UNIVERSITATEA OVIDIUS CONSTANTA

Facultatea de inginerie mecanic, industrial i maritim

Ioan Lungu

PRELUCRARI MECANICE SI CONTROL DIMENSIONALCurs pentru pentru specializarea Autovehicule rutiere I.F.R.

2006

CUPRINSPARTEA IPRELUCRRI MECANICE PRIN ACHIERE Pag. CUPRINS.3 CAP. 1. NOIUNI DE BAZ PRIVIND PROCEDELE DE GENERARE PRIN ACHIERE . 6 1.1.Procesul de prelucrare prin achiere a suprafeelor pieselor ....................6 1.2. Ponderea i importana generrii suprafeelor prin achiere .................. 7 1.3 Micrile necesare la generarea suprafeelor pe mainile-unelte..8 CAP. 2. SCULE ACHIETOARE .11 2.1. Elemente constructive ale prii achietoare ..................................11 2.2. Geometria prii achietoare ............................................................12 2.3 Uzura sculelor achietoare13 2.4. Durabilitatea sculelor achietoare14 CAP. 3. ELEMENTE DE TEORIA GENERRII SUPRAFEELOR PE MAINILE UNELTE ...................................................... 16 3.1 Formarea achiei...16 3.2. Fora de achiere..17 3.3. Puterea necesar la achiere.19 3.4. Dinamica proceselor de achiere..19 3.5. Procese termice la achiere...20 3.6. Lichide de achiere.. 21 CAP. 4. PRELUCRRI MECANICE PRIN STRUNJIRE ......... . 23 4.1. Caracterizarea operaiei de strunjire ....................................................23 4.2.Caracteristicile constructiveale principalelor tipuri de strunguri .............................. 24 4.3. Strunjirea principalelor tipuri de suprafee ........................................ 28 CAP. 5. PRELUCRRI MECANICE PRIN FREZARE ........... .36 5.1. Caracterizarea procedeului de frezare ................................................ 36 5.2.Particulariti ale procesului de achiere ............................................ .36 5.3. Metode de frezare ............................................................................... 37 5.4. Construcia frezelor i utilizarea lor ................................................... 38 5.5. Parametrii regimului de achiere..40 5.6. Maini unelte de frrezat40 5.7 Cinematica mainilor de frezat....................................... ..43 5.7.Prelucrarea diferitelor tipuri de suprafee prin frezare..43 CAP. 6. PRELUCRRI MECANICE PRIN BURGHIERE ..... ..45 6.1. Caracterizarea procedeului ................................................................. 45 6.2. Tipuri de burghie ................................................................................ 45 6.3. Maini unelte de gurit ....................................................................... 47 6.4. Prelucrri pe mainile unelte de gurit ............................................... 49

3

CAP. 7. ALTE PROCEDEE DE PRELUCRARE MECANIC A ALEZAJELOR ....................................................... 51 7.1. Lrgirea ............................................................................................... .51 7.2. Adncirea ............................................................................................ .51 7.3. Lamarea.52 7.3. Alezarea .............................................................................................. .53 7.5. Maini unelte de alezat ....................................................................... .54 CAP. 8. PRELUCRAREA MECANIC PRIN RABOTAREI MORTEZARE ........................... .56 8.1. Caracterizarea procedeului de prelucrare prin rabotare ...................... .56 8.2. Scule utilizate pentru rabotare ............................................................ .56 8.3. Tipuri de suprafee prelucrate prin rabotare ....................................... .57 8.4. Maini unelte de rabotat ..................................................................... .58 8.5. Caracterizarea procedeului de prelucrare prin mortezare ................... .60 8.6. Scule utilizate la mortezare ................................................................ ..60 8.7. Tipuri de suprafee prelucrate prin mortezare .................................... ..61 8.8. Maini unelte de mortezat ................................................................. 61 CAP. 9. PRELUCRRI MECANICE DE SUPERFINISARE .. 63 9.1. Caracterizarea procedeului rectificare ............................................................ .63 9.2. Caracteristicile pietrei abrazive..63 9.3.Tipuri.de suprafee generate prin rectificare ............................................. 65 9.4. Parametrii regimului achiere la rectificare67 9.5. Generarea suprafeelor prin honuire ................................................. 68 9.6. Superfinisarea suprafeelor ............................................................... 68 9.7. Maini unelte de prelucrat prin abraziune ........................................ 69

PARTEA IICONTROLUL PRECIZIEI DE PRELUCRARE AL PIESELOR CAP. 10. PRECIZIA PRELUCRRII PIESELOR . ..72

10.1. Consideraii generale .72 10.2. Precizia dimensional ... .72 10.3. Precizia formei geometrice a suprafeelor .... .74 10.4. Precizia de poziie axelor i suprafeelor ..... .80 CAP. 11. TOLERANELE I AJUSTAJELE SUPRAFEELOR CILINDRICE NETEDE....86 11.1. Abateri, tolerane, cmp de toleran .... ..86 11.2. Criterii de alegere a mrimii toleranelor ..... 88 11.3. Asamblri alezaje arbori ........ 88 11.4. Ajustaje ..... ..89 11.5. Sisteme de ajustaje .... ..92 11.6. Sistemul ISO de tolerane i ajustaje .... .. 95 11.7. Interschimbabilitatea pieselor .100 CAP. 12. TOLERANELE I AJUSTAJELE SUPRAFEELORCONICE NETEDE .. 101 12.1.Elementele dimensionale principale ale pieselori asamblrilor conice .101 12.2. Toleranele suprafeelor conice .... .103 12.3. Ajustajele pieselor conice netede .....

4

CAP. 13.TOLERANELE I AJUSTAJELE PIESELOR I ASAMBLRILOR FILETATE...106 13.1. Consideraii generale .... 106 13.3. Toleranele i ajustajele filetelor metrice .. 107 CAP. 14.TOLERANELE I AJUSTAJELE ROILOR DINATE I ANGRENAJELOR CU ROI DINATE ... .109 14.1. Elementele dimensionale principale ..... 109 14.2. Precizia de prelucrare a roilor dinate cilindrice ..... .109 14.3. Precizia de montaj a angrenajelor cu roi dinate....... 112 14.4. Criterii de evaluare a calitii tehnico-funcionale a ajustajelor cu roi dinate .113 14.5.Toleranele angrenajelor cilindrice ....... .116 CAP. 15.TOLERANELE, AJUSTAJELE I CONTROLULRULMENILOR 118 15.1. Consideraii generale .... .118 15.2. Criterii privind alegerea ajustajelor i toleranelor ....... .118 15.3. Ajustajele asamblrilor rulment - arbore i rulment carcas ..... .119 CAP. 16. CARACTERISTICI CONSTRUCTIVE I FUNCIONALE ALE PRINCIPALELOR MIJLOACE UNIVERSALE DE MSURARE ..121 16.1. Cale plan-paralele.. ..121 16.2.Calibre121 16.3. Instrumente de msurare cu scar gradat i vernier122 16.4. Aparate micrometrice 124 16.5. Aparate comparatoare...126 16.6.Instrumente pentru msurarea unghiurilor.127 CAP. 17. CONTOLUL TEHNIC DE CALITATE AL PIESELOR IN CONSTRUCTIA DE MASINI. .129 17.1. Obiectivele controlului tehnic de calitate.129 17.2. Controlul pieselor tip arbore.129 17.3. Controlul pieselor tip buc..131 17.4. Controlul pieselor tip carcas 133 17.5. Controlul unghiurilor i conicitilor136 17.6. Controlul roilor dinate cilindrice i al ajustajelor cu roi dintate cilidrice..138 BIBLIOGRAFIE .................................................................................................. 141

5

CAPITOLUL 1 NOIUNI DE BAZ PRIVIND PROCEDEELE DE PRELUCRARE PRIN ACHIERE1.1. Procesul de prelucrare prin achiere a suprafeelor pieselor n construcia de maini elementele componente ale mainilor, dispozitivelor sau instalaiilor sunt cunoscute sub denumirea general de piese. Acestea pot fi considerate corpuri solide, delimitate n spaiu de un numr de suprafee aflate ntr-o anumit poziie reciproc. Fiecare suprafa a piesei se caracterizeaz prin form geometric (teoretic), dimensiuni, poziie relativ i rugozitate. Toate aceste grupe de caracteristici constituie condiiile tehnice de generare a suprafeelor prin care se determin forma, mrimea, poziia i rugozitatea suprafeelor componente ale unei piese. Aceste condiii tehnice sunt determinate de rolul funcional pe care l va ndeplini piesa n subansamblul din care face parte. Realizarea efectiv a unei piese, const n generarea suprafeelor componente ce o delimiteaz n spaiu. n industria construciilor de maini realizarea suprafeelor pieselor poate fi fcut prin urmtoarele procedee tehnologice: turnare, deformare plastic la cald (laminare, forjare, matriare), deformare plastic la rece (laminare, presare, tanare), prin achiere, prin sudare i prin procedee neconvenionale (prelucrarea prin eroziune, laser, ultrasunete, etc.).

Fig. 1.1. Procedeul tehnologic de prelucrare prin achiere este procedeul de generare a suprafeelor pieselor prin ndeprtarea unui strat de material de pe suprafaa unui semifabricat cu ajutorul unei scule achietoare care se deplaseaz relativ fa de semifabricat prin micrile 1 i 2 (figura 1.1). Ca exemplu se consider arborele din figura 1.2, ce trebuie obinut prin achiere. Aceast pies este delimitat de suprafeele 1-7, ele fiind suprafee cilindrice i plane frontale. Pentru generarea lor se consider ca semifabricat o bar laminat, delimitat de suprafeele iniiale 8, 9 i 10. Generarea suprafeelor piesei se realizeaz prin ndeprtarea stratului de material cuprins ntre suprafeele piesei i ale semifabricatului, numit material de adaos (zona haurat).

6

Fig. 1.2 Pentru realizarea procesului tehnologic de generare a suprafeelor prin achiere, este necesar ndeplinirea urmtoarelor condiii: a) existena unui semifabricat avnd forma geometric i dimensiunile ct mai apropiate de piesa finit, din care prin achiere s rezulte piesa; b) existena unei scule achietoare a crui construcie i proprieti s permit ndeprtarea stratului de material de adaos n scopul generrii suprafeelor; c) existena unei maini unelte (MU) capabil s realizeze o micare relativ sculpies, necesar generrii suprafeelor piesei finite i s dezvolte puterea necesar procesului de achiere; d) existena unor dispozitive ataate de maina-unealt care s poat orienta (poziiona) i fixa semifabricatul i scula achietoare. Aceste condiii determin componena sistemului tehnologic de prelucrare prin achiere ( figura 1.3). Se poate concluziona, c pentru realizarea achierii este nevoie de o main unealt, una sau mai multe scule achietoare, dispozitive de poziionare-fixare a sculelor i piesei de prelucrat i o serie de instrumente, aparate i instalaii pentru controlul tehnic de calitate. Ansamblul format din maina unealt (MU), scula achietoare (S), dispozitivele de poziionare-fixare (D) i piesa de prelucrat (P) poart denumirea de sistem tehnologic MUSDP, care poate fi universal sau specializat. Maina unealt asigur energia mecanic necesar realizrii micrii de achiere i ncorporeaz toate elementele structurale ale sistemului tehnologic, iar scula achietoare servete la ndeprtarea sub form de achii a materialului de adaos.

Fig. 1.3. Complexitatea sistemului tehnologic de prelucrare prin achiere depinde de configuraia geometric a piesei, de treapta de precizie i de mrimea rugozitii prescrise. 1.2. Ponderea i importana prelucrrilor prin achiere Pentru majoritatea pieselor utilizate n construcia de maini peste 70% din totalitatea operaiilor necesare fabricrii, sunt de prelucrare prin achiere. n industria constructoare de maini, seciile de prelucrare prin achiere ocup o pondere de peste 30%, iar cele de reparaii i fabricarea sculelor depesc 30%. Aceast pondere nsemnat a prelucrrilor prin achiere n procesul de fabricaie se justific prin urmtoarele avantaje: - prin achiere se poate obine o gam larg de piese cu dimensiuni i forme foarte variate i din diverse materiale; - precizia pieselor obinute prin achiere cuprinde toate treptele de precizie; - sistemul tehnologic main-unealt dispozitiv -scul pies, este uor de reglat; 7

-

la producia unicat i serie mic, achierea este cel mai economic procedeu; perfecionarea, modernizarea i automatizarea sistemelor tehnologice se realizeaz cu eforturi de proiectare i de execuie relativ reduse 1.3. Micrile necesare la generarea suprafeelor pe mainile-unelte

1.3.1. Micarea efectiv de achiere Cazul general al generrii suprafeelor reale l constituie deplasarea unei curbe generatoare GE, n lungul unei curbe directoare D. Obinerea celor dou curbe, generatoarea i directoarea se poate face pe cale cinematic ca traiectorii a unor micri efectuate simultan de elementul generator GE . Cele dou micri efectuate simultan se compun n spaiu, obinndu-se micarea rezultant relativ ntre elementul generator al sculei i suprafaa real ce se genereaz pe pies. Aceast micare relativ n urma creia se ndeprteaz adaosul de prelucrare sub form de achii, se numete micare rezultant de achiere (figura 1.3).

a Fig. 1.3

b

Traiectoria micrii rezultante de achiere Tra, este rezultanta traiectoriilor celor dou micri: a generatoarei G i a directoarei D. Aceast rezultant reprezint micarea efectiv de achiere. Parametrii micrii de achiere sunt: traiectoria i viteza. Viteza cu care se efectueaz micarea de achiere este rezultanta vitezelor celor dou micri componente i se numete vitez real de achiere (vra) i este tangent la traiectoria rezultant a micrii de achiere.

v ras = v as + v s1.3.2 Micarea principal de achiere. Viteza de achiere.

(1.1)

Cazurile practice de generare a suprafeelor reale pe mainile-unelte, demonstreaz c viteza pe generatoare vg este foarte mic fa de viteza real de achiere vras. Rezult c viteza pe traiectoria directoarei vd este cea mai apropiat ca mrime i sens de viteza real de achiere i din acest motiv se numete vitez principal de achiere va. Micarea elementului generator n lungul traiectoriei directoare, iar n unele cazuri particulare (frezare, rectificare, etc.) n lungul uneia din componentele traiectoriei directoare, se numete micare principal ( figura 1.3). Direcia micrii efective de achiere face cu direcia micrii principale de achiere, un unghi, numit unghiul direciei de achiere . 8

Micarea principal de achiere realizeaz ndeprtarea achiilor n timpul unei rotaii sau a unei mase a piesei sau a sculei. Mrimea vitezei principale de achiere vas se calculeaz n funcie de felul micrii principale. De exemplu, pentru micarea principal de rotaie se folosete relaia:

v as =

dnas1000

[m / min ]

(1.2)

unde: d reprezint diametrul piesei sau a sculei achietoare, n mm; nas - turaia de achiere a piesei sau a sculei n rot/min. 1.3.3 Micarea de avans. Viteza de avans Micarea de avans este componenta micrii efective de achiere prin care se aduc noi straturi de material n faa prii achietoare a sculei, n scopul repetrii succesive procesului de achiere. Prin micarea de avans se realizeaz poziionarea repetat (ciclic) a generatoarei elementare GE n lungul generatoarei teoretice G sau a directoarei elementare DE in lungul directoarei teoretice D. Direcia micrii de avans face cu direcia micrii principale de achiere, un unghi, numit unghiul direciei de avans (fig.1.4). Clasificarea micrilor de avans se face dup urmtoarele criterii: 1) Din punct de vedere al traiectoriei: micare de avans circular; micare de avans rectilinie; Din punct de vedere al continuitii micrii se deosebesc: micare continu de avans (strunjire fig. 1.4 a, b i f, frezare fig. 1.4 e, etc.); micare alternativ de avans (rectificare fig. 1.4 c); micare intermitent de avans (rabotare, mortezare); 2) n funcie de direcia micrii, micarea de avans poate fi: longitudinal (axial) ca n figura 1.4 a, c i e; transversal (radial) ca n figura 1.4 b; tangenial ca n figura 1.4 f; circular ca n figura 1.4 d. Viteza de avans este viteza cu care se efectueaz micare de avans. Mrimea sa se determin prin relaia:

v s = Tssunde: s reprezint distana ciclic de poziionare (avansul); - Ts perioada n care are loc poziionarea, n min.

(1.3)

Viteza de avans poate fi exprimat n diferite forme, astfel : - mm/min, mm/rot, mm/cd, mm/dinte pentru micarea rectilinie; - mm circulari/rot, mm circulari/cd pentru micarea circular. 9

Fig. 1.4 Mrimile: viteza principal de achiere (vas), avansul (s) i adncimea de achiere (t) constituie parametrii regimului de achiere.

CAPITOLUL 2 SCULE ACHIETOARE10

n desfurarea procesului de prelucrare prin achiere, scula achietoare are funcia de a participa direct la generarea suprafeelor pieselor prin ndeprtarea adaosului de prelucrare, sub form de achii, i evacuarea lor din zona de achiere. Pentru a-i ndeplini acest rol, scula achietoare trebuie s cuprind urmtoarele pri componente: a) partea activ sau achietoare, care realizeaz ndeplinirea funciei generale a sculei; b)corpul sculei care asigur rezistena mecanic a sculei; c)partea de fixare care permite prinderea sculei n dispozitivele portscule ale mainilor-unelte. 2.1. Elementele constitutive ale prii achietoare n cele ce urmeaz vor fi studiate elementele constitutive i geometria prii achietoare a sculei elementare adic a sculei cu un singur ti principal (cuitul de strung, cuitul de rabotat, etc.). Toate noiunile de baz referitoare la geometria sculei elementare se pot extinde i n cazul sculelor achietoare cu mai multe tiuri. Elementele componente ale prii achietoare a sculei (figura 2.1), sunt urmtoarele: Fa de degajare, este suprafaa prii achietoare a sculei pe care alunec i sunt ndeprtate achiile; Faa de aezare, care este suprafaa pri achietoare a sculei, orientat spre piesa de prelucrat. Faa de aezare are dou componente: - faa de aezare principal care este orientat spre suprafaa de achiere a piesei la micarea sculei n direcia de avans; - faa de aezare secundar care este orientat spre suprafaa prelucrat a piesei, la micarea sculei n direcia de avans. Faeta de degajare, respectiv de aezare, este partea feei de degajare, respectiv aezare, care se formeaz prin executarea unei teituri n apropierea muchiei de achiere avnd alt unghi dect feele respective (figura 2.1) rolul acestor faete este de a asigura o rezisten mecanic mai mare tiului sculei.

Fig. 2.1 Muchiile achietoare, reprezint liniile de intersecie ale feelor de degajare i au rolul de generare a suprafeelor pieselor. Muchiile pot fi principale, dac rezult din intersecia feelor de aezare i degajare principale, i secundare, dac rezult din intersecia feelor de aezare i degajare secundare.

11

Fig. 2.2 Tiurile sculei, sunt componentele principale ale prii active a sculei i sunt formate din muchiile achietoare mpreun cu faetele adiacente. Analog muchiilor achietoare, tiurile pot fi principale sau secundare. Vrfurile, reprezint partea care face legtura ntre dou tiuri consecutive.Vrfurile sunt teite sau au o raz de racordare (figura 2.2): - raza de vrf r este mrimea rotunjirii vrfului tiului msurat n planul feei de degajare; - faeta vrfului b este mrimea teiturii vrfului msurat n planul feei de degajare; - raza de ascuire este mrimea rotunjirii care se formeaz n procesul de achiere, n locul muchiei de achiere i se msoar ntr-un plan perpendicular pe acesta. 2.2. Geometria prii achietoare Pentru a asigura ndeprtarea achiilor i generarea suprafeelor prelucrate n anumite condiii de productivitate, precizie, calitate a suprafeei i eficien economic, scula trebuie s aib o geometrie a prii achietoare adecvat. Unghiurile sculei achietoare, sunt unghiurile fcute de muchiile i feele prii achietoare cu direciile unui sistem de referin. Pentru definirea unghiurilor sculei se folosesc dou sisteme de referin: sistemul de referin constructiv al sculei i sistemul de referin funcional din procesul de achiere. Parametrii geometrici n sistemul de referin constructiv sunt : Unghiul de degajare normal n , este unghiul dintre faa de degajare i planul de baz al sculei, msurat n planul normal al muchiei de achiere. Poate avea valori negative, zero sau pozitive (figura 2.3).

Fig. 2. 3 Unghiul de aezare normal n , este unghiul dintre faa de aezare i planul muchiei PT msurat n planul normal al muchiei tiului.Valorile unghiului de aezare sunt pozitive. Unghiul de ascuire normal n , este unghiul format de faa de degajare i faa de aezare, msurat n planul normal al muchiei tiului. 12

Unghiul de achiere , definit ca un unghi diedru ntre suprafaa achiat i suprafaa de degajare (figura 2.4 )

Fig. 2.4 Unghiul de atac al tiului este unghiul format de planul muchiei achietoare PT i planul de lucru, msurat n planul de baz. Unghiul complementar de atac al tiului este unghiul dintre planul muchiei de achiere PT i planul posterior Pp msurat n planul de baz. Unghiul de vrf al tiului r este unghiul format de planele muchiei tiului principal i secundar, msurat n planul de baz (figura 2.2).

a Fig. 2.5

b

Unghiul de nclinare al tiului este unghiul dintre muchia tiului i planul de baz, msurat n planul muchiei de achiere (figura 2.5) 2.3. Uzura sculelor achietoare n timpul prelucrrii prin achiere, are loc un proces continuu de transport de material de pe feele sculei care determin modificri ale masei i geometria prii active i care constituie procesul de uzur a sculei achietoare. n cazul achierii, uzura sculelor achietoare este favorizat de presiunile deosebit de ridicate din sistemul scul-achie-pies (care pot fi de 300 pn la 300 de ori mai mari dect n mbinrile mecanice), de condiiile de frecare uscat sau semiuscat pe suprafeele de contact. Ca urmare procesul de uzur a sculei achietoare este mult mai intens dect procesul similar n cazul organelor de maini de uz general. Forma teoretic a zonelor uzate pe faa de degajare i de aezare este indicat n figura 2.6.

Fig. 2.6 13

Semnificaia notaiilor din figur este urmtoarea: VB - reprezint limea benzii de uzur pe faa de aezare VBmax. - limea maxim a zonei uzate pe faa de aezare; KS - deplasarea muchiei achietoare pe faa de degajare; VS - deplasarea muchiei achietoare pe faa de aezare; KB - limea craterului pe faa de degajare; KT - adncimea craterului pe faa de degajare; KL - distana pn la marginea craterului; VC - limea zonei uzate pe faa de aezare, la vrful sculei; 2.4. Durabilitatea sculelor Durabilitatea sculei (notat cu T), reprezint durata continu de lucru a unei scule pn la atingerea uzurii admisibile a tiului, adic timpul ntre dou ascuiri. Durabilitatea sculei este unul dintre cele mai importante elemente care intervin n procesul de achiere i care influeneaz productivitatea operaiei de prelucrare prin achiere. Valori mici ale durabilitii se obin cnd se folosesc regimuri intensive de achiere care duc la uzura rapid a sculei. n acest caz, timpul de baz este mai redus datorit vitezei mari de achiere, dar cresc timpii ajuttori pentru schimbarea sculei uzate, pentru reglarea poziiei sculei n raport cu piesa, etc. Pentru valori mari ale durabilitii sculei (T) obinute prin folosirea unor regimuri de achiere mai puin intensive, timpul de baz este mai mare, dar scad timpii ajuttori. Existena celor dou influene contrarii implic realizarea unei productiviti maxime a prelucrrii prin achiere, pentru o anumit durabilitate a sculei. Aceast valoare reprezint durabilitatea optim Top a sculei din punct de vedere al productivitii operaiei tehnologice. Durabilitatea sculei influeneaz i costul operaiei de prelucrare prin achiere. Valori mici ale durabilitii le corespund cheltuieli mari legate de schimbarea i ascuirea sculei. Pe de alt parte, valori mari ale durabilitii conduc la creterea valorii manoperei, ca urmare a creterii timpului de prelucrare. Exist deci o valoare optim a durabilitii care asigur costul minim al operaiei tehnologice, numit durabilitate economic Tec . Dintre factorii care influeneaz durabilitatea sculei, amintim: 1. Viteza de achiere are cea mai mare influen asupra durabilitii sculei, deoarece condiioneaz direct temperatura i mrimea forelor de frecare din zona de achiere i prin aceasta intensitatea de manifestare a diferitelor tipuri de uzur. Variaia durabilitii n funcie de viteza de achiere este reprezentat n figura 2.7 Relaia dintre durabilitate i viteza de achiere este dat de expresia: C Tv = zv (2.1) v unde: - Cv i z sunt constante care depind de condiiile concrete de achiere. Viteza de achiere corespunztoare durabilitii economice se numete vitez de achiere economic (vT), de exemplu pentru o durabilitate de T = 60 minute avem o vitez economic v60).

14

2. Materialul de prelucrat influeneaz durabilitatea sculei prin caracteristicile sale: rezistena la rupere (r), duritatea HB, compoziia chimic i structura sa. Aceste caracteristici condiioneaz mrimea forei de achiere, temperatura de achiere, intensitatea procesului de uzur. Variaia durabilitii sculei n funcie de caracteristicile mecanice ale materialului prelucrat este prezentat n figura 2.8

Fig. 2.7

Fig. 2.8

3. Parametrii regimului de achiere. Alturi de viteza de achiere, avansul i adncimea de achiere influeneaz durabilitatea sculei prin aciunea pe care o au asupra forei i temperaturii de achiere n sensul descresterii durabilitii odat cu cresterea valorii avansului i adncimii de achiere (figura 2.9 i 2.10).

Fig. 2.9

Fig. 2.10

Funciile de variaie ale durabilitii au expresiile: C Ts = ys (2.2) s T C Tt = xTt (2.3) t unde: Cs, Ct, xT, yT sunt constante care depind de condiiile de achiere.

CAPITOLUL 3 ELEMENTE DE TEORIA ACHIERII3.1. Formarea achiei

15

Detaarea adaosului de prelucrare sub form de achii, este posibil dac scula achietoare, acioneaz asupra acestuia cu o for capabil s creeze o stare complex de tensiuni (eforturi unitare i tangeniale) care s depeasc rezistena la rupere a materialului prelucrat. Aceste deformaii au loc ntr-o zon determinat numit zon de formare a achiei (figura 3.1). Cercetrile efectuate cu ajutorul microscopului electronic au demonstrat c la nivel microscopic procesul de formare a aschiilor este nsoit de deformaii plastice ale materialului din faa dintelui achietor (zona II), dup ce n prealabil, s-a trecut prin faza deformaiilor elastice (zona I). Deformaiile plastice ncep s apar de pe linia OA, care este limita inferioar a zonei deformaiilor plastice i reprezint urma suprafeei pe care apar primele deformaii plastice.

Fig. 3.1 Pn la dezvoltarea teoriei dislocaiilor, s-a considerat c deformarea plastic a cristalelor are loc prin mecanismul alunecrii omogene a atomilor n ntreaga mas a cristalului. Ulterior, prin utilizarea microscopului electronic, s-a constatat c deformaiile plastice au loc prin mecanismul alunecrii defectelor de reea, respectiv prin deplasarea dislocaiilor. Prin ncercri cu epruvete monocristaline, s-a demonstrat c deplasarea dislocaiilor ncepe ntotdeauna n planul de maxim densitate n atomi i care formeaz cel mai mic unghi cu un plan situat la aproximativ 45o (teoretic) fa de direcia forei exterioare. n cazul materialelor policristaline (materialul achiat), starea de deformare a unui cristal, se transmite din aproape n aproape i n cristalele vecine situate avantajos fa de direcia forei de deformare pn la conturarea unei direcii medii de alunecare. Aceste deformaii cresc pn n dreptul liniei OA care este limita superioar a zonei deformaiilor plastice i reprezint urma suprafeei n care se produce forfecarea elementului de achie i desprinderea acestuia din stratul de material. Suprafaa cu urma OA se numete suprafa de forfecare. Unghiul format de un plan tangent la aceast suprafa, cu direcia micrii efective de achiere se numete unghi de forfecare . n cazul prelucrrii oelurilor (la viteze peste 75 m/min) limea zonei AOA se ngusteaz foarte mult, ajungnd la cteva sutimi de milimetru, ceea ce permite asimilarea ntregii zone de deformare plastic cu un plan numit plan de forfecare (figura 3.2).

16

Fig. 3.2 n afara deformaiilor primare localizate n triunghiul curbiliniu AOA, la formarea achiei mai apar deformaii plastice suplimentare n zonele de contact ale materialului prelucrat, cu scula. Astfel, datorit frecrii cu faa de degajare a sculei, straturile inferioare ale achiei detaate, suport deformaii suplimentare datorit crora grunii i modific forma, alungindu-se dup o direcie care formeaz cu planul de forfecare un unghi 1 numit unghi de alunecare (figura 3.3).

Fig. 3.3 Lng faa de degajare a sculei, grunii nu mai sunt drepi, ci se curbeaz n direcia opus micrii achiei pe grosimea a1, la limit ajungnd s fie paralel cu suprafaa sculei. n unele cazuri, datorit temperaturilor nalte, microstructurile achiei pot adera la suprafaa de degajare a sculei, formnd un strat frnat, care are consecine negative asupra consumului de energie necesar detarii achiei. n zona suprafeei prelucrate, datorit deformaiilor elastice ale materialului, acesta are tendina de revenire elastic, determinnd o apsare pe faa de aezare a sculei i implicit o frecare mrit ntre scul i pies. 3.2. Fora de achiere Pentru nvingerea forelor de rezisten generate de procesul de formare a achiei i de fenomenele secundare asociate acestuia (deformaiile elastice i plastice secundare, tasarea, rsucirea achiei detaate, etc.) scula achietoare trebuie s acioneze asupra materialului de prelucrat cu o for F, de mrime corespunztoare, numit for de achiere. n cazul general, sub aciunea forei F, n materialul de prelucrat, ia natere o stare de tensiune tridimensional. Aciunea sculei achietoare asupra achiei, are loc prin intermediul feei de degajare a sculei, iar asupra suprafeei de achiere a piesei, prin intermediul feei de aezare n imediata vecintate a acestuia. Rezistena pe care o opune materialul la desprinderea i deformarea achiei, R are o direcie oarecare n spaiu, motiv pentru care n practic ea nu prezint interes. Pentru dimensionarea sculei i a organelor mainii unelte, prezint interes componentele rezistenei R, dup direciile sistemului de referin cinematic al mainii unelte, care coincid cu direciile micrii principale i de avans (figura 3.4).

17

Fig. 3.4 Fora principal de achiere Fy este proiecia forei de achiere F , pe direcia micrii principale. Fora de avans Fz este proiecia forei de achiere F , pe direcia micrii de avans. Fora activ Fa este proiecia forei de achiere F , pe planul de lucru. Fora activ servete direct la realizarea procesului de achiere. Expresia forei active n modul esteFa = FY2 + FZ2 (3.7)

Fora de respingere FX este proiecia forei de achiere F , pe o direcie perpendicular pe planul de lucru, n punctul de achiere considerat. Suportul forei FX fiind normal pe planul direciilor de achiere, lucrul mecanic al forei FX pentru realizarea achierii este nul. De aceea fora de respingere se mai numete i for pasiv. Fora principal de achiere FY servete la dimensionarea lanului cinematic al micrii principale i la determinarea puterii motoului lanului cinematic principal. Fora de avans FZ servete la dimensionarea elementelor mecanismului de avans i la calculul puterii motorului de acionare a acestui mecanism. Fora de respingere FX solicit dispozitivul de fixare al sculei, ghidajele mainii unelte i lagrele arborelui principal. Toate cele trei componente sunt luate n considerare la dimensionarea sculei achietoare i a dispozitivelor de fixare a sculei sau a piesei. Valoarea cea mai mare dintre aceste componente o are fora principal. Astfel la strunjirea oelurilor i a fontelor cenuii, cu un cuit cu = 35, = 0 i = 15, raportul dintre componentele forei de achiere este: FZ FX = 0.3K 0.4 , = 0.4K 0.5 (3.1) FY FY Aceste rapoarte variaz n limite foarte largi n funcie de condiiile particulare de achiere. Expresiile componentelor forei de achiere obinute experimental sunt: x y n FZ = C FZ t FZ s FZ v pFZ [daN ]

FY = C FY t F X = C FX t n care: C Fi

x FY

s s

y FY

v pFY vnF X p

n

[daN ] [daN ]

(3.2)

xF X

yFX

coeficieni ai materialului de prelucrat i ai condiiilor de achiere, determinai experimental (se aleg din tabele);18

-

exponenii determinai experimental n funcie de condiiile de achiere (se aleg din tabele).x Fi , y Fi , n Fi

3.3 Puterea necesar la achiere

Puterea necesar efecturii procesului de achiere, Pi , rezult ca sum a puterilor necesare realizrii micrii principale (Pp) , respectiv a micrii de avans (Ps). P = Pp + Ps (3.3) Valoarea puterii micrii principale este dat de relaia Fy v p (3.4) Pp [kW ] 6 10 3 mu unde: - FY reprezint fora principal de achiere, FX i FZ sunt neglijabile n raport cu FY, n daN; - vp viteza principal de achiere, n m/min; - mu randamentul mainii unelte. Valoarea puterii necesar realizrii micrii de avans este dat de relaia: FZ n s (3.5) Ps [kW ] 6 103 mu unde: Fz reprezint proiecia forei de achiere F, pe direcia micrii de avans; n turaia de achiere, n rot/min.; s viteza de avans, n mm/rot; mu randamentul mainii unelte.3.4. Dinamica proceselor de achiere

n timpul procesului de prelucrare prin achiere pot s apar vibraii ale sistemului dinamic main - unealt-dispozitiv-scul-pies (MUSDP). Aceste vibraii care apar n procesul de achiere pot fi forate sau autoexcitate. Vibraiile forate sunt generate de piese neechilibrate aflate n micare de rotaie, de imprecizia geometric i de form a suprafeelor elementelor de rulare la lagre, de vibraii produse de alte maini i transmise prin fundaie la maina unealt considerat, de solicitarile periodice prin oc ale sculei achietoare etc. Vibraiile forate se trateaz dup metoda general de analiz a vibraiilor sistemelor mecanice iar eliminarea, sau cel puin, reducerea lor se realizeaz imediat dup identificarea sursei de vibraii prin metode specifice. Vibraiile autoexcitate (autovibraiile) au sursa energiei de autoexcitare n sistemul dinamic al mainii unelte i sunt cauzate de fenomenele care apar n procesul de achiere. Astfel dac la un moment dat o cauz oarecare (neomogenitatea materialului de prelucrat, neregularitile geometrice ale ale suprafeei prelucrate sau alt cauz intern procesului de formare a achiei) provoac o perturbare a echilibrului care exist n aa numita stare de referin (achiere stabil) atunci sistemul main - unealt - pies - scul i prsete poziia sa de echilibru. Dac notm cu F0 valoarea forei de achiere corespunztoare poziiei de echilibru, atunci ca urmare a perturbrii echilibrului sistemului, se modific valoarea parametrilor de achiere, ceea ce implic i o modificare a forei de achiere, putndu-se scrie: F = F0 + Fd (3.6)

19

unde F este valoarea instantanee real a forei de achiere, iar Fd este fora dinamic de achiere, pozitiv sau negativ n funcie de sensul aciunii scul - pies n punctul de achiere. Fora dinamic de achiere genereaz o variaie a poziiei relative scul-pies datorit elasticitii structurale a mainii unelte. La rndul ei, variaia poziiei relative scul - pies determin o variaie a seciunii achiei detaate, i prin aceasta, o modificare a forei de achiere. Dac aceast variaie a seciunii achiei modific valoarea forei dinamice de achiere care a determinat-o, atunci apar autovibraii n sistemul dinamic al mainii unelte i aceasta nu mai revine la poziia sa de echilibru.3.5. Procese termice la achiere

Datorit mecanismului formrii achiei i a fenomenelor secundare asociate, este necesar consumarea unui lucru mecanic pentru efectuarea procesului de achiere. Acest lucru mecanic cheltuit n procesul de achiere se transform aproape integral n cldur (99,5%) i numai o mic parte se nmagazineaz n pies sub forma tensiunilor interne remanente n straturile superficiale ale suprafeei prelucrate. Cantitatea de cldur degajat este dat de relaia: Q = kQ L (3.7) unde: - kQ reprezint coeficientul condiiilor de achiere; - L reprezint lucrul mecanic consumat. Principalele surse de cldur n procesul de achiere sunt ( figura 3.8) : deformaiile plastice ale achiei de-a lungul planelor de forfecare i alunecare (Qd); frecarea dintre achie i faa de degajare (Qfd); frecarea dintre pies i suprafaa de aezare (Qfa); Cldura rezultat se propag spre zonele cu temperatur mai sczut, determinnd ridicarea temperaturii acestora.

Fig. 3.5 Ecuaia bilanului termic este urmtoarea: Q = Qd + Q fd + Q fa = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 n care Q cldura degajat n procesul de achiere; Qd cldura produs de deformarea plastic a materialelor; Qfd cldura produs prin frecare pe faa de degajare; Qfa cldura produs prin frecare pe faa de aezare; Q1 cldura preluat de achie; Q2 cldura preluat de scul; Q3 cldura preluat de pies;20

(3.9)

Q3 cldura preluat de mediul ambiant. Repartiia cldurii pe cele patru direcii variaz de la un procedeu de achiere la altul, precum i de condiiile de achiere. Valorile orientative pentru strunjire sunt:Q1 = (0.5K0.8) Q Q2 = (0.03K0.09) Q Q3 = (0.04K0.1) Q Q4 0.01 Q

n practic intereseaz n cea mai mare msur temperatura prii active a sculei, deoarece influeneaz duritatea sculei, respectiv uzura acestuia. Temperatura maxim se produce n centrul de presiune situat la 0,30.5 din lungimea activ a tiului fa de vrful sculei. n aceast zon temperatura poate ajunge la 700 ... 1000 C n cazul unor condiii dificile de achiere. Modul cum variaz temperatura sculei n timpul achierii este prezentat n diagrama din figura 3.21 obinut la strunjirea unui oel inoxidabil 30Cr130, cu un cuit cu carbur P30 cu urmtorii parametri: t= 1mm , s = 0,192mm/rot., v=38,5m/min., =5o i = 8o.

Fig. 3.6 Din aceast diagram se poate constata c, dup ce scula a ajuns la temperatura maxim, aceasta are o mic scdere datorat difuziunii cldurii n corpul sculei, dup care temperatura se stabilizeaz. Cu toate c scula preia o cantitate mai mic de cldur (0,03 ... 0,09)Q, temperatura acesteia este mai mare dect a piesei sau a achiei detaate, deoarece scula preia cldura cu aceeai parte, pe cnd piesa sau achia i modific mereu poziia zonei de transfer a cldurii. La piesa prelucrat, temperatura are o importan deosebit, deoarece ea modific dimensiunile i n timpul prelucrrii i la msurare pot aprea abateri.3.6. Lichidele de rcire i ungere

Funciunea principal a lichidelor de rcire i ungere, este aceea de a micora temperatura dezvoltat n zona de contact scul-pies. Pe lng aceast funciune, lichidele de achiere mai au urmtoarele roluri: de ungere, prin care se micoreaz forele de frecare dintre scul i pies; de achiere, prin care lichidul acioneaz ca o pan n microfisurile achiei sub aciunea sculei; de mpiedicare a depunerilor pe ti, prin care se mbuntete calitatea suprafeei prelucrate; de protejare a suprafeei prelucrate, a mainii unelte i a sculei contra coroziunii; efect de splare a suprafeelor mainii unelte, sculei i dispozitivelor.

21

Micorarea temperaturii n prezena lichidului de rcire se realizeaz direct prin preluarea i transportul cldurii din zona achierii i indirect prin reducerea frecrilor dintre pies i scul. Prin micorarea temperaturii n zona de achiere se mrete durabilitatea sculei i se mbuntete precizia prelucrrii ca urmare a eliminrii totale sau pariale a deformaiilor termice ale piesei i sculei. Folosirea lichidelor de rcire i ungere este foarte important la prelucrrile de precizie (rectificare, honuire) unde abaterile dimensionale trebuie meninute n limite foarte strnse, precum i la prelucrrile la care trebuiesc evitate dilatrile sculei, n scopul prevenirii griprii acesteia (gurire, filetare interioar). n funcie de compoziia lichidului de rcire i de parametrii regimului de achiere, temperatura n zona de lucru poate fi redus cu 150 C pn la 200 C. Aciunea de ungere const n formarea unei pelicule de lubrifiant pe suprafeele sculei, piesei i achiei, n zona de achiere, fapt ce reduce coeficientul de frecare n micarea relativ scul - pies, scul - achie. Prin aceasta se micoreaz uzura sculei prin frecare i se mbuntete calitatea suprafeei prelucrate.

22

CAPITOLUL 4 PRELUCRRI MECANICE PRIN STRUNJIRE4.1. Caracterizarea operaiei de strunjire. Strunjirea este procedeul prin care se pot genera suprafee de revoluie (cilindrice i conice), suprafee plane frontale i suprafee elicoidale. Pe strungurile echipate cu dispozitive adecvate se pot realiza i micri de avans curbilinii, lucru ce conduce la lrgirea considerabil a posibilitilor tehnologice a acestor maini. Prin strunjire se pot realiza precizii de prelucrare corespunztoare treptelor 8 -11 i rugoziti cuprinse ntre 1,5m i 12,5m. Utiliznd diverse tipuri de scule, se pot efectua i alte operaii, ca de exemplu, guriri cu burghiul, adnciri cu adncitorul, alezri cu alezorul, filetri cu tarodul sau filiera,etc. Performanele procedeului sunt limitate numai de posibilitile de aezare i fixare a semifabricatului pe maina unealt, de puterea instalat a mainii unelte i de performanele cinematice ale lanului micrii principale de rotaie a piesei. Prescrierea parametrilor regimului de achiere se poate face cu urmtoarele recomandri: Adncimea de achiere trebuie s aib valori ct mai mari pentru mrirea productivitii, dar practic este limitat de rigiditatea sistemului tehnologic i de puterea mainii unelte. La prelucrarea de degroare se tinde ctre realizarea unei productiviti maxime prin nlturarea adaosului de prelucrare printr-o singur trece, dac sistemul tehnologic i condiiile de achiere permit. Dac adaosul de prelucrare este prea mare, atunci adncimea de achiere se va calcula cu relaia:t= Ac i

[mm]

(4.1)

n care Ac este adaosul de prelucrare calculat i i numrul de treceri. Stabilirea avansului de achiere. n cazul prelucrrilor prin strunjire valoarea avansului depinde de: rezistena corpului cuitului, rezistena plcuei din carburi metalice, de rezistena mecanismului de avans, de momentul de torsiune admis la arborele principal, de rigiditatea piesei de prelucrat i a mainii unelte, de precizia prescris i de calitatea suprafeei prelucrate. Pentru creterea productivitii la prelucrarea de degroare se urmrete ca avansul s fie ct mai mare n concordan cu adncimea de achiere stabilit, astfel nct seciunea achiei s fie ct mai mare n detrimentul vitezei de achiere.Valorile uzuale ale avansului la strunjirea pe strungurile normale sunt urmtoarele: - pentru strunjirea exterioar de degroare, s = 0,3 0,8mm/rot; pentru strunjirea interioar de degroare, s = 0,15 0,4mm/rot; - pentru strunjirea exterioar i interioar de finisare s=0,08..0,3mm/rot. Calculul vitezei de achiere. n cazul strunjirii longitudinale, viteza de achiere poate fi calculat cu relaia:v= Tm

Cv txv

HB s 200

yv

k k n 1 2

k3 k 4 k5 k 6

[m/min]

(4.2)

n care: 23

- CV este un coeficient care depinde de caracteristicile materialului care se prelucreaz i de materialul sculei achietoare;T reprezint durabilitatea sculei achietoare, [min].; m este exponentul durabilitii; t este adncimea de achiere, [mm]; s reprezint avansul, [mm/rot].; HB duritatea materialului de prelucrat, n uniti Brinell; xv i yv sunt exponenii adncimii de achiere t, respectiv al avansului s; n este exponentul duritii materialului prelucrat; k1....k5, coeficieni care in cont de condiiile de achiere. Calculul turaiei piesei se face plecnd de la valoarea vitezei teoretice de achiere determinat anterior, folosind relaia:n = 1000v d

[rot/min]

(4.3)

n care: d este diametrul piesei prelucrate. Alegnd din caracteristicile strungului, valoarea cea mai apropiat de turaia teoretic, se calculeaz viteza real de achiere cu relaia:vr =

dnr1000

(4.4)

n care nr este turaia aleas din gama de turaii a strungului pe care se face achierea. 4.2. Caracteristicile constructive ale principalelor tipuri de strunguri Mainile unelte de tipul strungurilor sunt destinate prelucrrii suprafeelor de revoluie prin combinarea, n general, a dou micri i anume, a micrii principale de achiere i a micrii de avans. Micarea principal de achiere este o micare de rotaie executat de piesa semifabricat, iar micarea de avans rectilinie este executat de scul. Drept scul se utilizeaz cuitul de strunjit. Operaia caracteristic pe strunguri este strunjirea. Clasificarea strungurilor se face lundu-se n considerare diverse criterii, ca de exemplu: Dup poziia axei arborelui principal exist : a) strunguri orizontale; b) strunguri verticale. Dup gradul de universalitate se deosebesc : a) strunguri universale; b) strunguri specializate; c) strunguri speciale. Dup gradul de automatizare exist : a) strunguri cu comand manual; b) strunguri semiautomate; c) strunguri automate. Dup greutate i dimensiunile de gabarit sunt construite : a) strunguri banc; b) strunguri mici; c) strunguri de precizie normal; d) strunguri de precizie.

24

4.2.1. Strungul longitudinal, universal Strungurile longitudinale se caracterizeaz printr-un nalt grad de universalitate. Sunt destinate prelucrrii pieselor cu suprafa de revoluie, cu forme i dimensiuni foarte variate. Prelucrarea se execut cu o singur prindere a semifabricatului, sau mai multe prinderi. Semifabricatul se fixeaz numai la un capt n mandrina universal, sau platou, cnd lungimea prii n consol nu este mai mare dect diametrul, sau se fixeaz ntre vrfuri, cnd lungimea lui depsete mult diametrul. n figura 4.1 se prezint vederea general simplificat asupra unui strung longitudinal, universal, unde se deosebesc : 1 batiul; 2 ghidaje; 3 ppua fix (cutia de viteze - CV), care conine n ntregime, sau numai parial mecanismele micrii principale (micarea I); AP arborele principal; mandrina universal; SPC suportul port-scul; sania longitudinal; ST sania transversal; 4 ppua mobil; 5 cruciorul; 5 cutia lirei roilor de schimb; 7 pinola ppuii mobile; CAF cutia de avansuri i filete, care conine parte din mecanismele necesare obinerii micrii de avans; Sa bara de avans; Sc urubul conductor; M - motorul electric de antrenare; tava de colectare a achiilor i lichidului de rcire.

Fig. 4.1. Subansamblele principale ale strungului longitudinal sunt: Batiul care servete la fixarea mainii pe fundaie i la asamblarea elementelor mainii ntrun tot unitar, prelund forele ce apar n sistemul tehnologic main-unealt-dispozitiv-pies-scul (MUSDP). Batiul este prevzut la partea superioar cu ghidaje orizontale, prismatice sau plane, pe care se deplaseaz ppua mobil i cruciorul strungului. Ppua fix este o carcas fix pe batiu, n interiorul creia se gsete, de obicei, cutia de viteze CV a strungului. Ppua fix conine arborele principal AP care are rolul de a susine piesa de prelucrat (prin intermediul unor dispozitive de fixare a piesei universalul cu bacuri autocentrante i platoul cu patru bacuri) i de a-I transmite acesteia micarea principal de rotaie. Avnd form tubular, AP permite trecerea prin interiorul su a semifabricatelor bar, de un anumit diametru. Ppua mobil, deplasabil pe ghidajele batiului, servete la susinerea celui de al doilea capt al piesei de prelucrat, prin intermediul uni vrf de centrare. De asemenea, n ppua mobil se monteaz burghiul, alezorul, sau alte scule corespunztoare prelucrrilor realizabile pe strung. Cruciorul este o carcas deplasabil pe ghidajele batiului i servete la deplasarea cuitului fixat n suportul portcuit n direcia micrilor de avans longitudinal II, transversal III i manual oblic IV, ultimul fiind necesar pentru prelucrarea suprafeelor conice. Cele trei micri de avans sunt realizabile cu ajutorul sniilor cu care este prevzut cruciorul : sania longitudinal, sania transversal i sania portcuit. 25

Cutia de avansuri i filete este format din mecanisme cu roi dinate, destinate transmiterii micrii de rotaie, urubului conductor sau axului avansurilor, precum i schimbrii turaiei acestora. Prin aceasta devine posibil realizarea mecanic a micrilor de avans II i III ale cuitului. Cutia roilor de schimb, format, de asemenea, din mecanisme cu roi dinate, are rolul de a prelua micarea de la cutia de viteze i de a o transmite la cutia de avansuri i filete, cu un raport de transmitere corespunztor. Axul avansurilor are funciunea de a prelua micarea de rotaie de la cutia de avansuri i filete i de a o transmite fie la mecanisml de avans longitudinal al cruciorului, realizat cu ajutorul cremalierei fixe care angreneaz cu roata dinat din interiorul cruciorului, fie la urubul de avans transversal. urubul conductor are rolul de a prelua micarea de rotaie de la cutia de avansuri i filete i de a o transmite, prin cuplare direct, cruciorului, ceea ce permite obinerea unei deplasri rectilinii a cruciorului cu o curs de avans egal cu pasul filetului. Transmisia micrii ntre cutia de avansuri i crucior se utilizeaz la prelucrarea prin strunjire a filetelor. Motorul electric de acionare este, de obicei, un motor asincron trifazat, de turaie constant, care are rolul de a aciona arborele primar al cutiei de viteze, direct sau prin intermediul unei transmisii cu curele. Pentru deplasarea rapid a cruciorului, strungurile pot fi prevzute cu un motor electric suplimentar. Pe lng subansamblurile principale evideniate n figura 4.1, strungul mai are o serie de organe de comand (roi de mn, butoane, manete, etc.). 4.2.2. Strungul vertical (carusel) Strungurile verticale, denumite i strunguri carusel, se utilizeaz la prelucrarea prin strunjire a pieselor grele i de dimensiuni mari, la care diametrul este mai mare dect lungimea. Prinderea unor asemenea piese pe strunguri cu axa orizontal ar prezenta dificulti. Specific la aceste strunguri este poziia vertical a axei platoului. Clasificarea strungurilor carusel se poate face dup mai multe criterii. a) Dup numrul montanilor exist: strunguri verticale cu unul sau doi montani. b) Dup construcia traversei exist: strunguri cu travers fix sau travers mobil. c) Dup gradul de universalitate exist: strunguri verticale universale, destinate produciei individuale i de serie mic, i strunguri verticale speciale, de exemplu pentru prelucrarea capacelor de dimensiuni mari, a bandajelor roilor mari etc. Parametrul principal prin care se caracterizeaz strungurile verticale este diametrul maxim (Dmax) ce se poate prelucra pe acel strung, cu poziia extrem a cruciorului pe ghidajele orizontale ale traversei. Mai departe prin lungimea maxim (lmax) a piesei ce se poate monta pe platou, din distana maxim dintre platou i suportul de scule. Seria diametrelor maxime este format ntre limitele 800 i 20 000 mm i n mod excepional peste 20 000 mm. Lungimea maxim se stabilete innd seama de diametrul maxim, cu ajutorul constantelor: Vederea simplificat asupra unui strung cu un singur montant este dat n figura 4.2. Asemenea strunguri se construiesc pentru prelucrarea semifabricatelor pn la 2 000 mm diametru. n cazuri rare, cnd montantul se poate ndeprta de platou pe ghidaje orizontale, se pot prelucra i diametre mai mari. Prile componente principale sunt: batiul 1, pe ghidajele cruia se rotete platoul 2, cu turaia n, rezultat din viteza de achiere i diametrul punctului de contact dintre scul i pies. Montantul 3 i 11 este fixat pe batiu, sau face chiar corp comun cu acesta. Pe ghidajele verticale ale montantului ghideaz traversa 5. Pe ghidajele orizontale ale traversei se afl cruciorul 7 cu sania portscul 8 i suportul portscula 14. 26

9 10 11 12 II 5 4 IV I

8 7 6

3

14 np

V 13

2 1 VI

Fig. 4.2. Avansul axial (micarea I ) este perpendicular pe platou, sau nclinat, dac ghidajele saniei portscul 8 se rotesc dup sgeata IV. Avansul radial, sau orizontal ( micarea II ) este executat de cruciorul 7. Micarea de avans I i II sunt transmise de bara canelat 4, respectiv de urubul conductor 5, ambele micri primite prin cutia roilor de schimb 12, de la bara canelat 10. Poziia traversei poate fi reglat n direcie vertical ( micarea III ) cu ajutorul urubului 9. Tot pe ghidajele verticale ale montantului se afl i sania lateral 13, utilizat la prelucrri cu avans vertical ( micarea VI ), dar numai pe curse scurte, i cu avans radial (micarea V ). Majoritatea organelor de comand i de manevrare sunt concentrate pe un platou de comand, deplasabil n poziie convenabil de ctre muncitor. Lungimea curselor crucioarelor i sniilor se regleaz cu ajutorul limitatoarelor de curse, care pot servi i la automatizarea ciclului de lucru. Pentru prelucrarea suprafeelor profilate strungul poate fi prevzut cu mecanism de copiere. 4.2.3. Strungul revolver Strungurile revolver au aprut ca o necesitate n producia de serie a pieselor mici i mijlocii, cu configuraie complicat, la o singur prindere a piesei. Aceste strunguri se caracterizeaz prin subansamblul suportului de scule, denumit cap de revolver, n care se pot fixa mai multe tipuri i dimensiuni de scule. Prin rotirea de divizare a capului revolver, scula necesar se aduce n dreptul semifabricatului, n spaiul de lucru. Un asemenea strung poate fi deservit de muncitori cu calificare redus, deoarece poziionarea sculei fa de pies este asigurat prin reglarea prealabil a sculei n capul revolver. Calificare ridicat se cere din partea reglorului, pentru operaiile de adaptare (reglare) a mainii n cazul trecerii la prelucrarea unui alt tip sau alt dimensiune de pies. Productivitatea strungurilor revolver este mult mrit fa de cea a strungurilor universale, prin posibilitatea folosirii simultane a mai multor scule. Totui timpul de main reprezint numai o mic parte din timpul total necesar prelucrrii. Partea preponderent o constituie timpul auxiliar, format din timpii necesari apropierii i ndeprtrii sculelor, rotirii capului revolver, schimbrii turaiilor i avansurilor etc. De aceea una din principalele preocupri la proiectarea strungurilor revolver este mecanizarea i automatizarea ciclului de lucru. Parametrii caracteristici ai strungurilor revolver sunt: diametrul maxim al barei ce poate trece prin alezajul arborelui principal (Dt); diametrul maxim al piesei ce poate fi prins n mandrin (Dm); diametrul maxim ce se poate roti deasupra batiului (Db); domeniul de reglare al turaiilor; domeniul de reglare al avansurilor longitudinale i transversale; puterea motorului electric de antrenare. 27

Au fost dezvoltate mai multe tipuri constructive de strunguri revolver, din care prezentm pe cel cu cap revolver orizontal (figura 4.4) Denumirea ine seama de poziia axei de rotire a capului revolver. Strungurile revolver orizontale sunt destinate prelucrrii pieselor din semifabricat n form de bar, pe cnd cele verticale, prelucrrii semifabricatelor turnate sau forjate. Subansamblurile componente principale i micrile de baz ale strungului revolver orizontal sunt menionate n figura 4.4.1 2 3 4 II I III V 5 6 IV 7 8

Fig. 4.4. Lanul pentru obinerea micrii principale I este cuprins n cutia ppuii fixe 1, iar mecanismul schimbrii avansurilor n cutia 2. Cu 3 este notat mandrina pentru prinderea semifabricatului. Cruciorul 4 are prevzute ghidajele transversale pe care gliseaz sania transversal 5, executnd micarea II. Discul capului revolver este montat n lagrele cruciorului 7 i se rotete odat cu tamburul limitatoarelor de curse 8. Avansul transversal este executat de suportul 5, ca micare rectilinie II, dar poate fi obinut i din miscarea de rotaie a discului capului revolver, micarea V. Tot discul 5 execut i micarea de divizare III pentru aducerea sculei corespunztoare n dreptul piesei de prelucrat. Avansul longitudinal IV este executat de cruciorul 7, mpreun cu discul 5 i tamburul 8. Deoarece avansul transversal se poate obine la discul capului revolver, strungurile revolver orizontale, numai n cazuri rare sunt prevzute cu sanie transversal. 4.3. Strunjirea principalelor tipuri de suprafee Indiferent de forma suprafeei generate i de mrimea adaosului de prelucrare, pentru obinerea unei precizii ridicate, prelucrarea suprafeelor se face n dou faze i anume: a) strunjirea de degroare care are ca scop aducerea formei i dimensiunilor semifabricatului, ct mai aproape de forma i dimensiunile piesei finite, prin detaarea unui volum ct mai mare de material n unitatea de timp. Regimul de achiere la degroare se caracterizeaz prin valori mari ale adncimii achiei t i a avansului s i prin valori medii ale vitezei de achiere. b) strunjirea de finisare care urmrete asigurarea parametrilor preciziei de form, de dimensiune, de poziie reciproc i de calitate a suprafeei, la valorile impuse, prin prelucrarea unei suprafee ct mai mari, n unitatea de timp. Regimul de achiere se caracterizeaz prin valori mici ale parametrilor t i s i prin valori ridicate ale vitezei de achiere.

28

Fig. 4.5 Operaia de strunjire se desfoar cu o scul prismatic, cu o singur muchie achietoare principal numit cuit de strung (prezentat n capitolul 3). Prile active ale cuitelor de strung mai des utilizate sunt prezentate n figura 4.5. : a) cuit drept pentru degroare; b) cuit ncovoiat pentru degroare; c) cuit lat pentru finisare; d)cuit lateral; e) cuit pentru retezat i canelat; f) cuit pentru finisare; g) cuit pentru degroarea suprafeelor interioare; h) cuit pentru strunjirea suprafeelor frontale interioare; i) cuit pentru prelucrarea canalelor interioare. Datorit multitudinii pieselor cu form de rotaie, necesare n construcia de maini, ca i datorit multiplelor posibiliti de prelucrare prin strunjire, strungurile sunt cele mai rspndite maini-unelte pentru achierea metalelor. Mai mult, precizia de prelucrare este suficient de ridicat, astfel nct, pentru multe situaii, strunjirea poate constitui operaia final de prelucrare. 4.3.1. Strunjirea suprafeelor cilindrice Pentru realizarea operaiei de strunjire piesa este rotit cu o turaie corespunztoare n sensul n care scula poate realiza achierea (figura 4. 6).

Fig. 4.6 Micarea de avans pentru generarea suprafeelor se execut de ctre scul printr-o translaie pe direcia 2, de regul continu i simultan cu micarea de rotaie 1. Pentru a se realiza adncimea de achiere corespunztoare, scula se deplaseaz pe direcia 3 care poate fi perpendicular pe axa de rotaie, sau paralel cu aceasta. Suprafeele cilindrice se pot obine folosind o generatoare materializat (figura 4.7. a, c, e) sau o generatoare cinematic (figura 4.7. b, d, f). 29

Prelucrarea suprafeelor cilindrice interioare se realizeaz analog strunjirii exterioare, dar cu unele particulariti: - seciunea cuitului este mic la alezajele cu diametru mic; - lungimea de prindere n consol a cuitului este mai mare, mrind posibilitatea de apariie a vibraiilor, motiv pentru care regimul de achiere este mai puin intensiv; - evacuarea achiilor este mai dificil; - zona de contact scul pies nu este totdeauna observabil de ctre operator. 4.3.2. Strunjirea suprafeelor plane Suprafeele plane se pot realiza cu ajutorul generatoarelor materializate de tiul sculei dac limea nu depete 5 10 mm (figura 4.7 a), iar pentru limi mai mari se folosesc generatoarele cinematice obinute prin micarea 2 (fig. 4.7 b,c).

Fig. 4.7 4.3.3. Strunjirea suprafeelor conice lungi a) Strunjirea conic prin nclinarea saniei portcuit. Considernd c avem de prelucrat o suprafa conic cu unghiul la vrf 2, este necesar nclinarea direciei avansului fa de axa de rotire a piesei cu un unghi . Pentru aceasta se rotete sania portcuit 2 cu unghiul fa de direcia axei piesei 3 (figura 4.8). Unghiul se regleaz cu ajutorul unui cadran gradat prevzut pe sania transversal 1. Avansul se realizeaz manual cu ajutorul roii de mn 4, care acioneaz sania portcuit.

Fig. 4.8 30

b) Strunjirea conic prin deplasarea transversal a ppuii mobile .Se utilizeaz la strunjirea conicitilor cu unghi la vrf mic (8) la piesele cilindrice lungi (figura 4.9).

Fig. 4.9 Piesa este fixat ntre vrfurile 2 i 5 fiind rotit de inima de antrenare 3, ppua mobil 4 se deplaseaz transversal fa de direcia axului principal, pe un ghidaj special. Mrimea deplasrii transversale a este dat de relaia: h = L sin 2Dd cos 2 2l Deoarece la unghiuri mici cos 1 , rezult 2 sin = 2h Dd L 2 l

(4.5) (4.6)

(4.7)

4.3.4. Strunjirea suprafeelor conice scurte Se realizeaz prin orientarea tiului principal al cuitului paralel cu generatoarea conului. Tiul principal trebuie s fie mai lung dect generatoarea conului (figura 4.10). Pentru prelucrare se folosete avansul transversal sau longitudinal.

a

b Fig. 4.10

c

Se poate utiliza i vrful cuitului i manevrarea simultan a ambelor avansuri manual. 4.3.5. Strunjirea canalelor circulare Canalele circulare se obin cu ajutorul generatoarelor materializate i directoarelor cinematice conform variantelor din figura 4.11 31

a

b Fig. 4.11

c

4.3.6 Strunjirea suprafeelor profilate Prelucrarea suprafeelor profilate se realizeaz cu cuite profilate cu avans transversal sau cu ajutorul dispozitivelor de copiat cu traiectoria avansului curbilinie. Cuitele profilate pot fi prismatice (figura 4.12 a) sau tip disc (figura 4.12 b).

a Fig. 4.12

b

Pentru pstrarea geometriei prii active a cuitului disc, n sistemul de referin funcional, la ascuire trebuiete meninut constant valoarea unghiului de degajare. Pentru aceasta, la reascuire, planul feei de degajare trebuie s fie ntotdeauna tangent la un cerc trasat pe suprafaa lateral, numit cerc de reascuire. 4.3.7. Strunjirea suprafeelor excentrice Pentru strunjirea suprafeelor excentrice se pot utiliza urmtoarele metode: a - prin introducerea unui adaos de grosime a ntre pies i unul din bacuri (figura 4.13). Mrimea adaosului a este dat de relaia:a 3e e 1 2 2D

(4.9)

dac D/d