LANURI CINEMATICE

Definirea i clasificarea lanurilor cinematice, [1]Realizarea oricrui procedeu de prelucrare prin achiere i prin urmare funcionarea minilor-unelte, implic obligatoriu realizarea simultan a dou procese interdependente: procesul de ge nerare a suprafeelor i procesul de achiere. n plus acestea dou fr de care prelucrarea prin achiere nu poate avea loc, din motive de productivitate, de protecie .a. pentru funcionarea mainilor-unelte mai sunt necesare i efectuarea unor procese suplimentare (auxiliare) ce nu sunt necesare asigurrii suprafeelor, dar permit utilizarea i manevrarea complet i sigur a acesteia. Din cele prezentate pn acum privind generarea suprafeelor (vezi capitolul 3) a rezultat c acest proces se realizeaz prin deplasarea curbei generatoare n lungul curbei directoare, deplasare ce se face printr-o micare relativ ntre ele. n cazul general, fiecare dintre cele dou curbe sunt traiectorii cinematice care au luat natere pe cale cinematic din combinarea unor micri simple (de rotaie sau rectilinii) furnizate de mecanismele simple (cuple cinematice de ordinul nti) fus-lagr i sanie-ghidaj, vitezele lor fiind coordonate (legate) ntre ele n vederea realizrii traiectoriilor dorite. Realizarea tehnic a acestor condiii, impuse vitezelor micrilor de generare, determin utilizarea unor mecanisme a cror funciune s satisfac mrimea, direcia i legturile parametrilor acestor micri. Cele dou traiectorii, ale generatoarei i directoarei precum i suprafeele generate sunt identice ca form, ele determinndu-se, dup scopul i rolul funcional, prin dimensiunile, poziiile relative i calitatea fa de caracteristicile teoretice ale lor. Aceste funciuni impun existena n structra mainii-unelte a unei categorii de mecanisme cu ajutorul crora obinerea traiectoriilor s se fac n condiiile reglrii parametrilor micrilor funcie de parametrii dimensionali ai acestora. Procesul de achiere, cel de-al doilea proces necesar generrii suprafeelor pe maini-unelte i care ve fi discutat pe larg mai trziu, din motive tehnicoeconomice de productivitate, de cost, de calitate a suprafeei, de cheltuieli energetice i de materii prime, impune caracteristicilor micrilor de generare anumite mrimi, cerine realizate de anumite mecanisme ale micrii-unelte. Dup cum s-a mai spus, n afara micrilor necesare procesului de generare i necesare procesului de achiere, maina-unealt dispune i de

LANURI CINEMATICE

41

mecanisme necesare unor funciuni auxiliare celor dou procese, funciuni nelegate direct de procesul de generare sau achiere, dar a cror prezen uureaz manevrarea i mbuntete calitatea i productivitatea prelucrrii. Asemenea mecanisme ndeplinesc diferite funciuni cum sunt: cele de deservire (schimbarea turaiilor, alimentarea cu piese sau scule, prindere sau desprindere a piesei, etc.), sau cele de msurarea i control, precum i cele de protecie a operatorului uman i a mainii. Aceste mecanisme cu funciuni auxiliare determin gradul de automatizare al mainii-unelte. Se remarc c indiferent de rolul de ndeplit (de generare, proces de achiere, procese auxiliare) o main-unealt este format din mecanisme legate ntre ele n vederea realizrii unui anumit scop, cu o destinaie bine determinat. innd seama de acestea, se poate defini lanul cinematic al unei maini-unelte ca fiind totalitatea mecanismelor care concur la realizarea unei anumite funcii a ei. innd seama c mecanismele mainii-unelte, n vederea realizrii scopului propus, opereaz cu mrimi de naturi diferite sau identice i le transmit mai departe, lanul cinematic mai poate fi definit ca reprezentnd: totalitatea mecanismelor care contribuie la primirea, transformarea i transmiterea unei mrimi i livrarea acesteia unui organ de execuie. Prima definiie privete lanul cinematic ca un ansamblu de mecanisme legate ntre ele cu rolul de a efectua unul din scopurile impuse de cele trei feluri de procese enumerate mai sus: generare, achire i auxiliare. Cea de-a doua definiie stabilete modul n care se realizeaz scopul final, ansamblul de mecanisme opernd cu mrimi de diverse naturi n vederea obinerii scopului porpus. n amjoritatea cazurilor mrimea cu care opereaz mecanismele este de natur mecanic (o micare), dar n general aceasta poate fi de de naturi diferite, att la intrarea ct i la ieirea din mecanism. Toate mecanismele componente ale unei maini-unelte i care formeaz lanurile cinematice ale ei, deoarece n final trebuie s realizeze cinematic suprafaa de generat, determin cinematica mainii-unelte. Reprezentarea schematic a tuturor mecanismelor care formeaz cinematica unei maini-unelte folosete simbolurile cuprinse n tabelul 4.1, [5]. Toate mecanismele care formeaz un lan cinematic constituie ceea ce se cheam structura lanului cinematic i extins la main-unealt, structura mainii-unelte. Punctul n care lanul cinematic primete mrimea fizic se numete capt de intrare, iar cel n care l furnizeaz organului de execuie se numete capt se ieire. Reprezentarea schematic a cinematicii mainii-unelte folosind pentru mecanismele reale simbolurile grafice (vezi tab.4.1) determin schema cinematic a mainii-unelte, iar reprezentarea acesteia pe structuri mai

42

LANURI CINEMATICE

corespunztoare rolurilor funcionale, folosind simboluri grafice, fr a intra n detaliile componenei lanurilor cinematice, determin schema cinematic structural a mainii-unelte.Grupa Motoare Tipul Electric asincron Electric continuu Hidraulic Rotativ Simbol general Roi de schimb Drosel Diverse Oprirepornire Inversare Mecanisme diverse Simbolul Grupa Tipul Mecanic Tabelul 4.1, [5] Simbolul

Mecanism e de Hydraulic tranforma re Surubpiuli Pinioncremalier Cam Diferenial Cruce de Malta, clichet Frn

Mecanis me de reglare

Prin urmare, cinematica unei maini-unelte cuprinde mai multe lanuri cinamatice, legate sau nelegate ntre ele, avnd scopul impus de realizarea proceselor de generare a suprafeelor, de achiere sau auxiliare. Lanurile cinematice ale mainii-unelte sunt clasificate dup mai multe criterii, ditre acestea cele mai importante sunt: dup scop, dup modul de acionare, dup natura lor i dup interaciunea dintre ele. 4.1.1 Clasificarea lanurilor cinematice dup scop Este cea mai important i utilizat form de clasificare i are drept criteriu efectul aciuniilor i determin poziia acestora fa de scopul impus de porcesele de generare, de achiere sau auxiliare. Dup acest criteriu lanurile cinematice se mpart n dou mari grupe: lanuri cinematice generatoare i lanuri cinematice auxiliare. a) Lanurile cinematice generatoare reprezint totalitatea lanurilor cinematice, ale unei maini-unelte care asigur primirea unei mrimi, transmiteterea i transformarea ei ntr-o micare necesar obinerii formei i dimensiunilor traiectoriilor generatoare i dierctoare, precum i a vitezelor

LANURI CINEMATICE

43

micrilor pe aceste traiectorii, impuse de cinematica procesului de generare i a procesului de achiere. Dup natura i complexitatea traiectoriei realizate i acestea se mpart n dou categorii distincte: - lanuri cinematice generatoare tehnologice (sau simple); - lanuri cinematice generatoare complexe. Lanurile cinematice generatoare tehnologice, pe scurt lanuri cinematice tehnologice, asigur la captul de ieire micarea principal, caracterizat prin viteza principal v, i micrile de avans, caracterizate prin avansul f, vf sau ap , care sunt chiar parametrii tehnologici ai operaiei respective Corespunztor acestor funciuni, din categoria lanurilor cinematice tehnologice fac parte: - lanul cinematic principal, care asigur viteza principal de achiere v pe traiectoria directoare sa pe o component a acesteia; - lanul cinematic de avans care asigur repoziionarea generatoarei elementare GE sau a directoarei elementare DE pe traiectoriile generatoare respectiv directoare cu mrimile f, u sau ap. Cinematica mainii-unelte, corespunztor existenei numai a unei micri principale i a mai multor micri de avans, cuprinde un singur lan cinematic principal i mai multe lanuri cinematice de avans. Lanurile cinematice generatoare tehnologice se mai numesc i simple, deoarece micrile realizate la captul de ieire al acestora sunt efectuate pe traiectorii simple circulare sau rectilinii. Un exemplu de lan cinematic principal este artat schematic (folosind simbolurile grafice din tabelul 4.1) n figura 4.1. Primul exemplu (fig 4.1, a) reprezint lanul cinematic principal al unei maini-unelte la care micarea principal este de rotaie, al doilea exemplu (fig. 4.1, b) se refer la o mainunealt la care micarea principal este rectilinie, transformarea de rotaie fcndu-se prin intermediul mecanismului de transformare a naturii micrii simbolizat prin TR.

Fig.4.1 Scheme ale lanurilor cinematice

44

LANURI CINEMATICE

n figura 4.2 este reprezentat schematic lanul cinematic de avans al unei maini-unelte la care aceasta se realizeaz pe o traiectorie rectilinie, folosind pentru transformare mecanismul TR ca i n exemplul de mai sus.

Fig.4.2 Lan cinematic de avans

Lanurile cinematice generatoare complexe, n opoziie cu cele simple, asigur realizarea unor micri necesare generrii suprafeelor pe traiectorii complexe, plane sau spaiale ca rezultat al combinrii unor micri simple (circulare sau rectilinii). Aa cum s-a mai vzut, pentru realizarea unor traiectorii complexe, (elice cilindrice sau conice, curbe cicloidale, spirale, evolvente, etc.) se folosesc grupri de lanuri cunematice simple combinate astfel nct ntre parametrii cinematici ai mcrilor rezultate s existe anumite legturi cinematice riguros pstrate constante n tot timpul funcionrii, de aceea aceste lanuri cinematice generatoare complexe fac parte urmtoarele: - lanul cinematic de filetare, care realizeaz o traiectorie elicoidal; - lanul cinematic de detalonare, care realizeaz o traiectorie spiral; - lanul cinematice de rulare, care realizeaz o traiectorie evolventic. Fr a intra n amnunte, cunoscnd c pentru generarea unei traiectorii elicoidale cilindrice (vezi cap. 3) sunt necesare dou micri: una de rotaie i una rectilinie, n figura 4.3 este reprezentat shematic lanul cinematic generator complex de filetare (pe scurt: numit lan cinematic de filetare) cu ajutorul cruia se genereaz aceast curb.

Fig.4.3 Lan cinematic de filetare

LANURI CINEMATICE

45

b) Lanurile cinematice auxiliare au rolul de a asigura efectuarea unor operaii cu funciuni auxiliare, care pot nsoi procesele de generare i de achiere fr a le determina sau a le influena ntr-un fel. Existena lor n cinematice unor maini-unelte nu este ogligatorie, dar ele servesc n primul rnd la creterea productivitii prelucrrilor prin micorarea timpilor auxiliari. O definiie a acestora ar fi urmtoarea: totalitatea mecanismelor, aparatelor, instrumentelor, etc. care contribuie la sporirea productivitii mainii-unelte i la protecia operatorului i a mainii constituie lanurile cunematice auxiliare. Fr a intra n amnunte, deoarece aceste lanuri cinematice nu fac obiectul acestei lucrri, operaiile auxiliare care determin scopul funcional i dup care se clasific aceste lanuri cinematice, sunt urmtoarele: de alimentare cu piese, cu scule, de evacuare a achiilor rezultate, etc.; de comutare (schimbare) a turaiilor, avansurilor, de oprire i pornire, etc.; de deplasare rapid a unor subansambluri ale mainii-unelte; de poziionare relativ ntre scul i pies; de protecie a operatorului uman i a mainii, a uzrii sculei achietoare, etc. Caracteristica principal a lanurilor cinematice auxiliare i prin care se deosebesc de cele generatoare decurge din posibilitatea de a fi automatizate. Din acest motiv lanurile cinematice auxiliare determin gradul de automatizare al mainii-unelte. Schematic, n figura 4.4 este reprezentat lanul cinematic auxiliar folosit pentru apropierea i retragerea rapid cu viteza vfR a unui organ de lucru. Se remarc c aceasta dulbeaz un lan cinematic de avans (cel desenat punctat). Mrimea de intrare Yi = n0 este asigurat de un motor electric de antrenare ME2 i prin intermediul diferitelor mecanisme, printre care i cel de transformare a naturii micrii TR ajunge la mrimea de ieire Ye = vfR. Concluzionnd cele expuse privind clasificarea lanurilor cinematice n funcie de scop i avnd criteriul de clasificare efectul aciunii lor, aceasta se poate rezuma la urmtorul tablou.

Fig.4.4 Lan cinematic de avans rapid