luc2. nou doc

Catedra de Maşini Unelte- Îndrumar de laborator MUS

LUCRAREA II

ANALIZA CINEMATICĂ ŞI REGLAJUL CINEMATIC ŞI POZIŢIONAL AL MAŞINII FD-320 A LA PRELUCRAEA ROŢILOR DINŢATE CILINDRICE ŞI A CELOR MELCATE

I. OBIECTIVELE LUCRĂRII

- Determinarea structurii lanţurilor cinematice, relaţiilor de calcul ale elementelor de reglare cinematică şi verificarea reglajului poziţional la danturarea pe maşina FD-320 A; - Alegerea regimurilor de aşchiere şi calculul lirelor cu roţi de schimb; - Reglarea maşinii FD-320 A şi prelucrarea de roţi dinţate din tipurile menţionate.

II. CONSIDERAŢII TEORETICE

Din schema de prelucrare a roţilor cilindrice cu dinţi drepţi (fig.1) se evidenţiază mişcările şi direcţiile pe care acestea se realizează, astfel că la prelucrare participă următoarele lanţuri cinematice: 1) lanţul cinematic pentru mişcarea principală; 2) lanţul cinematic de rulare; 3) lanţul cinematic de avans vertical(axial); 4) lanţul cinematic pentru mişcarea de poziţionare radialǎ.

fig.1

1


1) Mişcarea principală de rotaţie a sculei este asigurată de un lanţ cinematic (deschis) ce cuprinde următoarele elemente (a se vedea schema cinematică a maşinii, de la pagina 12 ) : motorul electric de acţionare Me1 (n Me1 = 1435 rot/min), transmisia cu curele trapezoidale 125/168, arborele I, angrenajul cilindric 24/45, arborele II,

angrenajul cilindric 24/41, arborele III, lira de viteză (Av/Bv), arborele IV, angrenajul 40/40, arboreleV, angrenajul conic 44/35, arboreleVI, angrenajul conic 31/31, arborele VII, angrenajul conic 31/31, arborele VIII, angrenajul cilindro-conic (cu posibilitatea de preluare a jocului) 28/88, arborele IX (axul principal). Motorul are posibilitatea să-şi schimbe sensul de rotaţie. Turaţia sculei se reglează prin intermediul lirei de viteză. Scriind ecuaţia de bilanţ

cinematic şi înlocuind turaţia sculei din relaţia următoare:

(1)

se determină relaţia raportului lirei de viteză, care se prezintă sub forma:

(2)

unde: - turaţia sculei [rot/min]; - diametrul sculei [min];

- viteza de aşchiere [m/min];

- constanta lanţului cinematic pentru mişcarea principală.

Pentru scule din oţel rapid, viteza de aşchiere se poate alege după tabelul 1:

Material Degroşare FinisareFontă 1620 2025Oţel <60 daN/mm2 2528 3035Oţel >60 daN/mm2 2025 2530Bronz 2540 2540Mase plastice 2550 2550

tab. 1

în componenţa lirei de viteză intră următoarele perechi de roţi: -18/40,21/37,24/34,27/31. Trebuie menţionat că se obţin opt turaţii folosindu-se combinaţiile A/B şi respectiv B/A.

2


2) Lanţul cinematic de rulare realizează legătura cinematică între mişcarea de rotaţie a sculei şi cea a piesei necesară realizării condiţiei de rostogolire fără alunecare ( a se vedea lucrarea 1 ). Considerând scula elementul conducător al lanţului de rulare, legătura cinematică se realizează printr-o porţiune a lanţului cinematic pentru mişcarea principală dar care este parcursă în sens invers, cuprinzând angrenajul cilindro-conic 88/28 ( a se vedea schema cinematică pag.12), angrenajele 31/31, 31/31, 35/44, şi arborii VIII,VII, VI şi V. Pe arborele V se află roata solară cu 40 de dinţi a mecanismului diferenţial (cuplajul CM1 se află pe poziţia 1, carcasa diferenţialului fiind blocată), care transmite mişcarea prin intermediul roţilor satelit (z = 20) la cealaltă roată solară 40 aflată pe arborele X, de unde prin roţile de comutare e/f, lira de rulare - divizare AR/BR*CR/DR, arborele XI, angrenajul melcat 1/60 ajunge la piesă. Pentru reducerea numărului de rapoarte necesare reglării lanţului cinematic de rulare se folosesc roţile de comutare e/f care se aleg astfel în cazul maşinii FD-320 A: a) pentru roţi cu <200, e/f = 36/36 = 1

b) pentru roţi cu >200, e/f = 24/48 = 1/2 Reglajul lanţului cinematic de rulare se face scriind ecuaţia de bilanţ cinematic pentru lanţul de interdependenţă, roata solară cu 40 de dinţi a mecanismului diferenţial (cuplajul CM1 se află pe poziţia 1, carcasa diferenţialului fiind blocată, raportul său de transmisie se calculează ca la un mecanism cu roţi dinţate cu axe fixe.

(3)

Introducând condiţia cinematică ce leagă turaţiile celor mişcări I şi II (a se vedea deducerea relaţiei (4) din cadrul lucrării 1)

( 4) în ecuaţia de bilanţ cinematic, se obţine expresia lirei de rulare:

( 5)

3) Lanţul cinematic de avans vertical (axial), îşi culege mişcarea de la motorul Me 2

(cu două turaţii; n01Me2=720 rot/ min şi n02Me2=1440 rot/min),care prin intermediul unei

3


cutii de avans cu cuplaje electromagnetice, arborelui XVII, angrenajului 28/40, arborelui XVIII, angrenajului melcat 1/24 o transmite şurubului de avans vertical Sc1 ( psc1=3) ce realizează deplasarea saniei port-freză. Prin comandarea cuplajului electromagnetic CE7 se obţine avansul rapid pe traseul 28/59, 67/55, arborele XVI, 18/36, arborele XVII şi porţiunea de lanţ comună cu avansul de lucru. Obţinerea avansului vertical este posibilă când roţile mobile (baladoare) z=28 sunt ambele pe poziţia V (poziţia din schema cinematică). Alegerea unei anumite valori pentru mişcarea de avans se face în funcţie de materialul roţii de prelucrat, numărul de începuturi al sculei, materialul sculei, numărul de dinţi al piesei. Avansul se exprimă prin viteza de avans în mm/min, dar pentru calculele tehnologice este mai important să se cunoască mărimea avansului exprimată în mm/rot piesă. Relaţia ce leagă cele două valori, se obţine ca raport între viteza de avans şi turaţia piesei ( ce se poate exprima din relaţia (6).

(6)

unde: - viteza de avans [mm/min]; - avans pe rotaţia piesei [mm/rot piesă]; - turaţia sculei [rot/min];

- numărul de dinţi ai piesei;

- numărul de începuturi al sculei. Pentru alegerea avansului se poate folosi (tabelul 2), ce indică valoarea de utilizat în funcţie de tipul prelucrării, numărul de treceri, modulul, înclinarea dintelui. Observaţie: Valorile din paranteză trebuiesc utilizate atunci când se doreşte o calitate mai bună a suprafeţei prelucrate, o precizie mai ridicată sau când se prelucrează module mari. Când se lucrează cu scule cu mai multe începuturi, avansul se micşorează după cum urmează: - cu cca. 25% pentru scule cu 2 începuturi; - cu cca. 50% pentru scule cu 3 începuturi.

4) Mişcarea de poziţionare radială se obţine de la hidromotorul MH1 care execută apropierea şi retragerea rapidă a mesei, după care intră în acţiune hidromotorul MH2

cuplat prin tija pistonului cu hidromotorul MH3. Această tijă are practicată pe dînsa o cremalieră, care la deplasarea tijei hidromotorului imprimă roţii z=20 o mişcare de rotaţie care este transmisă şurubului

4


sc2 (psc2=12 mm) ce asigură o deplasare a mesei cu viteza stabilită prin intermediul unui drosel ce reglează debitul de ulei ce pătrunde în hidromotor. Se precizează că prelucrarea poate avea loc şi prin metoda cu avans radial-axial când participă la prelucrare atât avansul axial cât şi cel radial. Această metodă este puţin folosită, întâlnindu-se în cazul ciclurilor automate pe care le poate realiza maşina. În astfel de cazuri mărimea avansului radial trebuie să fie 1/31/4 din avansul axial şi nu trebuie să depăşească 0.8 mm/rot. piesă. B. În cazul prelucrării roţilor dinţate cu dinţi elicoidali, considerând schema de prelucrare din (fig.2) participă următoarele lanţuri cinematice : 1) lanţul cinematic pentru mişcarea principală; 2) lanţul cinematic de rulare; 3) lanţul cinematic pentru avans axial (vertical); 4) lanţul cinematic pentru mişcarea de poziţionare radială; 5) lanţul cinematic pentru realizarea elicei (de filetare).

Tipulfrezării

Modululnormal

Număr de treceri

Avansul verticalîn mm/rot. piesă

mm Trecerea I (II) Trecerea II III)Frezare fărăo operaţieulterioară

02 1 (2) <3 <124 1 (2) <2 <146 2 (3) <1.5 <1

Frezareurmată deşeveruire

02 1 <1.6 -24 1 (2) <2 <146 2 (3) <1.5 <1

Frezareurmată derectificare

02 1 <2 -24 1 (2) <1.6 <146 2 (3) <1.5 <1

tab. 2 Primele patru lanţuri cinematice îşi păstrează componenţa şi modul de reglare, neexistând deosebiri faţă de prelucrarea roţilor dinţate cu dinţi drepţi. La alegerea avansului axial acesta se adoptă mai mic comparativ cu frezarea roţilor cu dinţi drepţi. Reducerea avansului se face proporţional cu cosinusul unghiului elicei dinţilor. 5) Lanţul cinematic pentru realizarea elicei, este un lanţ de interdependenţă între două mişcări, una de translaţie a sculei, mişcarea de avans axial, cu o mişcare de rotaţie suplimentară a piesei, astfel încât să se obţină elicea piesei de prelucrat. Pentru generarea elicei piesei (fig.2) scula trebuie să facă contact cu piesa de prelucrat după tangenta la elice. Conform celor prezentate în lucrarea 1 considerând vitezele în cele două mişcări:

5


- viteza în mişcarea de avans axial (vertical) wv - viteza tangenţială în mişcarea de rotaţie suplimentară v’ rezultă urmãtoarea relaţie :

( 7)

Exprimând cele două viteze în funcţie de parametrii geometrici ai piesei şi şurubului de avans axial:

( 8)

( 9)

Înlocuind în (8) se obţine relaţia ce leagă mişcarea de rotaţie a şurubului de avans cu mişcarea suplimentară a piesei.

(10)

unde: - - turaţia şi respectiv viteza unghiulară a piesei în mişcarea suplimentară II’;

- - unghiul elicei piesei. Lanţul cinematic ce leagă şurubul de avans vertical, ca element conducător şi piesa cuprinde următoarele: - şurubul de avans vertical sc1; - angrenajul melcat 24/1; - arborele XVIII; - angrenajul 40/28; - arborele XVII; - angrenajul elicoidal 27/27; - arborele XXVII; - inversorul cu roţi conice 48/35 (ce permite realizarea elicei stânga sau dreapta); - arborele XXVIII; - roţile 29,38 şi 29; - lira diferenţialului AD*CD/BD*DD; - arborele XXX; - angrenaj melcat 1/40 (CM1pe poziţia 2, diferenţialul cuplat); - roţile de comutare e/f; - lira de rulare AR*CR/BR*DR; - arborele XI;

6


- angrenajul melcat 1/60; - piesa. Raportul diferenţialului în acest caz se poate obţine din relaţia lui Willis, care adaptată notaţiilor din schema maşinii arată astfel:

( 11)

unde : nc - turaţia carcasei diferenţialului. În cazul acestui lanţ cinematic, raportul diferenţialului este idif = nx/nc. Pentru calculul acestui raport în (11) se consideră nv = 0, rezultând 2nc = nx. Introducând în raportul de transmitere relaţia obţinută se obţine:

(12)

Scriind ecuaţia de bilanţ cinematic pentru lanţul de filetare şi înlocuind în raportul lirei de rulare din expresia (5) se obţine valoarea lirei diferenţialului:

(13)

C) În cazul prelucrării roţilor melcate prin metoda avansului radial (fig.3) lanţurile cinematice care participă sunt: 1) lanţul cinematic pentru mişcarea principală; 2) lanţul cinematic de rulare; 3) lanţul cinematic pentru avans radial.

7


fig. 2

Ai - distanţa dintre axe initialã; Af - distanţa dintre axe finalǎ. Primele două lanţuri cinematice au aceeaşi componenţă şi se reglează întocmai ca în cazurile precedente, în schimb mişcarea pe direcţie radială, participând la prelucrare, devine avans. Componenţa lanţului cinematic nu se schimbă, iar mişcarea de avans se obţine de la hidromotorul MH2 care fiind alimentat cu ulei, deplasează tija. Pe tija este practicată o cremalieră ce se află în angrenare cu roata cilindrică cu 20 de dinţi, căreia îi imprimă o rotaţie, ce este transmisă şurubului de avans radial sc2. Viteza de avans este reglată cu ajutorul unui aparat hidraulic, numit drosel, care modifică cantitatea de ulei ce pătrunde în cilindrul hidraulic MH2. Viteza de aşchiere la prelucrarea prin metoda avansului radial cu scula din oţel rapid se indică să se adopte v=15 mm/min, iar avansul radial maxim s r = 0.14 mm/rot. piesă şi se recomandă a se micşora cu creşterea modulului. D) În cazul prelucrării roţilor melcate prin metoda avansului tangenţial ( fig. 4) lanţurile cinematice ce participă sunt: 1) lanţul cinematic pentru mişcarea principală; 2) lanţul cinematic de rulare; 3) lanţul cinematic pentru avans tangenţial;

4)lanţul cinematic ce realizează legătura între mişcarea de avans tangenţial şi o mişcare de rotaţie a piesei pentru păstrarea condiţiei de rulare.

fig.3

8


Primele două au aceeaşi componenţă şi acelaşi reglaj ca în cazurile precedente. Lanţul cinematic pentru avans tangenţial are ca element de acţionare motorul electric Me2. Transmiterea mişcării făcându-se prin cutia de avansuri cu cuplaje electromagnetice, ca în cazul avansului vertical, existând traseul pentru avansul rapid. Mişcarea din cutia de avansuri ajunge la arborele XVII, transmiţându-se prin lira de avans tangenţial la arborele XXI. Roata baladoare cu 28 de dinţi, de pe acest arbore este deplasată spre dreapta pe poziţia T, ceea ce duce la deplasarea în acelaşi sens a roţii cu 28 de dinţi de pe arborele XVII, ce întrerupe transmiterea mişcării spre şurubul de avans vertical. De la arborele XXI, prin angrenajul elicoidal 15/15, arborele XXII, angrenajul conic 21/20, arborele XXIII, roţile 21,71 şi 21, arborele XXIV, cuplajul C4

(pe poziţia închis), angrenajul melcat 1/24, mişcarea se transmite la şurubul de avans tangenţial sc3 (psc3=). Valoarea vitezei de avans este dependentă de valoarea lirei de avans tangenţial. în dotarea maşinii FD 320 A, există 3 posibilităţi de reglare a lirei de avans tangenţial:

25/50=1/2 37/37=1 50/25=2/1

Pentru frezarea roţilor melcate prin metoda avansului tangenţial se recomandă pentru scula din oţel rapid: - v = 12 m/min pentru fontă; - v = 15 m/min pentru bronz - avansul tangenţial maxim 1mm/rot. piesă.

4) Lanţul cinematic de interdependenţă între mişcarea de avans tangenţial şi o mişcare suplimentară a piesei pentru respectarea condiţiei de rulare.Condiţia realizării rostogolirii fără alunecare presupune egalitatea vitezei de translaţie a sculei şi vitezei tangenţiale a piesei pe cercul de rostogolire. În cazul avansului tangenţial, un punct de pe freza melc va căpăta o mişcare de translaţie datorită deplasării sculei în avansul tangenţial. Viteza de translaţie, datorită avansului tangenţial, este diferită de cea obţinută prin mişcarea de rotaţie a frezei, şi are valoarea:

(14)

unde: - viteza în mişcarea de avans tangenţial;

- turaţia şurubului în mişcarea de avans tangenţial [rot/min];

9


- pasul şurubului de avans tangenţial [mm] . Pentru a nu afecta condiţia de rostogolire fără alunecare, pe care o realizează lanţul cinematic de rulare, trebuie ca piesa sǎ capete o mişcare de rotaţie suplimentară a cărei viteză tangenţială pe cercul de rostogolire să fie egală şi de acelaşi sens cu viteza avansului tangenţial. Egalând cele două viteze se obţine condiţia cinematică ce leagă cele două elemente, şurubul de avans tangenţial şi piesa de prelucrat.

( 15)

ce devine : (16)

în care mf = mn / cos Lanţul cinematic ce leagă cele două mişcări cuprinde următoarele elemente (considerând şurubul de avans tangenţial ca element conducător)- şurubul de avans tangenţial sc3 (psc3= [mm]) angrenajul melcat 24/1, arborele XXIV, roţile 21,71 şi 21, arborele XXIII, angrenajul 20/21, arborele XXII, angrenajul elicoidal 15/15, arborele XXI, angrenajul 28/28, arborele XX, lira de avans tangenţial BT/AT, arborele XVII, angrenajul elicoidal 27/27, inversorul conic 35/48, arborele XXVIII, roţile 29,38 şi 29, lira diferenţialului AD/BD,CD/DD, arborele XXX, angrenajul melcat 1/40, diferenţialul, arborele X, roţile de comutare e/f, lira de rulare AR/BR,CR/DR, arborele XI, angrenajul melcat 1/60, piesa.

Scriind ecuaţia de bilanţ cinematic pentru acest lanţ cinematic (pentru raportul diferenţialului a se vedea consideraţiile de la punctul B) folosind relaţia (11) şi înlocuind în raportul lirei de rulare din relaţia (5) se obţine expresia ce permite determinarea raportului lirei diferenţialului în funcţie de parametrii angrenajului melcat şi ai frezei melc.

( 17)

în care : zs - numărul de începuturi al frezei melc; - unghiul frezei melc care în acest caz coincide cu cel al angrenajului melcat; m n,f - modulul normal respectiv frontal al roţii melcate iar AT/BT poate lua una din valorile prezentate, care se alege în funcţie de valoarea adoptată pentru mărimea avansului tangenţial.

10


11

luc2. nou doc

Documents