Strunguri CU Comanda Numerica Cnc

Politehnica

Strunguri CU Comanda Numerica Cnc

Byadmin ianuarie 1, 2024

CAPITOLUL 1

INFLUENȚA CONSTRUCȚIEI STRUNGURILOR CU COMANDĂ NUMERICĂ ASUPRA PRECIZIEI DE PRELUCRARE

1.1. Necesitatea introducerii comenzilor numerice

1.2. Repere în evoluția tehnicii comenzii numerice

1.3. Clasificarea comenzii program

1.4. Definiția mașinii cu comandă numerică

1.5. Clasificarea echipamentelor cu comenzi numerice

1.1. Necesitatea introducerii comenzilor numerice

Creșterea cerințelor de precizie a prelucrării coroborat cu creșterea productivității muncii la prelucrarea prin așchiere au dus la evoluția domeniului Mașini Unelte cu Comandă Numerică, evoluție atât din punct de vedere al constructorului, cât și al utilizatorului. Această evoluție sa datorează dezvoltării componentelor electronice, cât și al aplicării informaticii industriale.

Mașina-unealtă convențională înmagazinează o cantitate de informații care i se atribuie sub diferite forme încă din faza de proiectare. Informația din faza de execuție face ca aceasta să capete o anumită individualitate cu o destinație tehnologică.

Informațiile înmagazinate sunt în cea mai mare parte fixe, modificarea lor parțială necesitând modificări constructive. Prin caracterul de permanență al informațiilor pe care mașina-unealtă le-a înmagazinat în faza de proiectare și execuție, aceasta capătă o rigiditate în ceea ce privește posibilitățile de utilizare pe care le au, grupa de flexibilitate pe care le dăm mașinii, complică construcția și costul.

Pentru a mări posibilitățile mașina-unealtă convenționale, acestea sunt prevăzute cu instalații electrice, electronice, hidraulice sau pneumatice sau combinații ale acestora care aduc și acestea un plus de informații fixe, mărind și ele la rândul lor contribuția de informații pe care mașina-unealtă le poate transmite piesei de prelucrat, crescând flexibilitatea mașinii.

Intervenția muncitorului, rămâne totuși un factor determinant în obținerea piesei, el dă comenzile necesare și supraveghează procesul.

Complexitatea mașinii și a piesei de prelucrat reclamă o mână de lucru mai calificată și mai conștiincioasă. Aceleași însușiri sunt dominate de subiectivismul specific uman: oboseală, neatenție, lipsă de promptitudine în situații critice, care fac din om un operator nu tocmai perfect.

1.2. Repere în evoluția tehnicii comenzii numerice

În 1809, Joseph Jacquart folosește cartela perforată din tablă pentru comandă automată a războaielor de țesut. Astfel, a apărut pentru prima dată purtătorul de date interschimbabil.

1938 – Claude Shoman în Lucrarea de Doctorat, arată utilitatea sistemului de numerație binar pentru calcule rapide și transmiterea datelor precum și a algebrei boolene pentru circuite electronice de comandă. Acestea constituie bazele calculatoarelor de astăzi, inclusiv de sistemul de comandă numerică.

1946 – John Mancholy și Prosper Eckiert livrează armatei americane primul calculator numeric electronic ENIAC. S-au pus bazele în acest fel de prelucrări electronice a datelor.

1952 – Funcția prima a mașinilor-unelte cu comandă numerică – „Cincinati Hyolsote” – o mașină de frezat verticală.

Comanda numerică a fost constituită cu tuburi electronice, având posibilitatea de a comanda deplasări simultane pe 3 axe, datele codificate binar fiind introduse de pe banda perforată.

1954 – Firma Bendix, cumpără drepturile patentului Parson și a construit primele sisteme cu comandă numerică industriale utilizând de asemenea, tuburi electronice.

1958 – apare primul limbaj de programare APT.

1969 – apare prima construcție a unui dispozitiv cu comandă numerică (DNC), realizat de firma Omnicontrol (SUA) cu ajutorul calculatoarelor IBM.

1972 – apare primul sistem CNC cu minicomputer înglobat deschizând CNC.

1980- realizarea primelor stații grafice (work station )

Clasificarea comenzii program

În decursul evoluției sistemelor de comandă după program s-au impus prin eficiență și fiabilitate unor sisteme:

Spre deosebire de celelalte sisteme după program, apariția comenzii numerice marchează o etapă nouă în automatizarea mașinilor-unelte. Odată cu apariția multiplelor posibilități pe care le oferă comanda numerică au apărut mașinile cu însușiri noi, cu mai multe axe coordonate simultan, cu schimbarea automată a sculei, cu o capacitate de prelucrare și cu o precizie mai ridicată.

Definiția comenzii numerice

Comanda numerică reprezintă în esență, acele sisteme de comandă program, la care informațiile sunt memorate sub formă de numere pe un purtător adecvat de informație.

Apariția comenzii numerice marchează o etapă nouă în dezvoltarea comenzilor mașinilor-unelte. Înaintea apariției comenzii numerice și a automatizării, era preponderentă noțiunea de productivitate.

După apariția comenzii numerice, noțiunii de automatizare i s-au asociat alte trei calități:

precizie;

rapiditate;

suplețe.

În ceea ce privește precizia de prelucrare se remarcă două aspecte:

fidelitatea;

repetabilitatea.

Rapiditatea prelucrării piesei:

rapiditatea în pregătirea fabricației (concepție, modificarea piesei, pregătirea produsului de prelucrat;

rapiditate de reglare a mașinii-unelte și a prelucrării propriu-zise.

Suplețea este libertatea de mișcare a sculei în raport cu piesa, în atingerea oricăror puncte situate în orice parte a piesei și parcurgerea unor traiectorii numeroase și complexe.

1.5. Clasificarea echipamentelor comenzii numerice

O primă clasificare a echipamentelor comenzii numerice se face în funcție de legătura funcțională dintre axele în mișcare (comandate succesiv sau simultan) și respectiv dintre starea acestora și operația de prelucrare propriu-zisă (deplasare însoțită sau … de prelucrare).

Echipamente de poziționare la care axele mașinii sunt comandate succesiv sau simultan (de obicei, cu avans rapid), iar în timpul deplasării pe direcția de mișcare nu se execută prelucrări mecanice.

Echipamente de prelucrare liniară, la care axele mașinii sunt comandate succesiv, iar în timpul deplasării pe axa în mișcare se pot executa prelucrări mecanice (exemple: freze, strunguri).

Echipamente de conturare, la care axele mașinii sunt comandate simultan, iar în timpul deplasării se pot executa prelucrări pe axele respective.

Fluxul informațional

Obținerea unui program pentru comanda numerică a unei mașini-unelte în vederea execuției unei piese, presupune parcurgerea unui proces complex, care își are originea în desenul piesei și al semifabricatului utilizat.

Acest proces se poate împărți în trei faze:

stabilitatea condițiilor prealabile;

pregătirea programării;

elaborarea programului.

Condiții prealabile. Determinarea problemei de prelucrare

A. Mijloace de lucru

1) Desenul piesei finite și desenul semifabricatului utilizat, care trebuie să conțină, în principal, următoarele informații:

– definirea formei geometrice a piesei;

calitatea suprafețelor;

natura materialului;

starea de tratament termic a materialului și prescripții de tratament termic.

2) Pregătirea programului pentru prelucrarea pe o masină unealta cu comandă numrică (strung), care trebuie să aibă următoarele caracteristici:

domeniul de lucru;

capul arborelui principal;

caracteristicile saniei;

păpușa mobilă;

puterea motorului acționării principale;

gama de turații și avansuri;

tipul comenzii;

puterea de rezoluție a comenzii;

dispozitive speciale;

accesorii.

B. Succesiunea de rezolvare:

Determinarea problemei de prelucrare

Se compară desenul semifabricatului cu desenul piesei finite. Se stabilesc locurile unde trebuie prelucrat semifabricatul și metodele de prelucrare, care trebuie utilizate.

Se poate atunci formula:

Problema de prelucrare

Este rezolvată problema de rezolvare cu mijloacele existente?

Metoda de prelucrare aleasă trebuie să fie executabilă pe un strung. Precizia și greutatea piesei nu trebuie să depășească posibilitățile strungurilor existente. În caz contrar, este necesar să se examineze:

O modificare a problemei sau achiziționarea mașinilor adecvate.

Criterii de decizie:

Forma piesei. Alegerea metodei de prelucrare adecvate este mult influențată de forma pieselor.

Adâncimea de așchiere, pe diferitele suprafețe ale piesei este determinată de adaosul de prelucrare și capacitatea de așchiere.

Pregătirea programării

După luarea deciziei în condițiile prealabile menționate mai sus, se poate trece la:

Alegerea structurilor adecvate

A. Informații necesare:

1) Domeniul de lucru al strungului, adică spațiul mașinii în care este prelucrată piesa. Acesta este limitat de diametrele de trecere admise, de exemplu D1, D2 și D3 , peste batiu; sania longitudinală și sania transversală și prin lungimile corespunzătoare acestor diametre, de exemplu L1, L2, și L3.

Între aceste cote se pot scrie relațiile:

D1 > D2 > D3

L1 < L2 < L3, lungimea fiind invers proporțională cu diametrul de prelucrare.

Figura . Domeniul de lucru

2) Gama de turații, respectiv, plaja de turații ale mașinii între turațiile maxime și minimă, care pot fi selectabile liber în program.

B. Rezolvare

Alegerea strungurilor adecvate

Se verifică posibilitățile de utilizare ale strungului și comenzii descrise în program prin:

compararea dimensiunii piesei cu domeniul de lucru al mașinii;

constatarea că regimurile necesare preconizate pot fi realizabile;

constatarea că mașina și comanda sa pot efectua prelucrarea formei piesei și asigura precizia de prelucrare cerută.

Strungurile alese constituie:

Grupul de strunguri care convin pentru prelucrare

Criterii de decizie:

dimensiunile spațiului de lucru;

gama de turații;

sistemul de comandă trebuie să convină din punct de vedere al preciziei de afișare și posibilității de corecție a cotelor, ca și al posibilității de programare a deplasărilor saniei, în funcție de forma pieselor (condiții de deplasare).

Elaborarea concepției de prelucrare

A. Mijloace și informații necesare

Folosire unui program de CAM adegvat produsului

Mărimea lotului, adică numărul de piese identice fabricate consecutiv.

Prin concepție de prelucrare se înțelege un plan global de desfășurare a prelucrării (figura de mai jos)

Figura . Exemplul unei concepții de prelucrare

B. Rezolvare:

Elaborarea concepției de prelucrare

Concepția de prelucrare împreună cu stabilirea corespunzătoare a problemei de prelucrare, stă la baza tuturor altor lucrări. Ea trebuie să permită o prelucrare optimă a pieselor cu strungurile existente. Pentru stabilirea concepției de prelucrare se va lua în considerație mărimea lotului și termenul de fabricație.

Concepția de prelucrare se obține plecând de la:

locul și frecvența de strângere a piesei;

ordinea de strângere;

locurile de prelucrare care pot fi coordonate cu diferite strângeri.

Concepția de prelucrare se prezintă sintetic, în câteva cuvinte și sub forma unei scheme.

Concepția de prelucrare

Criterii de decizie:

Mărimea lotului poate fi hotărâtoare pentru utilizarea sculelor normalizate sau speciale.

Termenul de fabricație poate influența concepția de prelucrare în măsura în care se optimizează prelucrarea nu din punct de vedere al prețului de cost, ci din punct de vedere al timpului.

Disponibilitate suficientă a strungului.

Divizarea concepției de prelucrare în operații și determinarea succesiunii operațiilor și a strungului.

A. Informații și mijloace necesare:

Metoda de strângere, adică modul în care este strânsă piesa în dispozitivul de strângere.

Operația cuprinde toate ciclurile de lucru pe o mașină în timpul unei fixări a piesei.

Figura . Exemplu de divizare în operații

B. Succesiunea de rezolvare

Divizarea concepției de prelucrare în operații și determinarea succesiunii operațiilor și a strungului.

Funcție de concepția de prelucrare se determină care sunt ciclurile de lucru care trebuie executate în timpul diferitelor fixări. Operațiile astfel obținute, sunt ordonate în funcție de stadiul fabricației, determinându-se strungurile adecvate.

Ordinea operațiilor și starea de prelucrare sunt determinate, în general, sub forma unei scheme.

Pentru fiecare operație se completează câte o foaie de reglacâte o foaie de reglare în care se trece:

numărul programului;

strângerea;

indicații pentru mașină;

indicații asupra piesei.

Criterii de decizie:

Metoda de strângere impune stabilirea următoarelor aspecte:

poziția și forma punctelor de strângere;

poziția și forma suprafețelor tamponare;

direcția și cursa organului de strângere;

forța de strângere;

deformația posibilă a piesei;

în legătură cu ordinea de strângere, bătaia radială admisibilă

Strungul adecvat se alege ținând seama de:

domeniul de lucru;

posibilitatea dispunerii sculelor;

posibilitatea de a lucra cu mai multe scule simultan și independent;

numărul sculelor disponibil;

gama de turații și avansuri;

precizia de prelucrare;

timpii de prelucrare;

puterea de antrenare;

dispozitivele auxiliare, pentru strângerea piesei;

posibilitățile specifice ale comenzii;

depozitarea și alimentarea cu piese (de exemplu avansul barei, magazin).

Operația strungul

Stabilirea dispozitivului de strângere și a bacurilor

A. Informații necesare

1). Momentul de inerție polar al unui volant se definește:

în care:

m – masa volantului, [kg];

P – mg – greutatea volantului [N];

r – raza de girație [m];

g – 9,81m/s2 – accelerația gravitațională;

– Lucrul mecanic produs prin rotirea volantului:

în care:

mr2 – momentul de inerție polar [kgm3];

n1 – turația inițială, [rot/min];

n2 – turația finală, [rot/min];

Momentul de inerție este o măsură a capacității de înmagazinare a energiei cinetice. El este în genere, important, în cazul dispozitivelor de strângere cu diametru exterior mare. Cu cât momentul de inerție este mai mare, cu atât este necesar un timp mai mare pentru acumularea unei mese în rotație la un regim determinat, respectiv pentru frânarea acesteia.

B. Succesiunea de rezolvare:

Stabilirea dispozitivului de strângere

Se face plecând de la dispozitivele de strângere menționate în cartea mașinii sau în programul C.A.M. in care a fost prelucrată piesa. Alegerea se face ținând cont de:

metoda de strângere;

forța de strângere;

posibilitatea utilizării pentru operații consecutive;

momentul de inerție;

timpul de montaj.

Specificarea dispozitivului de strângere se face în programul piesei pentru fiecare operație.

Dispozitiv de strângere

Stabilirea bacurilor de fixare

Se referă la:

forma lor, prin metoda de strângere;

natura materialului și tratamentul lor, prin calitatea și duritatea suprafeței piesei și influența procesului de uzură (de exemplu, scurgerea așchiilor pe bacuri).

Date despre dispozitivelor de strângereaflate in program conțin indicații asupra bacurilor de fixare utilizabile. În cazul necesității unor bacuri speciale se vor stabili dimensiunile și toate datele necesare pentru programare.

Bacurile de fixare stabilite se salvează în cadrul programului care le va folosi pentru viitoara operație.

Bacuri de fixare

Criterii de decizie

Metoda de strângere

Posibilitatea utilizării pentru operații consecutive este determinată de:

posibilitatea de reutilizare a bacurilor;

posibilitatea de a primi diferite bacuri;

posibilitatea de a primi tampoane, dispozitive de centrare și altele.

Moment de inerție:

Momentul de inerție influențează puterea de antrenare necesară proceselor de accelerare și frânare.

În cazul unei așchieri întrerupte, energia potențială acumulată în dispozitivul de strângere (mandrină) contribuie la reducerea variațiilor de viteză a arborelui principal.

Rezultă că în cazul unei frecvențe ridicate de schimbare a vitezei în timpul lucrului și o așchiere continuă, se recomandă folosirea unei mandrine cu moment de inerție mic, în timp ce, în cazul unei frecvențe scăzute de schimbare a vitezei și o așchiere întreruptă – o mandrină având moment mare de inerție.

Mărimea lotului determină alegerea sau nu a unui dispozitiv de strângere rapidă, cu timpi mari de montare, având în vedere că trebuie redusă la minimum cota parte a timpului de pregătire-încheiere și a timpului de fixare a semifabricatului.

Duritatea suprafeței piesei.

Calitatea suprafeței piesei, care determină alegerea unor bacuri noi sau tari.

Rezistența la uzură.

Subdivizarea operațiilor în faze și alegerea sculelor

Definiții și mijloace necesare

1). Faza, în acest caz, reprezintă acea parte a operației care cuprinde prelucrarea unei sau mai multor suprafețe a piesei, una după alta cu aceeași sculă.

2). Fișe cartoteci de scule.

3). Formular pentru plan de operații.

4). Normativ cu valori pentru regimuri de așchiere.

Figura . Fișe cartoteci de scule.

Figura . Formular pentru plan de operații

Figura . Normativ cu valori pentru regimuri de așchiere curs Belgiu

B. Succesiunea de rezolvare

Subdiviziunea operațiilor în faze și alegerea sculelor

Stabilirea suprafețelor de prelucrat ale piesei.

Stabilirea metodei de prelucrare utilizate pentru diferite suprafețe, ținând cont de mărimea adaosului de prelucrare (de exemplu: prelucrarea plană, strunjire longitudinală, găurire, etc.).

Stabilirea geometriei sculei (unghiul α, unghiul χ, unghiul γ, unghiul λ), a lungimii tăișului, razei la vârf și calității materialului tăișului.

Stabilirea ordinii de prelucrare, ținând seama de rigiditate și strângerea piesei.

Împărțirea în prelucrare de degroșare și de finisare.

Împărțirea suprafețelor de prelucrat ale piesei cu o anumită sculă, pe fiecare.

Faza de prelucrare

Determinarea sculei

Scula prevăzută pentru prelucrarea piesei la o fază, este căutată în fișierul de scule.

Dacă nu se găsește nici o sculă potrivită, trebuie să se proiecteze o sculă specială și să se stabilească numărul de identitate și celelalte date necesare pentru programare, care trebuie trecute în fișa de reglare.

SCULA

Criterii de decizie

Schimbarea sculei

Sania trebuie poziționată în spațiul de lucru, astfel încât, schimbarea sculei să fie posibilă fără coliziuni.

Timpul necesar acestei schimbări este neproductiv. În consecință, se va studia câte scule sunt necesare și dacă metoda de prelucrare aleasă este optimă, atât din punct de vedere al timpilor, cât și al prelucrării.

Parametrii prelucrării:

-Geometria de așchiere;

-Lungimea tăișului;

-Calitatea materialului tăișului;

-Raza la vârf;

-Dimensiunile cozii sculei;

-Port-scula utilizată.

Subdivizarea fazelor în treceri. Alegerea accesoriilor

A. Informații și mijloace necesare

1). Puterea de antrenare a mașinii, adică puterea motorului acționării principale.

2). Lista de accesorii.

3). Formular – plan de operații.

Figura . Lista de accesorii.

Figura . Plan de operații cu reprezentarea trecerilor.

B. Succesiunea de rezolvare:

Subdivizarea fazelor în treceri

Conturul piesei de prelucrat într-o fază este studiat pentru a stabili dacă adaosul de prelucrare poate fi înlăturat într-o trecere.

Diferitele treceri sunt specificate în planul de operații.

Plan de operații cu reprezentarea trecerilor

Alegerea accesoriilor

Alegerea accesoriilor necesare unui strung se face pe baza programului numeric inserat mașinii și a listei de accesorii.

Accesorii

Criterii de decizie

Repartiția în treceri

Scula;

Capacitatea de așchiere care este funcție de:

-rezistența și rigiditatea piesei

-rigiditatea sculei și a fixării ei;

-puterea de antrenare a mașinii.

Cantitatea de așchii

Forma așchiei

Determinarea metodei și mijloacelor de măsurare

A. Definiții și mijloace necesare

1). Metoda de măsurare, adică modul de determinare a unei anumite mărimi (exemplu: măsurarea cu micrometrul).keller training strunjire

2). Fișele mijloacelor de măsurare

B. Succesiunea de rezolvare:

Determinarea metodei de măsurare

Diferitele cote ale piesei trebuie să fie controlate atât înainte, cât și după prelucrare. cotele și mijloacele de măsurare se înscriu în programul de reglare.

Pentru a stabili mijlocul de măsurare adecvat, trebuie determinată metoda de măsurare, cota și toleranța sa.

Metode de măsurare

Mijlocul de măsurare potrivit, se alege având în vedere metoda de măsurare pentru punctele de măsurare prevăzute în desenul piesei, plecând de la fișele mijloacelor de măsurare.

Mijlocul de măsurare ales se trece în foaia de reglare.

Criterii de decizie:

poziția punctelor de măsurare;

cote;

toleranța cotelor.

Subdivizarea în faze separate

A. Definiții:

O fază separată conține desfășurarea completă a unei operații auxiliare. Faza separată se poate diviza în mișcări (deplasări) și manevre parțiale, în cazul în care formularea ulterioară a fazelor o cere.

Exemplu de faze separate la o strunjire:

B. Rezolvare:

Subdivizarea în faze separate.

După stabilirea trecerilor, se impune divizarea în faze separate. Manevrele necesare pe mașină pentru execuția fazelor, cum sunt:

schimbarea sculei;

rotirea turelei revolver;

schimbarea turației arborelui principal;

derularea subprogramelor pentru unitățile suplimentare;

opririle intermediare pentru controlul cotelor;

altele.

Se vor determina în funcție de ordinea și desfășurarea lor.

Criterii de decizie:

Faze separate

Condiții de deplasare

Funcțiuni de comandă. Comanda progresivă a arborelui principal. Comanda progresivă a avansului.

Funcții suplimentare. Comanda agentului de răcire. Oprirea arborelui principal. Rotirea pas cu pas a platoului. Comanda păpușii mobile. Schimbarea forței de strângere. Rotirea piesei în dispozitivul de strângere, etc.

Elaborarea programului

Formularea fazelor, transcrierea pe foaia de programare și obținerea datelor de planificare

A. Informații și mijloace necesare:

1). Schema spațiului de lucru, care cuprinde domeniul de lucru și cotele între punctele de referință, precum și cursele de deplasare ale săniilor portscule.

2). Schema semifabricatului cu indicarea trecerilor de prelucrare și a punctelor importante ale traiectoriei sculei .

3). Tabela cu coordonatele punctelor traiectoriei sculei.

4). Foaia de programare este un formular, în care se înscriu informațiile din cadrul frazelor sub formă necodificată și codificată. Informațiile (cuvintele) se completează în ordinea frazelor (linie cu linie) coloană după coloană.

5). Manualul de programare – o coloană destinată programatorului, care conține instrucțiunile necesare pentru programarea unei anumite mașini.

6). Codul comenzii – un tablou în care sunt reprezentate literele de adresare care corespund diferitelor funcții și decadele, care corespund valorilor numerice.

7). Datele de planificare obținute pot fi:

timp de bază;

timp efectiv (timp de bază plus timp ajutor);

necesarul de scule;

necesarul de mijloace de măsurare;

cantitatea de așchii;

etc.

B. Succesiunea de rezolvare

În exemplele date, se utilizează simbolurile din cod ISO.

Problema

Formularea frazelor, transcrierea pe foaia de programare și obținerea datelor de planificare.

Se determină punctele traiectoriei diferitelor faze. Traiectoria poate fi, fie conturul piesei, fie echidistanțele. Se reprezintă schema piesei și planul de operație. Punctele se înscriu în planul de operații și coordonatele lor în raport cu punctul zero W al piesei se trec într-o tabelă.

Se fixează poziția piesei în spațiul de lucru al mașinii.

Se calculează distanța punctului W, în raport cu punctul zero al mașinii, fiind cunoscut dispozitivul de strângere.

Pentru formularea fazelor sunt necesare:

Schema semifabricatului;

Desenul piesei;

Planul de operații;

Lista sculelor;

Tabela cu coordonatele punctelor;

Instrucțiuni de programare.

Pentru determinarea regimurilor și modificarea lor, se va ține cont de momentul de inerție al dispozitivului de strângere și al piesei. Se poate prevede o comandă progresivă pentru obținerea regimului determinat.

1) Procedura în cazul comenzilor absolute

Cifrele care urmează adreselor X, Z, I și K sunt cotele punctelor de destinație, respectiv, centrele cercurilor, în raport cu punctul zero al comenzii. Punctul C poate fi decalat printr-o deplasare a punctului zero într-un punct favorabil programării, de exemplu, în punctul zero W al piesei. Deplasarea punctului zero C se înscrie în foaia de deplasare.

La începutul programului, sania portsculă trebuie să se găsească într-o poziție din care să poată atinge, fără greutate, prima poziție de destinație înscrisă în program.

Formarea frazelor se face ținând seama de instrucțiunile de programe specifice comenzii utilizate.

La începutul programării, se va înscrie simbolul de început de programă (%). Instrucțiunile fiecărei fraze sunt înscrise în clar, în partea stângă a foii de programare, astfel încât există posibilitatea unui control continuu al datelor.

Pe partea dreaptă a foii de programare se înscrie fraza sub formă codificată.

Criterii de decizie:

Alcătuirea cuvântului;

Alcătuirea frazei;

Natura frazei;

Comportarea memoriei comenzii.

Domeniul de turație:

Funcția pregătitoare este înscrisă în frază după numărul frazei. Cele două valori pentru coordonatele punctului de atins (X, Z) sunt înscrise în coloana „Instrucțiuni de deplasare”.

Prima deplasare a saniei în program va fi liniară în avans rapid. Funcția pregătitoare este deci: interpolare liniară. Nu intervin și prin urmare, nu se înscriu coordonatele I și K ale centrului pentru o mișcare circulară.

Turația arborelui principal codificată se înscrie prin instrucțiunea de viteză.

Scula stabilită poate fi selecționată, în funcție de codul ei și înscrisă sub adresa T, iar perechea de comutatori de corecție aleasă pentru valorile coordonatelor poziției de destinație – sub adresa D.

În coloana „Funcții similare”, sub adresa M, se programează, de exemplu, „Pornire agent răcire”.

În continuare, în frazele următoare, se înscriu instrucțiunile de programare (funcții pregătitoare, instrucțiuni de deplasare, valorile coordonatelor, etc.), conform descrierii diferitelor manevre și desfășurării operației de prelucrare.

La sfârșitul programului trebuie oprite toate mișcările și manevrele comandate în timpul desfășurării programului.

Ca rezultat, se obține:

Rezultat intermediar

Foaia de programare elaborată manual cu indicațiile pentru fraze sub forma necodificată și codificată.

2) Procedura în cazul comenzilor incrementale

Cifrele înscrise după adresele X și Z, reprezintă valorile cu care trebuie să fie deplasată sania. Cifrele înscrise sub adresele I și K sunt cotele centrului cercului față de poziția de destinație a frazei precedente.

Înainte de începerea programului, sania portsculă trebuie adusă într-un punct B de plecare, determinat pentru program.

Pe foaia de reglaj, se va înscrie poziția punctului de referință F al saniei înaintea începerea programului.

Formarea frazelor se face ca în primul caz, corespunzător instrucțiunilor de programare al comenzii utilizate.

Se înscrie simbolul de început de program, apoi indicațiile fiecărei fraze în clar pe partea stângă a foii de programare și instrucțiunile codificate pe partea dreaptă.

Criterii de decizie:

Alcătuirea cuvântului;

Alcătuirea frazei;

Natura frazei;

Comportarea memoriei comenzii.

Rezultat intermediar

Foaia de programare stabilită manual cu indicațiile pentru fraze sub forma necodificată și codificată.

Aspecte cu caracter general

Introducerea comenzii numerice a pus în fața constructorilor de mașini-unelte două probleme principale:

fiabilitatea echipamentului de comandă numerică;

adaptarea acestor echipamente la mașinile-unelte de concepție clasică.

Neajunsurile generate de prima problemă erau evidente și ușor de depistat. Situația era total diferită în raport de cea de-a doua problemă: deficiențele erau greu de localizat și adesea erau imputate fiabilității reduse a echipamentului numeric.

Simpla construire, din părți mecanice și de automatizare, a unui ansamblu de prelucrare comandat numeric cu a condus la rezultatul scontat. Era necesar să se definească un set de criterii pentru ambele părți ale ansamblului, definit într-o interdependență reciprocă. Preponderente sunt însă criteriile aferente părții mecanice a ansamblului.

Dezvoltările din domeniul tehnologiei de realizare a componentelor electronice au soluționat problema fiabilității echipamentelor numerice.

Soluționarea aspectelor mecanice ale ansamblului de prelucrare cu comandă numerică s-a realizat prin transformările succesive ale mașinii-unelte, care la origine nu a fost gândită în ideea de a fi automatizată prin comandă numerică. Analizând o mașină-unealtă comandată numeric se pot pune în evidență câteva aspecte cu caracter general:

Deoarece deplasările organului mobil și a sculei sunt executate în întregime (în regim de poziționare și lucru) de către motoare de acționare au dispărut manivelele și roțile de manevră. De asemenea, prin faptul că schimbarea turațiilor și avansurilor se realizează prin programare automată, numărul levierelor și selectoarelor de turații și avansuri este mult mai mic. Sub aspectul formei generale a mașinii-unelte cât și a subansamblurilor componente, se remarcă utilizarea corpurilor paralelipipedice.

Prelucrările se realizează într-un grad mare de centralizare. Pe aceeași mașină se realizează o gamă largă de operații. Concludente, pentru a indica această orientare, sunt mașinile-unelte cu operații de strunjire și borghiere. Dezvoltările ulterioare au dus la o centralizare mult sporită a operațiilor de prelucrare în cadrul centrelor de prelucrare. corelat cu această tendință a apărut necesitatea reducerii timpilor auxiliari, soluționată prin reducerea la maxim a intervențiilor manuale pentru schimbări de scule, fixarea semifabricatelor, etc. Ca urmare, au apărut sisteme automate de schimbare a sculei, a construcțiilor cu mese rotative pentru a face ca un număr5 cât mai mare de fețe a piesei să poată fi prelucrate din aceeași prindere și a celor cu mese duble, una din mese este utilizată pentru fixarea piesei în timpul prelucrării altei piese.

Datorită costului ridicat, mașinile-unelte cu comandă numerică trebuie să asigure în afară de o preciziei ridicată, și o productivitate de două până la zece ori mai mare decât la mașinile-unelte clasice.

Din aspectele menționate, ultimul are cele mai mari implicații în soluțiile mecanice adoptate pentru mașinile-unelte cu comandă numerică.

Din acest punct de vedere se pot desprinde câteva particularități ale mașinilor-unelte integrate în sistemul de prelucrare cu comandă numerică.

Productivitatea ridicată a acestor mașini-unelte pune probleme de rezistență la uzură a principalelor subansamble.

Accelerațiile (decelerațiile) suportate de astfel de mașini-unelte sunt incomparabil mai mari decât a celor convenționale. Corelat cu aceste accelerații (decelerații) alături de rezistența la uzură, se pune pe prim plan și rezistența la șocuri, ceea ce conduce inevitabil la soluționări caracterizate prin jocuri minime ale organelor de transmitere a mișcărilor.

Accelerațiile și decelerațiile mari care iau naștere la modificările bruște de avans, conduc la generarea unor solicitări importante prin torsiune și încovoiere cu implicații în rezonanța mecanică a principalelor subansamble mecanice.

Fenomenul de rezonanță este inseparabil de apariția unor defazaje, între elementul care acționează și cel acționat cu repercusiuni negative asupra preciziei de prelucrare.

Unul din avantajele de bază ale comenzii numerice îl constituie posibilitatea poziționării precise a sculei, în raport de piesă, în timpul și în afara prelevării de așchii. Deplasările comandate numeric acoperă un domeniu larg: de la 1/1000 mm, până la câteva mii de mm. Pentru soluționarea corectă a problemelor legate de deplasare (în special pentru cele de ordinul μm), se impune existența unei bune regularități de tip cauză-efect. Ca urmare, apare necesitatea de a asigura eforturi de antrenare constante a organului mobil pe toată lungimea de deplasare, indiferent de valoarea vitezei.

Dar, se știe că frecările variază proporțional cu vitezele de deplasare și ca urmare, variază implicit și eforturile de deplasare. Pentru a reduce la minim variația acestor eforturi, trebuie luate în considerare sisteme care conduc la scăderea frecărilor în cadrul subansamblurilor de mișcare.

Având la bază aspecte menționate anterior, se pot deduce problemele principale, cu caracter general, care trebuie avute în vedere la proiectarea principalelor subansambluri ale mașinii-unelte comandată numeric.

Batiul

Prin proiectare, trebuie să se asigure respectarea următoarelor calități: rigiditate și frecvență de rezonanță mare. Aceste calități, se știe că sunt însă de natură contradictorie. Rigiditatea presupune un corp masiv, greu, în timp ce o frecvență de rezonanță ridicată este asociată unui corp suplu.

Compromisul între cele două aspecte ale proiectării și-a găsit rezolvarea prin realizarea unor batiuri relativ suple, dar puternic nervurate.

Ghidajele

Deoarece frecarea are repercusiuni nefaste asupra preciziei de prelucrare s-au eliminat din construcția mașinii-unelte ghidajele clasice construite din cuple de mișcare de tipul metal pe metal. În locul lor s-au introdus ghidajele cu elemente intermediare (cu bile sau role), denumite și tanchete cu bile (role) și cele hidrostatice.

Sistemul de antrenare

La baza proiectării acestor sisteme trebuie luate în considerare, în special, aspectele legate de robustețe și de jocurile dintre diferitele părți componente. Pentru deplasări mci (sub 1-2m) s-au impus șuruburile cu bile și șuruburile cu sustentație hidrostatică. Pentru deplasări mai mari (peste 4m), în locul șuruburilor se utilizează cremalierele.

Utilizarea comenzii numerice a impus reconsiderarea concepției de proiectare, în afară de subansamblurile deja menționate, și în ceea ce privește sculele și implicit dispozitivele de fixare și poziționare a pieselor.

Ghidajele și lagărele arborilor principali utilizați

la mașini-unelte cu comandă numerică

Aspecte generale

Extinderea automatizării mașinilor-unelte, în mod special comanda numerică, a condus la aplicarea unor soluții constructive pentru lagăre și ghidaje diferite de soluțiile existente la mașinile-unelte convenționale. Noile soluții tehnice adoptate răspund necesității de mărire a preciziei de poziționare și tehnice adoptate, răspund necesității de mărire a preciziei de poziționare și deplasare a sculei și implicit a obținerii unei viteze de deplasare uniforme, condiții ce au impus utilizarea comenzii numerice în prelucrare.

Calitatea unei piese prelucrate, depinde în bună măsură de soluțiile adoptate pentru ghidaje și elemente mobile.

Traiectoria unei sănii este determinată de legăturile sale definite prin intermediul ghidajelor de deplasare. Pe durata deplasării unei sănii iau naștere și anumite solicitări ale acestora, care își au originea în frecarea existentă între suprafețele mobile și cele fixe. Majoritatea legăturilor prin frecare prezintă variații neliniare ale eforturilor rezistente, fiind funcție de viteza de deplasare. Caracteristicile de frecare în ghidajele clasice ale mașinilor-unelte sunt indicate în figura de mai jos.

Fig. Caracteristicile de frecare în ghidajele clasice ale mașinii-unelte

Caracteristicile de frecare indică dependența dintre variația coeficientului de frecare „f” și viteza de alunecare a saniei. Valoarea critică a vitezei vcr constituie punctul de graniță care separă cele două domenii, de frecare: frecarea mixtă corespunzătoare vitezelor mici de deplasare și frecarea lichidă, specifică vitezelor mari de deplasare.

Curbele 3 și 4 reprezintă cazuri simplificate admise pentru viteze mici de deplasare.

Caracteristicile de frecare sunt în realitate, mult mai complicate prezentând pentru viteze variabile curbe cu mai multe ramificații.

Deplasarea saniei cu o viteză constantă, este precedată de o perioadă de deplasare tranzitorie. Modul de variație a deplasării din această perioadă depinde de legea de variație a caracteristicii de frecare și de constantele sistemului mecanic. Forma generală a mișcării (figura de mai jos), prezintă aspectul unei oscilații a cărei ecuație depinde în mod direct de expresia matematică a variației efortului de frecare.

Figura . Curbele de variație teoretică și reală a deplasării unui organ de lucru

Din figură, se observă că există o limită inferioară, b, pentru care deplasarea poate avea loc. Uzual, această valoare se numește deplasarea minimă posibilă. Ea corespunde, în cazul figurii de mai sus, pentru o comandă de oprire la timpul t2.

Similar, se poate pune în evidență deplasarea minimă superioară corespunzătoare unei comenzi de oprire între t2 și t5.

Deplasările realizate după t5 depășesc domeniul tranzitoriu, fiind realizate după o curbă de variație de tipul x = v ٠ t.

Din punctul de vederea al comenzii numerice este necesară, pentru realizarea unei precizii corespunzătoare, scurtarea la maxim a domeniului tranzitoriu de deplasare sau chiar excluderea totală a lui. Acest deziderat este îndeplinit de soluțiile noi adoptate pentru ghidajele mașinilor-unelte cu comandă numerică.

Tipuri de ghidaje utilizate la mașinile-unlete NC

La mașinile-unelte cu comandă numerică se aplică, pe scară largă, două tipuri de ghidaje:

ghidaje cu elemente intermediare;

ghidaje hidrostatice.

Ghidaje cu elemente intermediare se caracterizează prin aceea că frecarea mixtă, specifică ghidajelor clasice de tip patină, este înlocuită cu frecarea de rostogolire. Această soluție conduce la reducerea coeficientului de frecare, la valori de ordinul 0,003-0,001, la mărirea durabilității și la creșterea stabilității mișcării pentru orice viteză de avans.

Constructiv, ghidajele cu elementele intermediare, pot fi realizate cu role sau bile.

Ghidajele cu bile sunt mai simple, dar au o rigiditate de 1,5-2 ori mai mică decât cele cu role. Ca urmare, pentru sarcini mari, se recomandă utilizarea ghidajelor cu role.

În funcție de existența sau lipsa momentelor de răsturnare, care ar putea desprinde partea mobilă a elementului mobil (masă, sanie, etc.) ghidajele pot fi „deschise” (fig. ) sau „închise” (fig. ). La ghidajele „închise” cu role se recurge la dispunerea încrucișată a rolelor (fig. ) – poziția „a”, respectiv „b” a axelor pentru a face contact alternativ pe câte două fațete dispuse la 90o.Rolele sunt susținute de coliviile 1.

Fig. . Ghidaje „deschise” cu elemente intermediare

Fig. . Ghidaje „închise” cu elemente intermediare

Fig. . Ghidaje cu elemente intermediare de tip rolă

În funcție de lungimea cursei, ghidajele cu elemente intermediare pot fi cu sau fără recirculație. Construcțiile fără recirculația elementelor intermediare se utilizează pentru deplasări relativ mici. Corpurile de rostogolire parcurg o distanță S/2 la o cursă S a componentului mobil (fig. ).

Fig. . Valoarea deplasării corpurilor de rostogolire.

Ghidajele cu elemente intermediare cu recircularea corpurilor de rulare, se realizează prin montarea unor seturi (tanchete) pe lungimea ghidajului. Fiecare set posedă un număr de corpuri de rulare1, ce sunt recirculate în permanență, pe conturul plăcii 2, contur care constituie una din căile de rulare (fig. ).

Fig. . Schema de principiu a unui ghidaj cu recircularea corpurilor de rulare.

Fig. . Diferite construcții de ghidaje cu elemente intermediare

Pentru montarea tanchetelor cu role, există în practică diferite soluții:

direct pe partea fixă a mașinii (fig. ,a). Această soluție constructivă, deși simplă, are dezavantajul că nu permite preluarea jocurilor după uzură;

prin intermediul unei piese înclinate (fig. ,b). Permite reglarea jocurilor după apariția uzurii;

pe o placă reglabilă cu șuruburi (fig. ,c);

pe o placă rezemată pe arcuri taler (fig. , d) dispuse la cele două capete ale tanchetei, prezentând avantajul scoaterii jocurilor prin autocompensarea poziției;

o pernă hidraulică (fig. ,e).

Câteva combinații de utilizare a tanchetelor cu role, în vederea obținerii unor tipuri de ghidaje cu elemente intermediare, sunt indicate în fig. .

Fig. . Soluții pentru utilizarea tanchetelor cu role.

Soluția din fig. ,a, este specifică cazurilor în care încărcarea ambelor ghidaje este simetrică, iar cea din fig. ,b situațiilor în care este nesimetrică, ghidajul din stânga fiind puternic încărcat. Acest ghidaj preia și componentele orizontale, normale pe ghidaj, ale forței de așchiere.

Un sistem de ghidare utilizând role încrucișate pe un rând este indicat în fig. .

Fig. . Exemplu de ghidaje cu role încrucișate

Preluarea jocului și pretensionarea ghidajelor se face prin pana 2. După reglaj, se strânge șurubul 3 și se fixează dopul 1.

Durabilitatea ghidajelor cu elemente intermediare depinde de mai mulți factori. Poate fi exprimată indirect, prin raportul ρ dintre încărcarea dinamică Cd și sarcina pe tanchetă P: ρ=Cd/P.

Durabilitatea tanchetei, exprimată în mii de metri efectuați de organul mobil, în funcție de ρ este indicată în fig. ,a.

Fig. . Curbele de variație a raportului.

Raportul ρ depinde și de duritatea suprafețelor ghidajului. Păstrând ceilalți parametri constanți, variația raportului ρ în funcție de duritatea ghidajului este indicată în fig. ,b.

Încărcarea tanchetei conduce la apariția unor pete de contact între role și suprafețele de ghidare caracterizate prin existența unor cedări Y pe direcția preluării sarcinii de ghidaje (fig. ).

Fig. Raportul dintre încărcarea și cedarea ghidajelor.

În tabelul de mai jos se indică rigiditatea la sarcina dinamică Cd a diferitelor mărimi de tanchetă. Curbele din fig. de mai sus se referă la mărimile tanchetelor din tabel.

Tabelul

În țara noastră se realizează tanchete cu role cu recirculație fig. de mai jos, la ICSIT – Titan București.

Fig. . Dimensiunile principale ale tanchetelor cu role fabricate în țară.

Ghidajele și lagărele hidrostatice

Asigură practic frecarea lichidă independent de viteză, inclusiv pentru opriri sau revărsări ale saniei mașinii-unelte. Mențin permanent un strat de ulei sau presiune între fețele îmbinate prin regalarea automată a debitului acestuia transmis. Stratul de ulei, numit și pernă se formează cu ajutorul unor buzunare practicate în fațeta mobilă la ghidajele liniare și de obicei, în cea fixă la ghidajele pentru mișcarea circulară.

Diferitele forme de buzunare utilizate la construcția ghidajelor și lagărelor hidrostatice sunt indicate în fig. de mai jos.

Fig. . Diferitele forme de buzunare ale lagărelor și ghidajelor hidrostatice.

Ghidajele și lagărele hidrostatice pot fi, funcțional cu curgere liberă sau cu etanșare.

Principiul unui ghidaj hidrostatic cu curgere liberă și cădere de presiune este indicat în fig. de mai jos.

Fig. . Schema principală a unui ghidaj hidrostatic cu curgere liberă.

Elementele caracteristice ale unui asemenea ghidaj (lagăr) – denumite și reazeme hidrostatice – sunt influențate de rezistența capilarului Ri și a pragului R0. Pentru condiții statice de proiectare, se pot pune în evidență următoarele relații:

presiunea din buzunar:

capacitatea portantă:

,

în care Ae reprezintă suprafața efectivă a buzunarului;

rigiditatea:

Rigiditatea maximă se obține când rezistența restrictorului Ri este egală cu cea a pragului R0.

Pentru Ri / Ri = 1 rezultă T = 0,5 pb ٠ Ae, deci:

rezistența restrictorului de tip capilar:

în care: μ este vâscozitatea absolută;

l = lungimea restrictorului;

d = diametrul restrictorului.

Din relația anterioară se poate constata că modificarea rezistenței restrictorului capilar se poate realiza, convenabil, prin modificarea lungimii acestuia.

debitul:

Rigiditatea reazemelor hidrostatice se poate mări prin utilizarea unor restricții în alimentarea variabilă cu ulei. Aceste restricții pot fi comandate în funcție de înălțimea peliculei de ulei, h sau în funcție de presiune. Prima soluție (fig. de mai jos ,a) este asociată, de regulă, utilizării unor restrictori capilari, iar a doua (fig. de mai jos ,b) unor restrictori cu diafragmă.

Fig. Lagăre hidrostatice cu restrictori: a – capilari; b – de tip diafragmă.

Pentru ghidajele verticale sunt preferate reazemele hidrostatice cu etanșare. Această soluție este impusă de problemele care apar, în aceste situații la scurgerea uleiului din reazemele cu scurgere liberă.

O variantă de reazem hidrostatic cu etanșare este cea cu reazem plutitor (fig. de mai jos). Pe de o parte a plăcii 1 este practicat un canal cu secțiune circulară, pentru un inel de etanșare 2, iar pe cealaltă parte este o garnitură de plastic 3, prevăzută cu o degajare 4, ce formează un labirint, prin care se împiedică curgerea uleiului.

Fig. Exemplu de reazem hidrostatic cu etanșare.

Suprafața cuprinsă în interiorul inelului „O” este mai mare decât cea din interiorul garniturii de plastic. Cele două suprafețe fiind supuse la aceeași presiune, forța care rezultă din diferența de suprafețe acționează spre ghidaj, menținând etanșarea într-un contact ușor cu suprafața ghidajului.

Pentru a împiedica deplasările laterale, lagărul se închide în stânga cu umărul saniei, iar în dreapta cu rigla de închidere 5.

Un exemplu de ghidaj hidrostatic, la care presiunea de alimentare variază cu sarcina de încărcare, menținând interstițiul constant, este indicat în fig. de mai jos.

Fig. . Exemplu de lagăr hidrostatic cu interstițiu constant.

Soluții bazate pe principiul reazemelor hidrostatice, sunt utilizate și pentru lăgăruirea arborilor principali. Sunt construite atât lagăre radiale cât și axiale.

Lagărele radiale sunt formate din mai multe buzunare, alimentate prin orificiile 2 (fig. de mai jos ). Deoarece solicitările și precizia sistemului arbore principal este influențată în măsură hotărâtoare de lagărul din față, numărul de buzunare este mai mare în această porțiune a arborelui.

Fig. . Forma elementului activ la un lagăr radial.

Lagărele axiale (fig. de mai jos) se plasează între cele radiale în punctul de încovoiere minimă.

Fig. . Forma constructivă a unui lagăr axial hidrostatic.

Șuruburi conducătoare cu sustentație hidrostatică

Deși utilizarea acestora la mașini-unelte nu este încă larg răspândită, mecanismele piuliță-șurub cu sustentație hidrostatică prezintă o serie de avantaje în raport cu șuruburile conducătoare de tip clasic.

Avantajele, în execuție și exploatare a șuruburilor conducătoare hidrostatice derivă din faptul că frecarea mixtă, caracteristică celor clasice, este înlocuită prin frecare lichidă. Cele două elemente ale subansamblurilor piuliță-șurub sunt separate prin pelicula de ulei. Ca urmare, în timpul funcționării între piuliță și șurub nu există un contact direct.

Câteva dintre dezavantajele acestui tip de șurub conducător sunt:

lipsa stick-slipului. Frecarea de pornire este egală cu frecarea din regimul dinamic. Ca urmare, momentul de torsiune prezintă o variație liniară funcție de turație;

lipsa uzurii mecanice, fapt ce conduce la păstrarea în timp a preciziei inițiale;

lipsa jocului în filet, deoarece flancurile opuse sunt preîncărcate axial cu forțe egale și de sens contrar;

rigiditatea axială deosebit de bună a peliculei de ulei, fapt pentru care precizia de poziționare la inversarea sensului, este foarte bună. Prin aceasta se asigură și o precizie în repetabilitate, de ordinul zecimilor de microni;

eventualele imprecizii în execuție ale șurubului sunt amortizate de pelicula de ulei, fapt pentru care precizia de ansamblu nu este deteriorată;

condiții mai puțin severe, privind materialele și tratamentele termice, comparativ cu cele clasice;

încărcări mari de lucru, rezistență bună la șoc, ca urmare a rigidității axiale a peliculei de ulei.

Au fost experimentate două tipuri constructive de șuruburi conducătoare cu sustentație hidrostatică:

cu o singură piuliță, având degajări pe ambele flancuri;

cu două piulițe, fiecare având degajări pe câte un flanc al filetului.

În fig. de mai jos, se indică schema principală a unui șurub conducător cu sustentație hidrostatică cu o singură piuliță, dezvoltat în laboratorul de mașini-unelte din T.H. Aachen. Cercetările de laborator au indicat faptul că rigiditatea axială crește cu scăderea grosimii filmului de ulei și cu creșterea presiunii de alimentare. Debitul crește liniar cu presiunea, în timp ce puterea pompei crește în raport parabolic. Creșterea vâscozității uleiului conduce la scăderea debitului, dar pierderea de putere prin frecare este mai mare.

Fig. .Schema de principiu a unui șurub cu sustentație hidrostatică.

La ICSIT- Titan București s-a realizat un șurub conducător cu sustentație hidrostatică cu două piulițe (fig. de mai jos).

Fig. . Schema de principiu a șurubului cu sustentație hidrostatică executat în România.

Centrarea șurubului față de cele două piulițe se realizează cu lagăre hidrostatice radiale. Sistemul de compensare este compus din două regulatoare de debit și două restrictoare reglabile prin care se reglează raportul dintre presiunea din degajare și cea de alimentare.

Schimbarea automată a sculei

Schimbarea automată a sculei, în timpul procesului de prelucrare, sporește eficiența prelucrării pe mașinile-unelte NC, prin reducerea substanțială a timpului auxiliar.

Schimbarea automată a sculelor se regăsește și la alte mașini-unelte cu comandă program. Acest sistem s-a impus în practică, o dată cu apariția capului revolver. Soluția adoptată la mașini-unelte clasice nu corespunde cerințelor (posibilităților) asociate conducerii numerice. Principalele dezavantaje constau în timpul mare de reglare a sculelor, necesitatea respectării la montare a sculelor în ordinea fazelor de prelucrare și numărul relativ redus de scule ce pot fi montate.

Soluțiile adoptate pentru schimbarea automată a sculelor, pe mașini-unelte cu comandă numerică sunt diverse. Particularitățile constructive ale diferitelor soluții sunt determinate de numărul și complexitatea operațiilor realizate pe mașini-unelte respective.

Astfel, se pot deosebi două categorii distincte de sisteme automate pentru schimbarea sculelor. Pentru mașini-unelte care efectuează un număr relativ mic de operații s-au impus sistemele de tip cap revolver. Astfel, de sisteme se regăsesc la mașini-unelte care conțin scule în arborele principal (mașini de găurit, frezat, etc.), precum și la cele la care sculele sunt fixate pe elemente ce execută avansuri (port-cuțite, suporți, etc.) specific strungurilor.

O a doua categorie este specifică centrelor de prelucrare. În cazul acestor mașini, există un număr mare de scule montate în diferite tipuri de magazine. Transferul din magazine la arborele principal se face în mod automat, prin manipulatoare mecanice sau mâini mecanice.

Utilizarea sistemelor automate de schimbare a sculei a impus soluționarea unor probleme legate de modul de fixare a sculei, de codificarea acesteia, de tipul de magazine și manipulatoare mecanice, etc. Aceste aspecte sunt legate în special de sistemele specifice centrelor de prelucrare.

La centrele de prelucrare, o răspândire mai largă o prezintă soluția de schimbare numai a sculei și nu a întregului complet al arborelui principal.

Sculele se fixează, de regulă, în diferite tipuri de port-scule (fig. de mai jos. ,a), denumite fixatori de bază, având cozi conice sau cilindrice. În partea opusă sculei se montează o piesă guler de tip ciupercă prin care port-scula se fixează în arborele principal.

Fig. . Exemplu de sistem de fixare rapidă a sculelor: a-portsculă; b-soluția constructivă.

Pentru fixarea port-sculelor cu coadă conică s-au impus două soluții: cu bucșă elastică sau cu bile.

Bucșa elastică 4, în faza de strângere a sculei este deplasată în sensul I (fig. de mai jos ,b), de către arcurile taler 7, prin intermediul tijei 5 și a bucșei filetate 8, montată pe această tijă. Prin deplasarea bucșei, datorită părții conice din arborele principal 10, fălcile acesteia fac o mișcare radială agățând gulerul de pe piesa 3. La desfacerea sculei, un motor hidraulic (nefigurat în desen) acționează tija în sensul opus (mișcarea II), fapt ce produce desfacerea fălcilor bucșei elastice. Simultan, capătul tijei împinge scula afară din alezajul conic al arborelui principal.

Fig. . Exemplu de sistem de fixare rapidă a sculelor: a – portsculă; b – soluția constructivă.

Magazinul de scule reprezintă ansamblul în care sunt depozitate, codificate toate sculele necesare prelucrării unei piese.

Forma și poziția sculelor în magazine este dictată de poziția magazinului față de planul de lucru al sculei ca și de cinematica și construcția mecanismului de transfer.

Principalele tipuri constructive de magazine de scule sunt indicate în tab. 3 de mai jos, iar a mâinilor mecanice în tab. 4.

Cele mai simple sunt magazinele de tip disc. Capacitatea maximă de înmagazinare o au magazinele cu scule dispuse pe mai multe rânduri. Numărul locașurilor pentru scule poate fi considerabil mai mare la magazinele cu lanț. Capacitatea de înmagazinare la aceste tipuri poate fi mărită prin dispunerea sculelor în meandru. Turația magazinelor de tip disc, ca și viteza de deplasare a celor cu lanț, este relativ mică din motive dinamice. La cele disc, turația nu depășește, de regulă, 10 rot/min.

O problemă importantă ce trebuie luată în considerare în timpul exploatării mașinii-unelte se referă la încărcarea simetrică cu scule a magazinului. Repartizarea neuniformă a sculelor, din punct de vederea a greutății acestora, poate conduce la apariția unor defecțiuni în funcționarea magazinului. O soluție clasică de magazin de tip disc cu scule dispuse radial este indicată în fig. de mai jos.

Fig. . Magazin de scule de tip disc.

Magazinul 1, execută mișcarea de rotație intermitentă, I. Schimbarea sculelor se realizează de către mâna mecanică 2, în următoarea succesiune de mișcări:

rotația magazinului pentru aducerea în poziția de așteptare a sculei ce urmează a fi schimbată;

deplasarea axială II, spre stânga mâinii mecanice pentru scoaterea sculelor S1 și S2 din arborele principal și magazin;

rotirea mâinii mecanice cu 180o, mișcarea III, pentru a duce scula S2 în dreptul alezajului din arborele principal, respectiv S1 în dreptul alezajului din magazin;

rotirea magazinului până când scula S1 se introduce în locașul corespunzător. Această mișcare este necesară numai la soluțiile în care codificarea sculei se face prin locașul acesteia din magazin;

deplasarea spre dreapta, mișcarea II, a mâinii mecanice pentru introducerea sculelor în arborele principal, respectiv în magazin. Centrul de prelucrare CPV – 1 de fabricație românească dispune de un magazin de scule de tip disc, în care sculele au o poziție axială (fig. de mai jos). Mișcarea de rotație a magazinului se realizează de la un motor de curent continuu prin intermediul unui angrenaj melc-roată melcată 6. Mișcarea de rotație se realizează cu turația de 5 rot/min.

Fig. . Schema constructivă a magazinului de scule de la CPV-1.

Fixarea sculei în locașul magazinului se realizează cu un clichet 1, acționat de arcul 5.

Identificarea sculei se face indirect, prin identificarea locașului 3, din magazin cu ajutorul unui detector de proximitate 2, care numără în ordine posturile din magazin față de o origine care corespunde postului nr. 1 și care este sesizată de către un micro-întrerupător.

Sub acțiunea unor cilindri hidraulici, mâna mecanică execută următoarele mișcări pentru schimbarea sculei:

se deplasează liniar orizontal și vertical în vederea apropierii de magazin și prinde cu unul din brațe scula dinainte pregătită;

se deplasează liniar orizontal și vertical în vederea apropierii de arborele principal, și se prinde scula ce trebuie înlocuită;

se deplasează liniar în jos în vederea scoaterii sculei din arborele principal, se rotește cu 180o și se deplasează vertical în sus pentru introducerea noii scule în arborele principal;

se deplasează liniar orizontal și vertical în vederea introducerii sculei în locașul din magazin;

se retrage liniar, orizontal în poziția de așteptare.

Mâna mecanică, de tip dublă (fig. de mai jos) este alcătuită din brațul 1, pârghia 2, care oscilează în jurul bolțului 3, cub efectul arcului 4.

Fig. . Schema constructivă a unei mâini mecanice.

Codificarea sculei

Selectarea corectă de către mâna mecanică a sculei din magazin este condiționată de identificarea acesteia. În acest scop, există două posibilități: codificarea directă a sculei și codificarea locașului acesteia.

Pentru codificarea sculei este necesar ca portscula să aibă o construcție specială, astfel încât să cuprindă în componența sa și elementul de identificare (Fig. de mai jos).

Fig. . Exemplu de codificare a sculelor prin portsculă.

Elementul de identificare 2, montat pe coada portsulei, este sesizat de blocul de citire 3. În fig. de mai jos, se indică o construcție a elementului de identificare alcătuit din 4 came sub forma unor inele codificate. Codul pe cele patru inele este materializat prin frezarea unor suprafețe pe o parte sau alta a inelelor, realizându-se astfel 8 piste. Codificarea este realizată în sistemul binar-zecimal: primele 4 piste sunt destinate codificării numerelor 1, 2, 4, 8, iar următoarele patru numere 10, 20, 40 și 80.

Fig. . Soluție de identificare a sculelor prin camă.

Avantajul principal al codificării sculei îl constituie faptul că locul în care se montează scula în magazin, poate fi ales arbitrar.

Codificarea locașului sculei din magazin reprezintă soluția întâlnită la majoritatea centrelor de prelucrare (fig. de mai jos).

Fig. . Exemplu de codificare a locașului sculei.

Fiecărui locaș 2, din magazinul 1, îi corespunde un element de identificare 3, sesizat de un singur element de citire 4.

În fig. de mai jos, este indicată o soluție de codificare a locașurilor dintr-un magazin, care conține 32 de scule. Camele 1, sunt dispuse pe opt piste, pentru fiecare pistă există un micro-întrerupător montat în blocul de citire 2. Codificarea este realizată în codul binar-zecimal. Codificarea propriu-zisă se realizează prin camele montate pe pistele 2…7. Pista 1 este utilizată pentru măsurarea tactului, dând și comanda de oprire. Pista a opta este de paritate și are rolul de a verifica exactitatea citirii (pentru fiecare locaș trebuie să existe un număr par de came).

Fig. . Codificarea locașului sculei în sistem BCD.

Rolul magazinului de scule la mașinile-unelte cu comandă numerică destinate unei game mai reduse de operații este luat de capul revolverului (fig. de mai jos).

Fig. . Schema cinematică a unui cap revolver.

Diferența esențială față de soluțiile utilizate la magazinele de scule, constă în aceea că schimbarea sculei se face prin schimbarea întregului complet al arborelui principal și nu numai a sculei din arborele principal.

Soluția constructivă a capului revolver ilustrată în fig. de mai sus, este caracteristică mașinii GPR-45 NC. Capul 2, al capului revolver conține șase arbori principali 3. Mișcarea principală, de rotație, a arborelui principal, se realizează prin intermediul pinionului 1. Roata dințată 5, care face legătura cu cutia de viteze, poate fi deplasată axial, pe perioada de schimbare a capului revolver, cu ajutorul motorului hidraulic 7. Carcasa 15 în care este fixat ansamblul capului revolver execută mișcarea de avans pe axa Z.

Selectarea unei anumite poziții a capului revolver, ce urmează a fi adusă în poziția de lucru, se realizează prin intermediul sistemului de codificare 4. În renurile capului 2, sunt introduse came impuls. Existența unei astfel de came produce închiderea unui contact din bateria de trei microcontacte. Codificarea este realizată în cod binar-natural. Cel de al patrulea microcontact are rolul de a comanda rotirea lentă a capului revolver în vederea obținerii ueni indexări precise.

Deblocarea capului revolver, în vederea indexării, se realizează hidraulic prin intermediul motorului hidraulic cu pistonul 8, fix. Mișcarea de rotație se transmite capului revolver prin angrenajul melc 11, roata melcată12, pinionul 10 și roata cu dantură interioară 13, solidară cu carcasa capului revolver.

Readucerea capului revolver, pe direcția axială, se realizează prin intermediul arcului 9. Poziția finală a capului revolver este asigurată prin sistemul de tamponare 4. După efectuarea ciclului de indexare a capului revolver, roata dințată 5, este readusă prin deplasare axială în angrenare cu roți dințate 1 și 6.

Pentru a evita coliziunea sculelor din arborii principali ai capului revolver, cu piesa, întreg ciclul de schimbare a sculei are loc la extremitatea superioară a axei Z.

Există și alte construcții a capului revolver, care conțin numai două sau trei poziții. Astfel de soluții sunt utilizate în construcția unor centre de prelucrare. Capul revolver are exclusiv rolul de a micșora timpul de schimbare a sculei, în timpul prelucrării cu scula S1 mâna mecanică 3, se deplasează din poziția I în poziția II. Sculele S2 și S3 sunt extrase simultan din capul revolver 1, respectiv magazinul 4, de către tijele 6, ale pistoanelor hidraulice din cilindrul 5. După o rotire cu 180o scula S3 va fi introdusă în capul revolver, iar S1 în magazin. Scula S3 este adusă în poziția de lucru printr-oi rotire cu 180o în jurul axei I la terminarea ciclului de prelucrare cu scula S1. Prin această mișcare, scula S1 se găsește în poziția de schimbare cu o altă sculă din capul revolver.

La unele centre de prelucrare, reducerea timpului de schimbare a sculei, se face fără a fi necesară construcția cu cap revolver amintită.

Mâna mecanică, în timp ce se prelucrează cu o sculă, aduce în poziția de așteptare scula următoare din magazin. Această soluție prezintă avantaje, datorită unei rigidități mai mari a ansamblului arbore principal și simplității construcției acestui ansamblu. Creșterea preciziei de prelucrare, cât și a productivității muncii, prin reducerea timpilor în gol, sunt condiționate de utilizarea sculelor prereglate. Utilizând astfel de dispozitive, se pot deduce și valorile corecției de rază și lungime a fiecărei scule. Dispozitivele complexe de prereglat, asigură măsurarea (reglarea) sculei după două direcții perpendiculare. Din multitudinea de soluții constructive, se indică o vedere a dispozitivului de reglat scule pentru centre de prelucrare din cadrul Laboratorului de Mașini-Unelte cu Comandă Numerică al Facultății de Mecanică.

Dispozitivul, prevăzut cu afișaj numeric, are o precizie de citire de ordinul micrometrilor.

=== CN ===

1.1. Necesitatea introducerii comenzilor numerice

1.2. Repere în evoluția tehnicii comenzii numerice

1.3. Clasificarea comenzii program

1.4. Definiția mașinii cu comandă numerică

1.5. Clasificarea echipamentelor cu comenzi numerice

Creșterea cerințelor de precizie a prelucrării coroborat cu creșterea productivității muncii la prelucrarea prin așchiere au dus la evoluția domeniului Mașini Unelte cu Comandă Numerică, evoluție atât din punct de vedere al constructorului, cât și al utilizatorului. Această evoluție sa datorează dezvoltării componentelor electronice, cât și al aplicării informaticii industriale.

Mașina-unealtă convențională înmagazinează o cantitate de informații care i se atribuie sub diferite forme încă din faza de proiectare. Informația din faza de execuție face ca aceasta să capete o anumită individualitate cu o destinație tehnologică.

Informațiile înmagazinate sunt în cea mai mare parte fixe, modificarea lor parțială necesitând modificări constructive. Prin caracterul de permanență al informațiilor pe care mașina-unealtă le-a înmagazinat în faza de proiectare și execuție, aceasta capătă o rigiditate în ceea ce privește posibilitățile de utilizare pe care le au, grupa de flexibilitate pe care le dăm mașinii, complică construcția și costul.

Pentru a mări posibilitățile mașina-unealtă convenționale, acestea sunt prevăzute cu instalații electrice, electronice, hidraulice sau pneumatice sau combinații ale acestora care aduc și acestea un plus de informații fixe, mărind și ele la rândul lor contribuția de informații pe care mașina-unealtă le poate transmite piesei de prelucrat, crescând flexibilitatea mașinii.

Intervenția muncitorului, rămâne totuși un factor determinant în obținerea piesei, el dă comenzile necesare și supraveghează procesul.

Complexitatea mașinii și a piesei de prelucrat reclamă o mână de lucru mai calificată și mai conștiincioasă. Aceleași însușiri sunt dominate de subiectivismul specific uman: oboseală, neatenție, lipsă de promptitudine în situații critice, care fac din om un operator nu tocmai perfect.

1.2.

În 1809, Joseph Jacquart folosește cartela perforată din …… pentru comandă automată a războaielor de țesut. Astfel, a apărut pentru prima dată purtătorul de date interschimbabil.

1938 – Claude Shoman în Lucrarea de Doctorat, arată utilitatea sistemului de numerație binar pentru calcule rapide și transmiterea datelor precum și a algebrei boolene pentru circuite electronice de comandă. Acestea constituie bazele calculatoarelor de astăzi, inclusiv de sistemul de comandă numerică.

1946 – John Mancholy și Prosper Eckiert livrează armatei americane primul calculator numeric electronic ENIAC. S-au pus bazele în acest fel de prelucrări electronice a datelor.

1952 – Funcția prima a mașinilor-unelte cu comandă numerică – „Cincinati Hyolsote” – o mașină de frezat verticală.

Comanda numerică a fost constituită cu tuburi electronice, având posibilitatea de a comanda deplasări simultane pe 3 axe, datele codificate binar fiind introduse de pe banda perforată.

1954 – Firma Bendix, cumpără drepturile patentului Parson și a construit primele sisteme cu comandă numerică industriale utilizând de asemenea, tuburi electronice.

1958 – apare primul limbaj de programare APT.

1969 – apare prima construcție a unui dispozitiv cu comandă numerică (DNC), realizat de firma Omnicontrol (SUA) cu ajutorul calculatoarelor IBM.

1972 – apare primul sistem CNC cu minicomputer înglobat deschizând CNC.

1.3. Clasificarea comenzii program

În decursul evoluției sistemelor de comandă după program s-au impus prin eficiență și fiabilitate unor sisteme:

Spre deosebire de celelalte sisteme după program, apariția comenzii numerice marchează o etapă nouă în automatizarea mașinilor-unelte. Odată cu apariția multiplelor posibilități pe care le oferă comanda numerică au apărut mașinile cu însușiri noi, cu mai multe axe coordonate simultan, cu schimbarea automată a sculei, cu o capacitate de prelucrare și cu o precizie mai ridicată.

1.4. Definiția comenzii numerice

Comanda numerică reprezintă în esență, acele sisteme de comandă program, la care informațiile sunt memorate sub formă de numere pe un purtător adecvat de informație.

Apariția comenzii numerice marchează o etapă nouă în dezvoltarea comenzilor mașinilor-unelte. Înaintea apariției comenzii numerice și a automatizării, era preponderentă noțiunea de productivitate.

După apariția comenzii numerice, noțiunii de automatizare i s-au asociat alte trei calități:

precizie;

rapiditate;

suplețe.

În ceea ce privește precizia de prelucrare se remarcă două aspecte:

fidelitatea;

repetabilitatea.

Rapiditatea prelucrării piesei:

rapiditatea în pregătirea fabricației (concepție, modificarea piesei, pregătirea produsului de prelucrat;

rapiditate de reglare a mașinii-unelte și a prelucrării propriu-zise.

Suplețea este libertatea de mișcare a sculei în raport cu piesa, în atingerea oricăror puncte situate în orice parte a piesei și parcurgerea unor traiectorii numeroase și complexe.

1.5. Clasificarea echipamentelor comenzii numerice

O primă clasificare a echipamentelor comenzii numerice se face în funcție de legătura funcțională dintre axele în mișcare (comandate succesiv sau simultan) și respectiv dintre starea acestora și operația de prelucrare propriu-zisă (deplasare însoțită sau … de prelucrare).

Echipamente de poziționare la care axele mașinii sunt comandate succesiv sau simultan (de obicei, cu avans rapid), iar în timpul deplasării pe direcția de mișcare nu se execută prelucrări mecanice.

Echipamente de prelucrare liniară, la care axele mașinii sunt comandate succesiv, iar în timpul deplasării pe axa în mișcare se pot executa prelucrări mecanice (exemple: freze, strunguri).

Echipamente de conturare, la care axele mașinii sunt comandate simultan, iar în timpul deplasării se pot executa prelucrări pe axele respective.

Fluxul informațional

Obținerea unei benzi perforate pentru comanda numerică a unei mașini-unelte în vederea execuției unei piese, presupune parcurgerea unui proces complex, care își are originea în desenul piesei și al semifabricatului utilizat.

Acest proces se poate împărți în trei faze:

stabilitatea condițiilor prealabile;

pregătirea programării;

elaborarea programului.

Pentru a avea o imagine completă asupra fluxului informațional la programarea manuală, se prezintă schema bloc din fig. 1.

Condiții prealabile. Determinarea problemei de prelucrare

A. Mijloace de lucru

1) Desenul piesei finite și desenul semifabricatului utilizat, care trebuie să conțină, în principal, următoarele informații:

definirea formei geometrice a piesei;

calitatea suprafețelor;

natura materialului;

starea de tratament termic a materialului și prescripții de tratament termic.

2) Fișe-cartoteci: strunguri cu comanda numerică. Aceste fișe trebuie să cuprindă următoarele date ale mașinii:

domeniul de lucru;

capul arborelui principal;

caracteristicile saniei;

păpușa mobilă;

puterea motorului acționării principale;

gama de turații și avansuri;

tipul comenzii;

puterea de rezoluție a comenzii;

dispozitive speciale;

accesorii.

B. Succesiunea de rezolvare:

Determinarea problemei de prelucrare

Se compară desenul semifabricatului cu desenul piesei finite. Se stabilesc locurile unde trebuie prelucrat semifabricatul și metodele de prelucrare, care trebuie utilizate.

Se poate atunci formula:

Problema de prelucrare

Este rezolvată problema de rezolvare cu mijloacele existente?

Metoda de prelucrare aleasă trebuie să fie executabilă pe un strung. Precizia și greutatea piesei nu trebuie să depășească posibilitățile strungurilor existente. În caz contrar, este necesar să se examineze:

O modificare a problemei sau achiziționarea mașinilor adecvate.

Criterii de decizie:

Forma piesei. Alegerea metodei de prelucrare adecvate este mult influențată de forma pieselor.

Adâncimea de așchiere, pe diferitele suprafețe ale piesei este determinată de adaosul de prelucrare și capacitatea de așchiere.

Pregătirea programării

După luarea deciziei în condițiile prealabile menționate mai sus, se poate trece la:

Alegerea structurilor adecvate

A. Informații necesare:

1) Domeniul de lucru al strungului, adică spațiul mașinii în care este prelucrată piesa. Acesta este limitat de diametrele de trecere admise, de exemplu D1, D2 și D3 , peste batiu; sania longitudinală și sania transversală și prin lungimile corespunzătoare acestor diametre, de exemplu L1, L2, și L3.

Între aceste cote se pot scrie relațiile:

D1 > D2 > D3

L1 < L2 < L3, lungimea fiind invers proporțională cu diametrul de prelucrare.

Figura . Domeniul de lucru

2) Gama de turații, respectiv, plaja de turații ale mașinii între turațiile maxime și minimă, care pot fi selectabile liber în program.

B. Rezolvare

Alegerea strungurilor adecvate

Se verifică posibilitățile de utilizare ale strungului și comenzii descrise în fișe prin:

compararea dimensiunii piesei cu domeniul de lucru al mașinii;

constatarea că regimurile necesare preconizate pot fi realizabile;

constatarea că mașina și comanda sa pot efectua prelucrarea formei piesei și asigura precizia de prelucrare cerută.

Strungurile alese constituie:

Grupul de strunguri care convin pentru prelucrare

Criterii de decizie:

dimensiunile spațiului de lucru;

gama de turații;

sistemul de comandă trebuie să convină din punct de vedere al preciziei de afișare și posibilității de corecție a cotelor, ca și al posibilității de programare a deplasărilor saniei, în funcție de forma pieselor (condiții de deplasare).

Elaborarea concepției de prelucrare

A. Mijloace și informații necesare

Rechizite: hârtie, creion, planșetă de desen, etc.

Mărimea lotului, adică numărul de piese identice fabricate consecutiv.

Prin concepție de prelucrare se înțelege un plan global de desfășurare a prelucrării (figura de mai jos)

Figura . Exemplul unei concepții de prelucrare

B. Rezolvare:

Elaborarea concepției de prelucrare

Concepția de prelucrare împreună cu stabilirea corespunzătoare a problemei de prelucrare, stă la baza tuturor altor lucrări. Ea trebuie să permită o prelucrare optimă a pieselor cu strungurile existente. Pentru stabilirea concepției de prelucrare se va lua în considerație mărimea lotului și termenul de fabricație.

Concepția de prelucrare se obține plecând de la:

locul și frecvența de strângere a piesei;

ordinea de strângere;

locurile de prelucrare care pot fi coordonate cu diferite strângeri.

Concepția de prelucrare se prezintă sintetic, în câteva cuvinte și sub forma unei scheme.

Concepția de prelucrare

Criterii de decizie:

Mărimea lotului poate fi hotărâtoare pentru utilizarea sculelor normalizate sau speciale.

Termenul de fabricație poate influența concepția de prelucrare în măsura în care se optimizează prelucrarea nu din punct de vedere al prețului de cost, ci din punct de vedere al timpului.

Disponibilitate suficientă a strungului.

Divizarea concepției de prelucrare în operații și determinarea succesiunii operațiilor și a strungului.

A. Informații și mijloace necesare:

Metoda de strângere, adică modul în care este strânsă piesa în dispozitivul de strângere.

Formular, foaie de reglare.

Operația cuprinde toate ciclurile de lucru pe o mașină în timpul unei fixări a piesei.

Figura. Foaie de reglare Figura . Exemplu de divizare în operații

B. Succesiunea de rezolvare

Divizarea concepției de prelucrare în operații și determinarea succesiunii operațiilor și a strungului.

Funcție de concepția de prelucrare se determină care sunt ciclurile de lucru care trebuie executate în timpul diferitelor fixări. Operațiile astfel obținute, sunt ordonate în funcție de stadiul fabricației, determinându-se strungurile adecvate.

Ordinea operațiilor și starea de prelucrare sunt determinate, în general, sub forma unei scheme.

Pentru fiecare operație se completează câte o foaie de reglare în care se trece:

numărul programului;

strângerea;

indicații pentru mașină;

indicații asupra piesei.

Criterii de decizie:

Metoda de strângere impune stabilirea următoarelor aspecte:

poziția și forma punctelor de strângere;

poziția și forma suprafețelor tamponare;

direcția și cursa organului de strângere;

forța de strângere;

deformația posibilă a piesei;

în legătură cu ordinea de strângere, bătaia radială admisibilă

Strungul adecvat se alege ținând seama de:

domeniul de lucru;

posibilitatea dispunerii sculelor;

posibilitatea de a lucra cu mai multe scule simultan și independent;

numărul sculelor disponibil;

gama de turații și avansuri;

precizia de prelucrare;

timpii de prelucrare;

puterea de antrenare;

dispozitivele auxiliare, pentru strângerea piesei;

posibilitățile specifice ale comenzii;

depozitarea și alimentarea cu piese (de exemplu avansul barei, magazin).

Operația strungul

Stabilirea dispozitivului de strângere și a bacurilor

A. Informații necesare

1). Momentul de inerție polar al unui volant se definește:

în care:

m – masa volantului, [kg];

P – mg – greutatea volantului [N];

r – raza de girație [m];

g – 9,81m/s2 – accelerația gravitațională;

– Lucrul mecanic produs prin rotirea volantului:

în care:

mr2 – momentul de inerție polar [kgm2];

n1 – turația inițială, [rot/min];

n2 – turația finală, [rot/min];

Momentul de inerție este o măsură a capacității de înmagazinare a energiei cinetice. El este în genere, important, în cazul dispozitivelor de strângere cu diametru exterior mare. Cu cât momentul de inerție este mai mare, cu atât este necesar un timp mai mare pentru acumularea unei mese în rotație la un regim determinat, respectiv pentru frânarea acesteia.

2). Fișa dispozitivului de strângere.

3). Fișele bacurilor de fixare.

Figura . Fișa dispozitivului de strângere Figura . Fișa bacurilor de fixare

B. Succesiunea de rezolvare:

Stabilirea dispozitivului de strângere

Se face plecând de la dispozitivele de strângere menționate în cartea mașinii sau în cartoteca mijloacelor de strângere. Alegerea se face ținând cont de:

metoda de strângere;

forța de strângere;

posibilitatea utilizării pentru operații consecutive;

momentul de inerție;

timpul de montaj.

Specificarea dispozitivului de strângere se face în foaia de reglaj pentru fiecare operație.

Dispozitiv de strângere

Stabilirea bacurilor de fixare

Se referă la:

forma lor, prin metoda de strângere;

natura materialului și tratamentul lor, prin calitatea și duritatea suprafeței piesei și influența procesului de uzură (de exemplu, scurgerea așchiilor pe bacuri).

Fișele dispozitivelor de strângere conțin indicații asupra bacurilor de fixare utilizabile. În cazul necesității unor bacuri speciale se vor stabili dimensiunile și toate datele necesare pentru programare, utilizând formularul, fișa bacurilor, speciale de fixare.

Bacurile de fixare stabilite se înscriu în fișa de reglare pentru fiecare operație.

Bacuri de fixare

Criterii de decizie

Metoda de strângere

Posibilitatea utilizării pentru operații consecutive este determinată de:

posibilitatea de reutilizare a bacurilor;

posibilitatea de a primi diferite bacuri;

posibilitatea de a primi tampoane, dispozitive de centrare și altele.

Moment de inerție:

Momentul de inerție influențează puterea de antrenare necesară proceselor de accelerare și frânare.

În cazul unei așchieri întrerupte, energia potențială acumulată în dispozitivul de strângere (mandrină) contribuie la reducerea variațiilor de viteză a arborelui principal.

Rezultă că în cazul unei frecvențe ridicate de schimbare a vitezei în timpul lucrului și o așchiere continuă, se recomandă folosirea unei mandrine cu moment de inerție mic, în timp ce, în cazul unei frecvențe scăzute de schimbare a vitezei și o așchiere întreruptă – o mandrină având moment mare de inerție.

Mărimea lotului determină alegerea sau nu a unui dispozitiv de strângere rapidă, cu timpi mari de montare, având în vedere că trebuie redusă la minimum cota parte a timpului de pregătire-încheiere și a timpului de fixare a semifabricatului.

Duritatea suprafeței piesei.

Calitatea suprafeței piesei, care determină alegerea unor bacuri noi sau tari.

Rezistența la uzură.

Subdivizarea operațiilor în faze și alegerea sculelor

Definiții și mijloace necesare

1). Faza, în acest caz, reprezintă acea parte a operației care cuprinde prelucrarea unui sau mai multor suprafețe ale piesei, una după alta cu aceeași sculă.

2). Fișe cartoteci de scule.

3). Formular pentru plan de operații.

4). Normativ cu valori pentru regimuri de așchiere.

Figura . Fișe cartoteci de scule.

Figura . Formular pentru plan de operații

Figura . Normativ cu valori pentru regimuri de așchiere

B. Succesiunea de rezolvare

Subdiviziunea operațiilor în faze și alegerea sculelor

Stabilirea suprafețelor de prelucrat ale piesei.

Stabilirea metodei de prelucrare utilizate pentru diferite suprafețe, ținând cont de mărimea adaosului de prelucrare (de exemplu: prelucrarea plană, strunjire longitudinală, găurire, etc.).

Stabilirea geometriei sculei (unghiul α, unghiul χ, unghiul γ, unghiul λ), a lungimii tăișului, razei la vârf și calității materialului tăișului.

Stabilirea ordinii de prelucrare, ținând seama de rigiditate și strângerea piesei.

Împărțirea în prelucrare de degroșare și de finisare.

Împărțirea suprafețelor de prelucrat ale piesei cu o anumită sculă, pe fiecare.

Faza de prelucrare

Determinarea sculei

Scula prevăzută pentru prelucrarea piesei la o fază, este căutată în fișele de scule.

Dacă nu se găsește nici o sculă potrivită, trebuie să se proiecteze o sculă specială și să se stabilească numărul de identitate și celelalte date necesare pentru programare, care trebuie trecute în fișa de reglare.

SCULA

Criterii de decizie

Schimbarea sculei

Sania trebuie poziționată în spațiul de lucru, astfel încât, schimbarea sculei să fie posibilă fără coliziuni.

Timpul necesar acestei schimbări este neproductiv. În consecință, se va studia câte scule sunt necesare și dacă metoda de prelucrare aleasă este optimă, atât din punct de vedere al timpilor, cât și al prelucrării.

Parametrii prelucrării:

Geometria de așchiere;

Lungimea tăișului;

Calitatea materialului tăișului;

Raza la vârf;

Dimensiunile cozii sculei;

Port-scula utilizată.

Subdivizarea fazelor în treceri. Alegerea accesoriilor

A. Informații și mijloace necesare

1). Puterea de antrenare a mașinii, adică puterea motorului acționării principale.

2). Lista de accesorii.

3). Formular – plan de operații.

Figura . Lista de accesorii.

Figura . Plan de operații cu reprezentarea trecerilor.

B. Succesiunea de rezolvare:

Subdivizarea fazelor în treceri

Conturul piesei de prelucrat într-o fază este studiat pentru a stabili dacă adaosul de prelucrare poate fi înlăturat într-o trecere.

Diferitele treceri sunt specificate în planul de operații.

Plan de operații cu reprezentarea trecerilor

Alegerea accesoriilor

Alegerea accesoriilor necesare unui strung se face pe baza fișei-cartotecă a mașinii și a listei de accesorii.

Accesorii

Criterii de decizie

Repartiția în treceri

Scula;

Capacitatea de așchiere care este funcție de:

rezistența și rigiditatea piesei

rigiditatea sculei și a fixării ei;

puterea de antrenare a mașinii.

Cantitatea de așchii

Forma așchiei

Determinarea metodei și mijloacelor de măsurare

A. Definiții și mijloace necesare

1). Metoda de măsurare, adică modul de determinare a unei anumite mărimi (exemplu: măsurarea cu micrometrul).

2). Fișele mijloacelor de măsurare

B. Succesiunea de rezolvare:

Determinarea metodei de măsurare

Diferitele cote ale piesei trebuie să fie controlate atât înainte, cât și după prelucrare. cotele și mijloacele de măsurare se înscriu în foaia de reglare.

Pentru a stabili mijlocul de măsurare adecvat, trebuie determinată metoda de măsurare, cota și toleranța sa.

Metode de măsurare

Mijlocul de măsurare potrivit, se alege având în vedere metoda de măsurare pentru punctele de măsurare prevăzute în desenul piesei, plecând de la fișele mijloacelor de măsurare.

Mijlocul de măsurare ales se trece în foaia de reglare.

Criterii de decizie:

poziția punctelor de măsurare;

cote;

toleranța cotelor.

Subdivizarea în faze separate

A. Definiții:

O fază separată conține desfășurarea completă a unei operații auxiliare. Faza separată se poate diviza în mișcări (deplasări) și manevre parțiale, în cazul în care formularea ulterioară a fazelor o cere.

Exemplu de faze separate la o strunjire:

B. Rezolvare:

Subdivizarea în faze separate.

După stabilirea trecerilor, se impune divizarea în faze separate. Manevrele necesare pe mașină pentru execuția fazelor, cum sunt:

schimbarea sculei;

rotirea turelei revolver;

schimbarea turației arborelui principal;

derularea subprogramelor pentru unitățile suplimentare;

opririle intermediare pentru controlul cotelor;

altele.

Se vor determina în funcție de ordinea și desfășurarea lor.

Criterii de decizie:

Faze separate

Condiții de deplasare

Funcțiuni de comandă. Comanda progresivă a arborelui principal. Comanda progresivă a avansului.

Funcții suplimentare. Comanda agentului de răcire. Oprirea arborelui principal. Rotirea pas cu pas a platoului. Comanda păpușii mobile. Schimbarea forței de strângere. Rotirea piesei în dispozitivul de strângere, etc.

Elaborarea programului

Formularea fazelor, transcrierea pe foaia de programare și obținerea datelor de planificare

A. Informații și mijloace necesare:

1). Schema spațiului de lucru, care cuprinde domeniul de lucru și cotele între punctele de referință, precum și cursele de deplasare ale săniilor portscule.

2). Schema semifabricatului cu indicarea trecerilor de prelucrare și a punctelor importante ale traiectoriei sculei .

3). Tabela cu coordonatele punctelor traiectoriei sculei.

4). Foaia de programare este un formular, în care se înscriu informațiile din cadrul frazelor sub formă necodificată și codificată. Informațiile (cuvintele) se completează în ordinea frazelor (linie cu linie) coloană după coloană.

5). Manualul de programare – o coloană destinată programatorului, care conține instrucțiunile necesare pentru programarea unei anumite mașini.

6). Codul comenzii – un tablou în care sunt reprezentate literele de adresare care corespund diferitelor funcții și decadele, care corespund valorilor numerice.

7). Datele de planificare obținute pot fi:

timp de bază;

timp efectiv (timp de bază plus timp ajutor);

necesarul de scule;

necesarul de mijloace de măsurare;

cantitatea de așchii;

etc.

B. Succesiunea de rezolvare

În exemplele date, se utilizează simbolurile din cod ISO.

Problema

Formularea frazelor, transcrierea pe foaia de programare și obținerea datelor de planificare.

Se determină punctele traiectoriei diferitelor faze. Traiectoria poate fi, fie conturul piesei, fie echidistanțele. Se reprezintă schema piesei și planul de operație. Punctele se înscriu în planul de operații și coordonatele lor în raport cu punctul zero W al piesei se trec într-o tabelă.

Se fixează poziția piesei în spațiul de lucru al mașinii.

Se calculează distanța punctului W, în raport cu punctul zeri al mașinii, fiind cunoscut dispozitivul de strângere.

Pentru formularea fazelor sunt necesare:

Schema semifabricatului;

Desenul piesei;

Planul de operații;

Lista sculelor;

Tabela cu coordonatele punctelor;

Instrucțiuni de programare.

Pentru determinarea regimurilor și modificarea lor, se va ține cont de momentul de inerție al dispozitivului de strângere și al piesei. Se poate prevede o comandă progresivă pentru obținerea regimului determinat.

1) Procedura în cazul comenzilor absolute

Cifrele care urmează adreselor X, Z, I și K sunt cotele punctelor de destinație, respectiv, centrele cercurilor, în raport cu punctul zero al comenzii. Punctul C poate fi decalat printr-o deplasare a punctului zero într-un punct favorabil programării, de exemplu, în punctul zero W al piesei. Deplasarea punctului zero C se înscrie în foaia de deplasare.

La începutul programului, sania portsculă trebuie să se găsească într-o poziție din care să poată atinge, fără greutate, prima poziție de destinație înscrisă în program.

Formarea frazelor se face ținând seama de instrucțiunile de programe specifice comenzii utilizate.

La începutul programării, se va înscrie simbolul de început de programă (%). Instrucțiunile fiecărei fraze sunt înscrise în clar, în partea stângă a foii de programare, astfel încât există posibilitatea unui control continuu al datelor.

Pe partea dreaptă a foii de programare se înscrie fraza sub formă codificată.

Criterii de decizie:

Alcătuirea cuvântului;

Alcătuirea frazei;

Natura frazei;

Comportarea memoriei comenzii.

Domeniul de turație:

Funcția pregătitoare este înscrisă în frază după numărul frazei. Cele două valori pentru coordonatele punctului de atins (X, Z) sunt înscrise în coloana „Instrucțiuni de deplasare”.

Prima deplasare a saniei în program va fi liniară în avans rapid. Funcția pregătitoare este deci: interpolare liniară. Nu intervin și prin urmare, nu se înscriu coordonatele I și K ale centrului pentru o mișcare circulară.

Turația arborelui principal codificată se înscrie prin instrucțiunea de viteză.

Scula stabilită poate fi selecționată, în funcție de codul ei și înscrisă sub adresa T, iar perechea de comutatori de corecție aleasă pentru valorile coordonatelor poziției de destinație – sub adresa D.

În coloana „Funcții similare”, sub adresa M, se programează, de exemplu, „Pornit răcire”.