u c s e n u ă P r o d u T
2 1 0 2 r o l e v i t i z o p s i D a e r a t c e i o
Bibliografie
1
BIBLIOGRAFIE [ANS75] Anserov M.A. Prisposoblenia dlia metalorejuşcih stankov. Maşinostroenie, Leningrad,1975. [CAR95] Carr Lane, Jig and Fixture Handbook, Carr Lane Manufacturing Co, USA,1995 [STĂ79] Stănescu I., Tache V. Dispozitive pentru maşini unelte. Proiectare, construcţie. Ed. Tehnică, Bucureşti, 1979. [VAS82] Vasii-Roşculeţ S. şa. Proiectarea dispozitivelor. Ed. Didactică şi Pedagogică. Bucureşti,1982. [JOS03] Josh P.H. Jig and Fixtures Design Manual. MCGRAW-HILL,2003
Documentaţie de la firme producătoare de bucşe elastice [ATS] [CAR] [EAG] [HAI] [HAR] [PRA] [SPE] [ZAG]
ATS Workholding. Workholdin g. SUA. www.atsworkholding.com Carr Lane Roemheld MFG. Co, SUA. www.carrlane.com Eagle Rock Technologies, Inc, SUA, www.eaglerockonline.com HAINBUCH America Corp. www.hainbuch.com www.hainbuch.com Hardige Inc, SUA, http://www.hardinge.com/ Pratt Burnerd America Inc, SUA, www.prattburnerd.com Speedgrip Chucks Inc, SUA, www.speedgrip.com Zagar Inc, SUA, www.zagar.com
2
BIBLIOGRAFIE [ANS75] Anserov M.A. Prisposoblenia dlia metalorejuşcih stankov. Maşinostroenie, Leningrad,1975. [CAR95] Carr Lane, Jig and Fixture Handbook, Carr Lane Manufacturing Co, USA,1995 [STĂ79] Stănescu I., Tache V. Dispozitive pentru maşini unelte. Proiectare, construcţie. Ed. Tehnică, Bucureşti, 1979. [VAS82] Vasii-Roşculeţ S. şa. Proiectarea dispozitivelor. Ed. Didactică şi Pedagogică. Bucureşti,1982. [JOS03] Josh P.H. Jig and Fixtures Design Manual. MCGRAW-HILL,2003
Documentaţie de la firme producătoare de bucşe elastice [ATS] [CAR] [EAG] [HAI] [HAR] [PRA] [SPE] [ZAG]
ATS Workholding. Workholdin g. SUA. www.atsworkholding.com Carr Lane Roemheld MFG. Co, SUA. www.carrlane.com Eagle Rock Technologies, Inc, SUA, www.eaglerockonline.com HAINBUCH America Corp. www.hainbuch.com www.hainbuch.com Hardige Inc, SUA, http://www.hardinge.com/ Pratt Burnerd America Inc, SUA, www.prattburnerd.com Speedgrip Chucks Inc, SUA, www.speedgrip.com Zagar Inc, SUA, www.zagar.com
2
Bucşele elastice (BE) împreună cu bucșele rigide în bucşa elastică
semifabricat
care sunt montate formează mecanisme cu pene multiple, care în majoritatea cazurilor nu au autofrânare
şi la care revenirea în stare netensionată se face prin proprietăţile elastice ale corpului bucşei. De exemplu BE din fig. 1 este acţionată
prin
tragere, la contactul între bacurile conice ale BE şi bucşa
rigidă în care este montată se generează forţe radiale care deformează simetric cele trei bacuri (pana multiplă). BE au curse relativ mici şi realizează precizii de centrare înalte, înalte, proprietăţi ce le recomandă pentru bazarea şi fixarea unor semifabricate care nu sunt puternic solicitate de forţe exterioare (de exemplu
prelucrări prin aşchiere de natură semifinisare, finisare) dar pot fi solicitate și la forțe, momente de așchiere asociate degroșărilor . BE standard au o durabilitate mare aprox. Fig. 1. Principiul constructiv al unei BE cu con invers
3.000.000 cicluri de prindere, şi pot fi folosite la turaţii înalte 20.000 rot/min
3
a
b
c
Fig. 1’. Influenţa raportului deintre dimensiunea piesei şi dimensiunea de prindere a BE asupra zonelor de contact
a. Cazul ideal când BE are aceeaşi dimensiunea de prindere ca şi semifabricatul. În această situaţie se realizează contacte complete atât între semifabricat şi bacuri cât şi între conurile BE şi bucşei rigide. Ca urmare concentricitatea şi strângerea se realizează la nivel optim. b. Dacă BE este mai mare fălcile au tendinţa să se rotească, contactul între semifabricat şi piesă se face defectuos doar în trei zone mediane ale bacurilor. Ca urmare semifabricatul poate oscila între fălcile BE cu influenţe negative asupra concentricităţii şi cilindricităţii suprafeţei rotunde aşchiate. În plus piesa este trasă suplimentar spre interior. interior. c. Dacă bucşa este mai mică contactul între semifabricat şi piesă se face pe şase muchii ale bacurilor. Dacă nu este aplicată o forţă de acţionare suficientă semifabricatul poate oscila între fălcile BE cu influenţe negative asupra concentricităţii şi cilindricităţii suprafeţei rotunde aşchiate. Există riscul deformării plastice locale a semifabricatului.
Ca urmare se recomandă [HAR] ca pentru o bucşă dată care strânge arbori, variaţia diametrului semifabricatului să fie în intervalul -x mm... +y mm (de exemplu pentru BE Hardinge intervalul de varia ţ ie ie a diametrului este -0.025 mm ... + 0.05 mm), unde y>x, deci este considerat mai avantajos cazul c decât4 b.
1. BE CU UN SINGUR CON UTILIZATE LA PRINDEREA SEMIFABRICA SE MIFABRICATELOR TELOR TIP ARBORE
a
a. BE cu con invers şi coadă filetată, cu acţionare prin tragere, pentru prinderea pieselor tip arbore. arbore. Sunt cele mai frecvent utilizate, realizează precizii mari la coaxialitate. b
b. BE cu con invers staţionară, cu coadă nelfiletată cu acţionare prin împingere pe con sau pe faţa frontală. Este singurul tip de BE care permite controlul lungimii piesei deoarece bucşa nu se deplasează axial la acţionare (vezi subcapitolul Precizia realizată).
c
c. BE cu con direct cu coadă nefiletată acţionată prin împingere (actualmente rar utilizate) Fig. 2. Tipuri de BE p entru arbori [HAR]
5
2. BE PENTRU AVANSUL SEMIFABRICATELOR TIP BARĂ a
b
Fig. 3. Tipuri de BE pentru avansul barelor [HAR] BE utilizate pentru avansul barelor se construiesc în variantă nereglabilă (fig. 3a) sau reglabilă (fig. 3b). Se observă că acestea nu au conuri prin care să se deformeze bacurile la fiecare ciclu de funcţionare . BE nereglabilă lucrează în starea normal închisă: înaintea tratamentului termic fălcile se strâng până la contact şi apoi se tratează, rămânând în acestă stare. Bara semifabricat introdusă în alezajul BE este automat strânsă. BE reglabilă este dotată
bucşă filetată prin intermediul căreia se poate regla tensionarea fălcilor BE.
6
Fig. 3b. BE HAINBUCH pentru avansul barelor [HAI]
Prin intermediul unei chei speciale BE este tensionată în interiorul bucșei care face legătura cu țeava acționată de către motorul pneumatic liniar. Reglarea forței de strângere a piesei are efecte benefice asupra frecărilor și uzurii premature a BE, dar și evitarea amprentării piesei.
Fălcile BE pot fi placte cu trei materiale: plastic pentru țevi cu suprafață exterioară care nu trebuie deteriorată; ceramic-care au o duritate mare și se uzează greau, recomandat pentru bare/țevi cu profil circular din oțeluri speciale rezistente la rugină, la acizi, carburi metalice-recomandate în aceleași condiții enumerate la material ceramic.
7
3. BE PENTRU PRINDEREA SCULELOR CU COADĂ CILINDRICĂ BE pentru prinderea sculelor cu coadă cilindrică au următoarele particularităţi: - au două conuri: unul cu autofrânare la limită α≈7º cu rol de amplificator de forţă şi unul fără autofrânare de contact cu bucşa filetată de acţionare manuală; - au o elasticitate ridicată dearece sunt dotate cu un număr mare de degajări făcute în două sensuri. În acest mod se realizează un contact ferm şi o presiune distribuită pe toate bacurile BE fără a fi necesară o forţă de acţionare prea mare. Pentru reglarea axială a sculei se poate utiliza [HAR] un sistem format dintr-un inel cu două O-ring-uri (fig. 4). Se instalează BE pe capătul cilindric al sculei, se plasează subansamblul inelar pe coada sculei la lungimea dorită şi tot ansamblul în alezajul conic al corpului mandrinului după care se înşurubează manşonul filetat.
Fig. 4. Mandrină cu BE pentru scule cu coadă cilindrică [HAR]
8
Fig. 5. BE şi mandrină pentru scule cu coadă cilindrică [HAI]
4. BE EXPANDABILE (BE PENTRU STRÂNGEREA ALEZAJELOR)
a
b
c
Fig. 6. Dornuri cu BE expandabile [HAR]
Pentru prinderea corectă pe alezaje lungi se utilizează BE cu două conuri, care asigură o deformare elastică egală la ambele capete ale BE. În figura 6.a se găsesc mai multe dornuri autocentrante care sunt acţionate prin intermediul pinolei strungului sau maşinii de rectificat rotund. În figura 6 b sunt câteva exemple de dornuri orientate între vârfuri. În figura 6 c este schiţat un dorn din figura 6a. Se observă cursa axială limitată care protejează BE. 9
BE expandabile strâng pe alezaje de maximum 150 mm. Deoarece realizează, în general, o fixare mai puţin rigidă decât cele care strâng arbori sunt utilizate pentru solicitări medii.
a
b
Fig. 7. BE cu două conuri cu orientări opuse, normalizate în Romania BE bilaterale cu conuri având orientări opuse nu deplasează axial semifabricatul în timpul procesului de strângere spre deosebire de BE din fig. 6. Dornul autocentrant din fig. 7 b este acţionat manual prin piuliţa 4. Bucşa rigidă 3 este glisantă pe corpul 1 şi nu se poate roti sub influenţa momentului de frecare exercitat de gulerul piuliţei datorită unei pene (nefigurate, însă este vizibil canalul de
pană). Nici BE nu se poate roti datorită ştiftului filetat 5 a cărui cap intră în una din degajările corpului BE.
10
5. BE CU CONURI MULTIPLE
BE cu conuri multiple permit o deformare mai
uniformă a BE şi în consecinţă realizează o distribuţie cvasiconstantă a
presiunii
asupra
semifabricatului
Fig. 7’ Dorn autocentrant cu BE cu con multiplu [SPE]
În figura de mai sus este reprezentat un dorn autocentrant cu BE cu conuri multipe, bazat între vârfuri, destinat operaţiilor de strunjire finisare şi rectificare. La acţionarea piuliţei forţa se transmite la BE expandabilă. Semifabricatul este împins pe direcţie axială spre un umăr al dornului pe care se sprijină. Pentru protecţie, cursa piuliţei este limitată. a
b
c
BE cu conuri multiple pot avea diferite forme: cu inserţii elastice (fig. 7” a), f ără inserţii (fig. 7” b), cu suprafaţă de contact cu semifabricatul profilată (fig. 7” c). Aceste BE pot realiza precizii de coaxialitate până la 0.012 mm [SPE]
11
6. BE CU FĂLCI APLICATE (AMOVIBILE) Datorită cursei mici a BE monobloc, pentru a acoperi un interval mai mare a diametrelor strânse este necesară achiziţionarea unui set de BE, situaţie care generează probleme legate de schimbarea acestora, depozitare, plus costul lor iniţial. Se aplică mai multe metode de diminuare a fenomenului mai sus amintit: - utilizarea BE cu fălci aplicate (amovibile), detaliate în subcapitolul curent; - utilizarea BE cu fălci libere (vezi subcapitolul 7); - ataşarea de bucşe distanţiere (BE fără conuri) la BE monobloc, soluţie care se aplică de obicei în cazul BE expandabile.
Fig.8. BE cu bacuri amovibile
Principiul BE cu bacuri amovibile (BEBA) este următorul: se utilizează o bucşă elastică de bază căreia i se ataşează după necesităţi bacuri (fălci) uşor schimbabile (amovibile). Efectele sunt următoarele: - deoarece un set de bacuri este cu ≈ 60% mai ieftin decât o BE monobloc iar o BE de bază este mai scumpă cu ≈ 30% efectul economic este evident pozitiv; - bacurile sunt disponibile într-o mare varietate de forme, materiale, durităţi care acoperă o paletă foarte largă de necesităţi; - bacurile necesită un spaţiu de depozitare mult mai redus decât BE monobloc; - BEBA trebuie concepute astfel încât schimbarea bacurilor să se facă cât mai rapid; - BEBA sunt în general mai puţin precise la realizarea concentricităţii decât BE monobloc datorită bacurilor care au inerent 12 abateri de la concentricitate între suprafaţa de contact cu piesa şi cea de centrare în BE.
TIPURI DE BEBA [HAR]
Câteva dintre tipurile de BEBA cele mai răspândite sunt: a. BEBA CU FIXAREA BACURILOR PRIN ŞURUBURI RADIALE (sistemul clasic) - Bacurile cu şurub radial sunt cele mai ieftine bacuri aplicate. - Fixarea este rigidă şi sigură. - Schimbarea
bacurilor
se
poate face doar demontând BE. - Găurile din zona conică a BE pot cauza o uzură neuniformă a suprafeţei conice de contact a bucşei rigide, reducţiei sau axului
MU
în
care
este
montată, astfel funcţionarea altor tipuri de BEBA care s-ar monta în locul acesteia poate fi
Fig. 9. BE cu fălci fixate cu şurub radial
compromisă
13
b. BEBA CU FIXAREA BACURILOR PE COADĂ DE RÂNDUNICĂ ŞI ŞTIFT FILETATE CU CON DE CONTACT INTERIOR
Avantajele şi dezavantajele sistemelor din figurile 10 şi 11 sunt următoarele: Fig. 10. BEBA tip CB [HAR]
-Schimbarea bacurilor se face fără demontarea
bucşei elastice.
c. BEBA CU FIXAREA BACURILOR PE COADĂ DE RÂNDUNICĂ ŞI ŞTIFT FILETATE CU CON DE CONTACT EXTERIOR
- Ştifturile cu suprafeţe conice de contact sunt montate în BE de bază, fapt ce simplifică instalarea bacurilor şi le ieftineşte. - Şocurile la introducerea de noi semifabricate tip bară se închid prin ştifturile filetate. - Sunt relativ scumpe faţă de cele clasice
datorită profilului de blocare a bacului şi a alezajelor care trebuie să fie precis poziţionate. Fig. 11. BEBA tip CT [HAR]
14
a
d. BEBA CU FIXAREA BACURILOR PE
COADĂ DE RÂNDUNICĂ ŞI SISTEM DE Fig. 12. BEBA tip S [HAR]
b
d
c
e
f
GHIDARE AMOVIBIL Bacul are un umăr cu două profile (fig. 12d): unul dreptunghiular destinat ghidării şi închiderii de forţe de aşchiere (fig. 12b) sau forţe de izbire la încărcarea unei noi bare (fig. 12c) şi un profil coadă de rândunică central cu care ia contact sist. de ghidare (fig.12 f, g). Instalarea unui bac presupune următoarea succesiune de operaţii: plasarea sistemului de ghidare pe bac (fig. 12e) şi strângerea lui uşoară (şurubul stânga dreapta apropie cele două piese de contact), inserarea întregului ansamblu în canalul din BE, strângerea finală. Avantajele sistemului sunt: -Nu există găuri pe suprafaţa de contact cu conul bucşei rigide, în consecinţă acesta se va uza uniform. - Nu există găuri filetate în BE sau în bacuri, deci la o deteriorare a filetului sistemului de ghidare, doar acesta trebuie înlocuit, neafectând celelalte componente. - Bacurile se pot schimba fără a demonta BE.
g
15
7. BE CU FĂLCI LIBERE BE cu fălci libere (BEFL), după cum sugerează şi denumirea, sunt BE simplificate din care s-a reţinut doar zona activă: bacurile. La modelele actuale revenirea la starea netensionată se face prin inserţii elastice (uzual cauciuc vulcanizat care are
propietăţi amortizoare, cu dezavatajul riscului dezlipirii) plasate între bacuri. Astfel este realizată şi distribuţia unghiulară uniformă a bacurilor, condiţie esenţială pentru realizarea unei precizii la concentricitate ridicate. BEFL intră în dotarea strungurilor automate mono şi multiax. a
b
c
Ca şi BE monobloc sau BEBA, BEFL sunt construite într-o
mare
varietate de
forme: cu 3 sau mai multe bacuri (fig. 13 a, c), cu
suprafeţe de strângere cu secţiune circulară, pătrată, hexagonală (fig. 13c).
Fig. 13. BEFL cu con invers [HAI]
16
Avantaje asociale BEFL sunt comparativ cu BE monobloc sau cu bacuri aplicate: - au curse puțin mai mari; - distribuția mai bună a presiunilor pe piesa strânsă (fig. 13b), strângerea este mai rigidă, în consecință regimurile
de așchiere ale piesei pot fi mai intense; - înlocuirea rapidă (în mai puțin de 20 de secunde) (fig. 15); - forțe de acționare mai reduse (deformarea elastică a inserțiilor elastice dintre bacuri necesită forțe mult mai mici
decât cele care deformează BE monobloc); - BEFL au un gabarit axial mai mic decât celelte BE, - BEFL sunt în general mai ieftine decât BE monobloc. a
b
c
Fig. 14 [HAR].
BEFL se montează într-un corp intermediar care la rândul lui este asamblat direct sau indirect pe flanşa axului strungului. În figura 14 b sunt reprezentate mai multe scheme de montaj pe diferite tipuri de axe. Acţionarea este de obicei pneumatică prin intermediul unui antrenor care are un alezaj prin care17trece
a1
a2
a
Fig. 15. Dispozitive de montare/demontare rapidă a BEFL [HAR]
b1
b2
Avându-se în vedere că aceste BE sunt instalate frecvent pe strunguri automate multiax sunt necesari timpi scurţi de schimbare a BEFL. Acestă operaţie se face cu ajutorul unor dispozitive specializate care exploatează alezajele axiale existente câte unul sau două în fiecare bac. În fig. 15.a este schematizat un astfel de dispozitiv acţionat de către un motor hidraulic liniar 18 cu simplu efect, iar în fig. 15.b un dispozitiv manual (vezi HAINBUCH_MANOK_large.wmv).
8. BE CU FĂLCI PRELUCRABILE BE se utilizează economic în producţia de serie. Pot apare situaţii în care dacă s-a defectat o BE şi nu există una
identică în stoc, ca urmare a întreruperii producţiei s-ar produce prejudicii importante. În acest scop se recomandă folosirea BE cu fălci prelucrabile (emergency collets). Acestea au un alezaj de diametru mic deci o grosime relativ mare a fălcilor şi pot fi prelucrate rapid şi aduse la dimensiunea necesară de strângere. Operaţia se face de obicei chiar de cel care lucrează pe MU prin strunjire şi/sau rectificare. La prelucrarea bacurilor, pentru realizarea rigidităţii ansamblului se inserează ştifturi rectificate între fălcile BE (fig. 16). BE cu fălci prelucrabile necălite pot fi exploatate pentru prinderea 300 ... 500 de semifabricate.
Fig. 16. BE cu bacuri profilabile
19
9. BE CU CAPACITATE DE DEFORMARE ELASTICĂ MĂRITĂ a
b
Fig. 17. BE cu capacitate de deformare elastică mărită c
d
În cazul semifabricatelor în trepte care au suprafaţe de dimensiuni mai mari decât cea prinsă în BE, suprafeţe care sunt plasate în interiorul BE (fig. 17), este necesar ca BE să se poată deforma relativ mult
pentru
a
permite
introducerea,
scoaterea semifabricatului din dispozitiv În acest sens se utilizează BE speciale cu mai multe bacuri care se pot deforma mai uşor, care în general necesită un tratament termic pretenţios. Starea netensionată a BE este cu fălcile deschise. Relaţia de calcul a cursei este [HAR]: 2 tg ( / 2) ci
(1) În fig. 17 c şi d se utilizează o aceeaşi BE pentru două operaţii, deoarece diferenţele de diametre sunt mari se utilizează
şi o BE intermediară fără conuri.
20
Dispozitive de prindere tip mandrină cu bacuri (universal)
- Semifabricatele care pot fi prinse în mandrinele cu bacuri pot avea şi dimensiuni mari şi foarte mari. - Variaţia diametrelor strânse mare, deci se elimină necesitatea deţinerii unui stoc apreciabil de mandrine.
Dispozitive de prindere cu bucşă elastică - Dimensiunile suprafeţelor fixate în BE sunt limitate: de exemplu: BE standard în Romania 4mm ... 52mm; însă se utilizează curent şi BE cu diametre de strângere de la 0.4 mm până la 150 mm. - BE dau rezultate mai bune la prinderea profilurilor necirc.
- Mandrinele pot fi aplicate în producţia de serie mică unicate.
- BE sunt dispozitive ieftine comparativ cu mandrinele, BE cu fălci aplicate sunt şi mai ieftine.
- Universalele pot strânge piese de diametre relativ mari şi cu forme complicate, chiar asimetrice.
- Durabilitatea unei BE călite şi durificate (≈ 3.000.000 cicluri) este mult mai mare decât a fălcilor unei mandrine.
- Universalele pot strânge piese rugoase şi cu abateri relativ mari de formă (de ex. piese turnate).
- Forţele centrifuge nu crează probleme (nmax ≈ 20.000 rot/min).
- Mandrinele cu bacuri acţionează asupra piesei pe suprafeţe limitate deci nu sunt recomandate pentru prinderea pieselor cu pereţi subţiri.
- BE realizează o foarte bună coaxialitate deoarece zona de strângere nu este în consolă.
- Fălcile pot fi prelucrate în stare montată pe mandrină prin strunjire sau rectificare
- Necesitatea deţinerii unui set de bucşe elastice care să acopere un interval mai mare de diametre, probleme legate de depozitare şi gestionare. - În anumite condiţii stricte presiunea de strângere este relativ uniformă deci se pot strânge piese cu pereţi subţiri. - BE cu fălci prelucrabile (emergency collets) pot fi aduse la 21 de dimensiune de fixare dorită, sunt utilizate în cazuri
Efectuaţi clic pe titluri (link -ul este activ când cursorul se transformă din săgeată în mână)
22
1. AUTOFRÂNAREA BE 1. BE care nu au autofrânare au un semiunghi α al conului de 10º ... 15º. Aceste BE se utilizează pentru prinderea semifabricalelor. Dacă acţionarea este manuală la detensionarea mecanismului fălcile BE eliberează semifabricatul din strângere datorită energiei elastice acumulate în corpul BE. La acţionarea mecanizată, de obicei pneumatică, este necesar doar un motor liniar cu simplă acţiune, cu avantaje privind simplitatea acestuia şi consumul de fluid la un ciclu de lucru. 2. BE cu autofrânare sau autofrânare la limită au un semiunghi α al conului < 7º şi se utilizează la prinderea sculelor cu coadă cilindrică datorită necesităţii unui raport de transmitere a forţei mare. 3. BE fără con se plasează pe o BE cu conuri în scopul atingerii diametrului de strângere (vezi fig. 19)
Fig. 18. BE cu rol de bucşe intermediare
Fig. 19. Bucşă elastică staţionară cu con invers, α =15º, normalizată în Romania
BE pot avea un con sau două orientate în acelaşi sens (fig. 6c) sau în sensuri opuse (fig. 7b).
23
2. CONTACTUL ÎNTRE CONURILE BE ŞI BUCŞA RIGIDĂ
Din experienţa practică se recomandă a
[VAS82] o diferenţă de ≈1º între conul BE şi conul bucşei rigide asociate. În cazul BE cu con direct bucşa rigidă are un unghi de 29º iar în cazul BE cu con invers Zona de contact
b
31º. În ambele cazuri contactul iniţial se face pe o suprafaţă îngustă în zona extremală a
bucşelor, deci deformarea fălcilor care sunt grinzi în consolă se face mai uşor datorită
braţului maxim al forţelor deformatoare, în plus sistemul lucrează mai lin şi fără Fig. 20a. Unghiuri ale conurilor BE, bucşei rigide
înţepeniri. 24
Fig. 20 b. Profilarea conurilor
În vederea atenuarii fenomenului de înţepenire a BE se recomandă profilarea conului BE (fig. 18b) astfel încât contactul cu bucşa rigidă să se facă central. Astfel deformarea fălcilor este uniformă cu repercusiuni pozitive asupra preciziei de prindere.
25
NUMĂRUL DE BACURI ŞI PROFILUL LOR - 2 bacuri, se utilizează pentru aplicaţii speciale;
- 3 bacuri, sunt cele mai des utilizate, realizează maximum de precizie la concentricitate; Se recomandă [VAS82] utilizarea:
3 bacuri pentru <30 mm;
4 bacuri pentru intervalul 30 mm ... 80 mm;
6 bacuri pentru
> 80 mm.
- 4 bacuri, se utilizează la strângerea pe suprafeţe de dimensiuni mai mari, în scopul micşorării efortului de deformare în special pentru profile poligonale.
Fig. 21. Exemple de bacuri ale BE
- Mai mult de 4 bacuri: 6, 8 se utilizează pentru BE
26
Zona de strângere a bacurilor se profilează dacă suprafaţa semifabricatului are abateri de formă, este prelucrată prin
degroşare sau este bară calibrată care se va aşchia ulterior. În aceste circumstanţe prin profilarea suprafeţelor de fixare ale bacurilor, se repartizează mai bine presiunea aplicată creşte forţa şi momentul de frecare pe suprafaţa de strângere a semifabricatului. a. Profilul cu canale perpendiculare discretizează strângerea şi nu produce a
d
deformări plastice dacă forţa de acţionare este corect aleasă. b. Bacurile profilate tip filet sunt utilizate pentru strângerea supr afeţelor cu mici găuri. c. Asemănător cu a dar cu o presiune mai
mică asupra suprafeţei strânse. b
e
d. Profilarea sub forma dinţilor de
fierăstrău realizează coeficienţi de frecare mari atât pe direcţie radială cât şi la rotire. e. Profilul diamant este destinat unor
lucrări grele, când fălcile se imprimă uşor în c
f
semifabricat. f. Profilarea circulară este des utilizată la strângerea profilelor poligonale.
27
a
Majoritatea BE au zona activă de strângere a bacurilor profilată pentru o b
singură dimensiune, pentru semifabricate scurte se utilizează BE în trepte care permit strângerea pe două suprafeţe diferite.
Fig. 23. BE cu bacuri în trepte [HAR]
28
PROFILĂRI SPECIALE ALE BACURILOR a
c
Fig. 24a. Prinderea unei piese care are două plane de simetrie într-o BE specială cu patru bacuri
Fig. 24b. Prinderea unei
b
piese pe o suprafaţă filetată şi
aşezare pe suprafaţa frontală a BE.
Fig. 24c. Prinderea unei piese asimetrice într-o BE specială.
Nu este figurată contragreutatea necesară echilibrării dispozitivului. Fig. 24. BE cu profilare specia lă a bacurilor [HAR]
29
a Forma şi precizia unghiulară a execuţiei degajărilor din corpul BE influenţează direct elasticitatea BE şi precizia de concentricitate/coaxialitate. b
a. Degajările drepte sunt ieftine, rigiditatea grinzilor în consolă este maximă şi în
consecinţă se utilizează în aplicaţii unde cursele bacurilor sunt mici. b. Pentru mărirea elasticităţii se utilizează degajări drepte terminate cu câte o
gaură străpunsă.
c
c. BE din figura 21 c au degajări în formă de lacrimă (tear-drop slot) care
profilează grinda aproximativ într-una de egală rezistenţă. d
d. Degajările înclinate se utilizează pentru BE cu profil poligonal (pătrat, dreptunghi, hexagon) unde există pericolul de înţepenire a muchiei unui semifabricat într-o degajare radială. e. Degajările cu două grosimi se aplică la BE care prind diametre foarte mici, mai
e
mici decât lăţimea normală a unei degajări. Fig. 25. Tipuri de degajări
30
1. ACŢIONAREA MECANIZATĂ A BE
1.1 ACŢIONAREA PNEUMATICĂ PRIN TRAGERE A BE CU CON INVERS ŞI COADĂ FILETATĂ
Suprafețe de centrare
BE cu con invers şi coadă filetată este instalată frecvent pe strunguri sau maşini de rectificat rotund. BE este centrată pe con şi pe zona rectificată a cozii, deci pe două elemente diferite ale sistemului, dar care sunt într-o
relaţie de coaxialitate strânsă. Realizează o precizie relativ mare la concentricitate. Acesta depinde în principal de abaterile radiale ale axului principal, de precizia de execuţie a BE şi a bucşei rigide. Grinzile în consolă sunt solicitate la tracţiune şi încovoiere. BE este acţionată de un motor pneumatic liniar montat în partea terminală a axului principal (vezi cursul Acţionări fluidice ale dispozitivelor )
prin intermediul unei ţevi înşurubate în coada
BE. Cursa activă constă în tragerea BE. Prin interiorul ţevii se poate face alimentarea cu semifabricate tip bară. Sistemul nu permite un control riguros al lungimii aşchiate
Fig. 26. Acţionarea BE cu con invers şi coadă filetată
deoarece piesa se retrage odată cu BE.
31
1.2. ACŢIONAREA PNEUMATICĂ PRIN ÎMPINGERE A BE CU CON DIRECT BE cu con direct se utilizează din ce în ce mai rar. Se instalează în axul principal al strungurilor manuale. BE este centrată pe con şi pe zona rectificată a cozii. Realizează o precizie mare la concentricitate. Acesta depinde în principal de abaterile radiale ale axului principal, de precizia de execuţie a BE şi a
bucşei rigide. Grinzile în consolă sunt solicitate la compresiune
şi încovoiere. BE este acţionată de un motor pneumatic liniar montat în partea terminală a axului principal (vezi cursul Acţionări fluidice a dispoz. ) prin intermediul unei
ţevi. Cursa activă constă în împingerea BE. Prin interiorul
ţevii
se
poate
face
alimentarea
cu
semifabricate tip bară. Sistemul nu permite un control riguros al lungimii
Fig. 27. BE cu con direct acţionată prin împingere
aşchiate deoarece piesa se deplasează odată cu BE.
32
1.3. ACŢIONAREA PNEUMATICĂ PRIN ÎMPINGERE PE CON A BE CU CON INVERS
Sistemul permite un control riguros al lungimii piesei deoarece BE este sprijinită frontal de un capac şi nu se deplasează axial (vezi subcap. Precizia realizată). Sistemul nu este foarte precis la coaxialitate din cauza numărului mai mare de
piese
implicate
în
centrarea
semifabricatului. Grinzile în consolă sunt solicitate doar la încovoiere. BE este acţionată de un motor pneumatic liniar montat în partea terminală a axului principal (vezi cursul Acţionări fluidice)
prin intermediul unei ţevi. Cursa
activă constă în împingerea BE. Prin interiorul ţevii se poate face alimentarea cu
Fig. 28. BE cu con direct staţionară acţionată prin împingere
semifabricate tip bară
33
2. ACŢIONAREA MANUALĂ A BE Deoarece for ţele necesare deformării unei BE nu sunt mari, un mecanism amplificator de forţă cu filet este de cele mai multe ori suficient (fig. 29, 30). Dispozitivul din fig. 31 utilizează forţa arcurilor disc 3 pentru acţionarea BE şi axul excentric 4 pentru desfacere.
Fig. 29.
Fig. 30.
Fig. 31. (S)
34
BE de dimensiuni mai mici se execută din ARC 8, 9 şi OSC 8, 10 iar cele mai mari din OLC10, OLC15. Pentru a rezista la uzură bacurile trebuie să aibă 55 ... 60 HRC, iar corpul care trebuie să fie elastic 30 ... 35 HRC
35
Semnificative pentru dispozitivele autocentrante cu BE sunt concentricitatea / coaxialitatea, poziţia axială şI abaterile de formă ale semifabricatului prins în BE: 1. CONCENTRICITATEA Concentricitatea se măsoară prinzând în BE un ax prelucrat foarte precis (etalon) şi
măsurând bătaia radială la o lungime dată de suprafaţa frontală a BE. BE uzuale realizează precizii de concentricitate de 0.02 mm ... 0.05 mm, însă pentru
construcţii speciale se pot atinge şi 0.005 mm [HAR, PRA, SPE].
Fig. 32. Schema măsurării concentricităţii
2. POZIŢIA AXIALĂ A SEMIFABRICATULUI Dacă semifabricatul fie bară, fie individual este strâns într-o BE iar dispozitivul nu este dotat cu un reazem axial care să nu se deplaseze odată cu BE, precizia de poziţionare axială este mică depinzând de unghiul conului BE şi de
toleranţa suprafaţei de strâns:
TD
2 tg 2
(2)
36
Fig. 33. Variaţia poziţiei axiale a semifabricatului strâns într -o BE În figura de mai sus, un semifabricat arbore în două trepte este bazat după schema: dublă centrare pe treapta de diametrul mic (sunt preluate 4 grade de libertate) şi sprijin pe faţa frontală a BE (este preluat un grad de libertate). Se presupune că se aşchiază suprafaţa frontală a piesei cu un cuţit reglat la cotă (căruciorul se opreşte la cotă fixă în sistemul asociat MU). În fig. 33 sunt reprezentate trei cazuri de prindere a semifabricatului pe trei diametre diferite într-o BE cu con invers care
lucrează prin tragere: - diametrul semifabricatului este egal cu cel de strângere (cazul ideal), situaţie în care se face reglajul poziţiei cuţitului; - diametrul semifabricatului este mai mic decât diametrul de strângere a BE, caz în care rezultă o cotă axială mai mare deoarece semifabricatul este poziţionat axial mai retras; - diametrul semifabricatului este mai mare decât diametrul de strângere a BE, caz în care rezultă o cotă axială mai mică deoarece semifabricatul este poziţionat mai în faţă
37
În figura 34 este schiţată soluţia pentru anularea erorii de poziţionare axială
aplicabilă unei BE cu con invers care lucrează prin tragere: semifabricatul trebuie sprijinit pe un element care nu se deplasează axial odată cu BE. Semifabricatul este introdus prin capacul de rezemare (atenţie nu se realizează centrarea pe alezajul capacului) între bacurile BE până la contactul umărului său cu
suprafaţa de rezemare a capacului. La acţionarea BE semifabricatul este împins spre capac realizându-se o sprijinire fermă. Sistemul este simplu şi precis însă relativ scump din cauza caracterului de unicat al capacului. Fig. 34. Soluţia pentru sistemul rezemării pe un capac plasat pe axul principal
Fig. 35. Soluţii de rezemare care anulează eroarea de poziţionare axială pentru BE
38
O soluţie mai ieftină decât cele schiţate în fig. 36 este utilizarea unui disc de rezemare mobil pentru anularea erorilor de poziţionare axială. Ciclul de lucru este: - curăţirea feţelor discului şi a părţii frontale a axului principal; - plasare piesă în alezajul discului; - poziţionare ansamblu piesă-disc între bacurile BE, respectiv pe faţa axului: - acţionare BE. Sistemul are în principal două dezavantaje: - productivitate mai mică decât cel anterior; - vulnerabilitate la aşchii care se lipesc pe suprafeţele active şi nu sunt îndepărtate. Fig. 36. Discul de rezemare mobil pentru anularea erorilor de poziţionare axială
3. ABATERI DE FORMĂ ALE PIESELOR CU PEREŢI SUBŢIRI STRÂNSE ÎNTR -O BE Abaterile de formă ale suprafeţelor semifabricatelor prinse în BE se
reflectă şi în forma semifabricatului prelucrat. De exemplu un semifabricat tubular (fig. 37.1), bazat şi fixat într-o BE (fig. 37.2) se va deforma elastic datorită exercitării unei presiuni aproximativ constante pe
suprafaţa de prindere. După prelucrarea pe
exterior (fig. 37.3) şi
eliberarea din dispozitiv îşi va reveni erorile de formă fiind prezente şi pe
suprafaţa exterioară prelucrată (fig. 37.4) .
Fig. 37. Abaterile de formă a piesei cu
39
1. CURSA BE
Raportul de transmitere a cursei bacurillor unei BE cu un con se calculează cu relaţia: ic
tg ci 2
ce
(3)
Unde ce este deplasarea radială a unui bac, c i este deplasarea axială a BE, iar α este unghiul conului BE. ci trebuie să compenseze jocul iniţial între BE netensionată şi suprafaţa de strâns ( j0 ) şi toleranţa
suprafeţei de strâns (TD) ci
j0 T D
2
2 tg
(4)
BE cu două conuri orientate în opoziţie au o capacitate aproximativ dublă de acoperire a variaţiei dimensionale a suprafeţei de strâns comparativ cu BE cu un con. Se recomandă curse ale bacurilor limitate la: 2ce 0.05 d unde d este diametrul de strîngere măsurat în mm.
40
] m m [ e c 2
d[mm]
2ce 0.05 d
În general nu se recomandă ca barele bazate și fixate în BE să aibă o variație a diametrului mai mare decât 0,15mm [JOS03]
41
2. FORŢA DE STRÂNGERE DEZVOLTATĂ DE BE 2.1. FORŢA DE STRÂNGERE DEZVOLTATĂ DE O BE CU CON INVERS CARE LUCREAZĂ PRIN TRAGERE Notaţii: 1
coef. frecare între conul BE şi conul bucşei rigide
2
coef. frecare între bac şi semifabricat
1
forţa de tragere a unui bac
1
forţa de strângere dezvoltată de un bac
F e
1
forţa de deformare elastică a unui bac
N 1
forţa normală pe conul unui bac
F 1
proiecţia rezultantei R 1 , perpendiculară pe axa piesei
P 1
proiecţia rezultantei R 1 , paralelă pe axa piesei
F a F s
Fig. 38. Tabloul forţelor care acţionează pe un bac al BE cu con invers care lucrează prin tragere
F 1 P F 1 a 1 2 s 1 1 F 1 F s F e (5) P 1 F 1 tg 1 2
Considerând că forţele repartizate pe bacuri sunt egale rezultă:
1 2 F s tg 1 2 2 F a F e tg
Dacă piesa nu (6) este sprijinită 2 0
1 2 (7) tg 1 2
F a F e tg F s
42
2.2. FORŢA DE STRÂNGERE DEZVOLTATĂ DE O BE CU CON INVERS ACŢIONATĂ FRONTAL
În prima etapă asupra piesei nu acţionează forţe de
aşchiere. Deoarece BE este staţionară (nu se deplasează axial) nu are importanţă dacă semifabricatul este sau nu sprijinit axial. În figura alăturată s-au utilizat aceleaşi notaţii ca în subcap 2.1, în plus apar forţele de pe capac (indice 3). Se
consideră acţiuni exercitate de către bucşa rigidă asupra BE Fig. 39. Tabloul forţelor care acţionează pe un bac al BE
F 1 P 3 1 1 1 1 F 1 F s F e 3 F 3 P 1 F 1 tg 1 2
(8)
forţele N1 şi 1N1.
Considerând că forţele repartizate pe bacuri sunt egale rezultă:
1 3 2 F e sin 1 2
cos F s F a
(9)
În relaţiile 7 şi 8 Fe se calculează pentru BE cu degajări drepte cu relaţia:
F e k
d 3 t j l 3
(10)
Unde d este diametrul corpului BE, t este grosimea grinzii în consolă, j este jocul iniţial între bacuri şi piesă, l este lungimea grinzii în consolă, toate măsurate în mm; k este un coeficient dependent de numărul bacurilor: k=600 pt. Z=3; k=200 pt. Z=4. Rezultatul este măsurat în daN. 43
1. BE CU OPRITORI AXIALI ŞI EJECTOARE
Vezi collet_stop.wmv
Fig. 40. Soluţii pentru ansambluri BE+opritor/ejector [HAR]
44
Fig. 41. Opritor- ejector universal pentru BE [HAR] (facultativ) (S)
45
Fig. 42. Diferite tipuri de dornuri autocentrante cu BE cu conuri multiple
46
a
Fig. 43. Dornuri expandabile cu BE cu conuri multiple [SPE]
b
Dornurile din figura de mai sus sunt montate pe flanşa strungului sau a maşinii de rectificat rotund şi sunt acţionate prin intermediul conului din pinolă sau prin tragere. Dacă se doreşte împiedicarea deplasării axiale a semifabricatului se utilizează două BE cu conuri orientate în sens invers (fig. 43a) sau se aplică soluția sprijinirii axiale semifabricatului fașă de corpul dornurilor (vezi fig 34, 35). BE sunt protejate la supradeformări prin limitarea cursei elementului de împingere.
47
MANDRINE STAŢIONARE CU BE ACŢIONATE MANUAL
Fig. 44 [HAI]
Fig. 45 [EAG]
Vezi HAINBUCH_MANOK_large.wmv
Mandrinele staţionare cu BE acţionate manual din figurile 44 şi 45 se plasează pe mesele MU cu canale T. Mandrina din fig. 39 poate fi montată cu ax H sau V
48
MANDRINE STAŢIONARE CU BE ACŢIONATE PNEUMATIC
Fig. 46. Mandrină staţionară cu BE libere acţionate hidraulicic [HAI] Mandrina reprezentată în figura de mai sus este staţionară (nerotitoare, nu este instalată pe axul strungului sau a maşinii de rectificat rotund) şi este acţionată pneumatic printr-un motor liniar cu dublu efect, integrat în corpul mandrinei. Antrenarea BE cu fălci libere este realizată direct de la piston. BE cu fălci libere vulcanizate (vezi fig. 13 ) pot fi schimbate în mai puţin de 30 sec şi în plus au şi capacitate de amortizare.
49
MODUL AUTOCENTRANT, STAŢIONAR
CU BE ACŢIONATĂ HIDRAULIC
Bucşă rigidă Piston
b
a
c
d
Fig. 47. Modul cu BE acţionată hidraulic [CAR] Modulul poate fi instalat pe talpa inferioară sau pe o suprafaţă laterală, este construit ca modul cu o BE sau cu trei BE (fig. 43 a, respectiv d).
50
Fig. 47. Modul cu 3 BE acţionat hidraulic 350 at [HAR]
Fig. 48. 16 module instalate pe un corp tombstone [HAR]
Prindere rigidă a pieselor prelucrate cu forțe relativ mari, soluție modulară ieftină.
Fig. 49. Modul cu 1 BE acţionat hidraulic/pneumatic 350/10 at [HAR]
Fig. 50. Module cu 1 BE montate pe disp. rotativ [HAR]
51
MANDRINE ROTITOARE CU BE ACŢIONATE PNEUMATIC
Fig. 51. Mandrină rotitoare cu BE cu fălci libere acţionată pneumatic [HAI]
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
BE cu fălci libere Bucşă rigidă Bucşă de tragere Bucşă de cuplare Ştift filetat antirotaţie bucşă de cuplare Ştift filetat antirotaţie bucşă cu fălci libere Şurub fixare
52
DORNURI ROTITOARE CU BE ACŢIONATE PNEUMATIC
Fig. 52. Dorn rotitor cu BE cu fălci libere acţionate pneumatic [HAI]
53
ALTE TIPURI DE DISPOZITIVE CU BE
Fig. 53. Dispozitiv de prindere multip lă pentru 4 piese
54
