4. CALCULUL ADAOSURILOR DE PRELUCRARE 4.1. OBIECTUL LUCRRII Lucrarea prezint metodele de calcul a adaosurilor de prelucrare, precum i metodologia de stabilire a adaosurilor de prelucrare prin metoda analitic de calcul. 4.2. CONSIDERAII GENERALE 4.2.1. Metode de stabilire a adaosurilor de prelucrare Adaosul de prelucrare este stratul de metal, msurat normal pe suprafaa piesei, ce se ndeprteaz la prelucrarea semifabricatului. Adaosul de prelucrare corect stabilit trebuie s asigure stabilitatea procesului de prelucrare, calitatea ridicat a produciei i costul minim. Pentru determinarea adaosurilor de prelucrare se utilizeaz dou metode: metoda experimental-statistic i metoda analitic de calcul. Metoda experimental-statistic este bazat pe datele obinute ca urmare a generalizrii experienei atelierelor de prelucrare mecanic, adaosurile de prelucrare stabilindu-se pe baza standardelor, normativelor sau tabelelor de adaosuri. Utilizarea tabelelor de adaosuri faciliteaz proiectarea proceselor tehnologice, dar nu prezint garania c adaosurile stabilite n acest mod sunt minime pentru condiiile concrete de prelucrare, deoarece adaosurile sunt determinate fr a ine seama de succesiunea concret a operaiilor (fazelor) de prelucrare mecanic a fiecrei suprafee, de schemele de bazare i fixare a semifabricatului pentru diferitele operaii de prelucrare mecanic i de erorile de prelucrare anterioare. Aceast metod permite stabilirea rapid, pe baza unei soluii unice, a adaosurilor de prelucrare. Adaosurile ce se prevd corespund cazului cel mai defavorabil i, de aceea, n multe cazuri, adaosurile de prelucrare stabilite prin normative pot fi micorate. Metoda analitic de calcul se bazeaz pe analiza factorilor care determin mrimea adaosului i stabilirea elementelor componente ale acestuia pentru condiiile concrete de prelucrare. Aceast metod permite evidenierea posibilitilor de reducere a consumului specific de material i de micorare a volumului de munc al prelucrrilor mecanice la proiectarea unor procese tehnologice noi, precum i la analiza celor existente. Calculul analitic al adaosurilor de prelucrare permite determinarea unor dimensiuni intermediare optime la toate operaiile succesive de prelucrare i asigur un numr minim de operaii i faze de prelucrare, necesare obinerii calitii prescrise a piesei prelucrate. n comparaie cu valorile adaosurilor determinate experimental-statistic, calculul analitic poate conduce la reduceri de 6 15% din masa net a piesei. Metoda de calcul analitic se recomand s fie utilizat n cazul produciei de mas i de serie mare. De asemenea, metoda de calcul analitic se recomand a fi utilizat i n cazul construciei de utilaje grele, chiar n condiiile fabricaiei individuale a pieselor de dimensiuni mari. Pentru astfel de piese adaosurile prea mari pot conduce la pierderi mari de metal prin achiere; pe de alt parte, la prelucrarea pieselor de dimensiuni mari este inadmisibil rebutul produs din cauza unor adaosuri insuficiente. 4.2.2. Schemele adaosurilor de prelucrare pe faz i pe operaie Adaosul de prelucrare al fazei Af (sau al operaiei) este stratul de material ce trebuie ndeprtat prin prelucrarea mecanic la faza (operaia) respectiv. Adaosul de prelucrare se msoar perpendicular pe suprafaa prelucrat i pe o singur parte. Adaosul de prelucrare al fazei k se obine prin diferena dimensiunilor realizate la faza (operaia) anterioar i cea considerat: - pentru suprafeele exterioare: Af, k = dk-1 dk (4.1) - pentru suprafeele interioare: Af, k = Dk Dk-1 (4.2) Adaosul de prelucrare total At este stratul de material care trebuie ndeprtat pentru a se obine din semifabricat piesa finit. Se obine din diferena dimensiunilor nominale ale semifabricatelor (dn,s sau Dn,s) i ale piesei finite (dn,p sau Dn,p): - pentru suprafeele exterioare: At = dn,s dn,p (4.3)

-

pentru suprafeele interioare: (4.4)

At = Dn,p Dn,s Adaosul de prelucrare poate fi simetric sau asimetric. Schema adaosurilor de prelucrare ale fazei pentru suprafeele exterioare este prezentat n figura 4.1.

1

Fig. 4.1. Schema tipic de aezare a adaosurilor de prelucrare pentru suprafeele exterioare. Adaosurile de prelucrare ale fazei (suprafa exterioar) sunt prezentate n figura 4.2.

Fig. 4.2. Adaosurile de prelucrare ale fazei (suprafa exterioar). Schema adaosurilor de prelucrare ale fazei pentru suprafeele interioare este prezentat n figura 4.3. Fig. 4.3. Schema tipic de aezare a adaosurilor de prelucrare pentru suprafeele interioare. Adaosurile de prelucrare ale fazei (suprafa interioar) sunt prezentate n figura 4.4. Toleranele la adaosurile de prelucrare au poziia asimetric limitat n corpul piesei, pentru piesa din clasa arbore n minus, iar pentru piesa din clasa alezaj, n plus, corespunznd poziiilor toleranei elementului unitar din sistemul de tolerane ISO. Adaosul nominal al fazei An,k se determin ca diferena dintre dimensiunea nominal obinut la faza anterioar i la cea considerat: An,k = dn,k-1 dn,k = dmax,k-1 dmax,k pentru suprafeele exterioare (4.5) An,k = Dn,k Dn,k-1 = Dmin,k Dmin,k-1 pentru suprafeele interioare (4.6)

2

Fig. 4.4. Adaosurile de prelucrare ale fazei (suprafa interioar). Adaosuldeprelucraretotal At seobineprinnsumareaadaosurilordeprelucrarenominalealefazelor:m

A t = An , kk =1

(4.7)

Adaosul minim de prelucrare al fazei Amin, k se determin cu relaia: Amin,k = dmin,k-1 dmin,k pentru suprafeele exterioare (4.8) Amin,k = Dmax,k Dmax,k-1 pentru suprafeele interioare (4.9) n cursul efecturii procesului tehnologic, adaosurile de prelucrare i toleranele respective se micoreaz de la o faz la alta: TA, k-1 > TA, k (4.10) Amin, k < An, k (4.11) Mrimea adaosului minim de prelucrare stabilit prin metoda analitic de calcul, pentru faza k de prelucrare, se determin cu relaia: Amin, k =c R z ,k +mk + + ak (4.12) 1 1 k 1 n care: c reprezint coeficientul care ine seama de tipul adaosului de prelucrare: c = 1 pentru adaosuri de prelucrare asimetrice; c = 2 pentru adaosuri de prelucrare simetrice. Rz,k-1 rugozitatea suprafeei obinute la faza (k - 1) de prelucrare; mk-1 mrimea stratului de metal defect al suprafeei obinute la faza precedent; 1 abaterile de poziie reciproc a suprafeei realizate la faza precedent; k

(

)

a k

erorile de aezare la faza considerat.

4.2.3. Etapele de calcul a adaosurilor de prelucrare prin metoda analitic de calcul Pentru determinarea adaosurilor de prelucrare prin metoda analitic de calcul se parcurg urmtoarele etape: 1. Se stabilete succesiunea operaiilor precum i modul de bazare i de fixare. 2. Se ntocmete un tabel conform modelului (paragraful 3). 3. Se completeaz succesiunea fazelor pentru suprafa considerat (coloana 1). 4. Se determina valorile parametrilor Rz,k-1, mk-1, , ,k i Tk ( respectiv coloanele 2, 3, 4, 5 i 8). a k 1 5. Se calculeaz adaosul minim calculat Amin,c cu relaia (4.12) i se trece n coloana a 6 - a tabelului. 6.Pentrufazafinal,conformdesenuluideexecuiealpiesei,setrecencoloanaa7a,dimensiunea: - dmin pentru suprafee exterioare; - Dmax pentru suprafee interioare. 7. Se completeaz celelalte rubrici ale coloanei a 7 - a pentru fiecare faz : dmin,k-1 = dmin,k + Amin,c pentru suprafeele exterioare (4.13) Dmax,k-1 = Dmax,k Amin,c pentru suprafeele interioare (4.14) 8. Se completeaz coloana a 9 - a cu valorile din coloana a 7 - a rotunjite cu precizia cu care este dat tolerana la operaia respectiv. 9. Se completeaz dmax , respectiv Dmin i se trec n coloana a 10 - a, astfel: Dmax,k = dmin,k + Tk pentru suprafeele exterioare (4.15) Dmin,k = Dmax,k Tk pentru suprafeele interioare (4.16) 10. Se calculeaz adaosul minim efectiv Amin, k i se trece n coloana a 11 - a, cu relaia: Amin,k = dmin,k-1 dmin,k pentru suprafeele exterioare (4.17)

3

Amin,k = Dmax,k Dmax,k-1 pentru suprafeele interioare 11. Se calculeaz adaosul nominal efectiv An, k i se trece n coloana a 12 - a cu relaia: An,k = dmax,k-1 dmax,k pentru suprafeele exterioare An,k = Dmin,k Dmin,k-1 pentru suprafeele interioare 12. Se verific rezultatele obinute cu relaia: An,k Amin,k = Tk-1 Tk

(4.18) (4.19) (4.20) (4.21)

4.3. DESFURAREA LUCRRII n cadrul lucrrii de laborator se determin mrimea adaosurilor de prelucrare pentru suprafeele exterioare, interioare si frontale ale piesei din figura 4.5. Calculul adaosurilor de prelucrare i al dimensiunilor intermediare se efectueaz n ordinea invers celei n care se execut operaiile (fazele) de prelucrare ale fiecrei suprafee. Determinarea adaosurilor de prelucrare este strns legat de calculul dimensiunilor intermediare i al dimensiunilor semifabricatului.

Fig. 4.5. Buc. nainte de a se trece la determinarea adaosurilor de prelucrare, se parcurg urmtoarele etape: - analiza desenului de execuie al piesei i a condiiilor tehnice prescrise; - alegerea procedeului tehnologic de obinere a semifabricatului; - proiectare succesiunii operaiilor, aezrilor si fazelor pentru fiecare suprafa ce se prelucreaz; - proiectarea bazrii i fixrii piesei. Pentru exemplificare se prezint aplicaia urmtoare. Aplicaie. S se calculeze adaosurile de prelucrare i dimensiunile intermediare pentru piesa buc (fig. 4.5). Marca materialului din care se confecioneaz piesa este OLC 45 STAS 880-88, iar volumul de produse corespunde produciei de serie mic. Semifabricatul adoptat este semifabricat forjat conform STAS 2172/1-84. Datorit seriei mici de fabricaie, prelucrarea mecanic a reperului se realizeaz pe maini-unelte universale, prin diferenierea operaiilor, prin metoda reglrii sculei achietoare la dimensiune. Succesiunea operaiilor de prelucrare mecanic este prezentat pentru fiecare suprafa ce se prelucreaz n tabelele 4.1, 4.2 i 4.3.

15 4.3.1. Calculul adaosurilor de prelucrare pentru suprafaa cilindric exterioar 70 ( 0 , ) 7 , la care ultima operaie de prelucrare mecanic este strunjirea de 0 Pentru suprafaa de revoluie exterioar semifinisare, n conformitate cu metodologia prezentat n paragraful 4.2.3, se va determina mrimea adaosului de prelucrare pe faze tabelul 4.1.Tabelul 4.1 Calculul adaosurilor de prelucrare pentru suprafaa 15 cilindric exterioar 70 ( 0 , ) Elementele adaosului Dim. limit Ab. efective dmin Tk dmin dmax Amin,k An,k R z, k m k ,k Amin,c 1 a 1 k 1

Denum. fazei 1 Semifab. Str.degr. T.T. Str.semif

Notarea cotei mm 138 0 4 ,0 1 7 .1 0 0 ,46 3 6

m2 -

m3 -

m4 -

m5 134 86

m6 -

mm 7 76,938 72,67 69,85

m

8 4000 460 300

mm 9 77,0 72,7 69,85

mm 10 81,0 73,16 70,15

mm 11 4,3 2,85

mm 12 7,84 3,01

1000 250 240

1000 834

4268 2820

70 0.15

4

Valorile elementelor adaosurilor de prelucrare sunt prezentate n continuare: a) Pentru semifabricat (forjat liber) se obine: a.1) Rugozitatea suprafeei i mrimea stratului defect: Rz k 1 + mk 1 =1,0 mm =1000 m a.2) Abaterile spaiale se determin cu relaia:

[1] p.269, tab. 7.1

k 1 =

n care: Tsemif reprezint tolerana la diametrul semifabricatului: Tsemif = 4000 m conform STAS 2171/2-84 a.3) Eroarea de aezare la faza considerat, , k se determin cu relaia: aa , k = 2 + 2 = 90 2 +100 2 =134 m fa fr

1 1 Tsemif = 4000 = 1000 m 4 4

[1] p.270

n care: reprezint eroarea de aezare n direcie axial: fa

fa = 90 m

- eroarea de aezare n direcie radial: f r

[1] p. 76, tab. 1.34 [1] p. 74, tab. 1.33conform STAS 2171/2-84

fr = 100 m

Tolerana semifabricatului se consider egal cu abaterea negativ a acestuia, adic: Tk-1 = 4000 m Tolerana la operaia de strunjire de degroare se determin n funcie de precizia economic: Tk = IT11IT13,

Tk = IT 13 = 460 m Se adopt: b) Dup operaia de strunjire de degroare se obine: b.1) Rugozitatea suprafeei:b.2) Grosimea stratului defect:

[1] p. 170, tab. 2.15m m

1 conform [ ] p.11

Rz, k-1 = 250

[1] p. 271, tab. 7.3 [1] p. 271, tab. 7.3= 834 m

mk-1 = 240 b.3) Abaterea spaial se determin cu relaia:2 ( 2 c lc ) 2 + centr c reprezint curbura specific, c = 3 m /mm

[1] p. 269, tab. 7.2 n care: lC distana de la treapta de prelucrat pn la cel mai apropiat capt al piesei; lC = 138 mm [1] p.273, tab. 7.5 ntr eroarea remanent de centrare, ntr = 100 m ce ce b.4) Eroarea de aezare la faza considerat: a , k = 2 + 2 = 70 2 + 50 2 = 86 m fa frTolerana la cota ce se prelucreaz se adopt n funcie de precizia economic: Tk = IT10IT11, [1] p.170, tab. 2.15 Se adopt: Tk = IT11 = 300 m

k 1 =

=

( 2 3 138 ) 2 + (100 ) 2

[1] p. 218

[1] p.11, tab. 1.1

4.3.2. Calculul adaosurilor de prelucrare pentru suprafaa L = 123 0,200 Conform metodologiei prezentate n paragraful 4.2.2 i 4.2.3, elementele de calcul sunt prezentate n tabelul 4.2. Valorile elementelor adaosurilor de prelucrare sunt prezentate n continuare. a) Pentru semifabricat (forjat liber) se obine: a.1) Rugozitatea suprafeei i mrimea stratului defect: Rz k 1 + mk 1 =1,0 m =1000 m m a.2) Abaterile spaiale se determin cu relaia:

[1] p.269, tab. 7.1

n care: C 1 mm/m [ ] p. 271 D diametrul exterior al semifabricatului, D = 83 mm conform desenului semifabricatului.

k 1 = c D = 1 0 ,083 = 0 ,083 mm = 83 m [1] p.271, rel. 7.7 reprezint curbura specific, =1 3 mm/m n funcie de rigiditatea semifabricatului; c = 1 c

5

Tabelul 4.2 Calculul adaosurilor de prelucrare pentru suprafaa frontal L=123 0,200 Elementele adaosului Denum. fazei 1 Semifab. Str. degr. T.T. Str. semif. 250R z, k m k 1 1

,k a k 1m4 83 9

Amin,c

Lmin mm 7 127,64 123,97 122,8

Tk

Dim. limit Lmin Lmax mm 9 128,0 124,0 122,8 mm 10 134,0 126,2 123,2

Ab. efective Amin,k An,k mm 11 4,0 1,2 mm 12 7,8 3,0

m2 -

m3 1000 240

m5 514 86

m6 3194 1170

m8 6000 2200 400

Notarea cotei 1314 30 ,0 6

1 6 ,20 2 ,2 2

123 0,2 0

a.3) Eroarea de aezare la faza considerat se determin cu relaia:a , k = 2 + 2 = 120 2 + 500 2 = 514 m fa fr

n care:

fa =120 m

fr = 500 mTolerana semifabricatului este: Tk = 6000 m b) Dup operaia de strunjire de degroare se obine: b.1) Rugozitatea suprafeei: Rz, k-1 = 250 m b.2) Grosimea stratului defect: mk-1 = 240 m b.3) Abaterea spaial se determin cu relaia:

[1] p. 76, tab. 1.34 [1] p. 74, tab. 1.33conform desenului semifabricatului

[1] p. 271, tab. 7.3 [1] p. 271, tab. 7.3

k 1 = 0 ,2 ( R r ) p = 0 ,2 ( 35 20 ) 0 ,3 = 9 m n care: R reprezint raza suprafeei exterioare, R = 35 mm conform desenului piesei; r - raza interioar a gurii centrale, r = 20 mm conform desenului piesei. p valoarea specific a abaterii de la perpendicularitate; [1] p. 246, tab. 5.13 p = 0,3 m / 1 mm de raz b.4) Eroarea de aezare la faza considerat se determin: a , k = 2 + 2 = 70 2 + 50 2 = 86 m n care: fa fr fa = 70 m fr = 50 m

Tolerana la cota ce se prelucreaz este notat pe desenul piesei (cota final): Tk = 400 m Pentru strunjirea de degroare tolerana la cota ce se prelucreaz se adopt n funcie de precizia economic: [1] p.11, tab. 1.1 Tk = IT15IT16, [1] p.170, tab. 2.15 Se adopt: Tk = IT16 = 2200 m

[1] p. 76, tab. 1.34 [1] p. 74, tab. 1.33

4 + 2 Tabelul 4.3 Calculul adaosurilor de prelucrare pentru suprafaa cilindric interioar 0 0 0,0 5 Elementele adaosului Dimensiuni Abateri limit efective Denum. Dmax Tk Dmax Dmin Amin,k An,k R z, k m k ,k Amin,c 1 a 1 k 1 fazei m m m m m m mm mm mm mm mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Semifab. 36,421 2000 35,0 33,0 -

4 + 2 4.3.3. Calculul adaosurilor de prelucrare pentru suprafaa cilindric interioar 0 0 0,0 5 Conform metodologiei prezentate n paragrafele 4.2.2 i 4.2.3, elementele de calcul pentru suprafaa cilindric interioar 0 0 0,0 5 sunt prezentate n tabelul 4.3. 4 + 2

(

)

(

)

(

)

Notarea cotei mm 13+ 33 0 2, 0

6

Largire T.T. Alezare 250

1000 240

83 9

134 86

2434 1170

38,855 40,025

250 25

38,7 40,025

38,45 40,0

3,7 1,325

5,45 1,55

3 , 4 0 0, 250 8 5+

+ 40 0 0,025

Valorile elementelor adaosurilor de prelucrare sunt prezentate n continuare. a) Pentru semifabricat (forjat liber) se obine: a.1) Rugozitatea suprafeei i mrimea stratului defect: Rz k 1 + mk 1 =1,0 m =1000 m m a.2) Abaterile spaiale se determin cu relaia:

[1] p.269, tab. 7.1 [1] p.271, rel. 7.7

k 1 = c D = 1 0 ,083 = 0 ,083 mm = 83 m

n care: C reprezint curbura specific, =1 3 mm/m n funcie de rigiditatea semifabricatului; = 1 c c 1 mm/m [ ] p. 271 D diametrul exterior al semifabricatului, D = 83 mm conform desenului semifabricatului. a.3) Eroarea de aezare la faza considerat se determin cu relaia: m [1] p. 76, tab. 1.34 si fr =100 m [1] p. 74, n care: fa = 90 tab. 1.33 Tolerana semifabricatului se determin: Tk = 2000 m conform desenului semifabricatului b) Dup operaia de strunjire de degroare se obine: [1] p. 271, tab. 7.3 b.1) Rugozitatea suprafeei: Rz, k-1 = 250 m [1] p. 271, tab. 7.3 b.2) Grosimea stratului defect: mk-1 = 240 m b.3) Abaterea spaial se determin cu relaia:a , k = 2 + 2 = 90 2 +100 2 =134 m fa fr

k 1 = 0 ,2 ( R r ) p = 0 ,2 ( 35 20 ) 0 ,3 = 9 m n care: R reprezint raza suprafeei exterioare, R = 35 mm conform desenului piesei; r - raza interioar a gurii centrale, r = 20 mm conform desenului piesei. p valoarea specific a abaterii de la perpendicularitate; p = 0,3 m / 1 mm de raz [1] p. 246, tab. 5.13 b.4) Eroarea de aezare la faza considerat se determin: a , k = 2 + 2 = 70 2 + 50 2 = 86 m n fa fr

[1] p. 76, tab. 1.34 si fr = 50 m [1] p. 74, tab. 1.33 care: fa = 70 m Tolerana la cota ce se prelucreaz este dat n desenul piesei (cota final): Tk = 25 m Pentru strunjirea de degroare tolerana la cota ce se prelucreaz se adopt n funcie de precizia economic: [1] p.11, tab. 1.1 Tk = IT12IT14Se adopt: p.170, tab. 2.15 Tk = IT12 = 250 m

[1]

4.4. FIA LUCRRII NR. 4 CALCULUL ADAOSURILOR DE PRELUCRARE Data. Numele i prenumele.., grupa, anul de studii. 4.4.1. VERIFICAREA CUNOTINELOR TEORETICE Rspundei la urmtoarele ntrebri de verificare: a. Ce reprezint adaosul de prelucrare? b. Care sunt metodele de determinare a adaosurilor de prelucrare: principiul metodei, avantaje i dezavantaje? c. Prezentai schema adaosurilor de prelucrare ale fazei pentru suprafeele exterioare ? d. Prezentai schema adaosurilor de prelucrare ale fazei pentru suprafeele interioare? e. Care sunt etapele de calcul a adaosurilor de prelucrare prin metoda analitic de calcul ?

7

f. Precizai care este relaia de calcul a adaosului minim de prelucrare stabilit cu metoda analitic; precizai semnificaia mrimilor care intervin n relaia de calcul? 4.4.2. DETERMINRI EXPERIMENTALE, INTERPRETAREA REZULTATELOR, CONCLUZII Aplicaie A1. S se calculeze adaosurile de prelucrare i dimensiunile intermediare pentru piesa roat dinat (fig. 4.6). Marca materialului din care se confecioneaz piesa este 42MoCr11 STAS 791-88, iar volumul de produse corespunde produciei de serie mare.

Fig. 4.6. Roat dinat

Aplicaie A2. S se calculeze adaosurile de prelucrare i dimensiunile intermediare pentru piesa prezentat n figura 4.7. Marca materialului din care se confecioneaz piesa este OLC 45 STAS 880-88, iar volumul de produse corespunde produciei de serie mare. Fig. 4.7. Buc

8