analiza structuralĂ a unui strung cu trei axe · pdf file3.2 strungul cu comanda numerica...
If you can't read please download the document
TRANSCRIPT
Articol-Cerc Stiintific Studentesc
1
ANALIZA STRUCTURAL A UNUI STRUNG CU TREI AXE CNC
RADU Alexandru Cristian
Conductor tiinific: Prof.dr.ing. Miron ZAPCIU
REZUMAT:
S-au analizat diferite soluii pentru strungurile cu batiu nclinat pentru a oferi o imagine de
ansamblu a tehnologiei uzuale folosit n construcia celor mai noi maini-unelte i pentru a uura
proiectarea strungurilor normale cu comand numeric. S-au avut n vedere strungurile care permit
prelucrarea pieselor cu diametre de peste 600 mm ns soluiile sunt prezentate n termeni generali i
pot fi introduse n construcia strungurilor de diferite dimensiuni.
CUVINTE CHEIE: structur, strung, comand numeric, tehnologie, automatizri.
1 INTRODUCERE
Prin aceast lucrare s-a urmrit identificare
soluiilor actuale folosite pentru structurile
strungurilor cu comand numeric. Nu exist o
soluie universal i unic acceptat pentru
construcia strungurilor iar productorii de maini-
uneltei au adoptat diferite soluii bazate pe
experienta n domeniu i n concordan cu funciile
pe care respectiva main trebuie s le
ndeplineasc. Analiza cu element finit, care acum
este mult mai facil mulumit programelor
specializate ce pot face simulri cu rezultate foarte
apropiate de cel experimentale, ajut la dezvoltare
i optimizarea continu a elementelor de structur.
Astfel diferite soluii pot da o precizie
asemmtoare sau foarte apropiat a dou maini
diferite din punct de vedere al ntregii structuri.
Tendinele actuale sunt spre simplificarea
construciei mainii-unelte iar acest lucru este
posibil datorita progreselor n domeniul informatic
i al electronicii.
2 STADIUL ACTUAL
S-au analizat cele mai uzuale soluii adoptate
de productorii de maini-unelte pentru a crea o
imagine de ansamblu a posibilitilor de construcie
a strungurilor cu comand numeric. Au fost luate
n considerare strungurile cu batiu nclinat deoarece
aceste au n general o rigiditate mai bun.
Stungurile sunt analizate din punct de vedere al
performanelor, soluiilor folosite pentru lanul
cinematic principal, soluii folosite pentru lanurile
cinematice de avans, soluii pentru sistemul de
prindere al sculei, soluii pentru ppua mobil.
1 Specializarea MUSP, Facultatea IMST;
E-mail: [email protected];
3 PERFORMANELE STRUNGURILOR
3.1 Strungul cu comanda numerica Haas ST-45L
Strungurile Haas din seria ST-45 ofer
posibilitatea prelucrrii cu regimuri de achiere
dure, au rigiditate excelent i stabilitate termica
foarte bun. Pot fi echipate cu un motor electric de
acionare a lanului cinematic principal cu o putere
de 29.8kW sau, opional, de 41kW care poate
lucra la o turaie maxim de 1400 rpm. Are cutie
de viteze cu dou trepte. Poate strunji piese cu
diametre pn la 648 mm i cu lungimi de
maximum 2032 mm.
Pe axa Z are o curs se 2032 mm cu o vitez
de avans de 8.1 m/min i o sarcin maxim de
40kN. Pe axa X are o curs de 432 mm cu o vitez
de avans de 18 m/min i suport o sarcin maxim
de 24.4 kN. Ppua mobil este comandat
numeric. Maina este echipat cu o turel cu 12
scule cu sistem de prindere BOT (bolt-on) sau
hibrid.
3.2 Strungul cu comanda numerica Knuth Ecoturn 650/1000
Strungul Knuth Ecoturn 650/1000 are
stabilitate foarte bun datorit batiului nclinat iar
ntreaga structur a fost conceput i optimizat cu
ajutorul metodei de analiz cu elemente finite.
Este echipat cu un motor de 22kW pentru
acionarea lanunlui cinematic principal, cu turaia
maxim de 2000 rpm. Diametrul maxim de
strunjire peste batiu este de 630 mm iar lungiea
maxim a semifabricatului de 1000 mm.
Cursa pe axa Z este de 1100 mm cu o vitez
de avans de 12m/min iar cursa pe axa X este de
330 mm i are viteza de avans de 8m/min. Sania
este prevzut cu o turel cu 8 scule.
Titlu Lucrare
2
3.3 Strungul cu comand numeric DMG MORI NLX 4000
Strungul DMG MORI NLX 4000 este un
strung de dimensiuni mari care a fost proiectat
dup necesitile actuale de a prelucra piese cu
caracteristici diferite n condiii de productivitate
ridicat. Maina este capabil s funcioneze cu
regimuri grele pentru degroare mulumit
motorului de cuplu mare, dar i cu regimuri de
finisare pentru a obine piese de precizie ridicat.
Operaiile de strunjire i frezare combinate permit
prelucrarea pieselor pentru diferite domenii din
industrie. Strungul asigur o precizie ridicat prin
controlul deformaiilor termice realizat prin rcire
elementelor de structur.
Turaia maxim a arborelui orincipal este de
2000 rpm, iar motorul de acionare a lanului
cinematic principal are o putere 37 kW. Diametrul
maxim al semifabircatului este de 600 mm iar
lungimea de 1500 mm. Cursa pe axa Z este de
1685 mm i atinge o vitez de avans de 30 m/min.
Axa X are o curs de 365 mm iar videta maxim
de avans de 30 m/min.
Strungul NLX 4000 are un grad mare de
automatizare mulumit i ppuii mobile care
poate fi comandat numeric i are control variabil
a forei de strngere prin intermediul
instruciunilor de program. Aceast dotare poate
reduce timpul de pregtire cu pn la 50%.
Pentru controlul dilatrilor termice DMG
MORI prezint o solutie de rcire a arborelui
prinipal. Un canal n form de spiral conduce
lichidul de rcire (ulei) pentru a compensa
dilatrile termice n mod activ innd cont de
termperatura mediului ambiant i de regimul de
achiere. Acest sistem ajut la rcirea eficient a
arborelui principal care reprezint principala surs
de cldur.
Rcirea sculei se face cu ajutorul unui sistem
de racire cu aer i cea de ulei.
4 LANUL CINEMATIC PRINCIPAL
n ansamblul unui strung lanul cinematic
principal conform soluiilor actuale se
materializaz prin motor electric de acionare,
transmisie, reductor/cutie de viteze i arbore
principal care transmite micarea principal la
semifabricat. Lanul cinematic principal trebuie s
asigure o vitez de aschiere optim pentru o
prelucrare continu i fr ocuri.
Lanul cinematic principal trebuie s asigure
o gam larg de turaii pentru a permite
prelucrarea pieselor de diferite diametre n condiii
de precizie impuse. Precizia pieselor obinute este
influenat i erorile nsumate de lanul cinematic
ncepnd de la motorul de acionare pn la
arborele principal. Datorit acestei necesiti la
strunguri exist diferite soluii care ofer precizii
diferite n funcie de piesele ce se doresc a fi
prelucrate pe maina respectiv.
Printre soluiile actuale de construire a
lanurilor cinematice principale se numr i
varianta cu motor de acionare i cutie de viteze cu
mecanism planetar. Momentul poate fi transmis de
la reductor direct la arborele principal prin
intermediul unui cuplaj (Fig. 1) sau poate exista o
transmisi cu curele intre aceste dou elemente
(Fig. 2). Avantajul transmisiei cu curele este c
elimin transferul vibraiilor i a cldurii spre
arborele principal generate de motor si de cutia de
viteze.
Cele mai noi soluii de strunguri folosesc
arbori principali integrai (Fig. 3) n care sunt
eliminate toate elementele intermediare dintre
motorul de acionare i arborele principal,
simplificnd extraordinar de mult construcia
mainilor-unelte i reducnd vibraiile generate de
motor, cutie de viteze i transmisii.
Fig. 1 Lan cinematic principal. 1 motor de
acionare; 2, 4 cuplaj; 3 cutie de viteze;
5 arbore principal/universal.
Fig. 2 Lan cinematic principal. 1 motor de
acionare; 2 cutie de viteze; 3 transmisie cu
curele; 4 arbore principal/universal.
Articol-Cerc Stiintific Studentesc
3
Fig. 3 Arbore principal integrat pentru strung normal. 1 arbore; 2 lgruire cu rulmeni radial-axiali cu
bile, monaj n O; 3 stator; 4 rotor; 5 carcas cu canal elicoidal pentru rcire; 6 lgruire cu
rulmeni radial-axiali, montaj n O.
Tabelul 1 Analiz comparativ ntre tipurile de arbori principali
Arbore cu transmisie prin
curea Arbore cu transmisei direct Arbore integrat
Cost redus
Turaii mai mici
ntreinere uoar
Fr vibraii introduse de transmisie
Turaii mai mari
Rspuns dinamic foarte bun datorit momentului
de inerie mai mic
Ocup mai puin spaiu
Instalare rapid
Precizie foarte ridicat
Turaii foarte mari
Cutia de viteze cu mecanism planetar (Fig. 4)
are in general 2-3 trepte de viteze care asigur un
cuplu ridicat la turaii mari. n acest caz momentul
este transmis direct de la motorul electric (1) ctre
cutia de viteze (2); arborele motorului antreneaz
roata dinat (3).
Dac baladorul (4) este cuplat n treapta I
prin orificiile (a), micarea este transmis la
satelii (6) i mai departe la arborele de ieire (7)
iar roata dinat cu dantur interioar (9) este
blocat. n aceast trapt se asigur un raport de
transfer de 1:4.
Dac baladorul (4) este cuplat in treapta II
prin orificiile (b), micarea este transmis la roata
dinat (9) i la satelii (6) iar apoi mai departe la
arborele de ieire (7). n treapta a doua raportul de