor se face prin strângere cu arcuri taler, iar demontarea lor prin depresare cu acționare hidraulică. [2]

2.10.4 Caracteristici tehnice

2.11 Mori pentru mărunțirea așchiilor

Mărunțirea sau fărămițarea așchiilor se face în mori care lucrează prin lovire, prin impact cu zdrobire, prin fricțiune cu efecte de forfecare și prin defibrare.

Morile de mărunțire cu ciocane sau bătătoare, cu site fixe sau rititoare lucrează pe principiul lovirii. Aceste mori se construiesc cu colovii cu site cu diameter între 600 și 1200 mm și lățimi de 200 – 600 mm.

Morile de mărunțire fină cu bătătoare și sită fixă sau rotitoare sunt prevăzute, pe colivia cu site, cu o zonă de defibrare formată din elemente dințate, executate din oțeluri rezistente la uzură. [2]

Fig 2.11 Scheme de lucru pentru morile de mărunțit [Ion Râmbu, 1978]

2.11.1 Caracteristici tehnice

Capitolul 3. Clasificarea și construcția sculelor pentru prelucrarea lemnului

Sculele pentru frezarea lemnului prezintă cea mai mare varietate de forme si tipodimensiuni. Cu toate acestea, frezele se caracterizează prin formă și părți constructive, parametri dimensionali și unghiulari.

3.1 Freze cu alezaj

Frezele cu alezaj se caracterizează printr-un corp care posedă un alezaj, pentru fixarea lor pe mașini și un număr de dinți tăietori, care se rotesc deodată cu corpul. Părțile principale ale frezei sunt: corpul 1 care poartă dinții 2 și alezajul 6. Fiecare dinte este prevăzut cu o față de așezare 3, tăișul principal 5 și față de degajare 4.

Se mai deosebesc parametrii unghiulari: unghiul de așezare, unghiul de ascuțire, unghiul de degajare și unghiul de tăiere, cum și parametrii dimensionali: diametrul exterior D, diametrul interior d și lățimea dintelui B. [1]

3.1.1 Construcția după o spirală logaritmică

Construcția feței de așezare a dinților după o spirală logaritmică răspunde cerințelor de calitate numai în cazul unor dimensiuni mai mari a curbei feței de așezare a dintelui, cum ar fi în cazul frezelor pentru rindeluirea dreaptă și a celor pentru executarea de falțuri și uluce. [1]

Fig. 3.1.1 Părțile constructive ale frezelor cu alezaj [Nicolae Țăran, 1983]

3.1.2 Construcția dupa spirala lui Arhimede

Este cea mai indicate și răspândită metodă pentru ca satisface toate condițiile de menținere constantă a parametrilor unghiulari și al profilului tăișului. [1]

Fig. 3.1.2 Contrucția frezelor după o spirala Arhimedica [Nicolae Țăran, 1983]

3.1.3 Construcția după o linie dreaptă

Metoda se întâlnește destul de des în practică, dar nu satisface complet toate condițiile impuse de o corectă construcție a frezelor și ca urmare, cu toată simplitatea ei în confecționare, nu se recomandă.

La aceste freze, mărimea unghiului de așezare pe lungimea feței de așezare se micșorează puternic, luând chiar valori negative.

Cele mai utilizate freze sunt cele cu dinți detalonați, care asigură păstrarea constantă, în timp a valorilor unghiulare și a profilului dinților în secțiune radială. [1]

Fig. 3.3.3 Construcția frezelor dupa o linie dreaptă [Nicolae Țăran, 1983]

3.2 Freze cu coadă

Frezele cu coadă sunt specifice mașinilor de frezat de sus și celor de frezat dinți pentru încheieturi de colț, caracterizându-se printr-o coadă, servind pentru fixarea sculei pe capul de lucru al mașinii.

Părțile componente ale acestor freze sunt: corpul 1, coada 2, canalul de evacuare a așchiilor 3, tăișul lateral 4 și cel frontal 5. Parametrii unghiulari au aceeși semnificație ca la frezele monometalice. Ca parametrii dimensionali se disting următorii: lungimea activă a sculei, lungimea cozii, lungimea totală, diametrul frezei si diametrul cozii.

Frezele cu coadă de forma celei prezentate mai sus sunt cu prindere excentrică prin intermediul unor mandrine. În acest caz, geometria de tăiere este reglabilă, prin poziționarea frezelor față de mandrină cu un unghi și a excentricității.

Așchierea optimă se realizează la un unghi de poziționare de 45°. Frezele cu prindere centrică au două tăișuri și seamană cu burghiele, însă se deosebesc prin faptul că aceste freze au tăișuri longitudinale.

Frezele cu coadă au diametrul mic și lucrează la turații ridicare (cca. 24000 rot/min) si au tăișuri laterale, cât și frontale. [1]

Fig. 3.2 Părtile componente (a) și parametrii geometrici (b și c) ai frezelor cu coadă [Nicolae Țăran, 1983]

3.3 Freze cilindrice

Frezele cilindrice se construiesc cu tăișurile drepte sau înclinate, utilizate pentru operații de îndreptarea canturilor, pentru executarea fațurilor și a ulucelor. Frezele cilindrice pot tăia numai frontal, frontal și lateral pe o parte, frontal și lateral pe ambele părți. [1]

3.3.1 Freze pentru îndreptat canturi

Frezele pentru îndreptat canturi execută tăierea frontal numai pe tăișul principal, înălțimea frezei trebuind să fie mai mare decât grosimea pieselor de prelucrat.

Tăișurile frezelor pot fi drepte sau înclinate în raport cu generatoarea suprafeței cilindrice descries de acestea. Tăișurile înclinate au un pas elicoidal mare, pentru a înlătura smulgerile materialului și pentru a asigura o așchiere netedă. [1]

Fig. 3.3.1 Tipuri constructive de freze pentru îndreptat canturi [Nicolae Țăran, 1983]

3.3.2 Freze pentru falț

Frezele pentru falț taie materialul lemnon frontal și lateral, pe unul din tăișurile secundare, fapt pentru care se numesc și cilindro-frontale. Sunt freze cilindrice cu tăișul drept sau înclinat, executate din oțel aliat sau dinții armați din carburi metalice. [1]

Fig. 3.3.2 Freză pentru falțuri [Nicoale Țăran, 1983]

3.3.3 Freze pentru uluc

Frezele pentru uluc sunt scule cilindro-fontale, adică au dinții prevăzuți cu tăișuri atât pe partea cilindrică cât și pe părțile frontale. Se caracterizează prin înălțime mică și diametru mare.

Cu acest tip de freze se execute uluce sau canale drepte. Ele trebuie să taie concomitent fundul ulucului și fețele laterale. La prelucrarea ulucelor importantă este lățimea acestora, corespunzătoare lățimii frezei, deoarece ea reprezintă dimensiunea de ajustare cu lambă. De menținerea dimensiunii nominale a ulucului în cadrul abaterilor date, depinde realizarea strângerii sau jocului necesar între lambă și uluc.

Frezele disc trebuie să fie astfel construite încât să-și menșină constantă înălțimea de tăiere. Ascuțirea lor se va face numai pe fața de așezare.

Frezele pentru uluc se confecționează monometalice din oțeluri aliate, sau cu dinții armați cu plăcuțe din oțel rapid sau carburi metalice. Dinții în general sunt frezați, cu tăișurile drepte sau înclinate.

Construcția frezelor pentru uluc poate fi cu înălțimea de tăiere constantă sau variabilă, într-o gamă diversificată de tipuri și dimensiuni. [1]

Fig 3.3.3 Tipuri constructive de freze pentru uluc [Nicolae Țăran, 1983]

3.4 Freze unghiulare pentru canturi

Frezele unghiulare prelucrează cantul pieselor pe două fețe frontal și lateral. Când prelucrarea se face pe o față, freza taie numai frontal.

Frezele unghiulare se execută monometalice din oțeluri aliate sau cu dinți armați cu plăcuțe din oțel rapid sau carburi metalice. Se execută cu 2 până la 4 dinți, frezați sau detalonați, cu sau fără limitarea adâncimii de așchiere.

În țara noastră se produc asemenea freze în variante constructive diferite. Se confecționează din oțel rapid Rp 5 sau armate cu plăcuțe din carburi metalice K 30, cu 2 sau 4 dinți. Turația la care pot să lucreze este de maxim 9000 rot/min. [1]

Fig. 3.4 Domeniile de utilizare a frezelor unghiulare [Nicolae Țăran, 1983]

3.5 Freze profilate

Construcția mobile și a altor produse finite din lemn necesită utilizarea unor elemente profilate, elemente care îndeplinesc fie un rol functional, fie unul estetic.

Prelucrarea elementelor profilate impune exigențe tehnologice deosebite, deoarece calitatea suprafețelor acestora trebuie să fie ridicată și obținută cu puține operații de șlefuire sau chiar prin eliminarea acestora.

Gruparea menționată s-a făcuta în funcție de forma și dimensiunile profilelor și de caracteristicile dimensionale ale frezelor.

Grupa A include profilele simple simetrice și asimetrice care necesită adâncimi de așchiere mici. Profilele simple au următoarele game de lățimi:

Profile de înălțime mică cu a<12 mm

Profile cu înălțime mijlocie cu a=12…25 mm

Profile cu înălțime mare cu a>25 mm

Profilele din această grupă se compun din linii drepte, segmente de cerc sau diverse curbe precum și combinații ale acestora.

Grupa B include profile complexe, formate din linii simple, elemente curbate precum și combinații ale acestora cu adâncimi de așchiere mari. În funcție de adâncimea maximă de așchiere, s-a făcut următoarea clasificare:

Profile mici, cu adâncimea de aschiere h<10 mm pentru prelucrarea cărora se pot utiliza freze ușoare.

Profile mijlocii a căror adâncime este cuprinsă între 11 și 25 mm pentru prelucrare utilizându-se freze de construcție mijlocie.

Profile mari cu o adâncime h>25 mm, frezele fiind de construcție robustă.

Grupa C cuprinde profile compuse din linii simple, sub formă de falțuri, cepuri și uluce, pentru diverse asamblări sau îmbinări. Sunt de dimensiuni în general mari și realizarea lor se face cu freze simple sau capete de frezat. [1]

Fig. 3.5.1 Grupa A [Nicolae Țăran, 1983]

Fig 3.5.2 Grupa B [Nicoale Țăran, 1983]

Fig. 3.5.3 Grupa C [Nicoale Țăran, 1983]

3.5.1 Freze cu profil complex

Frezele cu profil complex se utilizează pentru prelucrarea canturilor de formă complex, formate prin combinații de linii drepte, înclinate și curbe convexe sau concave. Din punctul de vedere al formei constructive nu diferă essential de cele convexe sau concave, doar prin tăiș determinat de forma profilului de prelucrat.

Se construiesc cu 2 până la 4 dinți, cu și fără limitarea adâncimii de așchiere și în majoritatea cazurilor dinții sunt armați cu plăcuțe dure. [1]

Fig. 3.5.4 Freze cu profil complex [Nicolae Țăran, 1983]

3.5.2 Freze profilate pentru îmbinări

Frezele profilate pentru îmbinări constituie o grupă complex de scule, cu utilizări largi în producția de mobile și alte produse finite din lemn. Din punct de vedere constructive sunt asemănătoare cu celelalte freze profilate, particularizându-se prin construcția diferită a tăișurilor, determinate de tipul îmbinării. [1]

Fig. 3.5.5 Domeniul de utilizare a frezelor profilate pentru îmbinări [Nicolae Țăran, 1983]

Fig. 3.5.6 Freze profilate pentru îmbinări [Nicolae Țăran, 1983]

3.6 Freze combinate

Prelucrarea canturilor de înălțime mare și cu profile complexe nu se poate face cu freze simple monometalice din motive economice, fapt pentru care se recurge la utilizarea frezelor combinate. Acest lucru presupune combinarea mai multor freze simple monometalice.

Prin combinararea a două sau mai multe freze monometalice sau placate, pe lângă faptul că se mărește considerabil gama de profile, se obține și o importantă economie de scule.

Aceste freze se pot forma direct pe arborele de lucru, frezele componente se pot rigidize cu ajutorul unor știfturi sau șuruburi sau pot fi reglate. [1]

3.6.1 Freze combinate pentru îmbinare în lungime

Îmbinarea în lungime se realizează în principal cu ajutorul cepurilor ascuțite sau de formă trapezoidală. Cepurile de formă trapezoidală în vederea îmbinărilor cap la cap, se realizează în două variante tip A și tip B, caracterizate prin dimensiunile cepurilor și unghiurile de înclinare a suprafețelor în contact.

Realizarea cepurile se face cu o gamă largă de scule, rezultate din combinarea pe axul de lucru al mașinii a unui anumit număr de freze simple, în funcție de lățimea pieselor ce urmează a se îmbina. [1]

Fig. 3.6.1 Formarea capului de freze combinate pentru tipurile A și B [Nicoale Țăran, 1983]

3.6.2 Freze combinate pentru îmbinarea în lambă și uluc

Îmbinările în lambă și uluc se utilizează pe scară largă pentru formarea de panouri mari din lemn masiv, căptușeli, lambriuri, pentru parchete, etc.

Datorită gamei de tipodimensiuni mari a îmbinărilor și sculelor pentru prelucrare sunt intr-o diversitate constructivă mare. [1]

Fig. 3.6.2.1 Tipuri constructive de freze combinate pentru îmbinarea în lambă și uluc [Nicoale Țăran, 1983]

Fig. 3.6.2.2 Tipuri de îmbinări în lambă și uluc [Nicoale Țăran, 1983]

3.6.3 Freze combinate pentru ferestre și uși

Ferestrele și ușile au în construcția lor o serie de repere atât de rezistență, cât și cu rol architectural sau estetic. Acestea sunt prelucrate pe canturi sau la capete în diverse profile, de dimensiuni și forme foarte variate, de la simple falțuri sau cepuri, până la profile compuse din cele mai variate linii drepte și curbe.

Diversitatea mare de ferestre și uși, de forme și tipuri constructive, de dimensiuni și profile ale elementelor componente fac ca și sculele pentru prelucrarea acestora să fie într-o gamă largă. Pentru usurința și economicitatea prelucrării oricărui profil, pentru frezare se folosesc în special capete de frezat combinate sau capete de frezat cu cuțite demontabile.

Acestea se montează în general pe mașini de rindeluit pe mai multe fețe, prelucrarea celor 4 fețe, indifferent de dimensiuni și forma profilului, se face printr-o singură trecere. [1]

Fig. 3.6.3 Construcția unor capete din freze combinate pentru ferestre [Nicoale Țăran, 1983]

3.6.4 Seturi de freze combinate

Realizarea frezelor combinate pentru prelucrări profilate, în vederea raționalizării și tipizării acestora, se poate face dintr-un set de freze.

Se livrează în cutii, cu indicarea domeniului de utilizare și a combinațiilor posibile de realizat pentru obținerea frezelor combinate.

Setul poate fi format din 4 până la 8 freze monometalice, de următoarea construcție: freze pentru îndreptat canturi sau falț, freze pentru uluce și freze profilate. Se pot forma, de asemenea, seturi numai din freze profilate.

Indiferent de componența setului de freze, prin combinarea acestora se pot obține o mare gamă de forme și dimensiuni de capete, utilizate în fabricarea mobilei, ferestrelor și ușilor.

Cele mai economice seturi sunt cele compuse din 4 sau 5, formate din urmatoarele tipuri de freze simple: freză pentru uluc, freză pentru falț sau îndreptat și câte 2 freze profilate, concave sau convexe. [1]

Fig. 3.6.4 Exemple de seturi de freze combinate [Nicoale Țăran, 1983]

3.7 Freze cilindrice cu coadă

Construcția frezelor cu coadă se deosebește essential de cea a frezelor cu alezaj, atât ca formă și structură, cât și ca dimensiuni. Domeniilor de utilizare sunt variate, în multe cazuri apropiate sau chiar identice cu cele ale frezelor cu alezaj.

Materialele din care se confecționeaza această grupă de scule sunt oțeluri aliate sau pot fi placate cu oțeluri rapide sau carburi metalice.

Se dinsting două grupe mari de freze cu coadă: confecționate din același material sau placate cu oțeluri rapide și capete de frezat. [1]

3.7.1 Freze unghiulare

Frezele unghiulare se utilizează pentru teșirea canturilor drepte sua pentru prelucrarea înclinată a acestora. Capul frezei este de formă tronconică, iar fixarea în mașină se face centric prin înfiletare și alezaj conic. [1]

Fig. 3.7.1 Freză unghiulară [Nicolae Țăran, 1983]

3.7.2 Freze profilate

Frezele profilate cu coadă execută tot felul de operații de prelucrare a canturilor: profiluri jumătate rotunde, canturi cu muchii rotunjite, canturi rotunjite sub diferite raze, etc. De asemenea, se mai execută canalele de diferite profiluri, teșituri și chiar filete.

Frezele se construiesc cu 1 sau 2 sensuri de tăiere, pentru poziționare excentrică sau centricp, în întregime din oțeluri aliate sau armate cu carburi metalice. [1]

Fig. 3.7.2 Tipuri de freze profilate [Nicoale Țăran, 1983]

3.8 Freze lanț

Frezele lanț sunt scule cu care se execută scobituri pe mașini speciale de frezat cu lanț. Dimensiunile scobiturilor vor depinde de parametrii dimensionali ai frezelor.

Realizarea prelucrării se obține prin introducerea frezei lanț la un capat al scobiturii până la o adâncime de 60 – 75 mm. După aceasta, lanțul se scoate complet afară sau este ridicat numai pe 10 – 15 mm și este trecut la capătul extrem la scobiturii, unde este introdus din nou la aceeasi adâncime.

Operația se repetă apoi pentru a se executa frezări successive de aceeași adâncime, prin aceeași metodă de scoatere și reintroducere a lanțului, în sensul săgeții.

Frezele sunt formate dintr-un lanț cu zale prevăzute cu câte un tâiș. Mișcarea frezei lanț se face cu ajutorul a două roti: una dințată, situată în partea de sus și una nedințată, situată în partea care glisează lanțul.

Frezele lanț pot fi formate din 3 elemente pentru lățimi de la 6 la 11 mm; 12-16 mm, cu 5 elemente pentru lățimi între 16 și 20 mm; cu 7 elemente pentru lățimi de scobituri cuprinse între 20 și 25 mm. [1]

Fig. 3.8 Cap de frezat cu lanț [Nicoale Țăran, 1983]

Capitolul 4. Elaborarea traseului tehnologic și a programelor G-CODE pentru realizarea unei freze cu alezaj

4.1 Date introductive

Freza cu alezaj este o sculă așchietoare folosită, mai ales, în industria prelucrării lemnului pentru realizarea diferitelor tipuri de îmbinări, pentru profilarea diferitelor tipuri de canturi ( de exemplu lambriul ) dar și în multe alte scopuri și domenii.

Acest tip de freză este compus in general dintr-o parte de bază ( butucul ) și o parte așchietoare .Partea așchietoare poate fi din același material și unită de corpul de bază, freză monobloc, sau poate fi formată dintr-un ansamblu în care partea așchietoare este dintr-un material mai dur ( oțel rapid ) care este alămit sau brazat de partea de bază.

Mai jos este prezentat traseul tehnologic necesar pentru realizarea unei astfel de freze în care partea de bază este compusă dintr-un C15 si partea așchietoare format din plăcuțe din oțel rapid ( HSS ).

Programarea mașinilor-unelte cu comandă numerică reprezintă secvențe de instrucțiuni utilizate pentru a controla mașina-unealtă CNC. Această programare este foarte folosită in zilele noastre datorita programelor de proiectare CAD ( Computer Aided Design ).

G-CODE este un limbaj de programare prin care factorul uman poate comunica cu mașina-unealtă cu ajutorul secvențelor de informații. Codurile G sunt denumite și coduri sau funcții pregătitoare. Acestea sunt orice cuvânt dintr-un program de CNC care începe cu litera G urmat de un număr. În general, este un cod care îi spune mașinii-unelte ce tip de acțiune trebuie să efectueze, cum ar fi deplasarea cu avans rapid sau deplasarea cu avans de lucru.

4.2 Realizarea părții de bază a frezei

Partea de bază a frezei este un butuc care se executa pe un strung normal de tipul SNA 500. Butucul are doar 2 funcții: montajul pe mașina-unealtă și susținerea părții așchietoare, fapt pentru care nu îi sunt necesare abateri și toleranțe cu un nivel de precizie ridicat.

Partea de bază a frezei se executa dintr-un C15 deoarece este suficient de rezistent la șocurile care intervin în timpul prelucrării și are și o durabilitate foarte bună în timp.

Semifabricatul vine sub formă de bară laminată cu diametrul exterior de 160 mm, diametrul interior de 50 mm și o lungime de 150 mm.

Acesta, în cele din urmă se debitează si se strunjeste la dimensiunile necesare prescrise pe desenul de execuție ( Anexa 1).

4.2.1 Realizarea traseului tehnologic

După finalizarea operațiilor de strunjire pentru butucul frezei, acesta se vopeste, în funcție de cerințele clientului, în câmp electrostatic. De obicei, acestea sunt vopsite în culoarea roșie sau se brumează.

4.2.2 Realizarea programului G-CODE pentru butuc

Programul G-CODE se realizeaza pe baza desenului prezentat mai jos.

Structura programului va fi următoarea:

N10 %

N20 00001

N30 (– FREZARE BUTUC –)

N40 G00 G17 G21 G40 G49 G80 G90

N60 (– T1 –)

N70 T01 M06 S800 F150

N90 G43 H10 Z500 M03

N100 G00G90 X200 Y200 Z50

N110 G00G90 X34.4 Y82

N120 G01G90 Y50.9

N130 G01G90 X22.9

N140 G01G90 Y49.2

N150 G01G90 X42.7 Y66.8

N160 G01G90 X50

N170 G00G90 X200 Y200 Z200

N180 G00G91 A-90

N190 (RPT N100,N180)N3

N200 M30

N210 %

4.3 Realizarea părții așchietoare

Partea așchietoare este formată din plăcuțe din oțel rapid pentru fiecare dinte al frezei. Această freză are 4 dinți deci sunt necesare 4 plăcuțe. Plăcuțele vor fi grupate cate 2 pentru ca în timpul procesului de așchiere să se formeze o îmbinare cu mai mulți dinți.

Programul se realizeaza pe baza urmatorului desen și va fi compus din 2 secvențe. O secvență va fi cea de spargere a plăcuțelor pentru a prinde formă apropiată de cea impusă în desen, iar cealaltă secvență va fi de finisare pentru ca plăcuța sa capete forma finală.

Plăcuțele vor fi sparte prima data cu o freză disc diamantată de grosime 2,5 mm după care se va realiza spargerea individuală a placuțelor cu freze diamantate de 3 mm, iar în final finisarea se va realiza cu o freză diamantată de 3 mm.

În final, plăcuța cu 3 dinți trebuie să se încadreze în prescripțiile scrise pe desenul de execuție. Acest desen de execuție este prezentat în Anexa 2, iar desenul de execuție pentru plăcuța cu 4 dinți este prezentat în Anexa 3.

Prima parte a programelor are la baza desenul prezentat în continuare.

Programul G-CODE va fi:

%

N10 G00G90 X10 ; SPARGERE PROFIL PIATRA 2.5 BLOC CU 3 DINTI

N20 G00G90 Y-7

N30 G01G90 Y-10.3

N35 G04 K50

N40 G00G90 Y-7

N45 G00G90 X11.5

N50 G01G90 Y-10.3

N55 G04 K50

N60 G00G90 YP156

N65 G00G90 X17.6

N70 G00G90 Y-7

N75 G01G90 Y-10.3

N80 G04 K50

N85 G00G90 Y-7

N90 G00G90 X19.1

N91 G01G90 Y-10.3

N95 G04 K50

N100 G00G90 YP156

N110 G00G91 A-90 ; SPARGERE PROFIL PIATRA 2.5 BLOC CU 4 DINTI

N120 G00G90 X6.2

N125 G00G90 Y-7

N130 G01G90 Y-10.3

N135 G04 K50

N140 G00G90 Y-7

N145 G00G90 X7.7

N150 G01G90 Y-10.3

N160 G04 K50

N170 G00G90 YP156

N180 G00G90 X13.8

N190 G00G90 Y-7

N200 G01G90 Y-10.3

N210 G04 K50

N220 G00G90 Y-7

N230 G00G90 X15.3

N240 G01G90 Y-10.3

N250 G04 K50

N260 G00G90 YP156

N270 G00G90 X21.4

N280 G00G90 Y-7

N290 G01G90 Y-10.3

N300 G04 K50

N310 G00G90 Y-7

N320 G00G90 X22.9

N330 G01G90 Y-10.3

N340 G04 K50

N350 G00G90 YP156

N360 G0G91 A-90

N370(RPT N10,N350)N1

N380 M30

%

A doua parte a programelor va fi spargere individuală a placutelor cu piatra de 3 mm. Această parte a programului se bazeaza pe desenul prezentat mai jos.

Programul va contine urmatoarele linii:

%

N10 G00G90 YP156

N20 G00G90 X-1.4 ; SPARGERE LATERALE PIATRA 4.5 BLOC CU 4 DINTI

N30 G01G90 Y-23

N40 G00G90 YP156

N50 G00G90 X3.2

N60 G01G90 Y-9.9

N70 G00G90 YP156

N80 G00G90 X5.2 ; SPARGERE PROFIL PIATRA 4.5 BLOC CU 3 DINTI

N90 G01G90 Y-9.9

N100 G04 K50

N110 G00G90 YP156

N120 G00G90 X9.3

N130 G01G90 Y0

N140 G00G90 YP156

N150 G00G90 X13.1

N160 G01G90 Y-7.5

N170 G04 K50

N180 G00G90 YP156

N190 G00G90 X16.9

N200 G01G90 Y0

N210 G00G90 YP156

N220 G00G90 X20.7

N230 G01G90 Y-7.5

N240 G04 K50

N250 G00G90 YP156

N260 G00G90 X24.5

N270 G01G90 Y0

N280 G00G90 YP156

N290 G00G90 X28.6

N300 G01G90 Y-9.9

N310 G04 K50

N320 G00G90 YP156

N330 G00G90 X30.8

N340 G01G90 Y-9.9

N350 G00G90 YP156

N360 G00G90 X33.9

N370 G01G90 Y-23

N380 G00G90 YP156

N390 G00G91 A-90 ; SPARGERE PROFIL PIATRA 4.5 BLOC CU 4 DINTI

N400 G00G90 X-1.2

N410 G01G90 Y-23

N420 G00G90 YP156

N430 G00G90 X0.6

N440 G01G90 Y-9.9

N450 G04 K50

N460 G00G90 YP156

N470 G00G90 X4.5

N480 G01G90 Y0

N490 G00G90 YP156

N500 G00G90 X9

N510 G01G90 Y-7.5

N520 G04 K50

N530 G00G90 YP156

N540 G00G90 X12.8

N550 G01G90 Y0

N560 G00G90 YP156

N570 G00G90 X16.6

N580 G01G90 Y-7.5

N590 G04 K50

N600 G00G90 YP156

N610 G00G90 X20.4

N620 G01G90 Y0

N630 G00G90 YP156

N640 G00G90 X24.2

N650 G01G90 Y-7.5

N660 G04 K50

N670 G00G90 YP156

N680 G00G90 X28

N690 G01G90 Y0

N700 G00G90 YP156

N710 G00G90 X31.9

N720 G01G90 Y-9.9

N730 G04 K50

N740 G00G90 YP156

N750 G00G90 X34

N760 G01G90 Y-23

N770 G00G90 YP156

N780 G0G91 A-90

N790(RPT N10,N780)N1

N800 M30

%

În final ultima parte a programului se executa tot cu aceeași freză disc diamantată de 3 mm grosime și constituie partea de finisare a programului. Se bazează pe desenul prezentat în continuare.

Programul va conține urmatoarele secvențe:

%

N10 G00G90 YP156

N20 G00G90 X-1.4 ; SPARGERE PROFIL PIATRA 3 BLOC CU 3 DINTI

N30 G01G90 Y-23

N40 G00G90 YP156

N50 G00G90 X1.4

N60 G01G90 Y-10

N70 G00G90 YP156

N80 G00G90 X3.9

N90 G01G90 Y-10

N100 G04 K50

N110 G00G90 YP156

N120 G00G90 X4.5

N130 G01G90 Y-5

N140 G00G90 YP156

N150 G00G90 X7.2

N160 G01G90 Y0

N170 G00G90 YP156

N180 G00G90 X9.9

N190 G01G90 Y-5

N200 G00G90 YP156

N210 G00G90 X10.5

N220 G01G90 Y-10

N230 G04 K50

N240 G00G90 YP156

N250 G00G90 X11.5

N260 G01G90 Y-10

N270 G04 K50

N280 G00G90 YP156

N290 G00G90 X12.1

N300 G01G90 Y-5

N310 G00G90 YP156

N320 G00G90 X14.8

N330 G01G90 Y0

N340 G00G90 YP156

N350 G00G90 X17.5

N360 G01G90 Y-5

N370 G00G90 YP156

N380 G00G90 X18.1

N390 G01G90 Y-10

N400 G04 K50

N410 G00G90 YP156

N420 G00G90 X19.1

N430 G01G90 Y-10

N440 G04 K50

N450 G00G90 YP156

N460 G00G90 X19.7

N470 G01G90 Y-5

N480 G00G90 YP156

N490 G00G90 X22.4

N500 G01G90 Y0

N510 G00G90 YP156

N520 G00G90 X25.1

N530 G01G90 Y-5

N540 G00G90 YP156

N550 G00G90 X25.7

N560 G01G90 Y-10

N570 G00G90 YP156

N580 G00G90 X28.2

N590 G01G90 Y-10

N600 G00G90 YP156

N610 G00G90 X31

N620 G01G90 Y-23

N630 G00G90 YP156

N640 G00G90 X24.4 ; FINISARE CU PIATRA DE 3

N650 G01G90 Y0

N660 G01G90 X25.7 Y-10

N670 G01G90 X30.6

N680 G00G90 YP156

N690 G00G90 X24.4

N700 G00G90 Y0

N710 G01G90 X20.4

N720 G01G90 X19.1 Y-10

N730 G01G90 X18.1

N740 G00G90 YP156

N750 G00G90 X16.8

N760 G01G90 Y0

N770 G01G90 X18.1 Y-10

N780 G00G90 YP156

N790 G00G90 X16.8

N800 G00G90 Y0

N810 G01G90 X12.8

N820 G01G90 X11.5 Y-10

N830 G01G90 X10.5

N840 G00G90 YP156

N850 G00G90 X9.2

N860 G01G90 Y0

N870 G01G90 X10.5 Y-10

N880 G00G90 YP156

N890 G00G90 X9.2

N900 G00G90 Y0

N910 G01G90 X5.2

N920 G01G90 X3.9 Y-10

N930 G01G90 X-1

N940 G00G90 YP156

N950 G00G91 A-90 ; SPARGERE PROFIL PIATRA 3 BLOC CU 4 DINTI

N960 G00G90 X-1.4

N970 G01G90 Y-23

N980 G00G90 YP156

N990 G00G90 X0.1

N1000 G01G90 Y-10

N1010 G0G90 YP156

N1020 G00G90 X0.7

N1030 G01G90 Y-5

N1040 G00G90 YP156

N1050 G00G90 X3.4

N1060 G01G90 Y0

N1070 G00G90 YP156

N1080 G00G90 X6

N1090 G01G90 Y-5

N1100 G00G90 YP156

N1110 G00G90 X6.7

N1120 G01G90 Y-10

N1130 G04 K50

N1140 G00G90 YP156

N1150 G00G90 X7.7

N1160 G01G90 Y-10

N1170 G04 K50

N1180 G00G90 YP156

N1190 G00G90 X8.3

N1200 G01G90 Y-5

N1210 G00G90 YP156

N1220 G00G90 X11

N1230 G01G90 Y0

N1240 G00G90 YP156

N1250 G00G90 X13.7

N1260 G01G90 Y-5

N1270 G00G90 YP156

N1280 G00G90 X14.3

N1290 G01G90 Y-10

N1300 G04 K50

N1310 G00G90 YP156

N1320 G00G90 X15.3

N1330 G01G90 Y-10

N1340 G04 K50

N1350 G00G90 YP156

N1360 G0G90 X15.9

N1370 G01G90 Y-5

N1380 G0G90 YP156

N1390 G00G90 X18.5

N1400 G01G90 Y0

N1410 G00G90 YP156

N1420 G00G90 X21.3

N1430 G01G90 Y-5

N1440 G0G90 YP156

N1450 G00G90 X21.9

N1460 G01G90 Y-10

N1470 G04 K50

N1480 G00G90 YP156

N1490 G00G90 X22.9

N1500 G01G90 Y-10

N1510 G04 K50

N1520 G00G90 YP156

N1530 G00G90 X23.5

N1540 G01G90 Y-5

N1550 G00G90 YP156

N1560 G00G90 X26.1

N1570 G01G90 Y0

N1580 G00G90 YP156

N1590 G00G90 X28.9

N1600 G01G90 Y-5

N1610 G00G90 YP156

N1620 G00G90 X29.5

N1630 G01G90 Y-10

N1640 G00G90 YP156

N1650 G0G90 X31

N1660 G01G90 Y-23

N1670 G0G90 YP156

N1680 G00G90 X1.4 ; FINISARE CU PIATRA 3 BLOC CU 4 DINTI

N1690 G01G90 Y0

N1700 G01G90 X0.1 Y-10

N1710 G00G90 YP156

N1720 G00G90 X1.4

N1730 G00G90 Y0

N1740 G01G90 X5.4

N1750 G01G90 X6.7 Y-10

N1760 G01G90 X7.7

N1770 G00G90 YP156

N1780 G00G90 X9

N1790 G01G90 Y0

N1800 G01G90 X7.7 Y-10

N1810 G00G90 YP156

N1820 G00G90 X9

N1830 G00G90 Y0

N1840 G01G90 X13

N1850 G01G90 X14.3 Y-10

N1860 G01G90 X15.2

N1870 G00G90 YP156

N1880 G00G90 X16.6

N1890 G01G90 Y0

N1900 G01G90 X15.2 Y-10

N1910 G00G90 YP156

N1920 G00G90 X16.6

N1930 G00G90 Y0

N1940 G01G90 X20.6

N1950 G01G90 X21.9 Y-10

N1960 G01G90 X22.8

N1970 G00G90 YP156

N1980 G00G90 X24.2

N1990 G01G90 Y0

N2000 G01G90 X22.8 Y-10

N2010 G00G90 YP156

N2020 G00G90 X24.2

N2030 G00G90 Y0

N2040 G01G90 X28.2

N2050 G01G90 X29.5 Y-10

N2060 G00G90 YP156

N2070 G0G91 A-90

N2080 (RPT N10,N2070)N1

N2090 M30

%

4.4 Realizarea ansamblului final

Lipirea cu metale sau aliaje de lipit se poate face cu materiale fuzibile la temperatură relativ joasă, sub 400 °C, obținându-se lipituri moi, sau folosind materiale fuzibile la temperaturi relativ înalte, peste 400 °C, de obicei 850 °C, obținându-se lipituri tari, brazuri. În ambele cazuri temperatura de topire a materialului fuzibil trebuie să fie inferioară temperaturii de topire a materialului pieselor lipite

În cazul nostru, asamblarea finală se realizează prin alămire. Alama are un punct de topire inferior celor două materiale astfel se poate realiza fără probleme. Partea așchietoare este lipită de partea de bază în locașul special facut fără intervenții suplimentare, singura condiție fiind cea de aliniere corectă a celor 2 tipuri de placuțe astfel încât îmbinarea sa se poată realiza fără probleme.

Acest tip de îmbinare se realizează în general la geamurile de termopan când este necesară eliminarea cioatelor din materia primă. După ce au fost eliminate cioatele se realizează cu ajutorul acestei freze modelul de îmbinare. În final, cele doua capete se unesc și se lipesc cu ajutorul unui adeziv special, după se pot realiza și alte tipuri de operații cum ar fi finisarea, șlefuirea si aplicarea unui lac protector.

Ansamblul final este sugerat în desenul prezentat mai jos.

Datorită locașului special realizat pentru plăcuțe, părții așchietoare nu îi sunt necesare intervenții speciale pentru realizarea unghiului de atac sau a unghiului de degajare. Suprafața plană a plăcuței nu este montată pe mașina-unealta paralel cu axa arborelui principal, ci cu o deviație de 10◦. Această deviație îi confera placuții așchietoare în mod constructive un unghi de atac de 8◦ și un unghi de degajare de 3◦.

Aceste unghiuri sunt suficiente pentru prelucrarea lemnului deoarece nu se formează așchii lungi, iar prelucrarea se realizează la turații mari și avansuri relative mari. Astfel nu se produc șocuri, vibrații sau blocaje.

Desenul de ansamblu este prezentat în Anexa 5.

Capitolul 5. Elaborarea tehnologiei de prelucrare mecanică prin așchiere pe o mașină-unealtă universală a unui piese de tip arbore