Masini unelte

Universitatea “Dunărea de Jos”

U T I L A J E S I EC ECH I PA M EN T E P E N T R U P R E L U C RA R A R I M E CA CA N I CE - I G a b r i e l F RU RU M U S A N U

Galaţi - 2008

Departamentul pentru Învăţământ la Distanţă şi cu Frecvenţă Redusă Facultatea de Mecanica Specializarea Inginerie Economica si Industriala Anul de studii / Forma de învăţământ IV/IFR

Cuprins

CUPRINS

Prefa ţă Prefa ţă Cuprins

…………………………………………………………................ …………………………………………………………................

3 5

U 1 - 3 LAN ŢURILE CINEMATICE ALE MA ŞINILOR-UNELTE Unitatea 1 - Noţiuni generale despre lanţurile cinematice din construcţia maşinilor-unelte ….... 7 1. Generalităţi privind definirea, clasificarea şi structura maşinilor-unelte …… 7 2. Mecanismul ………………………………………………………........ 9 3. Lanţul cinematic …………………….......................................... ……………………................... ............................. ...... 10 4. Ecuaţia şi caracteristicile lanţurilor cinematice ……………………. 11 5. Legături între lanţurile cinematice ……………………………………. 13 ………………………………….… 19 Unitatea 2 - Lanţul cinematic principal 1. Definiţia şi structura lanţurilor cinematice principale ………………….. 19 2. Structura şirului de turaţii utilizate la maşinile-unelte ………………….. 20 Unitatea 3 - Lanţul cinematic de avans …………………………………… 1. Generalităţi ………………………………………………….... 2. Lanţuri cinematice pentru avans continuu …………………………………… 3. Lanţuri cinematice pentru avans intermitent ………………………….... 4. Lanţuri cinematice pentru mişcare rectilinie …………………………....

22 22 23 24 26

U 4 - 6 ORGANOLOGIA LANŢURILOR CINEMATICE ALE MA ŞINILOR-UNELTE Unitatea 4 - Lanţuri cinematice principale …………………………………… 1. Mecanisme cu roţi şi blocuri de ro ţi dinţate baladoare ………………….. 2. Mecanisme cu roţi cuplabile ………………………………….... 3. Mecanisme cu structur ă mixtă …………………………………… 4. Mecanisme cu roţi de schimb …………………………………… 5. Mecanisme cu intermediar ă ……………………………………

27 27 30 30 31 31

Unitatea 5 - Lanţuri cinematice de avans …………………………………… 1. Sisteme de s ănii suprapuse …………………………………………………... 2. Mecanisme pentru reglarea în trepte a avansului continuu …………… 3. Cutii de multiplicare …………………………………………... 4. Mecanisme pentru avans intermitent ……………………………

33 33 34 36 38

Unitatea 6 6 - Mecanisme pentru transformarea mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie …… 39 1. Mecanisme cu auto-inversare …………………………………… 39 2. Mecanisme f ăr ă auto-inversare …………………………………… 40 U 7 - 8 STRUNGURI Unitatea 7 – 7 – Strungul normal 1. Definire, domenii domenii de utilizare, clasificare …………………………………… …………………………………… 45 2. Scheme de a şchiere …………………………………………... 46 3. Strungul normal …………………………………………………... 46 5

MAŞINI-UNELTE ŞI PRELUCR ĂRI PRIN AŞCHIERE

Unitatea 8 – Alte tipuri de strunguri ………………………………………….. 1. Strungul vertical (carusel) ………………………….......................... ………………………….................. ........ 2. Strungul revolver …………………………………………………. 2.1. Strungul revolver orizontal ……...…………………………... 2.2. Strungul revolver vertical …………………………………..

48 48 50 50 51

U 9 - 10 MA ŞINI DE FREZAT Unitatea 9 – Maşina de frezat cu consolă ………………………………….. 1. Definire, domenii de utilizare, clasificare ………………………………….. 2. Scheme de a şchiere …………………………………………. 3. Maşina de frezat cu consolă ………………………………………….

53 53 54 55

Unitatea 10 – Alte tipuri de ma şini de frezat …………………………………. 1. Maşina de frezat plan …………………………………………………. 2. Maşina de frezat longitudinal ………………………………………….

57 57 58

U 11 MAŞINI PENTRU PRELUCRAREA ALEZAJELOR Unitatea 11 – Maşini pentru prelucrarea alezajelor …………………………. 1. Definire, domenii de utilizare, clasificare …………......................... …………......................... 2. Scheme de a şchiere …………………………………………. 3. Maşina de găurit cu coloană …………………………………………. 4. Maşina de găurit cu montant …………………………………………. 5. Maşina de găurit radială …………………………………………. 6. Maşina de găurit în coordonate ………………………………….

61 61 62 62 63 64 66

U 12 - 13 ALTE TIPURI DE MA ŞINI-UNELTE Unitatea 12 – Maşina de alezat şi frezat. Maşina de broşat …………………. 1. Maşina de alezat şi frezat …………………………………………. 2. Maşina de bro şat ………………………………………………….

67 67 69

Unitatea 13 - Maşini de prelucrat prin rabotare …………………………. 1. Schemă de aşchiere, clasificare, domenii de utilizare ………….. 2. Şepingul …………………………………………………………. 3. Maşina de rabotat cu mas ă mobilă …………………………………. 4. Maşina de mortezat ………………………………………………….

72 72 73 74 75

U 14 MAŞINI DE RECTIFICAT Unitatea 14 – Maşini de rectificat …………………………………………. 1. Consideraţii generale despre rectificare ………………………….. 2. Maşini de rectificat plan …………………………………………. 3. Maşini de rectificat rotund exterior ………………….......................... ………………….................. ........ 3.1. Maşina de rectificat rotund exterior între vârfuri ………….. 3.2. Maşina de rectificat rotund exterior f ăr ă vârfuri ………….. 4. Maşina de rectificat rotund interior ………………….......................... ………………….................... ......

77 77 78 80 80 81 83

………………………………………………………………….

85

Bibliografie

6

U 1-3 – Lan ţ urile cinematice ale ma şinilor-unelte

U 1-3 LANŢURILE CINEMATICE ALE MAŞINILOR-UNELTE

Unitatea 1 - NOŢIUNI GENERALE DESPRE LANŢURILE CINEMATICE DIN CONSTRUCŢIA MAŞINILOR-UNELTE

1.

Generalităţi privind maşinilor-unelte

definirea,

clasificarea

şi structura

Prin maşină, în general, se în ţelege un sistem tehnic alcătuit din diferite elemente, dintre care o parte execută mişcări determinate, prin care se realizează o anumită transformare de energie, prestabilită calitativ şi cantitativ. După felul transformării energiei şi destinaţie, maşinile se clasifică în două categorii: - maşini de for ţă (generatoare şi motoare), la care energia furnizată este supusă, în continuare, altor transformări; - maşini de lucru, care transformă energia direct în lucru mecanic util. Acţionarea, în general, se face cu ajutorul ma şinilor de for ţă, lucrul mecanic la ieşire fiind consumat pentru transport sau prelucrare. Maşinile-unelte fac parte din categoria maşinilor de lucru, fiind destinate gener ării suprafeţelor pieselor, prelucrate printr-un proces de aşchiere, în anumite condiţii de productivitate, precizie, calitate şi cost. Marea varietate a formelor şi dimensiunilor pieselor folosite în tehnică, a materialelor utilizate la confecţionarea acestora, a preciziei dimensionale şi a calităţii suprafeţelor prelucrate prin aşchiere, precum şi numărul de piese identice ce trebuie executate într-un anumit timp, a condus la apariţia unei mari diversităţi de maşini-unelte; clasificarea acestora după un criteriu unic este, practic, imposibilă. 7

UTILAJE ŞI ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCR ĂRI MECANICE

Există, totuşi, o serie de criterii de clasificare, mai mult sau mai puţin cuprinzătoare, ca de exemplu: ¾ după felul opera ţ iei de prelucrare – strunguri, maşini de frezat, maşini de găurit, maşini de rabotat, maşini de rectificat, maşini de broşat etc.; ¾ după destina ţ ie – maşini-unelte universale, specializate, cu destinaţie specială; ¾ după gradul de automatizare – neautomate (cu comanzi manuale), semiautomate, automate; ¾ după mărime – maşini-unelte mici, mijlocii, mari, grele (foarte mari). Pentru simbolizarea maşinilor-unelte se folosesc litere şi cifre. Literele reprezintă iniţialele cuvintelor ce definesc maşina-unealtă respectivă, uneori şi o variantă constructivă, iar cifrele – de regulă – caracteristica dimensională cea mai importantă a maşinii. În cele ce urmează, se exemplifică simbolizarea unor maşini-unelte de fabricaţie românească: SN 400 – strung normal, 400 reprezintă diametrul maxim al piesei ce poate fi prelucrată peste ghidajele batiului; SNA 360-E – strung normal, 360 – diametrul maxim al piesei, A – variant ă constructivă, E – cutia de viteze con ţine şi cuplaje electromagnetice; SC 2000 – strung carusel cu diametrul platoului de 2000 mm; SRD 25 – strung revolver cu disc, 25 reprezintă diametrul maxim al barei folosită ca semifabricat pentru prelucrarea pieselor; FU 32 – maşină de frezat universală cu lăţimea mesei de 320 mm; FD 320 – maşină de frezat dantura roţilor dinţate cu diametrul maxim de 320 mm; S 700 – şeping, 700 reprezentând cursa maximă a culisoului, în mm; G 40 – ma şină de găurit pe care se pot executa găuri în material plin cu burghiu elicoidal având diametrul maxim de 40 mm. Maşinile-unelte, indiferent de destinaţia lor, au o structur ă general ă comună, principalele componente fiind: 9 Batiul , reprezintă piesa de bază pe care se monteaz ă celelalte subansambluri fixe şi mobile ale maşinii, instalaţia de comandă şi instalaţiile auxiliare. 9 Sistemul de ac ţ ionare - este alcătuit motoare electrice şi lanţuri cinematice, care transmit şi transformă mişcarea la organele de lucru ale maşinii. Mişcările prin care se realizează nemijlocit procesul de aşchiere sunt mişcări generatoare, iar cele prin care se asigur ă anumite condiţii pentru desf ăşurarea procesului de aşchiere, se numesc auxiliare. 9 Sistemul de lucru – este format din totalitatea elementelor ce servesc la poziţionarea şi fixarea sculelor aşchietoare şi semifabricatelor supuse 8


prelucr ării prin aşchiere (cărucioare, mese, sănii, platouri, dispozitive de prindere ş.a.). 9 Sistemul de comand ă – conţine totalitatea elementelor şi circuitelor prin care se controlează modul de funcţionare a maşinii-unelte. Sistemul de comandă serveşte la ordonarea funcţionării organelor de lucru, conform cerinţelor procesului tehnologic de prelucrare. Semnalele de comandă se transmit la diferitele componente ale sistemului de acţionare determinând: pornirea şi oprirea motoarelor, cuplarea şi decuplarea mişcărilor în lanţurile cinematice, inversarea sensurilor de mişcare, reglarea vitezelor organelor de lucru, coordonarea mişcărilor a două sau mai multor organe de lucru, pornirea şi oprirea instalaţiilor auxiliare etc. 9 Instala ţ iile auxiliare – îndeplinesc roluri secundare în exploatarea maşinii-unelte, dar care, în majoritatea cazurilor, sunt esenţiale în funcţionarea maşinii (instalaţia de ungere, instalaţia de alimentare cu lichid de r ăcire-ungere a sculei, instalaţia de iluminare, sistemele de protecţie etc.). 2. Noţiuni generale despre lanţurile cinematice din construcţia maşinilor-unelte

2.1. Mecanismul Mecanismul (fig. 1), ca element distinct al unui lanţ cinematic, are rolul de a transmite şi/sau a transforma un semnal (mărime) de intrare, xi, de o anumită natur ă fizică, într-un semnal (mărime) de ieşire, xe, de aceeaşi natur ă xi xe i fizică, sau de natur ă fizică diferită, realizând un anumit raport între acestea. Raportul dintre semnalul de Fig. 1 - Schema general ă a unui mecanism ieşire şi semnalul de intrare poartă denumirea de raport de transmitere (raport de transfer) al mecanismului, i: i=

xe xi

(1)

În funcţie de natura fizică a celor două semnale, raportul de transmitere al unui mecanism poate fi o mărime adimensională (de exemplu, în cazul mecanismelor cu roţi dinţate) sau dimensională (spre exemplu, în cazul mecanismului şurub-conducător – piuliţă). Considerând că, în general, mărimea de intrare este variabilă într-un domeniu xi min … xi max , mărimea de ieşire într-un domeniu xe min … xe max iar raportul de transmitere poate varia între imin şi imax , se pot scrie relaţiile 9


x e max = x i max ⋅ i max ,

(2)

x e min = x i min ⋅ i min .

(3)

x e max raportul de reglare a mărimii de x e min x i max i ieşire, cu R xi = raportul de reglare a mărimii de intrare şi cu Ci = max i min x i min capacitatea de reglare a raportului de transmitere a mecanismului, prin împăr ţirea membru cu membru a relaţiei (2) la relaţia (3) rezultă Dacă se notează cu R xe =

R

R xe = R xi ⋅ Ci , de unde C i = xe . R xi

(4)

2.2. Lanţul cinematic Prin lan ţ cinematic se înţelege, în general. un ansamblu de mecanisme legate între ele în vederea îndeplinirii unei funcţii comune. Lanţurile cinematice din structura maşinilor-unelte se clasifică după următoarele criterii: 1 – După rolul funcţional: 9 lanţuri cinematice pentru mişcări principale; 9 lanţuri cinematice pentru mişcări de avans; 9 lanţuri cinematice pentru mişcări auxiliare. 2 – După raportul de condiţionare al mărimilor de ieşire: 9 lanţuri cinematice deschise; 9 lanţuri cinematice închise. 3 – După natura elementelor componente: 9 lanţuri cinematice cu elemente mecanice; 9 lanţuri cinematice cu elemente hidraulice şi/sau pneumatice; 9 lanţuri cinematice cu elemente electrice; 9 lanţuri cinematice cu structur ă mixtă. 4- După felul mişcării organelor de lucru: 9 lanţuri cinematice pentru mişcări de rotaţie; 9 lanţuri cinematice pentru mişcări de translaţie. 5- După modul de desf ăşurare în timp a mişcărilor: 9 lanţuri cinematice pentru mişcări continue; 9 lanţuri cinematice pentru mişcări periodice. 6- După modul de reglare a vitezei (turaţiei): 9 lanţuri cinematice cu reglare în trepte; 9 lanţuri cinematice cu reglare continuă; 9 lanţuri cinematice f ăr ă reglare. 10


Structura lanţurilor cinematice este determinată de următorii factori: 1 - distanţa motor – organ de lucru, precum şi spaţiul disponibil pentru montarea mecanismelor; 2 - raportul de reglare a mărimii de ieşire la organul de lucru; 3 - felul mişcării organului de lucru (rotaţie sau translaţie, uniformă sau neuniformă, continuă sau periodică, ireversibilă sau reversibilă); 4 - durabilitatea şi siguranţa în funcţionare, precum şi randamentul mecanismelor ce pot fi utilizate în diverse scopuri. 2.3. Ecuaţia şi caracteristicile lanţurilor cinematice Aşa după cum s-a mai ar ătat deja, lanţul cinematic reprezintă un sistem de mecanisme legate în serie, prin care se transmite mişcarea de la un element de antrenare la un organ de lucru. Prin legarea în serie a mai multor mecanisme (fig. 2), mărimea de ieşire dintr-un mecanism oarecare constituie mărime de intrare în mecanismul următor: xej = xi,j+1. xi1 yi

i1

xi2

i2

xe1

xi3 xe2

...

xij xej-1

i j

xij+1 xej

...

xin xen-1

in

ye

xen

Fig. 2 - Schema general ă a unui lan ţ cinematic

Se pot scrie relaţiile: xe1 = i1 · xi1 xe2 = i2 · xi2 = i1 · i2 · xi1 . .

xej= i j · xij = i1 · i2 · i3 · ... · i j · xi1

(5)

. .

xen = in · xin = i1 · i2 · i3 · ... · i n · xi1 Mărimea de intrare în primul mecanism, constituie mărime de intrare în lanţul cinematic (notată cu yi), xi1 = yi, iar mărimea de ieşire din ultimul mecanism reprezintă mărimea de ieşire din lanţul cinematic (notată cu ye), xen = ye. Relaţia: ye = i1 · i2 · i3 · ... · i n · yi (6) poartă denumirea de ecuaţia lanţului cinematic. Lanţul cinematic are, ca ansamblu, un raport de transmitere total, it , prin care se realizează transmiterea şi transformarea mărimii de intrare yi, în mărimea de ieşire ye, conform relaţiei: ye = it · yi. 11

(7)


Pornind de la relaţiile (6) şi (7) se observă că raportul de transmitere total al unui lanţ cinematic este determinat de produsul rapoartelor de transmitere ale tuturor mecanismelor din structura lanţului cinematic: it = i1 · i2 · i3 · . . . · i n.

(7)

Pe lângă funcţia de a transmite şi a transforma mărimea de intrare în mărimea de ieşire, lanţul cinematic trebuie să realizeze un anumit domeniu de variaţie a mărimii de ieşire. Pentru aceasta, trebuie ca măcar unul dintre mecanismele componente să aibă reportul de transmitere variabil (reglabil). Mărimea de intrare poate fi constantă sau variabilă. Considerând mărimea de ieşire variabilă, într-un domeniu ye min ... ye max şi, de asemenea, că mărimea de intrare este variabilă în domeniul yi min ... yi max (cel mai frecvent, mai restrâns decât domeniul de variaţie al mărimii de ieşire) şi că raportul de transmitere total al lanţului cinematic poate fi reglat între valorile extreme it min ... it max, se pot scrie relaţiile: ye min = it min · yi min,

respectiv

(8)

ye max = it max · yi max. y e max y , respectiv, R y i = i max poartă denumirea de y e min y i min rapoarte de reglare ale mărimii de ieşire, respectiv, de intrare. Analog, raportul i t max poartă denumirea de raport (capacitate) de reglare a raportului de Ci = i t min transmitere. Ţinând seama de relaţiile (8) şi de expresiile rapoartelor de reglare R ye şi R yi, rezultă: R C i = ye . (9) R yi Rapoartele: R y e =

În cazul în care lanţul cinematic este antrenat de un motor de curent alternativ trifazat cu o singur ă turaţie, n0, caz în care R yi = 1, rezultă: Ci = R ye. Considerând că toate mecanismele componente au rapoartele de transmitere reglabile (fig. 3) şi că mărimea de ieşire din lanţul cinematic este o mişcare de rotaţie, elementul de antrenare fiind un motor de curent alternativ cu o singur ă turaţie, n0, rezultă: respectiv

nmin = n0 · it min, adică: nmin = n0 · i1 min · i2 min · ... · i n min, nmax = n0 · it max, adică: nmax = n0 · i1 max · i2 max · ... · i n max. 12


M1

M2

i1min

i2min

.

.

.

.

.

.

.

.

i1max

i2max

i max

inmax

M

~ n0

...

M i jmin . .

Mn ...

inmin . .

Fig. 3 - Schema unui lan ţ cinematic pentru mi şcare de rota ţ ie

Se poate calcula, astfel, raportul de reglare al turaţiilor, R n =

n max i1 max i 2 max i = ⋅ ⋅ ... ⋅ n max . n min i1 min i 2 min i n min

i j max capacitatea de reglare a mecanismului de i j min ordinul „ j”, se obţine, în final, Notând cu R ij =

R n = R i 1· R i 2· ...· R i n .

(10)

În expresia raportului de transmitere total (relaţia 7), unele dintre mecanisme pot avea rapoartele de transmitere constante, adimensionale sau dimensionale, iar celelalte, rapoartele de transmitere reglabile (variabile), de asemenea, adimensionale sau dimensionale. Notând cu iC produsul rapoartelor de transmitere constante şi cu i R, produsul rapoartelor de transmitere reglabile, ecuaţia lanţului cinematic devine ye = ic · iR · yi , de unde: y 1 y i R = ⋅ e = C ⋅ e . (11) i c yi yi Relaţia (11) constituie formula de reglare a lan ţ ului cinematic, „C ”, reprezentând constanta lanţului cinematic. 4. Legături între lanţurile cinematice Prin funcţiile lor, generatoare sau auxiliare, lanţurile cinematice ale maşinilor-unelte sunt mai mult sau mai puţin dependente între ele, datorită unor condiţii cinematice, tehnologice sau economice impuse. Prin introducerea legăturilor între lanţurile cinematice se rezolvă diferite probleme specifice, ca de exemplu: acţionarea simultană sau succesivă a mai multor organe de lucru de la acelaşi motor electric; realizarea unor legături de subordonare între mişcările tehnologice; suprapunerea (însumarea) unor mişcări în vederea gener ării suprafeţelor complexe etc. Lanţurile cinematice se pot lega, între ele, în serie, în paralel şi mixt. 13


Lanţurile cinematice se consider ă legate în serie (fig. 4) atunci când, prin intermediul unui mecanism de cuplare C , mărimea de ieşire dintr-un lanţ cinematic se introduce, ca mărime de intrare, în lanţul cinematic următor. Legarea în serie.

i1

MR 1

i1

iR1

i2 ye1

MR 2

C y i i2 3 ic

i4

iR2

ye2

Fig. 4 - Lan ţ uri cinematice legate în serie

Considerând că fiecare lanţ cinematic are câte un mecanism de reglare, MR, cu raportul de transmitere reglabil, i R, i1, i2, i3, ... fiind rapoartele de transmitere constante ale unor mecanisme ce pot exista în structurile lanţurilor cinematice, pe baza ecuaţiilor lanţurilor cinematice ye1 = yi1 · i1 · iR1 · i2, ye2 = yi2 · i3 · iR2· i4 şi a raportului de transmitere al mecanismului de cuplare C , ye C yi2 iC = , = y i C y e1 rezultă: ye2 = yi1 · i1 · iR1 · i2 · i3 · iR2 · i4 = K · yi1 · iR1 · iR2.

(12)

În relaţia (12), cu K s-a notat produsul rapoartelor de transmitere constante - i1, i2, i3, i4. Lanţurile cinematice (sau ramificaţii ale acestora), se pot lega în serie succesiv, cu doua sau mai multe sau mai multe lanţuri cinematice, obţinându-se mărimi de ieşire identice sau diferite (fig. 5). M

~

i1

MR

i3 i2

n0

M1 ye1

~

C i4

ye2

i1 n01

~ n M2 02

a)

MR

i4

i2 C

i3

ye1, ye2

b)

Fig. 5 - Leg ături în serie, succesive

Exemplul din fig. 5-a este întâlnit la maşinile-unelte la care se antrenează, pe rând, mai multe organe de lucru, de la acelaşi motor electric, 14


mărimile de ieşire ye1 şi ye2 fiind reglate prin acelaşi mecanism de reglare (de exemplu, lanţurile cinematice de avans ale maşinilor de frezat universale, care permit deplasarea succesivă a piesei după trei direcţii, vitezele de avans fiind reglate prin aceeaşi cutie de avansuri). Varianta prezentată în fig. 5-b este întâlnită la unele maşini-unelte la care, pe lângă deplasarea unor organe de lucru cu viteză de avans, reglată prin mecanismul de reglare, MR, este necesar ă şi o deplasare cu viteză rapidă (mişcare de poziţionare), ce se poate obţine de la un al doilea motor electric. Legarea în paralel. Lanţurile cinematice se consider ă legate în paralel (fig. 6) atunci când între mărimile de ieşire se stabilesc anumite rapoarte de condiţionare. În funcţie de modul de antrenare, aceste rapoarte pot fi variabile (în limite reduse), sau constante. Din acest punct de vedere, legătura în paralel poate fi elastică sau rigidă. M1 n 01 M2 n 02

i1

i3

MR 1 iR1 MR 2 iR2

M

i2 ye1

L i1 n0

i4 ye2

i3

MR 1 iR1 MR 2 iR2

i2 ye1 i4 ye2

b)

a) Fig. 6 - Legarea în paralel a lan ţ urilor cinematice

În cazul legăturii elastice (fig. 6-a), fiecare lanţ cinematic este antrenat de către un motor propriu. Raportul mărimilor de ieşire va fi y e1 n 01 ⋅ i1 ⋅ i R 1 ⋅ i 2 . = y e 2 n 02 ⋅ i 3 ⋅ i R 2 ⋅ i 4 Turaţia unui motor de curent alternativ trifazat cu rotorul în scurt60 ⋅ f (1 − s ) , în care: f reprezintă frecvenţa circuit se calculează cu relaţia: n 0 = p curentului alternativ, p - numărul perechilor de poli, s - alunecarea. Ca urmare, y e1 p 2 (1 − s1 ) ⋅ i1 ⋅ i R 1 ⋅ i 2 p (1 − s1 ) i R 1 . = = K ⋅ 2 ⋅ y e 2 p1 (1 − s 2 ) ⋅ i 3 ⋅ i R 2 ⋅ i 4 p1 (1 − s 2 ) i R 2

(13)

Deoarece alunecările s1 şi s2 sunt variabile (în limite reduse), datorită variaţiilor diferite ale sarcinilor motoarelor - pentru valori fixate ale rapoartelor y mecanismelor de reglare, i R1 şi i R2, raportul e1 este, de asemenea, variabil în ye2 limite reduse. Acest lucru nu are nici o influenţă asupra procesului de generare a suprafeţelor. 15


În cazul legăturii rigide (fig. 6-b), ambele lanţuri cinematice sunt antrenate de acelaşi motor electric, mărimea de intrare în cele două lanţuri cinematice fiind aceeaşi (turaţia motorului electric, n0). Ca urmare, raportul mărimilor de ieşire: y e1 n 0 ⋅ i1 ⋅ i R 1 ⋅ i 2 i (14) = = K ⋅ R 1 , y e 2 n 0 ⋅ i 3 ⋅ i R 2 ⋅ i 4 i R 2 este constant, pentru valori fixate ale rapoartelor mecanismelor de reglare, i R1 şi i R2. Leg ături mixte. Aceste legături se realizează în două scopuri: - pentru suprapunerea (însumarea) a două mişcări, în cazul gener ării unor suprafeţe complexe; - pentru obţinerea a două sau mai multor mărimi de ieşire. În primul caz, legătura este de tip paralel-serie (fig. 7-a), iar în al doilea – de tip serie-paralel (fig. 7-b). În cazul legăturii paralel-serie, mărimile de ieşire din cele două lanţuri legate în paralel sunt introduse, prin intermediul unui mecanism de însumare, MS (un diferenţial), în lanţul cinematic – serie. yi1

yi2

MR 1 i2 iR1 ye1 i s1 MR 3 i5 i6 MS i R3 yi MR 2 ye2 is2 i3 i4 iR2

i1

i3 yi i1

ye

MR 2 i4 iR2

MR 1 y i2 ye i1 L iR1 yi2 MR 3 i5 i iR3 6

a)

ye1

ye2

b) Fig. 7 - Legarea mixt ă a lan ţ urilor cinematice

Mărimea de ieşire din lanţul cinematic – serie se calculează cu relaţia: ye = (yi1 · i1 · iR1 · i2 · is1 ± yi2 · i3 · iR2 · i4 · i · is2) · i5 · iR3 · i6.

(15)

Legătura mixtă serie-paralel, sub forma prezentată în fig. 7-b, este mai puţin întâlnită în structura maşinilor-unelte. La acest tip de legătur ă, raportul dintre mărimile de ieşire din lanţurile cinematice dispuse în paralel, y e1 y i ⋅ i1 ⋅ i R 1 ⋅ i 2 ⋅ i 3 ⋅ i R 2 ⋅ i 4 , este independent de lanţul cinematic-serie: = y e 2 y i ⋅ i1 ⋅ i R 1 ⋅ i 2 ⋅ i 5 ⋅ i R 3 ⋅ i 6 y e1 i 3 ⋅ i 4 i R 2 i = ⋅ = K ⋅ R 2 . y e 2 i 5 ⋅ i 6 i R 3 i R 3

(16)

se întâlnesc la maşinile-unelte la care se impune corelarea strictă a mişcărilor de generare, în vederea prelucr ării unor Lan ţ uri cinematice închise

16


suprafeţe complexe. Schema generală a unui lanţ cinematic închis este prezentată în fig. 8. Lanţurile cinematice închise reprezintă o variantă de legătur ă de tip serie-paralel, de la care, mecanismul de reglare MR2 lipseşte, mecanismul de reglare MR (în locul lui MR3) fiind, de obicei, un mecanism cu roţi de schimb. Dată fiind legătura dintre mărimile de ieşire ye1 şi ye2, este ca şi cum între cele două ieşiri ar exista un mecanism fictiv MF , prin care s-ar lega cele două capete ale lanţurilor cinematice – paralel. În acest fel, se obţine un contur (lanţ cinematic) închis. Ca orice lanţ cinematic, L i1 ye1=Yi lanţul cinematic închis are un capăt de intrare şi unul de ieşire şi, prin urmare, cele două mărimi i ig MF caracteristice, de intrare şi de ieşire. iR i3 ye2=Ye Pentru stabilirea acestora, se alege un sens convenţional (cinematic) de MR parcurgere a lanţului cinematic Fig. 8 - Lan ţ cinematic închis închis şi anume, sensul de la punctul de legătur ă cinematică L, spre mecanismul de reglare MR. În acest fel, mărimea de ieşire din ramura cu raportul de transmitere constant i1 va fi mărime de intrare în lanţul cinematic închis, ye1 = Yi, iar mărimea de ieşire din ramura ce conţine mecanismul de reglare, va fi mărime de ieşire din lanţul cinematic închis, ye2 = Ye. Cu aceste precizări, se poate scrie ecuaţia lanţului cinematic închis, Ye =

1 ⋅ i 2 ⋅ i R ⋅ i 3 ⋅ Yi = K ⋅ i R ⋅ Yi . i1

(17)

Relaţia: i R =

Y 1 Ye ⋅ =C⋅ e K Yi Yi

(18)

constituie formula de reglare a lanţului cinematic închis. În relaţia (17), raportul de transmitere i1 intervine inversat deoarece pe această ramura, sensul convenţional (cinematic) este invers faţă de sensul mecanic de transmitere a mişcării. Ţinând seama de faptul că raportul de transmitere al mecanismului fictiv, iMF = i g, i g fiind definit ca raport de generare y e MF Yi şi, i g = , ecuaţia lanţului cinematic închis poate fi scrisă şi sub forma: = y i MF Ye i 2 ⋅ i3 Y i 2 ⋅ i3 ⋅ i R ⋅ i = 1 . Notând = i c , rezultă că, pentru lanţurile cinematice i1 i1 Ye închise, este valabilă relaţia: 17


ic · iR · ig = 1.

(19)

În figura 9 sunt prezentate, spre exemplificare, schemele cinematice structurale pentru două lanţuri cinematice închise şi anume: un lanţ cinematic de filetare (fig. 9-a) şi un lanţ cinematic de rulare (fig. 9-b). ve vt pe

L i1 i2

CV

va

S

i

n p

ns

iF

L

i3

CA

nsc

n p

i2

psc

iR

a)

i3

P

b)

Fig. 9 - Exemple de lan ţ uri cinematice închise

Pentru lanţul cinematic de filetare, la care Yi = n p – turaţia piesei, iar Ye = nsc – turaţia şurubului conducător, ecuaţia lanţului cinematic închis este: i ⋅i ⋅i n sc = n p ⋅ 2 F 3 . Din condiţia de filetare, care impune ca viteza axială va, i1 realizată prin intermediul mecanismului şurub-piuliţă, să fie egală cu viteza vârfului sculei, în mişcarea aparentă de înşurubare pe elicea care se generează: n p i1 v a = n sc ⋅ p sc = n p ⋅ p e , rezultă: sc = e . Notând = C F – constanta i2 ⋅ i3 n p p sc lanţului cinematic de filetare, rezultă formula de calcul a roţilor de schimb: p iF = CF ⋅ e . p sc Pentru lanţul cinematic de rulare, Yi = ns – turaţia sculei, Ye = n p – i ⋅i ⋅i turaţia piesei. Ecuaţia lanţului cinematic este: n p = n s ⋅ 2 3 R . Condiţia de i1 rulare impune ca viteza tangenţială la nivelurile celor două cercuri de rulare să fie aceeaşi, adică: π ⋅ D rs ⋅ n s = π ⋅ D rp ⋅ n p , Drs şi Drp fiind diametrele cercurilor D de rulare. Rezultă formula de calcul a roţilor de schimb, i R = C R ⋅ rs . În D rp i această ultimă relaţie, C R = 1 reprezintă constanta lanţului cinematic de i 2 ⋅ i3 rulare. 18


Unitatea 2 - LANŢUL CINEMATIC PRINCIPAL

1. Definiţia şi structura lanţurilor cinematice principale Lanţul cinematic principal este lanţul cinematic prin intermediul căruia se realizează componenta principală a vitezei de aşchiere. Cu ajutorul mecanismelor din componenţa sa, lanţul cinematic principal transformă turaţia motorului electric într-o gama de turaţii, care să satisfacă într-o măsur ă cât mai mare cerinţele impuse la prelucrarea materialelor de natur ă diferită, a pieselor cu forme şi dimensiuni variate, cu ajutorul unor scule din materiale şi cu geometrii diferite. Lanţurile cinematice principale trebuie să conţină mecanisme cu ajutorul cărora mişcarea să poată fi pornită şi oprită, mecanisme care să realizeze inversarea sensului de mişcare (când se impune acest lucru), mecanisme pentru reglarea turaţiilor, mecanisme pentru transformarea mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie (când mişcarea principală este rectilinie) ş.a.. În fig. 11 sunt reprezentate schemele cinematice structurale ale principalelor tipuri de lanţuri cinematice principale.

M n0

C

I

F

MR (CV)

n

AP

a)

v (ncd) M

n0

C

I

F

MR (CV)

MT

OL b)

v (ncd) M n0

C

MR (CV)

F

MT

OL c)

Fig. 11 - Schemele cinematice structurale ale lan ţ urilor cinematice principale: a - pentru mi şcare de rota ţ ie; b - pentru mi şcare rectilinie alternativă , cu mecanism de transformare f ăr ă auto-inversare; c - pentru mi şcare rectilinie alternativă , cu mecanism de transformare cu auto-inversare

¾

În fig. 11 s-au utilizat nota ţiile: M – motor electric de curent alternativ; 19

UTILAJE ŞI ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCR ĂRI MECANICE ¾ C – mecanism pentru pornirea (cuplarea) – oprirea (decuplarea) mi şcării; ¾ I – mecanism pentru inversarea sensului de mi şcare;

– mecanism de reglare – mecanismul de reglare din structura lan ţului cinematic principal este denumit cutie de viteze, CV ; ¾ F – frână (este acţionată la oprirea mişcării); ¾ MT – mecanism pentru transformarea mi şcării de rotaţie în mişcare de translaţie. În ceea ce prive şte modalitatea în care se face reglarea mi şcării principale, de către cutia de viteze, exist ă posibilitatea fie a unei reglări într-un număr oarecare de trepte, fie a unei reglări continue (între o limită inferioar ă şi o limită superioar ă). ¾ MR

2. Structura şirului de turaţii utilizate la maşinile-unelte În cazul în care mişcarea principală este reglată în trepte, structura şirului de turaţii ale arborelui principal rezultă impunând anumite condiţii de exploatare a maşinii-unelte, în privinţa productivităţii şi costului prelucr ării. Pentru determinarea legii de ordonare a termenilor şirului de turaţii, se consider ă că mişcarea principală este o mişcare de rotaţie, pentru care expresia vitezei de aşchiere, v, în funcţie de diametrul, d [mm], al semifabricatului sau sculei şi turaţia, n [rot/min], a arborelui principal este: v=

π⋅d⋅n

1000

, [m / min ] .

(20)

Reprezentând grafic relaţia (20), într-un sistem de axe . d - v, pentru diferite valori ale . n j turaţiei, n, se obţine un fascicul de ne drepte ce trec prin origine n j-1 v j (fig. 12), dreapta corespunzătoare ve . turaţiei minime, n1, având cea mai . v j-1 mică înclinare, cea corespunzătoare . turaţiei maxime, nq, fiind cea mai n2 înclinată. n1 Se presupune că, pentru un diametru oarecare, d x, pe baza d dx datelor furnizate de teoria aşchierii, Fig. 12. Dependen ţ a vitezei de diametru a rezultat viteza economică de aşchiere, ve, căreia îi corespunde turaţia economică, ne. În mod concret, aproape sigur această turaţie nu poate fi realizată, din lipsa unui raport de transmitere corespunzător al cutiei de viteze. În consecinţă, va trebui să se lucreze cu una din cele două turaţii alăturate turaţiei economice: n j > ne sau n j-1 < ne. Ţinând seama de dependenţa productivitate – vitez ă de a şchiere şi cost – vitez ă de a şchiere, se demonstrează că este mai raţional să se lucreze cu v

nq n q-1 .

20


viteza inferioar ă vitezei economice, v j-1. Ca urmare, există o pierdere relativă de viteză aşchiere: v e − v j−1 , (21) δv = ve care va avea valoarea maximă atunci când viteza economică rezultă foarte apropiată ca valoare de viteza v j. Astfel, pierderea relativă de viteză de aşchiere maximă va fi: v j − v j−1 n j − n j−1 n j−1 1 . (22) δv max = = = − v j n j n j Dacă se impune condiţia ca pierderea relativă de viteză de aşchiere maximă să fie constantă, indiferent între care două turaţii consecutive ale şirului n de turaţii se află turaţia economică, rezultă că raportul j−1 trebuie să fie n j 1 constant. Se notează acest raport cu , de unde se obţine relaţia ϕ

n j = n j-1 · φ.

(23)

În concluzie, turaţiile (vitezele) mişcării principale a maşinilor-unelte trebuie să fie ordonate în progresie geometrică cu raţia φ. Prin urmare, termenul general al şirului de turaţii poate fi scris sub forma: n j = n1· φ j-1 .

(24)

Pe această bază, se poate deduce expresia raportului de reglare al turaţiilor: n max n q R n = = = ϕq −1 . n min n1

(25)

Cu ajutorul relaţiei (25) se poate determina numărul termenilor şirului de turaţii, în cazul în care valorile pentru mărimea raportului de reglare, R n şi pentru raţia şirului de turaţii, φ, sunt impuse din considerente de ordin practic: q =1+

lg R n . lg ϕ

(26)

Admiţând pentru pierderea relativă de viteză de aşchiere maximă valorile limită: δvmax. = 0 ... 50%, conform relaţiei (22) rezultă domeniul în care poate lua valori raţia şirului de turaţii: φ = 1 ... 2. Majoritatea producătorilor de maşini-unelte au adoptat un număr limitat de valori ale raţiei. 21


Valorile standardizate ale raţiei au fost stabilite astfel încât să se îndeplinească următoarele două condiţii: a – realizarea unor şiruri de numere normale, adică progresii geometrice „zecimale”, condiţie care presupune ca φ = k 1 10 ; b – pentru antrenarea lanţurilor cinematice principale să fie posibilă utilizarea motoarelor electrice de curent alternativ trifazat cu mai multe turaţii (turaţii ordonate, de obicei, în progresie geometrică cu raţia φe = 2), de unde rezultă φ = k 2 2 . Rezultă, astfel, raţii standardizate de forma: φ40 = 40 10 = 1,06; φ20 = 20 10 = 1,12; φ10 = 10 10 = 1,26; φ5 = 5 10 = 1,58. Unitatea 3 - LANŢUL CINEMATIC DE AVANS

1. Generalităţi Procesul de generare a suprafeţelor prin aşchiere pe maşini-unelte implică deplasarea, continuă sau periodică, a sculei faţă de semifabricat. Traiectoria mişcării de generare este determinată de forma şi dimensiunile suprafeţei prelucrate, obţinându-se prin compunerea mişcării principale cu una sau mai multe mişcări simple de avans. Mişcările de avans se clasifică după următoarele criterii: ¾ după forma traiectoriei: pentru traiectorie rectilinie, pentru traiectorie circular ă ¾ după direcţia mişcării de avans faţă de axa de rotaţie a sculei sau piesei, respectiv, faţă de direcţia mişcării principale rectilinii: avans longitudinal, transversal, axial, radial, tangenţial, orizontal, vertical, definit de direcţiile axelor de coordonate ş. a. ¾ după caracterul temporal al mişcării: avans continuu sau periodic (intermitent). Mişcările de avans pot fi executate în totalitate de către piesa supusă prelucr ării (de exemplu, la maşinile de frezat cu consolă), în totalitate de sculele aşchietoare (maşini de găurit, maşini de rabotat cu masă mobilă ş. a.) sau, o parte de către piesă şi o altă parte - de către scule (maşini de frezat de sculărie, şepinguri ş. a.). Lanţul cinematic de avans este lanţul cinematic prin care se asigur ă repoziţionarea ciclică a sculei faţă de piesa prelucrată, în scopul gener ării unei anumite suprafeţe. De menţionat că, toate organele de lucru ce execută mişcări de avans, execută şi mişcări de poziţionare a sculei faţă de semifabricat, înainte de executarea efectivă a unei operaţii de prelucrare prin aşchiere.

22


2. Lanţuri cinematice pentru avans continuu Avansul continuu este necesar atunci când mişcarea principală este o mişcare de rotaţie. Schema cinematică structurală specifică unui lanţ cinematic pentru avans continuu, cu mişcare de translaţie a organului de lucru, este prezentata în figura 13. L CA M

n0

C1

CS

I

LR

RM

C2

C3 OL C4

MT vs (s)

Fig. 13 - Schema structural ă a unui lan ţ cinematic pentru avans continuu

Principalele categorii de mecanisme, ce pot exista în structura lanţului cinematic de avans continuu sunt: ¾ M - motor electric de curent alternativ trifazat; ¾ CA - cutie de avansuri (este mecanismul de reglare specific lanţurilor cinematice); ¾ LR - ramificaţie pentru deplasare rapidă (pentru poziţionarea organului de lucru; ¾ C 1, C 2 - cuplaje pentru selectarea regimului de deplasare a organului de lucru (funcţionează în opoziţie: C 1 – închis + C 2 – deschis realizează deplasare cu viteză de avans; C 1 – deschis + C 2 – închis – deplasare rapidă); ¾ I - mecanism pentru inversarea sensului de mişcare; ¾ CS - cuplaj de siguranţă împotriva suprasolicitărilor; ¾ C 3 - cuplaj pentru avans realizat pe cale mecanică; ¾ RM - roată de mână; ¾ C 4 - cuplaj pentru deplasarea manuală a organului de lucru (avans sau poziţionare); ¾ MT - mecanism de transformare a mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie; ¾ OL - organ de lucru. Dacă pentru antrenarea lanţului cinematic de avans se utilizează un motor electric de curent alternativ trifazat, cu turaţia n0, mărimea de ieşire la organul de lucru este viteza de avans vs, care, în funcţie de tipul mecanismului de transformare, se calculează cu relaţiile: v s = n 0 ⋅ i c ⋅ i CA ⋅ π ⋅ m ⋅ z [mm/min],

(27)

dacă mecanismul de transformare este cu pinion-cremalier ă (m fiind modulul iar z - numărul de dinţi ai pinionului ce angrenează cu cremaliera), respectiv, 23


v s = n 0 ⋅ i c ⋅ i CA ⋅ p s [mm/min],

(28)

dacă mecanismul de transformare este cu şurub-piuliţă ( p s fiind pasul şurubului). În relaţiile (27) şi (28), ic reprezintă raportul de transmitere constant al unor mecanisme din structura lanţului cinematic, iar iCA - raportul de transmitere variabil (reglabil) al cutiei de avansuri. Antrenarea lanţului cinematic de avans poate fi f ăcută şi prin legătur ă cinematică la lanţul cinematic principal (caz în care motorul M lipseşte), într-un punct L, situat după cutia de viteze. În acest caz, mărimea de ieşire la organul de lucru este avansul, s, care, în funcţie de tipul mecanismului de transformare se calculează cu relaţiile: s = i c ⋅ i CA ⋅ π ⋅ m ⋅ z [mm/rot],

(29)

dacă mecanismul de transformare este cu pinion-cremalier ă, respectiv, s = i c ⋅ i CA ⋅ p s [mm/rot],

(30)

dacă mecanismul de transformare este cu şurub-piuliţă. Viteza de avans a organului de lucru se calculează, în acest caz, cu relaţia vs = s · n [mm/min], (31) n - fiind turaţia arborelui principal.

Ţinând seama de modul de antrenare rezultă că lanţurile cinematice de avans pot fi independente şi dependente (legate). 3. Lanţuri cinematice pentru avans intermitent . . . B3 B2 B1

. . . A3 A2 A1

B2

. . . A3 A2 A1

x

B3 B1 x

O

O a)

b) Fig. 14 - Mi şcări de avans intermitent

La maşinile-unelte la care procesul de aşchiere se desf ăşoar ă ciclic, sunt necesare mişcări de avans intermitent (periodic). Aceste mişcări au loc în afara procesului de aşchiere, între două cicluri consecutive ale procesului de 24


aşchiere, aşa cum este cazul maşinilor de rabotat, de mortezat, de rectificat ş. a.. Prin urmare, mişcările de avans intermitent trebuie corelate cu mişcările alternative. Considerând că mişcarea rectilinie alternativă A se realizează după direcţia axei Ox (fig. 14) şi avansul intermitent după direcţia axei Oy, mişcarea de avans intermitent poate avea loc la sfâr şitul fiecărei cursei duble (fig. 14 - a) - la rabotare, mortezare ş. a., sau la sfâr şitul fiecărei curse simple (fig. 14 - b) - la rectificare. În fig. 15 este prezentată schema cinematică structurală a unui lanţ cinematic pentru avans intermitent, la care organul de lucru execută o mişcare de translaţie. L

MI CA

CD

I

CS

s MT

M

LR

RM

OL

C

Fig. 15 - Schema structural ă a lan ţ ului cinematic de avans intermitent

În figura 15, elementele structurale au fost notate astfel: o L - punct de legătur ă cinematică; o MI - mecanismul de intermitenţă; o CA - cutie de avansuri; o CD - cuplaj de depăşire; o I - mecanism de inversare a sensului de mişcare; o CS - cuplaj de siguranţă împotriva suprasolicitărilor; o MT - mecanism de transformare a mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie; o OL - organul de lucru; o RM - roată de mână; o C - cuplaj pentru deplasarea manuală a organului de lucru; o M - motor electric pentru deplasare rapidă (pentru poziţionarea organului de lucru); o LR - lanţ cinematic pentru deplasare rapidă. Observa ţ ie. Din lanţurile cinematice pentru avans intermitent reale, cu excepţia elementelor MI , OL, RM , o parte din mecanismele menţionate (inclusiv CA) pot lipsi ( MT lipseşte numai dacă organul de lucru este o masă rotativă care execută o mişcare de avans circular).

25


4. Lanţuri cinematice pentru mişcare rectilinie La unele maşini-unelte (maşini de lustruit şi fier ăstraie cu bandă, fier ăstraie cu mişcare alternativă, maşini de rabotat, maşini de mortezat, maşini de broşat ş.a.), mişcarea principală este rectilinie, continuă sau alternativă. De asemenea, la majoritatea mişcărilor de avans şi de poziţionare traiectoriile organelor de lucru sunt rectilinii. Elementul caracteristic al unui lanţ cinematic pentru mişcare rectilinie îl constituie mecanismul de transformare a mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie, mecanismele de reglare (cutiile de viteze sau de avansuri) fiind cele obişnuite, prezentate în subcapitolele anterioare. Principalele scheme cinematice structurale ale lanţurilor cinematice pentru mişcare rectilinie sunt prezentate în fig. 16. a) lanţ cinematic pentru P mişcare de translaţie continuă cu M CV mecanism de transformare a T1 T2 mişcării de rotaţie în mişcare de n0 translaţie alcătuit din tamburele T 1 a) M CV OL MT şi T 2; v2 v1 b) lanţ cinematic pentru n0 mişcare rectilinie alternativă cu b) mecanism de transformare, MT , cu auto-inversare; M CV I OL MT c) lanţ cinematic pentru v2 v1 mişcare rectilinie alternativă cu O1 n0 (CA) O2 mecanism de transformare f ăr ă c) auto-inversare, la care viteza M CV(CA) organului de lucru, OL, n1 I MT OL corespunzătoare cursei de retragere, v2 v 1 n0 v2, este egală cu viteza organului de O1 O2 n2 lucru corespunzătoare cursei active; d) d) lanţ cinematic pentru M CV1 OL n1 I MT mişcare rectilinie alternativă cu v2 v1 mecanism de transformare f ăr ă O1 n0 O2 n2 auto-inversare, la care viteza CV2 organului de lucru v2 > v1, cu e) Fig. 16 - Lan ţ uri cinematice pentru viteza v2 - constantă; mi şcare rectilinie e) lanţ cinematic pentru mişcare rectilinie alternativă cu mecanism de transformare f ăr ă auto- inversare, la care viteza organului de lucru v2 > v1, cu v2 reglabilă prin CV 2. La sistemele din figura 16 – c), d), e), opritorii O1 şi O2 comandă inversarea sensului de mişcare la capetele curselor organelor de lucru, prin intermediul inversorului I . 26

U 4-6 – Organologia lan ţ urilor cinematice ale ma şinilor-unelte

U 4-6 ORGANOLOGIA LANŢURILOR CINEMATICE ALE MAŞINILOR-UNELTE

Unitatea 4 - LANŢURI CINEMATICE PRINCIPALE

Pentru reglarea în trepte a turaţiilor arborelui principal, respectiv reglarea în trepte a frecvenţelor mişcărilor principale rectilinii alternative, este necesar ă reglarea în trepte a raportului de transmitere total al cutiei de viteze. În acest scop se folosesc diferite tipuri de mecanisme specifice, legate, de obicei, în serie, la alegerea acestora ţinându-se seama de raportul de reglare ce trebuie realizat, frecvenţa reglării raportului de transmitere, timpul consumat cu reglarea raportului de transmitere, spaţiul disponibil ş.a.. Mecanismele simple, cu raportul de transmitere reglabil în trepte, prin care se transmite mişcarea între doi arbori consecutivi ai cutiei de viteze poartă denumirea de grupe cinematice. Numărul de rapoarte de transmitere ale unei grupe cinematice poartă denumirea de număr de comut ări . În cele ce urmează, se prezintă cele mai utilizate mecanisme din construcţia cutiilor de viteze ale maşinilor-unelte. 1. Mecanisme cu roţi şi blocuri de roţi dinţate baladoare Aceste mecanisme sunt cele mai utilizate în construc ţia mecanismelor de reglare ale maşinilor-unelte, asigurând reglarea rapidă şi comodă a turaţiilor, prin comanda din exterior cu ajutorul manetelor, sau prin sisteme de comandă centralizată. Principala caracteristică a acestor mecanisme o constituie numărul treptelor blocului balador, acelaşi cu numărul comutărilor. Cel mai frecvent, 27


mecanismele cu blocuri de roţi baladoare realizează două sau trei comutări şi mai rar, patru comutări. Mecanisme pentru două comut ări (fig. 1) – la acest mecanism, mi şcarea între z cei doi arbori se transmite prin angrenajele cu rapoartele de transmitere i1 = 1 z1 ' z sau i 2 = 2 , blocul balador dublu alcătuit din roţile dinţate z1 şi z2 putându-se z2 ' deplasa în lungul arborelui pe care se află, acest arbore fiind canelat sau prevăzut cu pană. În cazul mecanismului cu balador interior (fig. 1-a), pentru a se putea realiza trecerea baladorului de pe o treaptă pe alta trebuie ca distanţa dintre suprafeţele interioare ale roţilor fixe, L2, să fie mai mare decât lungimea L1, a blocului. În ipoteza că toate roţile dinţate au aceeaşi lăţime - b, spaţiul necesar acestui mecanism va fi L > 4b + a, a reprezentând degajarea dintre roţi. L1 b a

L b

b z2

z1

L2

b z2

z1 I

I

II

II

z2’ z1

z1’ L

a

’

a)

z2’ b)

Fig. 1 - Mecanisme cu blocuri baladoare pentru două comut ări: a) cu balador interior; b) cu balador exterior

Mecanismul cu balador exterior (fig. 1-b), deşi asigur ă o prelucrare mai uşoar ă a roţilor, este mai puţin utilizat, deoarece necesită un spaţiu mai mare (L > 6b). Mecanisme cu blocuri baladoare pentru trei comut ări (fig. 2) Aceste mecanisme sunt formate din trei angrenaje cu rapoartele de z z z transmitere i1 = 1 , i 2 = 2 , i 3 = 3 , obţinute prin deplasarea axială a blocului z3 ' z1 ' z2 ' balador triplu. 28


În cazul mecanismului cu balador interior (fig. 2) spaţiul necesar pentru ansamblul celor şase roţi dinţate este L > 7b + a1 + a2. De asemenea, pentru acest mecanism, se impune condiţia de trecere liber ă a roţilor z2 (în special) şi z1 peste roata fixă z3’. În ipoteza că dantura roţilor dinţate este necorijată şi toate angrenajele au acelaşi modul, m, această condiţie de comutare se exprimă prin: R e2 + R e3’ ≤ A, respectiv, R e1 + R e3’ ≤ A, (1) A reprezentând distanţa dintre axe.

L1

L

b a1 b a2 b z3 z1

b z2

a1

z2

b

a2 b z3

z1

I A II

z3’ L12

L13

z2’

z1’

z2

z3’

’

z1’

L a) z3

b) z3

z2

z1

z2

z1 I A II

z3’

z2’

z1’

z3’

z1’

c)

d)

Fig. 2 - mecanisme cu blocuri şi ro ţ i baladoare pentru trei comut ări: a) cu balador interior; b) cu balador exterior; c) cu balador cu o degajare mărit ă; d. cu balador divizat

Din relaţiile (1) exprimate sub forma: m m m m m m (z 2 + 2) + (z 3' + 2) ≤ (z 3 + z 3' ), (z1 + 2) + (z 3' + 2) ≤ (z 3 + z 3' ), 2 2 2 2 2 2 29

z2’


rezultă: z3 – z2 ≥ 4, respectiv, z3 – z1 ≥ 4.

(2)

Condiţia de trecere a baladorului peste roţile fixe poate fi evitată (în sensul că se admit şi diferenţe între numerele de dinţi mai mici decât 4) prin diverse soluţii, precum cea prezentată în figura 2-c, care constă în construirea blocului balador cu o degajare mărită, sau folosirea unui bloc balador divizat (fig. 2-d.). 2. Mecanisme cu roţi cuplabile Aceste mecanisme au o largă utilizare în cadrul mecanismelor de reglare ale maşinilor-unelte, datorită unor avantaje pe care le prezintă: 9 fac posibilă utilizarea angrenajelor cu dantur ă înclinată, în V sau W; 9 necesită curse mici pentru realizarea comutărilor; 9 în cazul utilizărilor cuplajelor elastice, este posibilă reglarea turaţiei şi în timp ce maşina funcţionează, iar cuplajele electromagnetice asigur ă automatizarea comenzilor. Principalul dezavantaj al acestor mecanisme aste determinat de existenţa roţilor dinţate libere, în angrenare permanentă, ceea are ca efect o uzare mai intensă danturii precum şi o scădere a randamentului mecanismului de reglare, în ansamblu, datorită pierderilor de putere prin frecare. În funcţie de felul cuplajelor folosite, mecanismele cu roţi cuplabile pot fi cu cuplaje rigide şi cu cuplaje elastice. În fig. 3 sunt prezentate trei variante de mecanisme cu cuplaje rigide pentru două comutări.

a) b) Fig. 3 - Mecanisme cu cuplaje rigide pentru două comut ări:

c)

a) cu cu plaj bilateral cu gheare; b) cu roat ă baladoare şi cuplaj cu g heare; c) cu roat ă baladoare şi cuplaj cu dantur ă interioar ă.

3. Mecanisme cu structur ă mixtă Aceste tipuri de mecanisme asigur ă reglarea raportului de transmitere atât prin intermediul roţilor sau blocurilor de roţi baladoare, cât şi prin fixarea roţilor libere cu ajutorul cuplajelor. În fig. 4 sunt prezentate patru variante constructive de mecanisme cu structur ă mixtă. 30


z3 z1

C1

z3

z2

C2

z1

I

C1

m1

z2

C2

z2’

I m2

II z1

II

z3’

’

z2’

z3’

z1’

a) z1

z2

b) z3

C

I

I

II

II z1’

z2’ c)

z3

z2

z3’

z2’

z3’

z1

z1’

z4

C

z4’

d)

Fig. 4 - Mecanisme cu structur ă mixt ă: a) cu roat ă baladoare şi cu plaje pentru trei comut ări; b) cu manşoane de ro ţ i din ţ ate libere şi cuplaje pentru patru comut ări; c) cu balador dublu şi cuplaj; d) cu balador triplu şi cuplaj

4. Mecanisme cu roţi de schimb

Fig. 5 - Mecanism cu ro ţ i de schimb

Mecanismele cu roţi de schimb (fig. 5) au o construcţie simplă şi compactă, dar necesită înlocuirea roţilor incluse în lanţul cinematic, ceea ce impune întreruperea funcţionării maşinii pe durate mai mari. Un astfel de mecanism de reglare este raţional a fi utilizat la maşini-unelte speciale, la care schimbarea turaţiei se face la intervale mari de timp. Teoretic, aceste mecanisme pot realiza orice număr de comutări. Practic, numărul de comutări este limitat din condiţia reducerii numărului de perechi de roţi, astfel ca roţile să poată fi montate atât în ordinea A/B, cât şi în ordinea B/A.

5. Mecanisme cu intermediar ă Mecanismele cu intermediar ă sunt frecvent utilizate în construcţia cutiilor de viteze ale maşinilor-unelte, constituind ultima grupă cinematică. Mecanismele cu intermediar ă pot realiza salturi relativ mari între comutări (între rapoartele de transmitere), rezolvând şi problema indicelui de structur ă al ultimei 31


grupe cinematice, ca urmare a faptului că permit rapoarte de reglare mai mari, deoarece, raportul de transmitere minim se obţine prin mai multe angrenaje. După forma treptei intermediare şi numărul de comutări, mecanismele cu intermediar ă se împart în două categorii: - mecanisme cu intermediar ă simplă (pentru două comutări); - mecanisme cu intermediar ă complexă (cu mai mult de două comutări). Orice mecanism cu intermediar ă permite transmiterea mişcării pe două căi: una directă şi cealaltă - prin intermediar ă. O condiţie esenţială impusă acestor mecanisme este aceea că, sensul de rotaţie la ieşirea din mecanism trebuie să fie acelaşi, indiferent pe ce cale se transmite mişcarea.

a)

b)

Fig. 6 - Mecanisme cu intermediar ă simpl ă: a) cu cuplaj bilateral cu gheare;

b) cu roat ă intermediar ă - z i - liber ă în angrenare permanent ă cu roata lat ă - z 2’ .

a)

b) Fig. 7 - Mecanisme cu intermediar ă complexă:

a) mecanism de forma 2 +1; b) mecanism de forma

4 + 1.

Domeniile turaţiilor realizate direct sau prin intermediar ă (simplă sau complexă) pot fi distincte sau par ţial suprapuse.

32


Unitatea 5 - LANŢURI CINEMATICE DE AVANS

1. Sisteme de sănii suprapuse Pentru realizarea mişcărilor de avans, sistemul de lucru al maşiniiunelte trebuie să conţină o ser ie de elemente specifice: mese, sănii, cărucioare, platouri ş. a. În fig. 8 sunt prezentate câteva exemple de sisteme de sănii şi alte elemente specifice, prin care se realizează mişcări de avans sau de poziţionare. n p

n p

2 sL

sT

sL2

sL1

sT 1

2

a)

3

1

b)

Sb 4 sL2

ns sL(sx)

sT2 2

sT(sy) n p

sV(sz)

sT1

sL1

1 2

3 3

1

d)

c) 2 1

3

4 Poziţionare

ns

sr

sa

Poziţionare

sc

sr

stg 2 5 1

e)

f) sv

Fig. 8 - Exemple de sisteme de sănii utilizate la ma şini - unelte 33

4

3


Notaţiile din figura 8 au următoarele semnificaţii: - n p, n s - turaţia piesei, respectiv, turaţia sculei (mişcări principale); - s L - avans longitudinal, sT - avans transversal, sV - avans vertical, stg - avans tangenţial, sr - avans radial, sc - avans circular, sa - avans axial. Cifrele definesc următoarele organe de lucru: - fig. 8-a: 1 - sanie longitudinală, 2 - sanie transversală; - fig. 8- b: 1 şi 2 - sănii longitudinale, 3 - sanie transversală; - fig. 8-c: 1 şi 3 - sănii longitudinale, 2 şi 4 - sănii transversale; - fig. 8-d: 1 - sanie longitudinală, 2 - sanie transversală, 3 - sanie verticală; - fig. 8-e: 1 - sanie longitudinală (axială), 2 - sanie tangenţială, 3 - sanie radială, 4 - masă rotativă; - fig. 8-f: 1- montant, 2 - traversă mobilă, 3 - sanie radială, 4 - sanie verticală (axială), 5 - ghidaj înclinabil. De menţionat că, toate organele de lucru ce execută mişcări de avans, execută şi mişcări de poziţionare a sculei faţă de semifabricat, înainte de executarea efectivă a unei operaţii de prelucrare prin aşchiere. 2. Mecanisme pentru reglarea în trepte a avansului continuu Mecanismele pentru reglarea în trepte a avansului continuu poartă denumirea de cutii de avansuri . Acestea pot avea structuri asemănătoare cutiilor de viteze, realizând avansuri sau viteze de avans ordonate în progresie geometrică. Ele difer ă de cutiile de viteze prin: ¾ gabarit, care este mai mic, datorită puterii mai mici transmise; ¾ existenţa, eventual, a unor ramificaţii (după mecanismul de reglare propriu-zis) pentru obţinerea mişcărilor de avans după mai multe direcţii; ¾ existenţa, eventual, a unei ramificaţii în paralel cu mecanismul de reglare, pentru deplasarea cu viteză rapidă a organelor de lucru. Pe lângă cutiile de avansuri de tip cutie de viteze, la maşinile-unelte se utilizează frecvent şi mecanisme specifice pentru reglarea în trepte a avansului, care sunt prezentate în cele ce urmează. Mecanismul cu con Norton

Mecanismele cu con Norton (fig. 9) se întâlnesc în structura unor strunguri normale, fiind utilizate atât pentru reglarea avansului cât şi pentru reglarea paşilor filetelor (pentru a obţine seria de bază), motiv pentru care rapoartele de transmitere sunt ordonate în progresie aritmetică. Aceste mecanisme realizează 6 ... 12 comutări. Mecanismul este alcătuit din doi arbori, pe arborele I fiind fixate un număr q de roţi dinţate care au acelaşi modul, dar numere de dinţi diferite, pe arborele II aflându-se o roată baladoare cu z dinţi. Pentru a se putea transmite mişcarea între toate roţile conului Norton şi roata z , se utilizează roata intermediar ă z i, care poate fi scoasă din angrenare şi reintrodusă în altă poziţie, prin bascularea braţului B în jurul arborelui II. Poziţia corectă şi sigur ă a roţii z 34


este asigurată de indexorul I , care se introduce în găuri special practicate în carcasa C . Mecanismul cu con z j z j I Norton poate funcţiona în două variante: 1 - cu conul Norton I I conducător, când realizează z1 z2 … rapoarte de transmitere de zq zi z j zi forma i j = , 2 - cu conul II B z II Norton condus, când realizează z C z rapoarte de transmitere de 1 z forma i j ' = = . Acest lucru i j z j Fig. 9 - Mecanismul cu con Norton este necesar pentru a putea prelucra toate tipurile de filete. Pentru a funcţiona în cele două variante se folosesc sisteme de comutare speciale, de tipul celor prezentat e în fig. 10. z1 C I

Comandă externă

z3

MN

z2

III z4

MN

II

zi II

IV

I z2

Comandă externă

zi

z1

IV

z5

C

III z5

z3

a)

z4 b)

Fig. 10 - Sisteme de comutare: a) cu roat ă baladoare, z 1 şi cuplaj cu dantur ă interioar ă; b) cu roat ă baladoare, z1 , cu angrenare succesivă cu ro ţ ile z 2 şi z 3

Mecanismul cu blocuri baladoare

z1

z2

Cutia de avansuri cu blocuri baladoare prezentată schematic în fig. 11 este specifică tot strungurilor normale asigurând reglarea avansurilor şi paşilor filetelor (seriile de bază), fiind alcătuită din doi arbori şi trei blocuri baladoare cu câte două comutări fiecare (pentru a fi comandate prin aceeaşi manetă). Rapoartele de transmitere sunt ordonate tot în progresie aritmetică. Şi aceste

zq

I

II z1

’

z2’

zq’

Fig. 11 - Cutie de avansuri cu blocuri baladoare (variant ă )

35


mecanisme funcţionează în doua variante (cu arborele I conducător, sau cu arborele I condus). Pentru aceasta se utilizează sisteme de comutare precum cele ale cutiilor de avansuri cu con Norton. Mecanismul cu pană amovibil ă

zq

z1 z2

4 I

5 6 7

3 2

II zq’

z2’

z1’

1

b)

a)

Fig. 12 - Mecanismul cu pană amovibil ă: a) schema cinematică; b) schema constructivă

Mecanismul cu pană amovibilă (fig. 12-a) este alcătuit din două conuri de roţi dinţate, în angrenare permanentă, roţile unui con fiind fixate pe arborele I iar roţile celui de al doilea sunt libere pe arborele II. Pentru transmiterea mişcării printr-un angrenaj oarecare, se fixează roata liber ă corespunzătoare, pe arborele II, cu ajutorul unei pene speciale care se poate deplasa în lungul arborelui. Elementele din schema constructivă (fig. 12-b) au următoarea semnificaţie: 1 - pana amovibilă; 2 - tijă de comutare (deplasează pana amovibilă); 3 - arc lamelar; 4 - roata z 3 dinţata liber ă faţă de arbore; 5 - inel de z2 z C C 1 1 3 I III distanţare a roţilor dinţate; 6 - arbore II tubular; 7 - articulaţia penei. Mecanismul cu sisteme de cuplaje

V

IV z1’

C2

z2’

VI C4

z3’

Fig. 13 - Mecanismul cu cuplaje

Mecanismele cu cuplaje se caracterizează printr-o structur ă compactă, comutările realizându-se prin închiderea ordonată a cuplajelor.

3. Cutii de multiplicare Întrucât mecanismele CA CM pentru reglarea în trepte a avansului prezentate au un număr relativ redus de rapoarte de transmitere, pentru mărirea domeniului de reglare a Fig. 14 - Mecanisme pentru reglarea avansului legate în serie avansurilor, se poate recurge la 36


legarea în serie a acestor mecanisme cu alte mecanisme speciale de reglare, numite cutii de multiplicare (fig. 14). Cutiile de multiplicare sunt mecanisme cu roţi dinţate care realizează, în mod obişnuit, rapoarte de transmitere ordonate x b în pr ogresie geometrică, cu raţia de forma = 2 , φ a III cu x = ± 1 sau x = ± 2, în funcţie de tipul şi construcţia mecanismului. Cele mai utilizate sunt c b a cutiile de multiplicare cu blocuri baladoare şi cele II cu meandru. În figura 15 este prezentată schema c cinematică a unei cutii de multiplicare cu blocuri I baladoare care realizează patru rapoarte de transmitere. a Dacă a, b, c reprezintă numerele de dinţi ale roţilor dinţate, cele patru rapoarte de Fig. 15 - Cutie de multiplicare cu c a a b a a blocuri baladoare (variant ă ) transmitere sunt: i1 = ⋅ ; i 2 = ⋅ ; i 3 = ⋅ ; b b c b b a c b i 4 = ⋅ . Pentru b = 2a, rezultă: i1 = 1/4; i2 = 1/2; i3 = 1/1; i4 = 2/1, deci raţia c a φ = 2. b b b a a a Mecanismele de tip meandru (fig. I 16), utilizate, de asemenea, în construcţia cutiilor de multiplicare, au în structur ă manşoane cu două roţi dinţate, cu numerele II de dinţi a şi b, libere pe arborii I şi II , o roată a a b a b b cu a dinţi fixă pe arborele de intrare, I şi o zi roată baladoare cu c dinţi pe arborele de ieşire III . Pentru a se prelua mişcarea atât de la III c roţile cu a dinţi cât şi de la cele cu b dinţi este utilizat un dispozitiv cu roată intermediar ă z i basculantă, asemănător celui de la cutia de Fig. 16 - Mecanism cu meandru avansuri cu con Norton. Dacă b = 2a şi c = a, rapoartele de transmitere realizate de mecanism rezultă de forma: a b z a i1 = . ⋅ i = = 1; b z i c c a a b a a 1 i2 = ⋅ ⋅ = ⋅ = 1 ; b b c b c 2 2 a a a b ⎛ a ⎞ a 1 i3 = ⋅ ⋅ ⋅ = ⎜ ⎟ ⋅ = 2 ; b b b c ⎝ b ⎠ c 2 37


M j −1 a ⎞ a 1 ⎛ i j = ⎜ ⎟ ⋅ = j−1 ; c 2 ⎝ b ⎠ M n −1 a ⎞ a 1 ⎛ i n = ⎜ ⎟ ⋅ = n −1 . c 2 ⎝ b ⎠

4. Mecanisme pentru avans intermitent Mecanismul cu clichet este cel mai utilizat mecanism pentru avans intermitent, datorită simplităţii constructive, siguranţei în funcţionare şi posibilităţii comode de reglare a mărimii avansului (fig. 17). α

s

CL

B

OL CF M SC pSC

RC Fig. 17 – Mecanismul cu clichet

Mecanismul constă din roata de clichet RC şi clichetul CL, fixat pe un braţ care poate oscila, în jurul axei roţii de clichet, cu unghiul α. Datorită profilului clichetului şi al dinţilor roţii, în unul din sensuri clichetul antrenează roata de clichet, care este solidar ă cu şurubul conducător SC , în timp ce în celălalt sens de oscilaţie clichetul sare peste dinţii roţii, f ăr ă a o antrena. Pentru a se evita rotirea în sens invers a roţii de clichet, este prevăzut clichetul fix CF . Mărimea avansului intermitent al organului de lucru, OL, depinde de amplitudinea oscilaţiei unghiulare a braţului port-clichet, care se poate regla prin modificarea lungimii manivelei M . Dacă mecanismul şurub-piuliţă are pasul pSC , roata de clichet - z dinţi şi se notează cu z x numărul de dinţi depăşiţi de clichet la o oscilaţie, mărimea avansului rezultă potrivit relaţiei s=

p SC ⋅ z x z

(3)

Mecanismul cu cruce de Malta (fig. 18)

Acest mecanism este alcătuit dintr-un disc D, pe suprafaţa căruia se afla un bolţ B care, la rotirea continuă a discului D, intr ă succesiv în canalele crucii de Malta CM şi, prin urmare, aceasta se va roti intermitent. 38


Mărimea avansului poate fi reglată, grosier, prin modificarea numărului de bolţuri ce pot fi montate pe disc şi, fin - prin cutia de avansuri CA.

D B

OL CA

s

SC

CM Fig. 18 - Mecanismul cu cruce de Malta

Unitatea 6 - MECANISME PENTRU TRANSFORMAREA MIŞCĂRII DE ROTAŢIE ÎN MIŞCARE DE TRANSLAŢIE

1. Mecanisme cu auto-inversare Mecanismul cu biel ă-manivel ă (fig. 19)

v v1 max

ω r M O φ

ψ

l

v2

v1 x

N N’ OL

v2 max x

Fig. 19 - Schema mecanismului cu biel ă-manivel ă

a

L1 L

b

Fig. 20 - Varia ţ ia vitezei

Mecanismul cu bielă-manivelă este utilizat pentru frecvenţe mari şi curse mici ale organului de lucru. Viteza organului de lucru în timpul cursei este variabilă (dezavantajoasă pentru procesul de aşchiere), legea de variaţie corespunzătoare cursei de retragere fiind aceeaşi cu cea corespunzătoare cursei active (fig. 20) şi, prin urmare v2 max = v1 max. Pentru reducerea gradul de neuniformitate a vitezei de aşchiere, precum şi pentru a se asigura un spaţiu a pentru angajarea sculei în aşchiere şi un spaţiu b pentru ieşirea sculei din aşchiere, din cursa totală L a organului de lucru, se utilizează numai o por ţiune L1. Mecanismul cu culisă oscilant ă (fig. 21) - este utilizat pentru frecvenţe relativ mari ale organului de lucru şi curse până la 1000 mm. Mişcarea de rotaţie continuă a manivelei M , prin piatra de culisă PC , este transformată în mişcare de rotaţie oscilantă a culisei C . Această mişcare este transformată, prin bieleta B în mişcare rectilinie alternativă a organului de lucru OL. După cum rezultă din figura 22, viteza organului de lucru în timpul cursei organului de lucru este variabilă dar, legea de variaţie corespunzătoare cursei de retragere este diferită faţă de cea din cursa de lucru. 39


OL

B T2

v

v1

v2

r α

v1max

x

C PC

T1

R β

v2max

M

a

L1

b

L

e

Fig. 22 - Varia ţ ia vitezei organului de lucru

Deoarece unghiul β , de rotire a manivelei în timpul cursei cu culisă oscilant ă de retragere este mai mic decât unghiul α - corespunzător cursei active, viteza medie de retragere a organului de lucru este mai mare decât viteza medie din cursa activă. Mecanismele cu camă-tachet (fig. 23) - sunt utilizate pentru obţinerea mişcărilor de avans ale organelor de lucru (săniile strungurilor automate, mişcarea de translaţie a sculei OL v1 R la detalonare ş. a.). Deplasarea organului de lucru în cursa v2 activă este realizată de cama K , fixată pe arborele de T AC comandă AC , iar deplasarea în cursa de retragere este asigurată de resortul R, care asigur ă şi contactul n K dintre camă şi tachetul T . În mod obişnuit, cama este profilată după Fig. 4.23 - Mecanismul cu o spirală arhimedică şi, prin urmare, viteza camă-tachet organului de lucru în cursa activă este constantă. Fig. 21 - Schema mecanismului

2. Mecanisme f ăr ă auto-inversare (fig. 24) sunt utilizate în cadrul lanţurilor cinematice principale şi de avans, când cursele organelor de lucru sunt mari. Observa ţ ie - la sistemul din fig. 24-b, pentru ca pinionul să poată executa cele două mişcări - de rotaţie şi de translaţie - este necesar ă o legătur ă cinematică printr-o roată baladoare aflată pe bara avansurilor BA.

Mecanismele cu pinion - cremalier ă

40


OL v

Cr

n

m, z

n

v m, z

Cr BA OL a)

b)

Fig. 24 - Mecanisme cu pinion - cremalier ă: a - cu pinion în mi şcare de rota ţ ie şi cremaliera, fixat ă la organul de lucru, în mi şcare de transla ţ ie; b - cu cremaliera fixă şi pinion în mi şcare de rota ţ ie şi de transla ţ ie

Dacă pinionul are modulul m, numărul de dinţi z şi se roteşte cu turaţia n, viteza organului de lucru se calculează cu relaţia v = π · m · z · n, [mm/min].

(4)

La maşinile-unelte grele se pot utiliza doua angrenaje pinioncremalier ă (fig. 25).

v

v n n

a)

n

b)

Fig. 25 - Mecanisme cu două angrenaje pinion-cremalier ă

Soluţia din fig. 25-a, cu arborele orizontal comun şi angrenaje cu dantura înclinată asigur ă o funcţionare mai silenţioasă şi o construcţie mai sim plă, dar ar e dezavantajul că angrenarea este influenţată, în timp, de uzura ghidajelor. Dacă spaţiul necesar montării mecanismelor permite, arborii celor doua pinioane pot fi montaţi în poziţie verticală (fig. 25-b), această soluţie eliminând dezavantajul de menţionat mai sus. Mecanismul cu melc-cremalier ă melcat ă (fig. 26) are o rigiditate mare, funcţionare silenţioasă, realizând şi o demultiplicare importantă a mişcării. Pentru a se putea asigura montajul lagărelor melcului, axa acestuia este înclinată 41


cu unghiul α faţă de direcţia de deplasare a organului de lucru şi, ca urmare, cremaliera are dantura înclinată cu unghiul β . v α

v β

n

β

v2

α

v1

b)

a) Fig. 26 - Angrenajul melc-cremalier ă: a - schema; b - ob ţ inerea vitezei organului de lucru

Dacă melcul are modulul m, numărul de începuturi k şi se roteşte cu turaţia n, viteza axială, în mişcarea aparentă de înşurubare, va fi v1 = k · π · m · n. Conform fig. 26-b, viteza normal ă pe dinţii cremalierei v2 =

k ⋅ π ⋅ m ⋅n. cos(α − β) cos(α − β) v1

=

Rezultă viteza de deplasare a cremalierei şi, deci, a organului de lucru, v = v2 · cosβ, adică: k ⋅ π ⋅ m ⋅ cos β v= (5) ⋅n. cos(α − β) au o largă utilizare în structura lanţurilor cinematice de avans, oferind o serie de avantaje, printre care: capacitate de autofrânare, precizie ridicată, funcţionare liniştită, transmit for ţe axiale mari la dimensiuni ale mecanismelor relativ mici. Soluţiile constructive din fig. 27 au următoarele particularităţi: a - mecanism cu şurubul în mişcare de rotaţie şi piuliţa, fixată la organul de lucru, în mişcare de translaţie; b - mecanism cu piuliţa fixă, şurubul executând ambele mişcări (roata z prin care este asigurată mişcarea de rotaţie a şurubului este baladoare şi împiedicată să se deplaseze axial); ţă Mecanismele cu şurub-piuli

42


c - mecanism cu piuliţă rotativă, capetele şurubului fiind fixate la organul de lucru; d - mecanism cu şurubul fix, piuliţa executând ambele mişcări, de rotaţie şi de translaţie, împreună cu organul de lucru. OL

OL

v

v z nSC

nSC pSC

pSC a)

b)

OL

OL

v

v

nSC pSC

nSC pSC

z2

z2 z1

z1

d)

c) Fig. 27 - Mecanisme cu şurub-piuli ţă

Dacă mecanismul şurub-piuliţă are pasul pSC , numărul de începuturi k (cel mai frecvent k = 1) iar şurubul sau piuliţa se roteşte cu turaţia nSC , viteza de deplasare a organului de lucru se calculează cu relaţia v = k · pSC · nSC

43

(6)

U 7-8 – Strunguri

U 7-8 STRUNGURI

Unitatea 7 – STRUNGUL NORMAL 1. Definire, domenii de utilizare, clasificare

Generarea suprafeţelor pe strunguri se realizează (Fig. 1) prin compunerea unei mişcări de rotaţie (mişcarea principală – I) cu o mişcare rectilinie de avans (după o direcţie paralelă cu axa piesei – II, perpendicular ă pe aceasta – III, sau înclinată – IV). La majoritatea strungurilor, mişcarea principală este efectuată de piesa, 1, iar mi şcările de avans de către scula aşchietoare, 2. Strungurile sunt maşini-unelte destinate prelucr ării suprafeţelor de revoluţie cilindrice, conice (exterioare sau interioare), plane frontale, elicoidale sau profilate. În acest scop se utilizează scule aşchietoare precum cuţite de diferite tipuri, burghie, alezoare, tarozi, filiere etc. Având în vedere marea diversitate de variante constructive, strungurile se clasifică după diferite criterii, cum ar fi: 9 după poziţia axei semifabricatului: orizontale (normale) sau verticale (carusel); 9 după direcţia ghidajelor faţă de axa semifabricatului: paralele sau transversale (frontale); 9 după tipul portsculelor: normale sau revolver; 9 după numărul arborilor principali: monoaxe sau multiaxe; 9 după gradul de automatizare: neautomate, semiautomate, automate; 9 după gradul de specializare: universale sau specializate (pentru axe cu came, arbori cotiţi, de detalonat etc.); 9 după gabarit: uşoare, mijlocii, grele; etc. 45


2. Scheme de aşchiere

Principalele scheme de aşchiere întâlnite la prelucr ările prin strunjire sunt prezentate în fig. 1.

Fig. 1 – Scheme de a şchiere la prelucrarea prin strunjire: a) prelucrarea suprafe ţ elor cilindrice exterioare; b) prelucrarea suprafe ţ elor plane frontale; c) prelucrarea suprafe ţ elor conice prin metoda generatoarei materializate; d) prelucrarea suprafe ţ elor conice prin metoda generatoarei cinematice; e) prelucrarea suprafe ţ elor cilindrice interioare; f) prelucrarea canalelor (debitare).

3. Strungul normal

În mod uzual, strungul monoax, paralel, orizontal, cu portscula normală şi neautomat este denumit strung normal . Pe acest tip de maşinăunealtă se pot prelucra o gamă foarte variată de piese, de dimensiuni şi din materiale diferite, precum şi un număr mare de tipuri de filete; acest lucru este posibil numai în condiţiile unui domeniu larg de reglare a turaţiilor, avansurilor şi paşilor filetelor. În Fig. 2 este prezentată schema cinematică structurală a strungului normal, în care sunt redate principalele elemente constructive şi funcţionale. Notaţiile de pe figur ă au următoarele semnificaţii: 1 – batiu; 2 – p ă puşă fixă; 3 – dispozitiv pentru prinderea piesei (universal); 4 – cărucior (sanie longitudinală); 5 – sanie transversală; 6 – sania port-cuţit; 7 – portsculă; 46

U 7-8 – Strunguri

8 – pă puşa mobilă; 9 – pinola pă puşii mobile; 10 – vârf de centrare; 11 – tavă colectoare de aşchii şi lichid de r ăcire. 2

3 4 5

7

6

10 9

VII I1

AF BF

CV

IV II

I2

RM2 CAF

VI

SCT

I

C

SCL BA

RM3 III

z1

8 RM4

V

CR I3 C1

C2 RM1

ME

1

11

Fig. 2 – Strungul normal (schemă cinematică structural ă )

De asemenea, în Fig. 2 s-au mai f ăcut notaţiile: ME – motor electric; CV – cutie de viteze; CAF – cutie de avansuri şi filete; SC L – şurub conducător longitudinal; SC T – şurub conducător transversal; BA – bara de avansuri; z 1 – pinion; CR – cremalier ă; RM 1 … RM 4 – roţi de mână (de manevr ă). Cutia de viteze se găseşte în pă puşa fixă şi are rolul de a transmite mişcarea de la motorul electric la arborele principal, cu un anumit raport de reglare (rezultând, astfel, mişcarea principală, I ). Pe capătul arborelui principal se găseşte dispozitivul pentru prinderea semifabricatului, care poate fi universal cu bacuri, platou cu bacuri, dispozitiv de antrenare sau alt dispozitiv special. Mişcarea de avans longitudinal a sculei, II , se realizează cu ajutorul căruciorului, utilizându-se un mecanism de transformare a mişcării din rotaţie în translaţie (pinion – cremalier ă – pentru strunjire cu avans longitudinal, exclusiv filetare, şurub – piuliţă – pentru filetare). Avându-se în vedere că, în cazul prelucr ării filetelor, trebuie să existe posibilitatea obţinerii unui lanţ cinematic închis (lanţul cinematic de filetare), pentru antrenarea lanţului cinematic de avans se preia mişcarea de la arborele principal. Pentru reglarea mărimii avansului şi a pasului filetelor, se reglează rapoartele de transmitere ale lanţului cinematic de avans, atât prin roţile de 47


schimb de filetare A F /B F , cât şi prin modificarea raportului de transmitere a cutiei de avansuri şi filete. Mecanismele din cutia căruciorului permit transmiterea mişcării atât la mecanismul pinion – cremalier ă, cât şi la şurubul conducător transversal SCT, cu ajutorul căruia se realizează deplasarea săniei transversale, în mişcarea de avans transversal, III . Pentru prelucrarea unor suprafeţe cilindrice scurte, sau a unor suprafeţe conice, se poate utiliza sania port-cuţit, care are posibilitatea de a se roti cu diferite unghiuri şi de a se bloca astfel, avansul IV realizându-se manual, cu ajutorul roţii de mână RM 3. Pe sania port-cuţit se găseşte portscula, prevăzută cu 4 locaşuri pentru montarea cuţitelor de strung; ea se poate roti şi bloca (mişcarea auxiliar ă VII ), pentru aducerea succesivă a sculelor în poziţie de lucru. În cazul prelucr ării unor piese de lungime mare, pe lângă prinderea lor în universal se mai sprijină şi extremitatea din dreapta, cu ajutorul unui vârf de centrare montat în pinola pă puşii mobile. Pă puşa mobilă are posibilitatea de a se deplasa în lungul ghidajelor strungului şi de a se bloca în diferitele poziţii, impuse de lungimea pieselor prelucrate (mişcarea auxiliar ă VI ). Pentru prelucrarea suprafeţelor conice de lungime mare şi având unghiul de înclinare a generatoarei mic, pă puşa mobilă se poate deplasa şi după o direcţie perpendicular ă pe axa strungului. În vederea executării operaţiilor de găurire cu burghiul, ca şi pentru prelucrarea găurilor deja existente cu scule specifice (lărgitoare, adâncitoare, alezoare), acestea se montează în pă puşa mobilă iar avansul, V , se realizează manual, cu ajutorul roţii de mână RM 4. Roţile de mână RM 1 şi RM 2 se utilizează pentru efectuarea unor operaţii de reglare (aşchieri de probă) sau pentru prelucrarea cu avans manual pe direcţie longitudinală, respectiv transversală. Unitatea 8 – ALTE TIPURI DE STRUNGURI 1. Strungul vertical (carusel)

Strungul vertical (numit frecvent şi strung carusel) se caracterizează prin aceea că arborele principal este dispus vertical şi, prin urmare, platoul pentru fixarea pieselor de prelucrat este aşezat în plan orizontal. El este destinat, în general, prelucr ării pieselor de dimensiuni mari. Datorită particularităţilor arhitecturale şi constructive pe care le are, strungul vertical prezintă o serie de avantaje (faţă de cel normal), cum ar fi: ¾ fixare mai uşoar ă a pieselor pe platou, precum şi reducerea semnificativă a timpului ajutător necesar; 48

U 7-8 – Strunguri

posibilitatea echipării maşinii cu 2 … 4 cărucioare port-cuţit , ceea ce permite efectuarea simultană a mai multor operaţii de prelucrare; ¾ condiţii mai bune de observare a pieselor care se prelucrează şi m ăsurare mai uşoar ă a dimensiunilor pieselor; ¾ rigiditate sporită a maşinii, deci posibilitatea utilizării unor regimuri de aşchiere mai intense, în condiţiile obţinerii unei calităţi mai bune a suprafeţelor pieselor prelucrate; ¾ spaţiu mai redus ocupat de ma şină, în comparaţie cu strungurile normale care ar putea prelucra piese de aceleaşi dimensiuni. Pe strungurile verticale se pot efectua, în mod uzual sau utilizând dispozitive speciale, toate operaţiile de strunjire cilindrică, conică şi plană, exterioar ă şi interioar ă, de găurire şi alezare, precum şi de filetare. ¾

4

ME5 8 7

2

2 3

ME4

ME3

VIII

CA2

CA3 VII VI

IV V III

I

9 CV

6 ME2 II CA1

AP

ME1 1 Fig. 3 – Strung vertical cu doi montan ţ i (schemă cinematică structural ă ) 1 – batiu; 2 – montan ţ i; 3 – traversă mobil ă; 4 – traversă de rigidizare; 5 – cărucior orizontal; 6 – sania căruciorului orizontal; 7 – cărucior vertical; 8 – săniile cărucioarelor verticale; 9 – platou pentru fixarea piesei.

49

5


Există două criterii de clasificare specifice strungurilor verticale: ¾ după numărul montanţilor: cu un montant (pentru piese cu diametrul mai mic de 1800 mm) sau cu doi montan ţ i (pentru piese cu diametrul peste 1800 mm); ¾ după felul traversei: cu traversă fixă (pentru piese având înălţimea sub 700 mm) sau cu traversă mobil ă (pentru piese ce depăşesc 700 mm). În fig. 3 este prezentată schema cinematică structurală a unui strung vertical cu doi montanţi, cu traversă mobilă. Mişcarea principală este notată cu I, în timp ce mişcările de avans ale sculelor sunt II, V şi VI (pe direcţie orizontală), respectiv III, IV şi VII (pe direcţie verticală). 2. Strungul revolver

Strungurile revolver sunt destinate pentru prelucrarea pieselor cu suprafeţe de revoluţie având o formă ce necesită prelucrarea prin strunjire cu ajutorul a mai mult de patru cuţite (câte ar putea fi montate într-o portsculă de strung normal). În acest caz, cu ţitele se montează într-o port-sculă specială (numită şi cap-revolver ) care dispune de 6 … 18 locaşuri; montarea se face în ordinea în care sculele urmează să fie utilizate pentru prelucrare. Principalele operaţii care se execută în mod curent pe strungurile revolver sunt: strunjire cilindrică exterioar ă sau interioar ă, strunjire a suprafeţelor plane frontale, strunjire de profilare, găurire, profilare a găurilor, filetare (interioar ă sau exterioar ă), debitare. Utilizarea strungurilor revolver este eficientă în cazul prelucr ării loturilor mari de piese sau chiar la fabricaţia în masă, caz în care timpii auxiliari consumaţi pentru montarea şi reglajul unui număr mai mare de scule sunt compensaţi de realizarea unor timpi tehnologici mai mici. În funcţie de poziţia axei capului revolver, există două categorii de strunguri revolver: orizontale (cu portscul ă-disc) şi verticale (cu portscul ăturel ă). Deoarece în mod obişnuit portscula-turelă nu se poate deplasa pe direcţie transversală, strungurile revolver verticale sunt echipate şi cu un al doilea cărucior, pe care se află dispusă o sanie transversală, echipată cu o portsculă normală. 2.1. Strungul revolver orizontal Strungurile revolver orizontale au portscula-disc montată pe o sanie longitudinală, prin intermediul căreia se realizează avansul longitudinal; prelucrarea suprafeţelor plane frontale, executarea diferitelor canale şi retezarea pieselor se efectuează prin înlocuirea mişcării de avans transversal propriu-zis cu o mişcare de avans circular în jurul axei portsculei; aceasta nefiind coaxială cu axa piesei prelucrate, rezultă astfel o mişcare de apropiere a tăişului sculei de axa piesei. 50

U 7-8 – Strunguri

Numărul de scule care pot fi montate pe o portsculă-disc este, în general, mai mare decât în cazul portsculelor-turelă. În fig. 5.4 este prezentat ă schema cinematică structurală a unui strung revolver orizontal. 2 AP

CV

3

5

4

6

I III II Cr

I1 C

CA

1 7

ME

Fig. 4 – Strungul revolver orizontal (schemă cinematică structural ă )

Principalele păr ţi componente ale strungurilor revolver orizontale sunt (fig. 4): 1 – batiu; 2 – p ă puşă fixă; 3 – dispozitiv pentru prinderea semifabricatului; 4 – sanie longitudinală (căruciorul capului revolver); 5 – disc revolver; 6 – tambur de comand ă cu opritori; 7 – tavă pentru colectarea aşchiilor şi a lichidului de r ăcire-ungere. Prinderea semifabricatului în vederea prelucr ării se poate face în dispozitive cu bucşă elastică (pentru semifabricat de tip bar ă) sau în universal cu bacuri (pentru semifabricate individuale). În vederea aducerii diferitelor scule în poziţie activă, discul revolver se roteşte, pentru poziţionarea corectă a sculelor fiind necesar un sistem de indexare. Pentru programarea lungimii curselor de lucru ale sculelor, se utilizează un sistem de opritori reglabili, montaţi în canalele tamburului de comandă. Aceşti opritori asigur ă deplasarea pe direcţie longitudinală cu precizie ridicată, la sfâr şitul cursei ei întrerupând mişcarea de avans. 2.2. Strungul revolver vertical Schema cinematică structurală a unui strung revolver vertical este prezentată în fig. 5. Construcţia acestui tip de strung este asemănătoare cu cea a strungului revolver orizontal. Deosebirile sunt date de poziţia verticală a axei de rotaţie a turelei 5, precum şi de prezenţa celui de-al doilea cărucior, 6, pe care se afla 51


montată sania transversală 7, cu portscula 8. În mod uzual turela este hexagonală, pe fiecare faţă existând câte un locaş pentru montarea unei scule simple sau a unui dispozitiv cu scule multiple. 2

3

8 7 6 IV

II AP

CV

5

4

I III

CA

C

Cr 1 9

ME

Fig. 5 - Strungul revolver vertical (schemă cinematică structural ă )

Pentru aducerea unei scule în poziţie de lucru, turela se roteşte până în poziţia dorită, după care se blochează. Operaţiile care necesită avans transversal se pot executa numai cu sculele montate în suportul portcuţit de pe sania transversală. La fel ca la strungurile revolver orizontale, prinderea semifabricatului se poate realiza cu mecanisme cu buc şă elastică sau cu universal cu bacuri. Pentru reducerea timpului auxiliar consumat cu prinderea şi desprinderea piesei, strungurile revolver moderne sunt echipate cu sisteme de prindere hidraulice sau pneumatice. În acelaşi scop, se recurge la sisteme automate de deblocare – indexare – blocare ale capului revolver, aceste operaţii realizându-se în cursa de retragere a căruciorului capului revolver şi în cea de revenire în zona de lucru.

52

U 9-10 – Ma şini de frezat

U 9-10 MAŞINI DE FREZAT

Unitatea 9

– MAŞINI DE FREZAT CU CONSOLĂ

1. Definire, domenii de utilizare, clasificare

Maşinile de frezat sunt maşini-unelte destinate prelucr ării pieselor prin aşchiere, cu ajutorul unor scule cu mai multe t ăişuri, numite generic freze, care îndepărtează adaosul de prelucrare sub forma unor aşchii discontinui, de secţiune variabilă. În general, mişcarea principală, de rotaţie (I, fig. 1), este efectuată de către sculă, mişcările de avans (cel mai frecvent translaţii, II, III) sunt executate fie toate de către piesă, fie o parte de c ătre sculă şi altă parte de către piesă. Cu ajutorul maşinilor de frezat se pot genera suprafeţe plane (orizontale, verticale sau înclinate) dar şi suprafeţe profilate (spre exemplu danturi). În general, frezarea este un procedeu de prelucrare cu o productivitate ridicată dar calitatea suprafeţelor obţinute este modestă, de cele mai multe ori după frezare fiind necesar ă o operaţie de finisare. Maşinile de frezat se pot clasifica după mai multe criterii, dintre care se pot enumera următoarele: 9 după poziţia axei arborelui principal: orizontale, verticale sau cu poziţie reglabilă a axei; 9 după arhitectur ă: maşini de frezat cu consolă, maşini de frezat plan sau maşini de frezat longitudinale; 9 după gradul de automatizare: neautomate, semiautomate, automate; 9 după gradul de specializare: universale sau specializate (pentru frezat filete, pentru danturat, pentru copiere etc.). 53



Principalele scheme de aşchiere întâlnite la prelucr ările prin frezare sunt prezentate în fig. 1. I I

I

II

II

III

a)

c)

b)

I

I

III

I

I

III

II

d)

e)

I

I

I II

II g)

f)

I I II

II h)

i)

Fig. 1 – Scheme de a şchiere la prelucrarea prin frezare; I – mi şcarea principal ă; II, III – mi şcări de avans longitudinal, respectiv transversal.

54


Variantele de prelucrare expuse mai sus sunt următoarele: a) prelucrarea unei suprafeţe plane cu o freză cilindrică; b) prelucrarea simultană a două suprafeţe plane perpendiculare cu o freză cilindro-frontală; c) prelucrarea ghidajelor trapezoidale cu o freză profilată; d) prelucrarea canalelor „în T”; e) prelucrarea unui canal de pană cu freză deget; f) prelucrarea unui canal de pană cu freză disc; g) prelucrarea simultană a mai multor suprafeţe cu un set de freze; h) frezarea de dantur ă cu freză disc-modul; i) frezarea de dantur ă cu freză deget-modul. 3. Maşina de frezat cu consolă 3

4

5 I CV

II

IV

III

6 m1

SC1

C5 m2

C2

SC2

C6 ME1 2

ME2

CA

C1

C3 C4

Cr

C7 SC3

1

Fig. 2 – Ma şina de frezat orizontal ă cu consol ă 55

7

m3


Maşinile de frezat cu consolă sunt destinate prelucr ării pieselor de dimensiuni mici şi mijlocii. După poziţia arborelui principal, aceste maşini pot fi orizontale (fig. 2) sau verticale (fig. 3). Pentru maşinile de frezat orizontale prevăzute cu posibilitatea de poziţionarea unghiular ă a mesei s-a adoptat denumirea de „universale”. Notaţiile din figura 2 au următoarele semnificaţii: 1 – placă de bază; 2 – montant; 3 – braţ pentru rigidizarea dornului port-sculă; 4 – arbore principal; 5 – masa maşinii (sanie longitudinală); 6 – sanie transversală; 7 – consolă. De asemenea, în aceeaşi figur ă s-au notat cu I – mi şcarea principală, II – mişcarea de avans longitudinal; III – mişcarea de avans transversal; IV – mişcarea de avans vertical.

I

CV

II SC1

IV

III

C2 SC2 CA

C1 I1

Cr

C4

C3 SC3

Fig. 3 - Ma şina de frezat vertical ă cu consol ă

La majoritatea maşinilor de frezat cu consolă, reglarea turaţiei sculei şi a vitezei de avans se realizează prin intermediul unei cutii de viteze, CV , respectiv a unei cutii de avansuri, CA. 56


Cele trei mişcări de avans se realizează prin intermediul a trei şuruburi conducătoare, SC 1, SC 2 şi SC 3; acestea pot fi acţionate şi manual, de la manetele cuplabile m1, m2 şi m3. Sistemul de cuplaje C 1 – C r permite selectarea între mişcarea de avans şi cea de poziţionare (rapidă). Unitatea 10

– ALTE TIPURI DE MAŞINI DE FREZAT

1. Maşina de frezat plan

3 M1 2 4

CV SC3

IV

V I

5 6 II

SC1 M2 1

III

M3 CA

SC2

CD DIF Fig. 4 - Ma şina de frezat plan

La aceste maşini, prin simplificarea sistemului de elemente suprapuse pentru fixarea piesei de prelucrat, se obţine creşterea rigidităţii faţă de cazul maşinilor de frezat cu consolă. În aceste condiţii, se pot aplica regimuri de aşchiere mai intense, dar se îmbunătăţeşte şi calitatea suprafeţelor prelucrate. De 57


aceea se utilizează pentru prelucrarea suprafeţelor plane sau profilate, la producţia de serie. Maşinile de frezat plan se clasifică după numărul mişcărilor executate de piesă şi după poziţia capului de frezat (orizontale, verticale). Există şi variante constructive cu două sau trei capete de frezat, asemănătoare cu maşinile de frezat longitudinal (ce vor fi prezentate în paragraful următor). În figura 4 se prezintă schema cinematică de principiu a unei maşini verticale de frezat plan, având masa deplasabilă pe două direcţii perpendiculare, în plan orizontal (mişcările II şi III); celelalte mişcări de generare sunt I – mişcarea principală (rotaţia sculei aşchietoare) şi IV – mişcare de avans vertical efectuată de către capul de frezat. Mişcarea V este utilizată la poziţionarea pinolei port-sculă pentru stabilirea adâncimii de aşchiere. Principalele păr ţi componente ale maşinii sunt: 1 – batiu; 2 – montant; 3 – cap de frezat; 4 – arbore principal; 5 – masă de lucru; 6 – sanie transversală. Pentru realizarea cu viteză sporită a mişcărilor de poziţionare, mişcarea de rotaţie furnizată de M 3 se însumează prin intermediul unui mecanism diferenţial DIF cu mişcarea de rotaţie furnizată de M 2 şi reglată prin cutia de avansuri CA (mişcarea de avans). 2. Maşina de frezat longitudinal

Acest tip de maşină-unealtă este destinat prelucr ării suprafeţelor plane, orizontale, verticale sau înclinate, la piese de dimensiuni mari având o dimensiune dominantă (lungimea) – spre exemplu ghidajele de pe batiurile maşinilor-unelte. Masa de lucru execută o singur ă mişcare de avans, longitudinal (de unde şi denumirea maşinii), fiind total rezemată pe ghidajele batiului, pe toată lungimea cursei. Rigiditatea maximă a sistemului tehnologic, asigurată de această construcţie specifică, permite aplicarea unor regimuri intense de lucru concomitent cu obţinerea unei calităţi superioare a suprafeţelor prelucrate. Prin echiparea maşinii cu mai multe capete de frezat şi utilizarea simultană a acestora se asigur ă o productivitate ridicată; de asemenea, suprafeţele prelucrate în acest mod, la aceea şi prindere a piesei pe masa ma şinii, îndeplinesc mai bine condiţiile de precizie în ceea ce priveşte poziţia relativă dintre ele faţă de cazul în care prelucrarea s-ar face în mod obi şnuit, din mai multe prinderi succesive. Pentru a satisface diferitele necesităţi practice, s-au conceput mai multe variante constructive ale maşinii de frezat longitudinal. Dintre acestea, în figura 5 este prezentată maşina de frezat longitudinal de tip portal, cu doi montanţi echipată cu patru capete de frezat (două orizontale şi două verticale). Masa de lucru 3 se deplasează pe ghidajele batiului 1, în mişcarea de avans longitudinal II. 58


Pentru asigurarea rigidităţii sistemului tehnologic, oricare ar fi poziţia de lucru, lungimea batiului este dublă faţă de lungimea mesei de lucru. Pe ghidajele montanţilor 2 se deplasează cele două capete de frezat orizontale, 4 şi traversa mobilă V, prin mişcările de poziţionare III, respectiv VI. Capetele de frezat verticale 6 execută mişcarea de avans – poziţionare IV pe ghidajele traversei şi mişcarea de poziţionare unghiular ă VII, aceasta din urmă permiţând prelucrarea suprafeţelor înclinate. Pinolele 8 ale arborilor principali 9 permit executarea mişcărilor de poziţionare V, pentru stabilirea distanţei dintre suprafeţele prelucrate sau pentru pătrunderea sculelor la adâncimea de aşchiere dorită. Batiul maşinii, împreună cu montanţii şi cu traversa de rigidizare 7, formează un cadru închis şi rigid. M 7 RED M3

M4

CV3

IV

CV4

5

CD

VII VI V M1

I III

CV1

8 9

6 3

CV2

M2

II

4 2 CD1 M5

BA

CA

1 Fig. 5 - Ma şina de frezat longitudinal tip portal 59


Fiecare cap de frezat reprezintă o unitate cinematică independentă, cu reglarea turaţiei arborelui principal prin cutie de viteze. Sistemul cinematic al mişcărilor de avans este prevăzut cu mai multe ramificaţii, pentru masă şi pentru fiecare cap de frezat. Mecanismele respective sunt amplasate în batiul ma şinii şi în carcasele solidare cu traversa mobilă. Lanţul cinematic al mişcării de avans longitudinal conţine motorul de acţionare M 5, cutia de avansuri CA, cutia de distribuţie CD1 şi un mecanism melc – cremalier ă melcată pentru transformarea mişcării de rotaţie în mişcare de translaţie. Lanţurile cinematice pentru avansul capetelor de frezat orizontale sunt derivate din cutia de distribuţie CD2. O cutie de distribuţie cuprinde mecanisme de inversare şi cuplaje pentru închiderea lanţurilor cinematice aferente. Lanţurile cinematice pentru avansul şi poziţionarea capetelor de frezat verticale includ bara de avansuri BA, cutia de distribuţie CD (dispusă pe traversa mobilă) şi mecanismele de transformare cu şurub conducător. Lanţul cinematic pentru deplasarea rapidă a traversei mobile conţine motorul M , reductorul RED şi două şuruburi conducătoare cu rotire sincronizată. După efectuarea poziţionării, traversa este blocată pe ghidajele montanţilor.

60

U 11 – Ma şini pentru prelucrarea alezajelor

U 11 MAŞINI PENTRU PRELUCRAREA ALEZAJELOR

1. Definire, domenii de utilizare, clasificare

Maşinile-unelte din această categorie sunt destinate pentru prelucrarea suprafeţelor de revoluţie interioare (găurilor), pornind de la material plin sau de la o suprafaţă interioar ă preexistentă. Se pot genera suprafeţe cilindrice, conice, profilate, plane (frontale) sau elicoidale (filete). În funcţie de tipul sculei aşchietoare şi de forma suprafeţei generate, procedeul de prelucrare a unui alezaj se poate numi burghiere, lărgire, adâncire, lamare, alezare, filetare. În general (cu excepţia alezării), se realizează prelucr ări de degroşare, calitatea suprafeţei obţinute şi precizia dimensională şi de formă a acesteia nefiind deosebit de bune. Toate operaţiile enumerate mai sus se execută prin compunerea a două mişcări generatoare: mişcarea principală, de rotaţie şi mişcarea de avans (axial); ambele mişcări sunt executate de către scula aşchietoare. În afara acestora, maşinile pentru prelucrarea alezajelor sunt prevăzute cu posibilitatea de a efectua diferite mişcări de poziţionare între sculă şi piesă, care permit stabilirea coordonatelor centrului şi a direcţiei de găurire. Maşinile-unelte pentru prelucrarea alezajelor se pot clasifica după mai multe criterii: destinaţie, formă constructivă, precizia de poziţionare; după forma constructivă, se disting următoarele tipuri: ¾ maşini de g ăurit cu coloană, având posibilitatea de a prelucra în material plin, din oţel, alezaje până la diametrul maxim de 40 mm; ¾ maşini de g ăurit cu montant (pentru alezaje cu diametrul până la 80 mm); 61


¾

maşini de g ăurit radiale,

utilizate pentru prelucrarea de alezaje în piese

de dimensiuni mari.


Principalele scheme de aşchiere întâlnite la prelucrarea alezajelor sunt prezentate în fig. 1. I II

a)

b)

c)

d)

Fig. 1 – Scheme de a şchiere la prelucrarea alezajelor; I – mi şcarea principal ă; II – mi şcare de avans axial.

Variantele de prelucrare expuse mai sus sunt următoarele: a) prelucrarea unui alezaj în material plin; b) prelucrarea unui alezaj prin lărgirea unui alezaj preexistent; c) profilarea unei găuri cu adâncitorul; d) alezarea cu ajutorul unui alezor (alezarea se poate realiza şi cu un cuţit montat pe o bar ă de alezat 3. Maşina de găurit cu coloană

Acest tip de maşină se utilizează pentru prelucrarea alezajelor în piese de dimensiuni şi mase mici şi mijlocii. Principalele păr ţi componente ale unei maşini de găurit cu coloană sunt, conform notaţiilor din figura 2, următoarele: 1 – placă de bază; 2 – coloană; 3 – masă pentru fixarea piesei; 4 – cap de găurit; 5, 6 – cremaliere. Pe lângă mişcările generatoare (I – mişcare principală, II – mişcare de avans axial), se mai pot realiza şi următoarele mişcări de poziţionare: III – mişcare de rotire a capului de găurit în jurul coloanei; IV – mişcare de poziţionare pe direcţie verticală a capului de găurit; V, VI – mişcări de poziţionare ale mesei maşinii. 62


ME CV

3

IV 4

m

CV

ME

CA

m CA III

II

5 I

3

III

II

2

I VI

V

4 6 2

IV

5 1 1

Fig. 2 – Ma şina de g ăurit cu coloană

Fig. 3 – Ma şina de g ăurit cu montant

Mişcările de poziţionare se execută manual, în vederea aducerii burghiului în poziţia de lucru.. După executarea acestor mişcări, în cazul unei piese date, capul de găurit şi masa maşinii se blochează pe coloană. Pentru deplasarea capului de găurit şi a mesei maşinii pe direcţie verticală, se utilizează două sisteme formate din câte un pinion şi cremalierele 5 – pentru capul de găurit – respectiv 6 – pentru masă. 4. Maşina de găurit cu montant

În cazul maşinii de găurit cu montant, rigiditatea sistemului tehnologic este mai mare decât în cazul ma şinii de găurit cu coloană, dar nu mai este posibilă efectuarea mişcărilor de poziţionare prin rotirea capului de găurit sau a mesei maşinii; rezultă că, pentru poziţionarea sculei faţă de piesă în plan orizontal, este necesar ă deplasarea piesei faţă de masă. Principalele elemente componente ale unei maşini de găurit cu montant sunt (figura 3): 1 – placă de bază; 2 – montant; 3 – cap de g ăurit; 63


4 – masa maşinii; 5 – şurub de reglare a poziţiei mesei. Cinematica maşinii este asemănătoare cu a maşinilor de găurit cu coloană. Deplasarea pe direcţie verticală a capului de găurit (mişcarea III) se realizează printr-un sistem pinioncremalier ă, acţionat mecanic printr-o derivaţie a lanţului cinematic de avans. 5. Maşina de găurit radială M2

9 M1

5 V

6

8

CV III

m2 CA

IV

II

m1 4

SC

I

3

7

2 1

Fig. 4 – Ma şina de g ăurit radial ă

Elementul caracteristic al acestui tip de maşină în constituie braţul 6, care permite efectuarea mişcărilor de poziţionare III, IV şi V a capului de g ăurit faţă de piesa prelucrată, după un sistem de coordonate cilindric. Poziţionarea verticală IV, funcţie de înălţimea piesei, se obţine prin deplasarea braţului faţă de coloana 3, cu ajutorul unui motor, M 2, a unui reductor, 9 şi a unui mecanism cu şurub conducător, SC ; după poziţionare, blocarea în poziţia de lucru se obţine prin deformarea elastică a manşonului braţului, printr-un sistem mecanic sau hidraulic. 64


Poziţionarea unghiular ă a braţului, V, se realizează prin rotirea unei coloane exterioare, tubulare, cu tot cu braţ, faţă de o coloană interioar ă. Sania capului de găurit se poate deplasa pe direcţie radială (mişcarea III) printr-un mecanism pinion-cremalier ă, 8, acţionat manual de la roata de mână m1. Structura cinematică a capului de găurit, 5, este identică celei prezentate la maşina de găurit cu montant. În vederea prelucr ării, piesa se poate fixa pe masa maşinii, 7, sau direct pe placa de bază, 1. 6. Maşina de găurit în coordonate M1

CV 3

CA

2 m1

V

I 4 5

II m2

III

6

IV 1 m3 CD

CA1

Fig. 5 – Ma şină de g ăurit în coordonate 65

M2


Maşinile de găurit din această categorie permit poziţionarea foarte exactă pentru stabilirea centrelor alezajelor de prelucrat. Se utilizează îndeosebi pentru prelucrarea sculelor, dispozitivelor, matriţelor, aparatelor de măsur ă, precizia obţinută fiind de ordinul micronilor; în afar ă de alezaje, se pot prelucra şi suprafeţe plane, prin frezare. O alt ă tr ăsătur ă caracteristică este precizia ridicată a tuturor lanţurilor cinematice, a ghidajelor, a lagărelor şi a sistemelor pentru măsurarea deplasărilor (care pot fi mecanice sau optice). În figura 5 este prezentată schema cinematică de principiu a unei maşini de găurit în coordonate cu un singur montant (există şi varianta cu arhitectur ă de tip portal). Mişcările de poziţionare în plan orizontal sunt efectuate de către piesă, prin deplasarea sistemului format din masa 4 şi sania transversală 5, faţă de batiul 1. Capul de găurit 3 se deplasează pe ghidajele montantului 2 (mişcarea de poziţionare V). Lanţul cinematic pentru realizarea mişcărilor de poziţionare III şi IV este antrenat separat, de la motorul M 2, iar vitezele de avans se reglează prin cutia de avansuri CA1. Cutia de distribuţie CD are ca rol selectarea direcţiei de avans a mesei şi a sensului de deplasare. Poziţionarea finală, precisă, se realizează cu roţile de mână m2 şi m3, coordonatele citindu-se pe ecranul 6.

66

U 12-13 – Alte tipuri de ma şini-unelte

U 12-13 ALTE TIPURI DE MAŞINI-UNELTE Unitatea 12 – MAŞINA DE ALEZAT ŞI FREZAT. MAŞINA DE BROŞAT 1. Maşina de alezat şi frezat

Este o maşină-unealtă universală, destinată pentru executarea unei game largi de operaţii la piese de tip carcasă sau bloc. Diversitatea sculelor care pot fi utilizate şi numărul mare al mişcărilor de lucru şi poziţionare disponibile permit executarea următoarelor operaţii (pentru care schemele de aşchiere au fost deja prezentate în capitolele 5, 6 şi 7): alezare, găurire, frezare, strunjire cilindrică şi frontală, filetare etc. În funcţie de poziţia axei arborelui principal, există maşini de alezat şi frezat orizontale (cele mai r ăspândite) sau verticale. În figura 1 este prezentată schema cinematică de principiu a unei maşini de alezat şi frezat orizontală. Principalele păr ţi componente ale acesteia sunt: 1 – batiu; 2 – montant principal; 3 – unitate de lucru; 4 – arbore principal; 5 – sanie radială; 6 – platou port-sculă; 7 – sanie longitudinală; 8 – sanie transversală; 9 – masă rotativă; 10 – montant secundar; 11 – suport pentru rigidizarea arborelui principal. Conform notaţiilor de pe aceeaşi figur ă, cinematica maşinii se compune din: I – mişcare principală de rotaţie a arborelui principal; II – mişcare principală de rotaţie a platoului port-sculă; III – avans radial al cuţitului pentru strunjire; IV – avans axial al arborelui principal; V – avans vertical al unităţii de lucru (poate fi şi mişcare de poziţionare); VI şi VII – avans longitudinal, respectiv transversal, al mesei; VIII – avans circular al mesei rotative; IX – mişcare de poziţionare a montantului mobil; X – mi şcare de poziţionare a suportului 11. 67


5 II CV

M1

III I

CD2

IV 11

X

IX

VIII

10

4

CA

6

VII

V

3

VI CD2

2 CD1

M2

1 9

8

7

Fig. 1 – Ma şină de alezat şi frezat orizontal ă

Mişcarea principală I se utilizează pentru operaţii de alezare, găurire şi filetare. Mişcarea principală II este folosită pentru prelucr ări de tip strunjire frontală sau frezare cilindro-frontală. Ambele mişcări principale sunt reglate printr-o cutie de viteze comună, CV . Pentru realizarea mişcărilor de avans se utilizează un motor separat, M 2, şi un sistem de cutii de distribuţie ( CD1 şi CD2), bare de avansuri, cuplaje şi inversoare; mecanismele de transformare sunt de tip şurub conducător – piuliţă, cu excepţia mişcărilor III şi VIII care se realizează prin mecanisme tip pinion – cremalier ă; reglarea se face prin cutie de avansuri. Pentru realizarea mişcării de avans radial III, este necesar şi un mecanism diferenţial. Mişcările de poziţionare IX şi X se execută prin preluarea mişcării de la cutia de distribuţie CD1, printr-o ramificaţie. Principalele caracteristici tehnice care definesc posibilităţile de prelucrare ale maşinilor de alezat şi frezat sunt: 9 diametrul arborelui principal pentru alezare şi găurire; 9 diametrul platoului şi diametrul maxim de strunjire; 9 distanţa maximă între arborele principal şi pinolă; 68


9 9 9 9

suprafaţa mesei, numărul şi dimensiunile canalelor de prindere; cursele maxime ale organelor de lucru; gamele de turaţii ale mişcărilor principale şi de viteze de avans; dimensiunile de gabarit.

2. Maşina de broşat

Se utilizează pentru prelucrarea pieselor în condiţiile producţiei de serie mare sau de masă. La prelucrarea prin broşare se realizează productivităţi de 5 … 10 ori mai mari decât la prelucrarea prin frezare, rabotare etc. Pe lâng ă productivitate, prelucrarea prin broşare asigur ă o bună precizie dimensională şi o calitate ridicată a suprafeţelor generate. Principalul dezavantaj al broşării îl constituie faptul că scula aşchietoare (broşa) este complicată, scumpă şi nu poate fi folosită decât pentru un singur tip (o singur ă dimensiune) de piesă. Broşarea se deosebeşte de celelalte procedee de prelucrare prin următoarele particularităţi: 9 îndepărtarea adaosului de prelucrare se realizează ca urmare a unei singure mişcări între sculă şi piesă (mişcarea principală); 9 mişcarea de avans este suplinită de modul în care este construită broşa; 9 forma, dimensiunile şi calitatea suprafeţei generate rezultă în urma trecerii ultimilor dinţi ai broşei.

Fig. 2 – Exemple de suprafe ţ e prelucrate prin bro şare 69


Prin broşare se pot prelucra suprafeţe interioare sau exterioare, deschise sau închise, de diferite forme (fig. 2). O broşă poate fi asemănată cu o succesiune de cu ţite de rabotat poziţionate pe un suport comun, care poate fi tras sau împins pe direcţia de aşchiere (fig. 3). Fiecare dinte îndepărtează un strat de material de I grosime a, egală cu supraînălţarea γ dintre doi dinţi consecutivi. β Înălţimea dinţilor se adoptă astfel încât în golul dintre aceştia să încapă α toată aşchia detaşată de un dinte, la o trecere a broşei. În fig. 4 este prezentată construcţia unei broşe de interior, Fig. 3 – Geometria bro şei destinată prelucr ării unui alezaj cilindric. Îndepărtarea adaosului de prelucrare, în vederea gener ării suprafeţei dorite, se poate face după una dintre cele trei scheme de generare prezentate în fig. 5. 1. Broşarea după profil (a), care se caracterizează prin aceea că suprafeţele succesive de aşchiere sunt paralele cu profilul final, toţi dinţii având forma profilului; supraînălţarea dinţilor este realizată după o direcţie normală la profilul final. 2. Broşarea prin generare (b) – supraînălţarea dinţilor se face către punctul cel mai adânc al profilului; dinţii nu trebuie să aibă forma profilului, putând avea, astfel, o formă mai uşor de executat. 3. Broşarea progresivă (c) – supraînălţarea dinţilor este orientată după o direcţie paralelă cu suprafaţa prelucrată. a

a

Coada Parte de prindere Gât

a

Conducere faţă Con de centrare

Aşchiere

Fig. 4 – Construc ţ ia bro şei

70

Calibrare

Conducere spate


a

a Scula

b)

Piesa

a

a)

c)

Fig. 5 – Scheme de generare la prelucrarea prin bro şare

Deoarece pentru generarea suprafeţei, la broşare este necesar ă o singur ă mişcare, maşinile de broşat au o cinematică şi o construcţie simplă; se pot clasifica după mai multe criterii: ¾ după desf ăşurarea în timp a prelucr ării – maşini de broşat cu acţiune discontinuă sau continuă; ¾ după destinaţie – maşini de broşat interior, exterior, universale şi speciale; ¾ după direcţia de deplasare a broşei – maşini de broşat orizontale sau verticale. În fig. 6 este prezentată schema unei maşini de broşat cu acţiune discontinuă, orizontală. 5

6 8 7

4

1

2

3

Fig. 6 – Ma şină de bro şat orizontal ă

Maşina se compune din batiul 1, prev ăzut cu ghidajele 2, pe care se deplasează căruciorul 3, acţionat fiind de motorul hidraulic 4. Pe cărucior se află dispozitivul de prindere a broşei, 5. În partea din faţă a batiului se află platoul 6, pentru fixarea piesei de prelucrat. De batiul 1 se poate ataşa un batiu auxiliar 7, 71


pe ghidajele căruia pot culisa, dacă este necesar, sania şi dispozitivul auxiliar de prindere a broşei, 8. Maşinile de broşat cu acţiune continuă sunt maşini de mare productivitate, datorită reducerii cursei în gol; după felul mişcării principale pot fi cu mişcare rectilinie (fig. 7-a) sau cu mişcare de rotaţie (fig. 7-b). P

S

S P

a)

b)

Fig. 7 – Ma şini de bro şat cu ac ţ iune continuă

Unitatea 13 - MAŞINI DE PRELUCRAT PRIN RABOTARE 1. Schemă de aşchiere, clasificare, domenii de utilizare

Rabotarea este procedeu de prelucrare prin aşchiere în care se compune o mişcare principală rectilinie-alternativă cu o mişcare de avans intermitentă, rectilinie sau circular ă. Mişcarea principală presupune o cursă activă (într-un sens de deplasare a sculei) şi o cursă în gol (în celălalt III sens); mişcarea de avans se execută, S întotdeauna, pe parcursul cursei în gol. Dacă mişcarea principală P este efectuată, în plan orizontal, de I către scula aşchietoare, iar mişcarea de avans – de către piesa prelucrată, atunci maşina care prelucrează astfel poartă numele de şeping . În cazul în s care cinematica prelucr ării este aceeaşi, doar că mişcarea sculei II aşchietoare se face în plan vertical, Fig. 8 – Schema de a şchiere la atunci avem de-a face cu o maşină de prelucrarea prin rabotare pe şeping mortezat ; maşina de mortezat este singura maşină de prelucrat prin t

72


rabotare la care mişcarea de avans poate fi şi circular ă. În fine, dac ă mişcarea principală este efectuată de către piesă, în plan orizontal, iar mişcarea de avans de către scula (sculele) aşchietoare, este vorba despre o maşină de rabotat . Cu toate diferenţele evidenţiate în cele de mai sus, schemele de aşchiere pentru cele trei tipuri de maşini de prelucrat prin rabotare sunt asemănătoare, motiv pentru care în continuare se prezintă doar schema de aşchiere de la prelucrarea pe şeping (fig. 8). Semnificaţia notaţiilor este următoarea: I – mişcare principală; II mişcare de avans orizontal; III – mişcare de avans vertical; S – sculă aşchietoare (cuţit de rabotat); P – piesă; s – avans; t – adâncime de aşchiere. Pe durata cursei în gol a mişcării principale, tăişul cuţitului se r ăceşte, iar pentru protecţia sa contra lovirii de către piesă, scula se ridică deasupra suprafeţei prelucrate, cu ajutorul unui dispozitiv special. Maşinile de prelucrat prin rabotare sunt destinate pentru prelucrarea suprafeţelor orizontale, verticale sau înclinate, având directoare rectilinie şi diferite forme ale curbei generatoare: rectilinie (pentru generarea suprafeţelor plane) sau curbilinie (pentru prelucrarea suprafeţelor profilate). Prin rabotare se pot prelucra, prin corelarea mişcării principale cu cea de avans, inclusiv suprafeţe elicoidale. De asemenea, mortezarea este cel mai simplu procedeu de prelucrare a canalelor de pană pe suprafeţe interioare. 2. Şepingul

Şepingul (denumit şi maşină de rabotat transversal) are, în general, o schemă cinematică de principiu ca în fig. 9. Principalele păr ţi componente sunt: 1 – placă de bază; 2 – batiu; 3 – culisou; 4 – sanie port-cuţit; 5 – placă suport, rabatabilă; 6 – masa ma şinii; 7 – sanie verticală; 8 – sistem de blocare a mesei (pentru sporirea rigidităţii acesteia). Piesa de prelucrat P se fixează, direct sau cu ajutorul unei menghine, pe masa 7. Lanţul cinematic principal este antrenat de motorul M şi reglat prin cutia de viteze CV ; transformarea mişcării de rotaţie în mişcarea rectilinie alternativă I se face prin intermediul unui mecanism cu culis ă oscilantă, CO. Lungimea cursei culisoului se reglează prin modificarea razei r a cercului descris de piatra de culisă. Intermitenţa mişcărilor de avans orizontal, II şi vertical, III, se realizează prin intermediul unor mecanisme cu clichet, MC 1 şi MC 2; primul dintre ele este acţionat de cama K , la fiecare cursă în gol (spre dreapta) a culisoului 3 iar al doilea – printr-un mecanism cu excentric ce preia mi şcarea de la mecanismul cu culisă oscilantă. Mişcările de poziţionare ale mesei, IV, respectiv culisoului (faţă de piesă), V, se realizează manual, cu ajutorul unor şuruburi conducătoare. 73


4

3 V

III I1

5

MC2 K

6 S

I

P

7

r

II IV 2

MC1 CO

CV

8 M 1 Fig. 9 – Ş eping

3. Maşina de rabotat cu masă mobilă

Schema arhitecturală de principiu a unei maşini de rabotat cu masă mobilă este prezentată în figura 10. Acest tip de maşină se utilizează pentru prelucrarea prin rabotare a pieselor de dimensiuni mari. Principalele sale elemente constructive sunt (conform notaţiilor din fig. 8.4): 1 – mas ă; 2 – pat; 3 – montan ţi; 4 – grindă de legătur ă; 5 – traversă mobilă; 6 – cărucioare verticale; 7 – săniile cărucioarelor verticale; 8 – cărucioare orizontale; 9 – săniile cărucioarelor orizontale. Maşina de rabotat, fiind dotată cu mai multe suporturi pentru scule, poate realiza prelucrarea simultană a mai multor suprafeţe. Mişcarea principală I este executată de masa maşinii, iar mişcările de avans (II şi V – verticale, III şi IV – orizontale), sunt executate de sculele fixate în săniile port-cuţit. Avansul este intermitent şi se produce la fiecare cursă dublă a mesei, la sfâr şitul mişcării de retragere. În funcţie de înălţimea piesei prelucrate, înainte de începerea prelucr ării traversa mobilă se poziţionează convenabil (mişcarea auxiliar ă VI). 74

U 12-13 – Alte Alte tipuri de ma şini-unelte

4

7 6 V

V

5

8

VI

9

IV

IV I

8

1

III

II

9

III

II

3

3

2 Ma şin şină ă de rabotat cu masă masă mobil ă Fig. 10 – Ma

În afar ă de suporturile pentru scule normale, unele maşini de rabotat sunt echipate suplimentar şi cu un cap de frezare sau de rectificare, montat pe traversa mobilă. 4. Maşina de mortezat

Maşina de mortezat este destinată prelucr ării suprafeţelor plane, profilate, canalelor exterioare şi interioare cu diferite forme ale generatoarei. Masa de lucru asigur ă o bună bazare şi fixare a piesei de prelucrat. Schema cinematică de principiu a unei maşini de mortezat este prezentată în fig. 11. Sistemul pentru avansul şi poziţionarea piesei, dispus pe batiul 1, este format din săniile 2 şi 3 şi masa rotativă 4. Culisoul port-sculă execută mişcarea principală I, rectilinie alternativă. Unele soluţii constructive sunt prevăzute cu o placă rotativă pentru poziţionarea unghiular ă a ghidajelor culisoului. Lanţul cinematic principal este reglat prin cutia de viteze CV . Mişcarea de rotaţie este transformată în mişcare rectilinie alternativă prin mecanismul de transformare MT , care, în funcţie de lungimea necesar ă a cursei, poate fi de tipul: 75

UTILAJE ŞI ECHIPAMENTE PENTRU PRELUCR ĂRI MECANICE ¾ bielă-manivelă ¾ braţ oscilant, ¾

(la curse mici); culisă oscilantă sau culisă rotativă (pentru raport de inversare supraunitar); şurub-piuliţă sau pinion-cremalier ă (la curse mari).

MT

I

K

5

CV

4 3

IV

2

M1

III II M1

M2

CD 1

Ma şin şină ă de mortezat Fig. 11 – Ma

Mărimea cursei se reglează prin modificarea lungimii unui element din structura mecanismului de transformare sau prin schimbarea poziţiei camelor pentru comanda mecanismului de inversare. Lanţul cinematic pentru mişcările de avans intermitent II, III şi IV (avans longitudinal, transversal, circular) este acţionat prin cama K , având o mişcare de rotaţie sincronă cu elementul conducător al mecanismului de transformare MT . Intermitenţa mişcării este asigurată cu ajutorul unui mecanism de intermitenţă, MI , care poate fi un mecanism cu clichet sau cu cruce de Malta (pentru maşinile de mortezat rapide). 76

U 14 – Ma Ma şini de rectificat

U 14 MAŞINI DE RECTIFICAT

1. Consideraţii generale despre rectificare

Rectificarea este o operaţie de prelucrare prin aşchiere a pieselor metalice, efectuată cu scule abrazive, în scopul finisării. Prin rectificare se obţin precizii dimensionale da ordinul micronilor şi calităţi deosebite ale suprafeţelor prelucrate. Rectificarea Rectif icarea se aplică, în mod special, în cazul pieselor confec ţionate din materiale cu duritate mare. Sculele utilizate pentru rectificare se prezintă, în general, sub forma unor discuri confecţionate din granule abrazive, cu duritate mare, înglobate întro masă de liant. Ca principiu, rectificarea este oarecum asemănătoare frezării, fiecare particulă abrazivă jucând rolul unui micro-tăiş de dinte, cu deosebirea că viteza de aşchiere la rectificare este mult mai mare (de ordinul zecilor de metri pe secundă). Granulele abrazive de la suprafaţa discului abraziv aşchiază simultan un strat de material de la suprafaţa piesei, detaşând un număr foarte mare de aşchii mărunte. Pe măsur ă ce muchiile lor ascuţite se uzează, granulele abrazive tocite se desprind din masa de liant, lăsând locul pentru altele noi, ceea ce face ca discul abraziv să-şi menţină capacitatea de aşchiere până la consumarea sa integrală; acest proces poartă numele de auto-ascu ţ ire ire. Pentru ca desprinderea granulelor uzate să se realizeze în mod corect, trebuie ca liantul utilizat la confecţionarea corpului abraziv să fie ales corect, în funcţie de materialul prelucrat: dacă liantul este prea moale, granulele se desprind prea uşor, iar dacă este prea dur, granulele uzate nu se pot desprinde iar discul se va înc ărca cu aşchii, pierzându-şi capacitatea de aşchiere. 77


O particularitate a granulelor abrazive este dată de faptul că unghiurile de degajare ale micro-tăişurilor sunt, în general, negative; aceasta, împreună cu vitezele mari de aşchiere şi cu tocirea granulelor pe timpul prelucr ării, conduc la for ţe de frecare mari şi deci la cantităţi mari de căldur ă degajată în zona de aşchiere, ceea ce reclamă utilizarea lichidelor de r ăcire-ungere. ăşurarea procesului de rectificare în bune condiţiuni, discul Pentru desf ăş abraziv se alege în ceea ce prive şte materialul abraziv, liantul, granulaţia şi duritatea; aceste caracteristici sunt în funcţie de felul rectificării (rotundă, plană, ascuţire etc.), de mărimea şi tipul maşinii de rectificat, de caracteristicile piesei prelucrate (material, dimensiuni, felul suprafe supraf eţelor, precizie etc.). Calitatea materialului abraziv depinde în primul rând de materialul din care este confecţionată piesa prelucrată; uzual se utilizează carbura de siliciu, carborundul, electrocorundul, nitrura cubică de bor sau diamantul. Liantul poate fi ceramic (nu se foloseşte la discuri subţiri care s-ar putea sparge), bachelită sau cauciuc vulcanizat. Granula ţ ia ia discurilor abrazive se alege în funcţie de gradul de netezime impus suprafeţei rectificate, de toleranţele prescrise piesei prelucrate, de proprietăţile materialului prelucrat şi de mărimea adaosului de prelucrare. Pietrele cu granulaţie mare se utilizează pentru prelucr ări de degroşare sau în cazul materialelor moi (cupru, alamă), care ar încărca uşor piatra. Pietrele cu granulaţie fină se utilizează la rectificarea materialelor dure şi la prelucr ări de finisare. Duritatea corpului abraziv se alege (după cum s-a ar ătat deja) astfel încât desprinderea granulelor tocite din masa de liant să se facă la momentul cel mai potrivit. În general, cu cât materialul prelucrat este mai dur, corpul abraziv trebuie să fie mai moale şi invers. Mişcările de avans se execută după traiectorii impuse de forma suprafeţei prelucrate şi pot fi continui sau intermitente, executate de către piesă sau de către sculă, în funcţie de maşina de rectificat şi de natura operaţiei de rectificare. 2. Maşini de rectificat plan

Maşinile de rectificat plan se utilizează la rectificarea suprafeţelor plane ale pieselor degroşate anterior prin rabotare, frezare etc. sau pentru rectificarea directă, f ăr ă degroşare prealabilă. Rectificarea plană se poate realiza prin două scheme de aşchiere fundamentale: cu suprafaţa periferică a discului (fig. 1-a) sau cu suprafaţa frontală a acestuia (fig. 1-b, c); la rectificarea plană frontală se utilizează corpuri abrazive de tip „oală”, care pot fi dintr-o bucată (fig. 1-b) sau compuse din mai multe segmente abrazive (fig. 1-c). 78

U 14 – Ma şini de rectificat

I I

I

IV

IV

IV

II I

I

II

II

III II a)

b)

c)

Fig. 1 – Scheme de a şchiere la rectificarea suprafe ţ elor plane

Notaţiile mişcărilor din schemele de aşchiere de mai sus sunt următoarele: I – mişcare principală; II – mişcare de avans longitudinal; III – mişcare de avans transversal; IV – mişcare de avans de pătrundere (vertical). La rectificarea cu partea frontală a corpului abraziv, dacă diametrul acestuia este mai mare decât l ăţimea suprafeţei prelucrate, mişcarea III nu mai este necesar ă. În fig. 2 este prezentată schema cinematică de principiu a unei maşini de rectificat plan cu suprafaţa periferică a discului abraziv.

III

4

IV

9

2 I

2 1

8

I

7 6 5

3

MH2 M2

II

III Comandă

MH1

M1

Sistem de comandă şi reglare

MH3 Agregat hidraulic generator

Fig. 2 – Ma şină de rectificat plan cu suprafa ţ a periferică a discului abraziv

Notaţiile din figur ă au următoarele semnificaţii: 1 – transmisie mecanică; 2 – pă puşă port-sculă; 3 – disc abraziv; 4 – montant; 5 – masă; 79


6 – dispozitiv electromagnetic de fixare a piesei pe mas ă; 7 – piesa prelucrată; 8 – dispozitiv de r ăcire; 9 – dispozitiv pentru corecţia formei discului abraziv. Mişcarea principală I se obţine de la motorul electric M 1. Mi şcarea de avans vertical IV este realizată hidro-mecanic, acţionată de un motor hidraulic oscilant, MH 2 şi cu mecanism de transformare a mi şcării de tip şurub – piuliţă; mişcarea de ridicare şi coborâre rapidă a pă puşii 2 se realizează prin cuplarea motorului electric ME 2. 3. Maşini de rectificat rotund exterior

Rectificarea pieselor pe maşini de rectificat rotund exterior se poate realiza, în funcţie de construcţia maşinii şi de modul în care se fixează piesa în vederea prelucr ării, în două variante: între vârfuri sau f ăr ă vârfuri. 3.1. Maşina de rectificat rotund exterior între vârfuri Rectificarea între vârfuri se caracterizează prin fixarea piesei cu ajutorul a două vârfuri de centrare, montate în cele două pă puşi (fixă şi mobilă) ale maşinii de rectificat. Procedeul se poate aplica în mai multe variante, conform schemelor de aşchiere prezentate în fig. 3.

IV I

I

IV

I II

II a)

III

III

II b)

c)

Fig. 3 – Scheme de a şchiere la rectificarea rotund ă exterioar ă între vârfuri

a – Rectificarea cu avans longitudinal normal se utilizează pentru rectificarea pieselor de lungime mare; piesa se roteşte (mişcarea de avans circular, II) şi se deplasează rectiliniu alternativ (mişcarea de avans longitudinal, III) în lungul axei, în timp ce discul abraziv execută mişcarea principală, I, de rotaţie şi avansul de pătrundere, IV. b – Rectificarea f ăr ă avans de pătrundere – se execută dintr-o singur ă trecere a discului abraziv pe toată lungimea piesei; în acest scop, discul abraziv este prevăzut cu un con de atac. Poziţia discului pe direcţie radială se reglează la începutul prelucr ării, în funcţie de diametrul suprafeţei care trebuie prelucrate; 80


în acest caz, avansul longitudinal III se execută cu o viteză sensibil redusă faţă de cea din cazul variantei anterioare. c – Rectificarea cu avans de pătrundere – se aplică atunci când lungimea piesei de prelucrat este mai mică decât lăţimea discului abraziv. În acest caz lipseşte mişcarea de avans longitudinal, III. Schema cinematică de principiu a unei maşini de rectificat rotund exterior, între vârfuri, este redată în fig. 4. 3

6

4

5

I IV

II III 2 1

Fig. 4 – Ma şină de rectificat rotund exterior între vârfuri

Principalele păr ţi componente ale acestei maşini sunt: 1 – batiu; 2 – masă a maşinii (execută mişcarea de avans longitudinal, II); 3 – p ă puşă port piesă (fixă); 4 – pă puşă port-sculă (execută mişcarea de avans de pătrundere, IV); 5 – pă puşă mobilă; 6 – disc abraziv. Mişcarea principală şi cea de avans circulare se realizează, de regulă, pe cale electromecanică, iar mişcarea de avans longitudinal şi cea de pătrundere se realizează pe cale mecanică sau electro-hidraulică. Pentru rectificarea suprafeţelor conice, masa maşinii se poate înclina faţă de direcţia ghidajelor longitudinale ale batiului. 3.2. Maşina de rectificat rotund exterior f ăr ă vârfuri La rectificarea rotundă exterioar ă, prin procedeul „f ăr ă vârfuri” (fig. 5), piesa de rectificat P se aşează liber între două discuri abrazive, discul de rectificare DR şi discul de antrenare DA, fiind susţinută de o riglă de reazem R. Discul de rectificare este un disc abraziv obi şnuit şi execută mişcarea principală de aşchiere I. Discul de antrenare (sau de conducere) nu are proprietăţi aşchietoare – datorită conţinutului foarte ridicat de liant (pe bază de cauciuc); datorită, însă, coeficientului mare de frecare al acestuia, el imprim ă piesei cele două mişcări de avans (avansul circular III şi avansul axial IV). 81


Aceste mişcări se realizează deoarece axa discului de antrenare este înclinată cu un unghi de 1 … 5º, astfel încât viteza periferică v se descompune într-o componentă tangenţială vt , care imprimă piesei mişcarea de rotaţie (avansul circular) şi o componentă axială va, care imprimă piesei mişcarea de translaţie (avansul axial).

v

I

v

II

III va

IV α

DR

R

DA

Fig. 5 – Schema de a şchiere la rectificarea rotund ă f ăr ă vârfuri

Pentru ca rectificarea să poată avea loc, este necesar ca for ţa de frecare ce ia naştere între discul de antrenare şi piesă să fie mai mare decât for ţa de aşchiere generată între discul de rectificare şi piesă. 5

8

4 9

6

3

2 1

7 Fig. 6 – Ma şină de rectificat rotund, f ăr ă vârfuri

Principalele păr ţi componente ale maşinilor de rectificat rotund exterior f ăr ă vârfuri sunt (fig. 6): 1 – batiu; 2 – pă puşă a discului de rectificare; 3 – pă puşă a discului de antrenare; 4 – riglă de susţinere a piesei; 82


5 – dispozitiv de corectare a formei discului de rectificare; 6 – dispozitiv de corectare a formei discului de antrenare; 7 – motor electric; 8 – disc de rectificare; 9 – disc de antrenare. Reglarea distanţei dintre discuri şi înclinarea discului de antrenare se execută manual. 4. Maşina de rectificat rotund interior

Maşina de rectificat rotund interior se utilizează pentru rectificarea alezajelor cilindrice şi conice, precum şi pentru rectificarea suprafeţelor frontale ale pieselor, dintr-o singur ă prindere. La această maşină discul abraziv trebuie să aibă diametrul mai mic decât alezajul de prelucrat. De aceea, pentru rectificarea alezajelor de diametre mici (uneori sub 1 mm), sunt necesare tura ţii foarte mari (de până la 200.000 rot/min). În funcţie de modul de prindere a piesei în vederea prelucr ării, rectificarea interioar ă se poate realiza cu piesa fixată într-un dispozitiv de prindere sau prin metoda f ăr ă vârfuri. La rândul său, rectificarea interioar ă cu piesa prinsă în dispozitiv se poate face prin două metode: rectificarea cu piesa în mişcare de rotaţie (figura 7-a) şi rectificarea planetar ă (figura 7-b).

II

II I

IV

II

IV

III

I II

III a)

b)

Fig. 7 – Scheme de a şchiere la rectificarea interioar ă

În cazul rectificării cu piesa în mişcare de rotaţie, maşina de rectificat trebuie să asigure realizarea următoarelor mişcări: I – mişcarea principală (rotaţia sculei); II – mişcarea de avans circular (rotaţia piesei); III – mişcarea de avans longitudinal (efectuată, de regulă, de către piesă); IV – mişcarea de avans de pătrundere (executată, de obicei, de c ătre sculă). La rectificarea planetar ă, piesa este fixă, avansul circular II fiind realizat printr-o mişcare planetar ă a axului pietrei de rectificat. Construcţia maşinii de rectificat rotund interior este prezentată în fig. 8. 83

Masini unelte

Recommend Documents