3.1 Elemente specifice privind procesele i echipamentele tehnologice de

prelucrare mecanic

3.2 Optimizarea echipamentelor tehnologice de prelucrare mecanic

3.3 Proiectarea proceselor tehnologice de prelucrare mecanica prin

achiere

CAP.3 Mecanizarea i automatizarea proceselor tehnologice pentru

prelucrri mecanice

1

3.1.Elemente generale privind tehnologia de

prelucrare, fabricaia i echipamentele

tehnologice de prelucrare

a.Tehnologia de prelucrare reprezint

domeniul disciplinar care furnizeaz

ansamblul de cunotine i informaii

cu caracter tehnic necesar realizrii

unui produs industrial i se refer la

mulimea metodelor, procedeelor,

regulilor, aciunilor, resurselor

materiale i umane precum i a

condiiilor de natur tehnic, utilizate

n concepia i proiectarea unui proces

tehnologic destinat execuiei unui

anumit produs.

b.Procesul tehnologic de prelucrare

reprezint mulimea ordonat de metode,

procedee, aciuni, reguli, resurse materiale,

resurse umane i condiii tehnice care

trebuie aplicate n vederea obinerii unui

anumit produs industrial sau pri ale

acestuia. Coninutul procesului tehnologic,

care poate fi structurat n subprocese i

operaii tehnologice de prelucrare, este

determinat n mod direct de tehnologia de

prelucrare i de caracteristicile constructive

i funcionale ale produsului ce urmeaz a fi

obinut, fiind motivat prin criterii de natur

tehnic i economic.

c.Fluxul tehnologic de prelucrare reprezint

succesiunea ordonat a operaiilor din cadrul unui

proces tehnologic de prelucrare conceput n vederea

obinerii unui produs industrial. Deoarece pentru

obinerea aceluiai produs pot fi utilizate diferite

procese tehnologice, fluxurile tehnologice pot avea

structuri i configuraii diferite ce pot fi supuse unui

proces de optimizare pe baza unor criterii adoptate.

Activitile specifice proceselor i fluxurilor

tehnologice de prelucrare se realizeaz n cadrul

unui sistem de echipamente tehnologice de

prelucrare

d.Fabricaia reprezint cadrul material i

organizatoric concret n care se aplica cunostintele

tehnologice in vederea realizarii unor produse i

const din mulimea metodelor, procedeelor,

activitilor, regulilor, condiiilor tehnice i

organizatorice utilizate i aplicate, prin intermediul

resurselor tehnice, materiale i umane existente ntr-

un spaiu (unitatea de producie) i timp (perioada

de fabricaie) reale, n procesul de execuie a

diferitelor produse.

e.Procesul de fabricaie reprezint mulimea

ordonat de metode, procedee, aciuni,

condiii, mijloace i reguli ce se aplic n

cadrul fabricaiei n vederea realizrii unui

anumit produs. Procesul de fabricaie este

determinat n mod direct de procesul

tehnologic conceput pentru execuia

produsului considerat i rezult din

transpunerea acestuia ntr-un spaiu i timp

real, caracterizate printr-un anumit nivel al

resurselor i condiiilor de dotare tehnologic.

f.Fluxul de fabricaie reprezint

succesiunea transformrilor (operaiilor

tehnologice) i a strilor de natur

organizatoric (depozitare, ateptare,

transport) pe care le sufer un produs,

traiectoria pe care o urmeaz acesta n

spaiul real de fabricaie i condiiile n

care se desfoar acesta (cantiti,

timp). Pentru fluxurile de fabricaie se

pot determina o multitudine de soluii

concrete de ctre acelai proces sau

flux tehnologic

2

Structura i caracteristicile unui flux de fabricaie (fig.1) sunt influenate

de urmtorii factori : tehnologia de prelucrare, dotarea tehnic, resursele materiale, concepia

de organizare a subsistemului de fabricaie etc.

flux de fabricaie

factori

tehnologia de prelucraredotarea tehnic, resursele materiale, concepia de

organizare a

subsistemului de

fabricaie etc.

structuracaracteristicile

3

Fig.1 Schema fluxului de fabricaie

Principalele caracteristici, a cror utilizare, msurare i evaluare pentru diferite

tipuri i variante de fluxuri de fabricaie poate oferi un instrument riguros n procesul de

cutare a unor soluii raionale sau optime sau pentru fundamentarea tiinific a deciziilor

adoptate n proiectarea optimal a sistemelor de fabricaie sunt:

Grupa de caracteristici

PrimareDerivate

Sintetice

Lungimea fluxului

Capacitatea fluxului

Durate medie de parcurgere a fluxului

Flexibilitatea de utilizare

Flexibilitatea de adaptare

Debitul fluxului

Efortul de transport

Ritmul de parcurgere a transportului

Costul de realizare a fluxului

Costul de exploatare a fluxului

4

3.1.1 Particulariti specifice fluxurilor i proceselor de fabricaie prin prelucrri

mecanice

Procesele de fabricaie prin prelucrri mecanice din industria constructoare de maini

sunt caracterizate, n principal, de urmtoarele aspecte:

dispersia n spaiu a utilajelor i locurilor de munc

discontinuitatea desfurrii n timp a operaiilor proceselor tehnologice

complexitatea constructiv i tehnologic a produselor fabricate

eterogenitatea produciei

cu implicaii directe asupra naturii i

caracteristicilor fluxurilor de

fabricaie, determinnd urmtoarele

particulariti specifice ale acestoravolumul mare de manipulri,

transporturi interoperaionale,

ateptri, depozitri (durata acestor

operaii poate ajunge pn la 70-80%

din durata ciclului de fabricaie, iar

costurile lor pot ajunge pn la 20-

30% din costul de producie);

lungimea mare a fluxurilor de

fabricaie (distana pe care este

transportat semifabricatul sau reperul n

cadrul spaiului real de fabricaie pentru

realizarea complet a tehnologiei) i

dependena direct a lungimii fluxurilor

de soluiile de structurare i proiectare

spaial a ntreprinderii;

gradul redus de mecanizare / automatizare a

transferului semifabricatelor i pieselor ntre operaii i

caracterul preponderent manual al acestor activiti -

datorat dificultilor tehnice pe care le implic

mecanizarea / automatizarea;

incompatibiliti ntre concepia fluxului de

fabricaie i obiectivele de producie,

manifestate cu o frecven relativ ridicat n

timp ca urmare a modificrilor ce intervin n

nomenclatorul de produse, n procesele

tehnologice sau n dotarea tehnic (toate

acestea conduc, n final, la necesitatea

reproiectrii i reorganizrii periodice a

fluxurilor).

5

Organizarea fluxului de fabricaie (fig.2)

Maini i utilaje

Precizi

e

confor

m cmpul

ui de

toleran

Respect

area

regimulu

i de

lucru

Ampla

sarea

mainilor i utilajel

or

Cultura

calitii produciei

Precizie

conform

documentaiei

Organizarea

fluxului de

fabricaie

Prelucrarea

datelor

Planuri de

control

Mijloace

de

msurare

Calitat

e,

precizi

e

Utilizar

e

corect

Scule,

dispozitive

Documen

taie de fabricaie

Materii prime,

materialeFor de munc

Calitate

conform

specificaiilor

Verificri caracterist

ici de

calitate

Calificar

e

profesio

nal

Implica

re

Caracterist

ici de

calitate ale

produsului

Fig.2.Diagrama factorilor de asigurare a calitii

n procesul de producie

6

3.1.2 Particulariti specifice proceselor de prelucrare prin achiere

Procesul fizic prin care stratul de achiere se transforma i se desprinde sub forma de achii este un

proces complex, caracterizat prin urmtoarele fenomene:

sub

aciunea

forei

exterioare

au loc

deformatii

apar frecri

interioare n

raport cu

scula

achietoare cldura

degajat n

timpul

procesului de

achiere

afecteaza:

Procesul de

formare a achiei

nu se reproduce

identic n toate

cazurile,

depinznd de

natura

materialului

achiat, geometria

cuitului, viteza de

achiere,

condiiile de

rcire etc.

elasticeplastice distrugerea

coeziunii, urmat

de separarea

achiei de restul

materialului

forelor de

frecare dintre

piesa i scul;

elementul de

achie n cauz

ct i straturile

nvecinate i

suprafeele

active ale sculei,

modificnd

caracteristicile

iniiale ale

deformabilitii

metalului

achiat.

Formele de

baza ale

achiei sunt:

1. achii de rupere-

prelucrarea materialelor

fragile(fonte,bronzuri);

2. achii de fragmentare-

prelucrarea materialelor

dure i semidure;

3. achii de curgere-

prelucrarea oelurilor

moi,alamelor.

7

In timpul achierii , pe faa de degajare a sculei, lng muchia tiului se depun, ca i cum

ar fi sudate, particule din materialul achiat, modificnd geometria sculei.

avantajele principale ale

depunerilor pe ti sunt:

dezavantajele pot fi urmtoarele:

protejarea tiului sculei mpotriva uzurii;

creterea unghiului de degajare;

uurarea condiiilor de achiere;reducerea forelor de achiere i a temperaturii tiului ;

DE REINUT!

prezena tiului de depunere este

avantajoas pentru operaia de

degroare.

modificarea cotei de reglare a sculei; nrutirea calitii suprafeei prelucrate; variaia forei de achiere care va reprezentao surs de vibraii ;

Datorit faptului c tiul sculei orict de bine ar fi ascuit rmne cu o mic raz,

se produc deformaii superficiale n faa cuitului i n adncime.

DE REINUT!prezena tiului de depunere este

dezavantajoas pentruoperaia de finisare, astfel nct aceasta trebuie

evitat.

Aceste deformaii se manifest prin modificarea structural i ecruisarea

materialului din straturile superficiale ale piesei i nu sunt de dorit din urmtoarele motive :

nrutesc calitatea i precizia suprafeei prelucrate i determin apariia tensiunilor remanente n

stratul superficial.

8

Forele care solicit elementele sistemului tehnologic determinin deformaii ale acestuia in

urmatoarele situaii:

La detaarea achiilor apar

eforturi unitare de compresiune

i tangeniale n fiecare element

de suprafa al suprafeei de

forfecare.

Deplasrile n suprafaa de

forfecare dau natere unei forte

de frecare interioar iar

alunecarea achiei pe faa de

degajare d natere unei fore de

frecare exterioar .

n timpul procesului de

achiere pe faa de aezare ia

natere o for de frecare.

nsumarea tuturor acestor fore

rezistente vor da o rezisten

total care va aciona asupra

sculei sau altor elemente ale

sistemului tehnologic.

n procesul de achiere aproape ntreg lucrul mecanic consumat se transform n cldur,

respectiv 99,5% restul de 0,5% nmagazinndu-se n piesa prelucrat i determinnd tensiuni

remanente n straturile superficiale ale suprafeei prelucrate.

Principalele surse de cldur n procesul de achiere sunt:

deformaiile plastice ale achiei de-a lungul planelor de alunecare i forfecare; frecrile dintre achie i faa de degajare; frecrile dintre pies i suprafeele de aezare.

Dintre elementele sistemului tehnologic, cel mai puternic afectate de temperatur sunt :

prile active ale sculei (unde influeneaz duritatea sculei i capacitatea sa de achiere care pot conduce la o uzur rapid a muchiei tietoare)

semifabricatul (unde influeneaz dimensiunile acestuia).

9

Temperatura tiului sculei este influenat de urmtorii factori:

materialul semifabricatului

materialul i seciunea sculei

geometria sculei

elementele regimului de achiere

respectiv :viteza de achiereavansul adncimea de achiere

unghiul de degajare este

mai mare,

deformaiile i

frecrile scad

iar temperatura

tiului scade

cu ct unghiul de atac

este mai mare

cu att se

micoreaz

limea achiei

i lungimea

activ a

tiului fapt ce

conduce la

creterea

considerabil a

temperaturii

tiului.

cu ct conductibilit

atea termic

a

materialului

sculei este

mai mare,

cu att

temperatura

tiului va fi

mai redus

cu ct seciunea

sculei este

mai mare cu

att

temperatura

tiului va fi

mai mic.

cldura degajat nprocesul de achiere

acioneaz asupra sculei

(micorarea duritii i

pierderea rezistenei la

uzur) i

semifabricatului.

n scopul eliminriiacestui inconvenient se

utilizeaz rcirea zonei

de lucru cu lichide care,

n afara de rcire, pot

avea i urmtoarele

roluri: ungere, efect de

achiere (lichidele

active), mpiedicare a

depunerilor pe ti,

protejare a suprafeelor

prelucrate, splare.

n general,

temperatur

a degajat

n timpul

achierii

crete cu

creterea

rezistenei

materialul

ui

prelucrat.

10

3.1.3 Particulariti specifice funcionrii echipamentelor tehnologice

Principalele procese duntoare ce afecteaz calitatea mainilor-unelte pot fi

grupate, n funcie de viteza de desfurare, dup cum urmeaz:

procese rapide, caracterizate

printr-o vitez mare de

desfurare, o durat de cteva

secunde i o evoluie periodic

n timpul ciclului de prelucrare

al unei piese;

procese cu vitez medie

de desfurare,

caracterizate printr-o

durat de ordinul

minutelor sau orelor;

procese cvasistatice, caracterizate

printr-o vitez mic de desfurare

i produse n timpul funcionrii

mainii ntre dou reparaii medii

sau capitale.

Maina-unealt

Procese rapide

vibraiile subansamblurilor

condiiile de frecare

modificarea forelor de achiere

Procese cu vitez medie

deformaii termice

uzura sculelor achietoare

Procese cvasi-statice

uzura ghidajelor

uzura lagrelor

coroziunea

procese reologice

Aciuni exterioare

solicitri exterioare

vibraiile fundaiei

temperatura mediului

umiditatea aerului

aciunea coroziv a mediului

Mrimi de ieire

11

Fig.3 Procese

dunatoare ce

afecteaz calitatea

mainilor-unelte

Clasificarea defeciunilor mainilor unelte

Criteriul de clasificare Tipul defeciunii Cauzele defeciunii Modul de manifestare

Cauzele apariiei

accidentaleproiectare sau execuie

nengrijit

griparea sniilor pe ghidaje;

ruperea curelelor; forfecarea

penelor; ruperea dinilor

roilor dinate; coliziunea

subansamblurilor mobile;

arderea motoarelor electrice

etc.

de utilizare n timpuzura

oboseala

pierderea preciziei i

stabilitii la vibraii;

distrugerea suprafeelor

componentelor; ruperea

componentelor solicitate la

sarcini mari de lung durat

Viteza de apariie

brute deteriorri mecanice ruperi; fisurri; nepeniri

treptateprocese duntoare de uzur,

oboseal sau coroziune

ieirea din toleranele privind

precizia de lucru

Dependena dintre

defeciuni

primare determinate de cauze proprii

secundare determinate de alte defeciuni

Nivelul de defectare

pariale implic un subansamblu sau

un element al acestuia

totale afecteaz maina n ansamblu

Consecinele defectrii

minore pot fi remediate de operator

nsemnate nu pot fi remediate prin

posibilitile operatorului

Caracterul remedierii

definitive

scoaterea din funciune a

mainii datorit defectrii

unui element sau

subansamblu

necesit repararea

elementului sau

subansamblului defect

intermitente

modificrile

accidentale i

reversibile ale

regimurilor de

funcionare

dup nlturarea

cauzei maina i

recapt capacitatea

de funcionare

12

Tabel 1

13

14

15

Fig.4 Defeciuni ale componentelor

mecanice,hidraulice i electrice

3.1.4. Variabilele (factorii) care influeneaz desfurarea proceselor

tehnologice

Deoarece transformarea materiilor prime n produse are loc n anumite utilaje, starea de funcionare a acestora determin desfurarea procesului tehnologic n condiii optime, fr pierderi de material i energie. Un rol de seam revine automatizrii proceselor de fabricaie, pentru meninerea regimului optim de lucru prin controlul automat(fig.5) al parametrilor i semnalarea oricror abateri de la valorile acestora ca i a unor situaii de avarie aprut n instalaie. Un grad ridicat de automatizare contribuie la creterea productivit muncii i asigur calitatea impus produselor.

16

Fig.5 Poziionarea mainii unelte n

funcie de prelucrarea piesei.

Fiecare proces tehnologic se desfoar n instalaii specifice, caracterizate prin intrri i

ieiri fizice, materiale, de energie i de informaie, care sufer transformri i a cror perturbare

poate fi compensat n anumit limite.

Factorii de intrare X variabilele de intrare, sau independente

necomandabili Xnfactorii de ieire Y reprezint performanele sistemului.

Variabilele necomandabile Xn nu pot fi modificate de operatorul uman n sensul dorit, ele au o variaie aleatoare, fapt pentru care se mai numesc i perturbaii.

materiile prime i auxiliare ( stare natural, accesibilitate, calitate, compoziie etc), starea utilajelor ( performane tehnice, uzur etc) caracteristicile mediului ambiant (regimul termic i al precipitaiilor, cutremure, inundaii etc), ct i la unii factori economici (costul materiilor prime i energiei care pot avea valori diferite n funcie de conjunctura economic), politici i sociali.

Variabilele comandabile Xc pot fi modificate de operatorul uman n sensul i la valoarea dorit n funcie de structura procesului tehnologic. Ele se refer n general la parametrii de lucru ai utilajelor sau instalaiei: viteza de prelucrare, debite, temperatur, presiune, nivel etc.

comandabili Xc

Pentru fiecare caz n parte se stabilesc o serie de variabile intermediare Xi , cu ajutorul crora se constat efectul modificrii variabilelor independente nainte ca acestea s se regseasc n valorile variabilelor de performan.

Variabilele dependente de performan Y se refer la cantitatea i calitatea produciei, evideniat prin : randamente n produse, productivitate, raport ntre cantitatea de produs principal i cantitatea produselor secundare, costuri de producie, calitatea i preul de vnzare al produselor, sigurana n exploatare, protecia oamenilor i a mediului etc.

17

3.1.5 Evoluii, contextul actual i tendine determinate de cerinele produciei n concepia

fabricaiei sau sistemelor de fabricaie

Evoluia a determinat o schimbare i adaptare rapid a sistemelor de fabricaie, ,

influennd ntr-o mare msur concepia constructiv i funcional a acestora. n domeniul

sistemelor de fabricaie din construcia de maini, realizarea acestora n concordan cu evoluia

cerinelor produciei a determinat dezvoltarea i aplicarea urmtoarelor concepte de fabricaie sau

constructiv - funcionale ale sistemelor de fabricaie: specializrii, automatizrii i flexibilitii

fabricaiei diagrama.Principalele concepte moderne de fabricaie sau aplicate n concepia

sistemelor de fabricaie sunt prezentate n diagrama(fig.67)

Concepte de fabricaie sau aplicate n concepia sistemelor de fabricaie

impuse de evoluia cerinelor produciei

18

Fig.6 Diagrama sistemelor de fabricaie

19

Fig.7 Diagrama sistemelor de fabricaie

Concepte moderne de fabricaie sau aplicate in concepia

sistemelor de fabricaie (fig.8)

20

Fig.8 Diagrama sistemelor de fabricaie

Realiti care vor marca evoluia sistemelor de fabricaie

Realitatea Efecte asupra evoluiei sistemelor de fabricaie

Structura foarte diversificat a pieei

creterea flexibilitii, nnoirea tehnologiilor, aplicarea i

dezvoltarea tehnologiilor de prelucrare bazate pe tehnici

informatizate, creterea calitii pieselor prelucrate, crearea de

noi sisteme informatizate de conducere a fabricaiei

Creterea importanei factorilor umani

noi condiii privind mbuntirea mediului de lucru, realizarea i

aplicarea unor tehnologii ce necesit personal mai puin instruit,

o integrare mai accentuat ntre programele de instruire a

deservenilor, automatizare i informatizare

Globalizarea industrial

o cooperare mai eficient ntre cercetarea i dezvoltarea din

domeniul sistemelor de fabricaie, aplicarea i dezvoltarea

sistemelor informatice integrate

Protecia i conservarea mediului natural

noi condiii privind: utilizarea i reciclarea resurselor naturale,

utilizarea resurselor energetice, sistematizarea i evaluarea

mediului natural; aceste condiii vor impune gsirea i aplicarea

de noi soluii tehnice pentru adaptarea sistemelor de fabricaie la

cerinele mereu crescnde privitoare la protejarea mediului i

conservarea resurselor naturale

21

Tabel 2

CONCLUZIE, dac viitoarele sisteme industriale de producie vor trebui s fie

adaptabile la cerinele pieei, s fie centrate pe problemele oamenilor ca productori i utilizatori ai

produselor realizate i ca locuitori ai mediului natural, s fie universale, deschise i eficiente,

viitoarele generaii de sisteme de fabricaie vor trebui s fie caracterizate printr-o serie de funcii

specifice tendinelor de dezvoltare a sistemelor de producie ,diagrama (fig.8)

22

Fig.8 Funcii ale viitoarelor

sisteme de fabricaie

3.2. Optimizarea echipamentelor tehnologice de prelucrare

mecanic

n cazul echipamentelor tehnologice de prelucrare mecanic, obiectivul de

baz al problemei de optimizare este reprezentat de cerina realizrii de piese finite cu

performane tehnico-economice optime.

Principalele funcii scop ale problemei de optimizare a echipamentelor

tehnologice sunt(fig.9):

Funciile scop ale

problemei de

optimizare

Realizarea unei precizii maxime a

prelucrrii

Realizarea unei productiviti maxime a prelucrrii

Realizarea unei stabiliti maxime a componentelor echipamentului

tehnologic la aciunea diferitelor perturbaii

Realizarea unui cost minim al

prelucrrii

Realizarea unei fiabiliti maxime a echipamentelor tehnologice etc.

obiectivul de realizare

a pieselor finite n

condiii de precizie

maxim a

echipamentului

tehnologic i cu

parametri de precizie

maxim pentru piesa prelucrat.

n cazul proceselor de prelucrare prin achiere, elementele sistemului

tehnologic sunt supuse unor perturbaii.Perturbaiile care trebuie luate n considerare pentru

caracterizarea preciziei de prelucrare a oricrui sistem tehnologic sunt: imperfeciunile de

fabricaie, sarcinile statice i dinamice, solicitrile termice, tensiunile reziduale, procesele de

uzur, imperfeciunile informaiei etc.

23

Fig.9 Optimizarea echipamentelor tehnologice

Criteriul de clasificare Gupe de erori Caracteristici

Variaia mrimii i frecvena

apariiei lor

erori sistematice constante caracterizate prin constana

mrimii i sensului de acionare,

respectiv prin frecvena regulat de

apariie

erori sistematice variabile caracterizate prin frecvena

regulat, dar prin variaia mrimii

lor dup o lege oarecare de forma

e=e(u), unde e este funcia de

eroare de variabil u

erori aleatoare caracterizate prin frecvena

neregulat de apariie i prin

variaia mrimii lor, fr a se putea

determina timpul de apariie sau

valoarea erorii de prelucrare

Sursa care le genereaz

erorile sculei de lucru (esc)

Eroarea total a piesei prelucrate

se va defini prin nsumarea acestor

erori, sub forma relaiei:

erorile semifabricatului (esf)

erorile poziiei iniiale dintre

scul i semifabricat (epi)

erorile mainii unelte (emu)

erorile tehnologice (eth)

erorile de programare i

comand (epc)

erorile de msurare (ems),

erorile datorate mediului ambiant

(ema)

3.2.1 Criterii de clasificare i tipurile de erori specifice

24

Tabel 3

3.2.2 Optimizarea caracteristicilor tehnico economice ale mainilor unelte pentru

prelucrri prin achiere

Precizia mainilor unelte se

definete printr-un complex de

caracteristici i parametrii care

determin precizia pieselor

prelucrate pe acestea.

Precizia de prelucrare a

unei piese se poate defini prin

gradul de coresponden a

piesei prelucrate cu

specificaiile dimensionale i

de form impuse prin desenul

de execuie al acesteia.

Grupa de erori atribuite mainii unelte

erori cvasi-statice, definite ca erori ale poziiei

relative dintre scul i piesa de prelucrat, care

variaz lent n timp i sunt raportate, n general, la

structura mainii unelte. Aceste erori sunt

determinate de urmtoarele surse: erorile

geometrice ale structurii mainii, efectele termice

datorate funcionrii mainii, aciunea sarcinilor

statice i dinamice diagrama

erori dinamice, determinate de

urmtoarele surse: erorile arborelui

principal, vibraiile structurii mainii i

deformaiile determinate de aciunea

forelor ineriale.

25

a.Precizia static a mainilor

unelte definete comportarea

acestora n ceea ce privete

modificarea poziiilor

relative ale unor elemente

din structura mainii la

solicitarea prin aciuni statice

a cror variaie n timp este

lent.

b.Precizia termic a mainii

unelte se apreciaz prin

deformaiile elementelor

componente ale acesteia,

deformaii produse asupra

mainii de aciunea unor surse

termice interne sau externe.

c.Precizia dinamic a unei

maini reprezint calitatea

acesteia ca, sub aciunea

solicitrilor variabile de orice

natur, stabilitatea (rezistena)

ei la vibraii s nu se modifice

iar capacitatea de realizare a

traiectoriilor generatoare i

directoare s se pstreze n

limitele impuse de condiiile

tehnice de generare a

suprafeelor reale, de

productivitate i de protecie a

mainii i operatorului.

Pentru aprecierea preciziei mainilor unelte i a influenei acesteia asupra preciziei

pieselor prelucrate, se definesc urmtoarele caracteristici tehnice de precizie: precizia

geometric, precizia cinematic, precizia static, precizia dinamic i precizia termic.

Precizia geometric a mainii unelte definete

precizia de aezare reciproc a ansamblurilor

componente ale acesteia, parametrii de

precizie evalundu-se prin valoarea abaterilor

n stare static.

Precizia cinematic a mainii unelte definete

corectitudinea realizrii pe cale cinematic a

curbelor generatoare i directoare, parametrii

de calitate ai acestora evalundu-se prin

precizia de realizare a parametrilor cinematici

impui.

Tipul

preciziei

Abateri specifice Sursele erorilor

Precizia

geometric

-rectilinitate

-planeitate

-paralelism

-paralelism-echidistan-

coinciden,

-perpendicularitate

-rotaie

- intersectare de axe, etc

n cazul unor maini unelte,

maini de mare precizie sau

maini cu comand program

numeri-c, precizia

geometric se refer n plus

i la precizia de poziionare a

suban-samblurilor mobile i

la abaterea deplasrilor

minime la fixri succesive.

Elementele componente ale mainii unelte care

determin precizia geometric a acesteia sunt cele

care realizeaz traiectoriile i poziiile reciproce n

plan i spaiu, respectiv:

-cuplele cinematice ghidaj-sanie pentru realizarea

traiectoriilor rectilinii (circulare);

-cuplele fus-lagr pentru realizarea traiectoriilor

circulare.

Sursele erorilor geometrice la aceste cuple sunt

abaterile de execuie i montaj, care influeneaz

poziia relativ corect dintre pies i scul.

Raportarea parametrilor de precizie geometric ai

acestor elemente se face fa de planele triedrului de

referin, respectiv:

-planul orizontal, una din axele acestuia fiind paralel

cu ghidajele mainii;

-planele verticale stabilite pe planul de referin

orizontal.

Precizia

cinematic

Eroarea cinematic a unui

mecanism sau lan cinematic

se exprim prin urmtoarele

abateri:

- abaterea vitezei reale vrfa de cea teoretic vt:

-abaterea raportului de

transfer real ir fa de cel

teoretic it:

Precizia cinematic a mainii unelte se poate aprecia

prin precizia cinematic a mecanismelor din structura

lanurilor cinematice generatoare, respectiv: precizia

cinematic a angrenajelor; precizia cinematic a

mecanismelor de transformare; precizia cuplelor

cinematice fus-lagr i ghidaj-sanie etc. Abaterile

cinematice de la traiectoriile micrilor de generare

apar n cazurile combinrii diferitelor axe de micare,

respectiv: rotaie/rotaie, rotaie/translaie,

translaie/rotaie, translaie/translaie. Aceste abateri

se transpun n erori dimensionale, de form i de

poziie ale suprafeelor generate.

r r tv v v

R r ti i i

26

Tabel 4

3.2.3 Parametrii de rigiditate static i rezultatele aciunii sarcinilor statice

Parametri de rigiditate Rezultatele aciunii sarcinilor statice

-rigiditatea static,

exprimat prin

raportul dintre

mrimea efortului

(fora F sau

momentul M) i

deformaia

corespunztoare

acestuia (liniar sau

unghiular ):

-cedarea static,

reprezint inversul

rigiditii statice:

respectiv , unde creprezint cedarea

liniar, iar c este

cedarea unghiular.

-rigiditatea

instantanee:

-rigiditatea medie:

Deoarece direciile forelor luate n

considerare n cazul solicitrii

statice nu coincid cu cele pe care

acioneaz sarcinile reale,

evaluarea preciziei mainii, din

punct de vedere al rigiditii

statice, constituie unul din indicii

de baz care reflect comportarea

sa i a elementelor sale de

structur; aceti indicatori servesc

i la alegerea prin comparare a

variantelor optime de structur.

Aprecierea comportrii statice se

poate face i pe baza diagramei de

rigiditate figura nr. 5.3. Pentru

determinarea erorii de prelucrare

datorate deformaiilor sistemului

tehnologic se utilizeaz rigiditatea

medie. Rigiditile medii statice ale

subansamblurilor mainilor unelte

sunt cuprinse, n general, ntre

(24) 107 N/m i pot ajunge pn

la 108 N/m; pentru mainile cu

comportament static nesatisfctor

valorile rigiditii medii sunt, n

general, sub 107 N/m.

Aciunea sarcinilor statice va avea ca

rezultat deformaia elastic a

elementelor structurii, pentru care

sunt specifice urmtoarele dou

componente ale deformaiilor:

deformaii elastice proprii,

preponderente la sarcini mari i la

care sunt supuse elementele structurii

de rezisten ale mainii, de tipul:

batiuri, montani, traverse etc.;

deformaii elastice de contact, specifice

sarcinilor reduse i la care sunt

supuse elementele de structur ale

mainii.

Cauza principal a acestor deformaii

este rigiditatea sczut a mbinrilor

fixe i mobile; n general, mrimea

deformaiilor de contact depinde de

urmtorii factori:

-pentru mbinrile fixe: de

caracteristicile cuplului de materiale

n contact, de procedeul de prelucrare

i calitatea suprafeelor n contact, de

tipul mbinrii (lubrifiat sau uscat);

-pentru mbinrile mobile,

determinarea mrimii deformaiilor

de contact se face prin calcul, n

funcie de: tipul deformaiei (liniar

sau unghiular), mrimea

suprafeelor de contact (mici sub 150

cm2 i mari) i de tipul frecrii dintre

suprafeele n contact.

27

Tabel 5

Fig.10 Tipuri de aciuni dinamice cauze i

efecte

28

Limitele admisibile ale vibraiilor unor maini unelte

Tipul mainiiViteza maxim

admis(mm/s)

Amplitudinea admisibil (m) pentru frecvena (Hz)

10 20 30 40 50

Maini de finisat rulmeni, roi dinate i filete

Maini de gurit, alezat i frezat cu scule diamantate

Strunguri i maini de frezat cu precizie sub 20 m

1 16 8 5 4 3

Strunguri

Maini de gurit

Maini de frezat

3 50 25 16 12 10

Maini de rabotat

Maini de debitat5 80 40 25 20 16

29

Tabel 6

3.2.5 Metodele principale prin care poate fi mbuntit precizia mainilor unelte pot fi

grupate astfel:

metoda evitrii erorilor, conform creia

creterea preciziei mainii se poate obine

prin eliminarea surselor de erori. Aceast

metod, care este implementat ntr-o

msur mai mare de proiectanii i

fabricanii de maini unelte, poate conduce

ns, prin soluiile tehnice adoptate n unele

cazuri, la o cretere considerabil a preului

de cost al mainii;

metoda compensrii erorilor, care presupune

modelarea aparatului de lucru i a componentelor

mainii ce constituie surse de erori pe baza

comparrii erorilor acestora cu soluiile tehnice

ideale.Aceast metod posed un mare potenial

ce poate conduce la creterea preciziei mainii i

la reducerea costurilor pentru soluiile tehnice

adoptate.

Etapele de baz pentru stabilirea unor soluii optime ale mainii din punct de

vedere al preciziei geometrice i cinematice sunt urmtoarele:

indicarea valorilor

admisibile ale

abaterilor n

conformitate cu

standardele;

stabilirea soluiilor

constructive i

tehnologice care s

permit realizarea i

meninerea abaterilor

n limitele impuse;

analiza tehnico-

economic a soluiilor

constructiv-

tehnologice adoptate

soluiile constructive generale s fie completate i corelate cu urmtoarele

soluii tehnologice:

alegerea corespunztoare

a materialelor i din

punct de vedere al

caracteristicilor de

prelucrabilitate

stabilirea tehnologiilor de

semifabricare i prelucrare cele mai

performante din punct de vedere al

preciziei i calitii suprafeelor

prelucrate sau al influenei lor asupra

comportrii ulterioare n funcionare

a pieselor prelucrate;

alegerea celor mai

performante tipuri de maini

unelte i scule din punct de

vedere al preciziei de

prelucrare i calitii

suprafeelor prelucrate,

stabilirea celor mai

performante metode, operaii

i aparate de control a

prelucrrii.

30

31

3.2.6 Condiii de baza si soluii tehnice (fig.11) generale ce permit eliminarea sau diminuarea

aciunii factorilor ce influeneaza precizia geometric i cinematic a mainilor unelte

Fig.11 Condiii de baza i soluii tehnice

3.2.7 Tehnici moderne de soluionare a problemei preciziei statice i dinamice

la mainile unelte

Tehnica

aplicat

Soluia de rezolvare a problemei

Realizarea

unor

structuri de

maini

unelte cu

rigiditi i

amortizri

variabile

O astfel de soluie, aplicat la mainile de rectificat plan (fig.12),

const n echiparea mainii cu dou coloane una fixa i cealalt

mobil i introducerea ntre acestea a unui mecanism compus

dintr-un numr mare de arcuri elicoidale, boluri de prindere i plci

de frecare figura nr. 5.5. Rigiditatea static poate fi reglat prin

strngerea sau desfacerea bolurilor de prindere ce acioneaz

asupra arcurilor instalate ntre cele dou coloane; capacitatea de

amortizare a vibraiilor poate fi reglat prin schimbarea valorii forei

normale ce acioneaz asupra plcilor de frecare.

Realizarea

unei

comportri

adaptive a

unor

componente

ale mainii

unelte

Rezolvarea problemei va presupune aplicarea urmtoarelor soluii

tehnice: stabilirea i punerea n lucru a mijloacelor ce permit

modificarea rigiditii i amortizrii n timpul operaiei de prelucrare;

definirea elementelor sau prilor de structur de rezisten ce se

pot deplasa sau deforma, cu condiia meninerii unei rigiditi i

amortizri ridicate a legturilor; utilizarea unor materiale cu memorie

ale cror caracteristici de rigiditate i amortizare corespund

caracteristicilor materialelor folosite actualmente n construcia de

maini unelte. n funcie de modul de aciune, sistemele de comand

adaptiv pot fi de urmtoarele tipuri: sisteme de comand adaptiv

limitativ, care se aplic pentru operaiile de degroare i care

realizeaz reglarea unor valori de referin ale procesului (forele de

achiere) prin modificarea unor parametri ai regimului de lucru

(avans, adncime de achiere, turaie); sisteme de comand

adaptiv optimal, care prin conducerea procesului de prelucrare cu

ajutorul calculatorului urmresc realizarea unor nivele tehnice i

economice optime; sisteme de comand adaptiv geometric, care

prin intermediul unui dispozitiv de comparaie, realizeaz

comparaia ntre valoarea de referin a unei mrimi i valoarea

msurat a acesteia i d comanda elementului de execuie pentru

realizarea compensrii; mrimile msurate sunt, n general, cele

care influeneaz direct sau indirect precizia de form i

dimensional a piesei prelucrate.

Dezvoltarea viitoare a acestor sisteme prevede realizarea unor

captoare care s poat msura condiiile de funcionare ale fiecrui

component al lanului cinematic i stabilirea unor modele

matematice ale comportrii vibratorii a tuturor componentelor

lanului.

32

Tabel 7

Fig.12 Maina de

rectificat plan

3.2.8 Tipizarea proceselor tehnologice

Prin tipizarea proceselor tehnologice trebuie neles generalizarea unor soluii

tehnologice la ct mai multe piese, putnd efectua la nivel intern (de ntreprindere,

central, ramur etc.) o normalizare a tehnologiilor.

Tipizarea presupune:

-gruparea pieselor pe familii de piese

-proiectarea piesei reprezentative a familiei, numit pies complex. Piesa complex

poate fi o pies real sau fictiv.

-proiectarea unui proces tehnologic-tip, optim pentru piesa complex

procesul tehnologic optim pentru fiecare pies real din familie se poate deduce uor

din procesul tehnologic tip al piesei complexe.

este necesar utilizarea unui anumit sistem de codificare (cum ar fi de exemplu

cotarea literar a pieselor din familie).

n concluzie, tipizarea proceselor tehnologice, cere un proces tehnologic unic pentru

piese asemntoare.

Avantajele proceselor tehnologice tip s-au dovedit a fi:

-proiectare rapid, uoar i eficient

-se scurteaz mult timpii de proiectare a tehnologiilor i S.D.V.-urilor

-execuia S.D.V.-urilor este optimizat astfel prin ctigul de experien obinut

anterior.

ntregului sistem de tipizare a proceselor tehnologice, inclusiv tehnologiei de

grup trebuie acordat o mare importan. Motivul principal este acela c n condiiile

actuale, chiar i n rile puternic industrializate, produciile de serie mare i mas nu

sunt predominante. (De exemplu n S.U.A., producia de serie mic are o pondere de

cca. 75% - n industria construciilor de maini ceea ce permite schimbarea cu

rapiditate a produsului fabricat).

33

3.3 Proiectarea proceselor tehnologice de prelucrare mecanica prin aschiere

3.3.1. Informatiile initiale necesare proiectarii proceselor tehnologice

Lund cronologic, documentul de baza al elaborarii proceselor tehnologice l constituiedesenul de executie al piesei. Pe acest schelet se construieste ntreaga tehnologie defabricatie: informatiile pe care la contin impun toti parametrii regimurilor tehnologice,masinile - unelte, S.D.V.-urile, etc.. de aceea desenul de executie trebuie sa fie complet, faragreseli, n el gasindu-se toate informatiile necesare obtinerii prin prelucrare a reperului, totiparametrii preciziei de prelucrare (tolerante, abateri de forma si pozitie, rugozitati,prescriptii tehnice si tehnologice etc.).

Cazul ideal care se prefera este ca n elaborarea proiectelor a desenelor de executie,tehnologul sa aiba un cuvnt de spus. Aceasta pondere facnd ca reperul sa aibacaracteristica de tehnologicitate, oferind garantia obtinerii si prelucrabilitatii n cadrul ncadrul unor conditii concrete de fabricatie.

34

3.3.2. Programul de productie

Parametrul tehnologic foarte important care la rndul sau nsoteste desenul de executie sauorice documentatie tehnologica este programul de productie. Cunoscut si sub denumirea devolum de fabricatie, acesta impune la un moment dat structura procesului tehnologic.

Caracterul semifabricatului, tipul masinilor unelte, al S.D.V.-urilor, tipul productiei etc.depind n cea mai mare masura de programul de productie. Justificarea alegerii uneivariante tehnologice trebuie privita direct prin prisma programului de productie.

3.3.3. Conditiile concrete din intreprindere, atelier, sectie

n general se cunosc doua situatii:

- procesul tehnologic trebuie proiectat la niste conditii concrete de fabricatie;

- paralel cu proiectarea proceselor tehnologice se proiecteaza si sectia prelucratoare.

3.3.4 Etapele proiectarii proceselor tehnologice

Proiectarea proceselor tehnologice, n general, trebuie sa parcurga urmatoarele etape:

1.Studiul documentatiei tehnice, al piesei finite si a semifabricatului.

2. Alegerea justificativa a semifabricatului.

3.Stabilirea succesiuni si continutului operatiilor si a fazelor.

4.Calculul erorilor de prelucrare n baza schemelor de asezare si fixare, dnd posibilitateaalegerii judicioase a variantei (sau variantelor).

5.Indicarea echipamentului tehnologic adecvat variantei alese (inclusiv S.D.V.-urile).

6.Calculul adaosurilor de prelucrare si a dimensiunilor intermediare.

7.Determinarea regimurilor de prelucrare (inclusiv al regimului optim de aschiere).

7.1. Calculul preciziei de prelucrare.

8.Normarea tehnica.

9.Sincronizarea operatiilor si ridicarea diagramei de ncarcare a utilajelor.

10.ntocmirea planului de asamblare al echipamentelor tehnologice, a schemelor detransport operational traseul semifabricatelor.

11.Alegerea justificativa a celor mai bune solutii, definirea variantei tehnico-economiceoptime.

12.ntocmirea documentatiei tehnologice (planul de operatii, fisa tehnologica, purtatorul deprogram banda perforata, memoriul justificativ de calcul etc.) pentru varianta adoptata nfinal.

Succesiunea etapelor n proiectarea proceselor tehnologice dupa metodica indicata are uncaracter general. Ele se pot utiliza att n productia individuala ct si n cea de serie si demasa, nglobnd sau eliminnd una din etape n functie de specificul fabricatiei.

35

3.3.5 Tehnologicitatea ca factor de economie

Dup cum se tie, n fazele de proiectare, piesa (reperul, organul de main) primete

forma impus de condiiile de funcionare. Din pcate, uneori, aspectul tehnologicitii formei

este neglijat de proiectant, acesta nu totdeauna fiind n msur s aprecieze domeniul

tehnologiei de fabricaie. Apare aici necesitatea consultrii dintre proiectant i tehnologul de

fabricaie. Condiia dubl a preciziei funcionale alturi de minimizarea costului de fabricaie

face necesar uneori chiar reproiectarea piesei. Tehnologicitatea unui produs depinde n

principal de:

forma produsuluiprecizia impusrolul funcional.