TEHNOLOGII DE PRELUCRARE A PIESELORCU GHIDAJE

12.1. Rolul funcţional, formele constructive şi condiţiiletehnice de execuţie a ghidajelor

In construcţia de maşini, cuplurile de ghidare asigură deplasarea organului mobil pe traiectorii rectilinii sau circulare, ele fiind cunoscute în mod curent sub denumirea de ghidaje, destinate atât pentru mişcările rectilinii, cât şi pentru mişcările circulare.

Ghidarea maşinilor-unelte au rolul de a conduce în timpul funcţionării organele mobile, cum sunt săniile, mesele, suporţii etc., respectiv de a susţine aceste organe.

Profilul unui ghidaj este dat de conturul secţiunii într-un plan perpendicular pe direcţia de deplasare a organului mobil, în cazul ghidajelor pentru mişcarea rectilinie şi, respectiv, într-un plan radial, în cazul ghidajelor pentru mişcarea circulară. Profilurile ghidajelor folosite la maşinile-unelte sunt de mai multe feluri: triunghiulare, plane şi cilindrice.

Profilul triunghiular este întâlnit în trei variante: profilul în A, profilul în V şi profil în coadă de rândunică.

Ghidajele cu profil în A se construiesc simetrice (fig. 12.1, a) sau asimetrice, (fig. 12.1, b şi c). Acestea au unele avantaje în comparaţie cu alte tipuri de ghidaje. Astfel, aşchiile rezultate din procesul de aşchiere nu se menţin pe suprafeţele lor de ghidare, ci se rostogolesc pe suprafeţe înclinate, astfel că uzarea se produce mai lent. De asemenea, aceste ghidaje au proprietatea de reglare automată a jocului creat datorită uzării.Ghidajele cu profil în V se construiesc, de asemenea, cu profil simetric (fig. 12.2, a) sau asimetric (fig. 12.2, b). Aceste ghidaje prezintă avantajul că ungerea se face în bune condiţii, datorită posibilităţii de menţinere a uleiului în cavitatea creată la suprafeţele de ghidare. Totodată, trebuie remarcat faptul că, spre deosebire de ghidajele cu profil hi A, aici apare ca dezavantaj acumularea aşchiilor sau a particulelor abrazive între suprafeţele de ghidare, contribuind la uzarea lor mai rapidă.

Ghidajele cu profil în A şi în V se folosesc cu precădere în plan orizontal.Ghidajele cu profil în coadă de rândunică (fig. 12.3) se construiesc, în

general, cu un unghi între suprafeţele de ghidare de 55°, ceea ce corespunde unei prelucrări mai uşoare şi funcţionări în condiţii mai bune. Aceste ghidaje nu au proprietatea de autoreglare a jocului rezultat din uzare, însă prezintă avantajul unei reglări uşoare, folosind în acest scop elemente speciale de reglare cunoscute sub denumirea de pene de reglare.

De asemenea, în comparaţie cu ghidajele cu profil în A şi V, care se evită a fi folosite practic pentru deplasarea organelor mobile pe verticală, mai ales arunci când forţa rezultantă acţionează în sensul desprinderii acestora, ghidajele cu profil în coadă de rândunică se folosesc mai frecvent.

Ghidajele cu profiluri plane, cunoscute şi sub denumirea de ghidaje cu profiluri dreptunghiulare, după cum arată şi denumirea, sunt formate din suprafeţele plane ale unui dreptunghi, putând fi folosite atât toate laturile sale (fig. 12.4, a-c), cât şi numai trei laturi (fig. 12.4, d-f), atunci când a patra latură, care închide profilul, este înlocuită de o forţă permanetă P. Aceste ghidaje prezintă avantajul unei prelucrări şi întreţineri mai uşoare în raport cu celelalte profiluri. Aşezarea lor în plan orizontal favorizează ungerea datorită faptului că pelicula de lubrifiant este bine menţinută, însă pericolul uzării rapide este prezent şi aici, întrucât suprafeţele de ghidare pot reţine aşchiile şi particulele abrazive.

Ghidajele cu profiluri plane sunt folosite cu precădere la maşinile-unelte grele, care necesită suprafeţe portante mari.

Ghidajele cu profil cilindric sunt formate din bare cilindrice sau ţevi, care pot constitui suprafaţa de ghidare a organului fix sau mobil, în funcţie de aceasta, caracteristicile lor pot fi asemănate cu cele ale ghidajelor cu profil în A (fig. 12.5, ă), în care ghidajul cilindric l este fixat de organul fix 2, sau cu ale ghidajelor în V (fig. 12.5, b), unde ghidajul cilindric 7 este fixat de organul mobil 3.

Prima soluţie este cea mai frecvent utilizată, întrucât asigură o rigiditate mai mare cuplului de ghidare. Sunt cazuri în care este necesară folosirea în întregime a suprafeţei cilindrice a ghidajului, aşa cum rezultă din fig. 12.5, c-e. Aceste ghidaje cilindrice sunt utilizate la ghidarea pinolei de la păpuşile mobile ale strungurilor, la axele principale ale maşinilor de alezat orizontale şi ale maşinilor de găurit, în ultimul timp s-au construit experimental raboteze având ghidaje cu profil cilindric realizat din două ţevi dispuse paralel, pentru a micşora uzura suprafeţei de alunecare.

Ţinând seama de faptul că ghidajele determină precizia în exploatare a mă sini i-unelte, este absolut necesar ca, pentru o funcţionare optimă, ghidajele să îndeplinească o serie de condiţii tehnice, printre care: faţă de punctele de aplicaţie a forţelor exterioare, suprafeţele lor să aibă o astfel

de orientare încât reacţiunile şi momentele de răsturnare ce se exercită asupra acestor suprafeţe de ghidare să fie minime;

presiunile de contact să nu depăşească, în timpul funcţionării, valorile admisibile şi, totodată, să se exercite pe aceleaşi suprafeţe, astfel încât jocurile dintre suprafeţele de alunecare să nu se amplifice, fapt care ar duce la micşorarea preciziei;

adoptarea unor soluţii constructive astfel încât să se obţină o repartiţie a presiunilor de contact cât mai uniformă;

să asigure menţinerea îndelungată a preciziei de conducere a organului mobil;

ghidajele cuplului de ghidare să fie construite din materiale foarte rezistente lauzare, în special cele ale batiurilor;

evitarea situaţiilor de egalitate a durităţilor ambelor ghidaje în contact, deoareceatunci uzura este maximă şi apare tendinţa de gripare;

ghidajele să fie, pe cât posibil, autoreglabile sau cel puţin uşor reglabile, astfelîncât jocurile provenite din uzarea suprafeţelor în frecare să poată fi uşor compensate;

să prezinte o mare simplitate constructivă şi un montaj uşor; să li se asigure o ungere suficientă pentru cazul când lucrează în regim de fre

care mixtă, iar pentru regimul de frecare lichidă, ungerea să fie abundentă şi continuă,astfel încât să se menţină pelicula de ulei între suprafeţele în frecare;

să fie protejate contra depunerilor de aşchii sau abrazivi; calitatea, precizia prelucrării şi a montării ghidajelor să fie corespunzătoare; abaterile de la liniaritate a ghidajelor de batiuri trebuie să se încadreze în

limitele (0,01.. .0,05) mm pe o lungime de 1000 mm, iar în cazul maşinilor-unelte de înaltă precizie putând să ajungă la 0,002 mm / 1000 mm lungime;

abaterile de la paralelism a ghidajelor trebuie să se încadreze în limitele (0,01....0,03) mm pe o lungime de 1000 mm;

abaterile de la perpendicularitate a ghidajelor diferitelor organe ale maşinii-unelte trebuie să se încadreze în limitele (0,02...0,1) mm pe lungime de 1000 mm;

rugozitatea suprafeţelor ghidajelor trebuie să fie Ra = (1,6...0,8) pm, iar lamaşinile de înaltă precizie Ra = 0,05 m.

12.2. Materiale şi semifabricate utilizatela fabricarea ghidajelor

Până în prezent, marea majoritate a ghidajelor au fost executate dintr-o bucată cu organul fix (cum este batiul) sau cu cel mobil (cărucior sau sanie), prin turnare din fontă. Acest procedeu se recomandă a fi folosit la producţia de serie a maşinilor-unelte, deoarece numai în acest caz turnarea devine avantajoasă, în acest sens se folosesc fontele cenuşii, fontele modificate, fontele oţelite, fontele aliate. Cele mai răspândite sunt fontele cenuşii, mai ales perlitice, la care presiunea critică de contact este de 0,16 daN/mm2. în ţara noastră, pentru batiurile strungurilor carusel şi ale maşinilor orizontale de frezat şi alezat se foloseşte fonta Fc 250.

Fonta modificată (cu adaosuri de ferosiliciu, silicocalciu, siliciură de aluminiu) la o structură perlitică fină asigură o rezistenţă la uzare a ghidajelor de 2-3 ori mai mare decât a fontelor cenuşii nemodificate.

Proprietăţile fontelor modificate se apropie de proprietăţile oţelurilor. Astfel, acestea pot fi călite după încălzire superficială cu curenţi de înaltă frecvenţă sau cu flacără oxiacetilenică, după care duritatea superficială ajunge la (45...52) HRC.

Fonta ofelită se obţine în cubilou, prin adăugarea unei încărcături de deşeuri de oţel, care poate varia în limite largi, de la 25% la 90%. Prin adăugarea încărcăturii de deşeuri din oţel, conţinutul în carbon din fontă scade, proprietăţile mecanice ale acesteia se îmbunătăţesc, dar scade în acelaşi timp fluiditatea. De

aceea, folosirea acestui tip de fontă este limitată, mai ales dacă se ţine seama şi de faptul că la aceste materiale se manifestă tendinţa de gripare, explicată în multe situaţii prin apariţia unor structuri dendritice în masa fontei oţelite.

Fonta aliată este justificată numai în anumite cazuri excepţionale datorită costurilor ridicate. Elementele de aliere folosite sunt Ni şi Cr în proporţie de l ,2% până la l ,5%. Duritatea fontei cu Ni la care se mai folosesc şi alte elemente de aliere, cum sunt Si, Mn, P, S, Mg, V, Ti, în diferite proporţii ajunge până la 400 HB.

Fontele aliate sunt întâlnite mai mult la fabricarea maşinilor-unelte de precizie ridicată, datorită rezistenţei deosebite la uzare.

În cazul ghidajelor aplicate, organul fix sau mobil este executat dintr-un material ieftin, iar ghidajele dintr-un material calitativ superior, care să îndeplinească condiţiile tehnice severe impuse.

Prin aceasta costul organului fix sau mobil scade, iar durabilitatea ghidajelor devine mult mai mare.

Materialele folosite în prezent în construcţia ghidajelor aplicate sunt: fontele aliate, otelurile de calitate, materialele plastice etc.

Experienţele au demonstrat că rezistenta la uzare a ghidajelor din otel călit în contact cu fonta este de 5-10 ori mai mare decât a ghidajelor din fontă în contact cu corp tot din fontă. Deci, cuplul de materiale cel mai rezistent la uzare este otelul de calitate călit în contact cu fonta.

Dintre materialele plastice utilizate la ghidajele aplicate se menţionează: textolitul, tezitul, umatextul şi u măcar tul.

În cazul producţiilor de serie mică şi unicate, batiurile unor maşini-unelte speciale sau agregat sunt fabricate în construcţii sudate din otel. Semifabricatele sudate au următoarele avantaje: reduc greutatea cu (40-50)%, în raport cu semifabricatele turnate; reduc costul batiurilor cu (30-40)%. În producţiile de serie mijlocie şi serie mare, costul unei construcţii sudate devine comparabil cu costul unei construcţii turnate. Se preferă în acest caz construcţia turnată, deoarece asigură o rigiditate mai bună maşinii-unelte şi o comportare mai bună în regim dinamic, având proprietatea de a absorbi şi atenua mai bine vibraţiile din sistemul tehnologic.

Batiurile lungi, destinate maşinilor-unelte grele, se fac din câteva piese-segment de (4...5) m lungime, din considerente tehnologice de prelucrare, de montaj sau de transport. Tot pentru maşini-unelte grele se construiesc batiuri din beton armat, placate cu ghidaje din fontă sau otel, tratate termic pentru durificare şi prelucrate corespunzător. Aceste tipuri de ghidaje au avantajul timpului redus de obţinere şi al costului redus de fabricaţie.

12.3. Principiile care stau la baza proiectării tehnologieide prelucrare a batiurilor

În producţiile de unicate şi serie mică, în prima operaţie se face trasarea semifa-bricatului, atât în vederea fixării pe masa maşinii-unelte, cât şi a prelucrării. Trasarea semifabricatului, în multe cazuri, trebuie repetată, deoarece, după prelucrările de degroşare, liniile trasate se pot şterge sau deforma o dată cu deformarea batiului datorită tensiunilor inte/ne de la elaborarea semifabricatului sau de la prelucrările mecanice de degroşare.

În toate cazurile, atât pentru prelucrarea de degroşare, cât şi pentru prelucrareade finisare şi foarte fină (rectificare sau răzuire), mai întâi trebuie prelucrată suprafaţapostamentului şi apoi suprafeţele ghidajelor. Dacă nu se respectă acest principiu, scade precizia de prelucrare a ghidajelor.

Presupunând, de exemplu, că prelucrarea de finisare se face mai întâi la ghidaje, semifabricatul degroşat este fixat pe masa maşinii-unelte cu erori mari de aşezare şi fixare, deoarece, după prelucrările de degroşare, datorită redistribuirii tensiunilor interne, semifabricatul capătă abateri de formă relativ mari. în condiţiile în care batiul se aşază pe masa maşinii cu suprafaţa deformată, aceasta se va deforma elastic sub acţiunea forţelor de strângere. După finisarea ghidajelor, batiul îndepărtat de pe masa maşinii revine elastic la forma avută înainte de fixare, fapt ce conduce la apariţia erorilor de formă a ghidajelor

(abateri de la rectilinitate şi planitate) şi de poziţie (abateri de la paralelism).Pe de altă parte, dacă se finisează mai întâi ghidajele şi se aşază batiul pe

ghidaje pentru finisarea postamentului, se va ajunge la deteriorarea aproape sigură a ghidajelor.

Prelucrările de finisare trebuie executate în operaţii separate de cele de degroşare, în special pentru batiurile maşinilor-unelte de înaltă precizie. Acest principiu se bazează pe următoarele considerente:

- în urma prelucrării de degroşare s-a văzut că apar deformaţii însemnate alebatiului datorită redistribuirii tensiunilor interne remanente; dacă prelucrarea de finisarea batiului se execută în aceeaşi operaţie, atunci, după îndepărtarea batiului de pe masa maşinii, redistribuirea tensiunilor interne, care continuă să aibă loc, provoacă erori mari de formă ale suprafeţelor prelucrate;

- în timpul prelucrării de degroşare iau naştere tensiuni interne în stratul superficial al suprafeţei prelucrate, chiar dacă acestea nu au existat în corpul semifabricatului; pentru înlăturarea acestora trebuie să se prevadă în planul de operaţii o operaţie de detensionare, prelucrarea de finisare urmând să se execute într-o operaţie separată;

- prelucrarea de finisare, despărţită de cea de degroşare într-o operaţie separată, se poate executa pe o maşină mult mai precisă decât maşina pe care a avut loc prelucrarea de degroşare;

- prelucrarea de finisare, în urma căreia se obţin dimensiunile finale, precum şi gradul impus de calitate a suprafeţei trebuie să fie executate de muncitori cu înaltăcalificare profesională.

Dacă batiul este prevăzut şi cu alezaje principale, atunci acestea trebuie să fie prelucrate după prelucrarea ghidajelor. Acest principiu se bazează pe considerentul că este mult mai simplă, mai solidă şi mai precisă aşezarea batiului pe ghidaje pentru prelucrarea acestor alezaje, decât aşezarea şi centrarea pe alezaje pentru prelucrarea ghidajelor. Desigur, că acest principiu poate fi încălcat în unele cazuri speciale, după analiza minuţioasă a tuturor posibilităţilor de orientare şi fixare.

Executarea alezajelor şi filetelor de fixare trebuie să se efectueze în ultimele operaţii ale procesului tehnologic, înaintea operaţiei de prelucrare foarte fină a ghidajelor (rectificare sau răzuire), deoarece executarea acestora, respectiv găurirea pe suprafeţe brute, mai ales turnate, este legată de foarte multe greutăţi (uzare prematură a burghiului, regim scăzut de aşchiere, devierea burghiului, cantitate mare de metal îndepărtată prin burghiere, productivitate scăzută şi cost ridicat).

12.4. Variante de trasee tehnologice la prelucrareabatiurilor de maşini-unelte

Traseul tehnologic de prelucrări mecanice ale batiurilor se stabileşte în funcţie de următoarele condiţii: dimensiunile de gabarit, precizia impusă, volumul de producţie (sistemul de fabricaţie), procedeul de obţinere a semifabricatului etc.

De aceea se pot proiecta mai multe variante de trasee tehnologice. Se vor prezenta în continuare două variante de prelucrare a batiurilor de strunguri normale în producţia de serie mică şi serie mare, în ambele cazuri prelucrarea făcându-se pe loturi de piese.

în fîg. 12.6 se prezintă numerotarea suprafeţelor unui batiu de strung normal.Traseul tehnologic de prelucrări mecanice a batiului de strung normal pentru o

producţie de serie mică poate cuprinde următoarele operaţii:

1) trasarea suprafeţelor (S} ... S10);2) rabotarea de degroşare a suprafeţei tălpilor postamentului (Sj);3) rabotarea de degroşare a suprafeţelor de ghidare şi a canalelor (S2 … S16);4) frezarea de degroşare şi de finisare a suprafeţelor de capăt (517);5) detensionarea (îmbătrânirea) naturală sau artificială;6) rabotarea de finisare a tăplilor (S1);7) rabotarea de finisare a suprafeţelor de ghidare şi a canalelor (S2 ... 5I6);8) prelucrarea găurilor şi a filetelor de prindere;9) tratamentul termic de călire superficială a ghidajelor;10) rectificarea suprafeţelor active ale ghidajelor (S9, S10, S13 ... S16);11) curăţire, debavurare;12) control final.

în cazul producţiei de serie mare, traseul tehnologic va cuprinde următoarele operaţii:

1) frazarea de degroşare a suprafeţei tălpilor (Sj);2) frezarea de degroşare a suprafeţelor de ghidare pe o maşină de frezat portal

(longitudinal) cu mai multe axe (S2 ... S16);3) frezarea de degroşare şi finisare a suprafeţelor de capăt (S17);4) detensionarea (îmbătrânirea) naturală sau artificială;5) frezarea de finisare a tălpilor (S1);6) frezarea de finisare a suprafeţelor de ghidare (52 ... S10 şi S13 …S16);7) prelucrarea găurilor şi a filetelor de prindere;8) tratamentul termic de călire superficială a ghidajelor;9) rectificarea suprafeţelor active ale ghidajelor (S9, S10, S13 ... S16)10) curăţire, debavurare;11) control final.

Din studiul comparativ al celor două trasee tehnologice se observă că în cazul producţiei de serie mare se elimină total operaţia de trasare şi se înlocuieşte rabotarea cu frezarea, care este mult mai productivă şi mai eficientă la producţii de serie mare.După cum se va observa în continuare, în funcţie de forma, dimensiunile, precizia şi volumul de fabricaţie, pot exista unele abateri de la traseele tehnologice prezentate.

12.5. Prelucrările de degroşare şi de finisareprin rabotare a ghidajelor

În producţiile de unicate şi de serie mică, prelucrarea suprafeţelor la batiuri se face după trasaj, deoarece utilizarea dispozitivelor nu este economică. Trasajul profilului acestor suprafeţe se execută pe una din suprafeţele de capăt ale batiului (517 - fig. 12.6).

Succesiunea fazelor operaţiei de prelucrare a suprafeţelor superioare nu prezintă o importanţă deosebită; aceasta se stabileşte având în vedere faptul că cuţitul trebuie să se schimbe cât mai rar, iar deplasările în gol ale suporţiilor să fie cât mai mici. Totdeauna, atunci când este posibil, trebuie să se prevadă prelucrarea simultană cu doi-trei sau patru suporţi, lăsând un adaos de prelucrare de (2,5...3) mm pentru operaţia de finisare, în funcţie de dimensiunile batiurilor, pentru mărirea productivităţii prelucrării în serie şi utilizarea cât mai completă a suprafeţei utile, pe masa maşinii se fixează două sau trei batiuri.

Metodele de degroşare prin rabotare a ghidajelor sunt în funcţie de profilul şi dimensiunile acestora.

In fig. 12.7, a se prezintă modul de prelucrare a ghidajelor plane (orizontale şi verticale), iar în fig. 12.7, b prelucrarea ghidajelor înclinate, în funcţie de dimensiunea ghidajului înclinat, acesta se poate prelucra cu toată muchia sculei (ghidajul din stânga) sau cinematic pentru suprafeţe înclinate mai mari (ghidajul din dreapta).

Regimul de aşchiere la rabotarea de degroşare a ghidajelor din fontă cu mai multe cuţite simultan armate cu carouri K30 este următorul: viteza de aşchiere = (20.. .40) m/min;avansul pe o cursă dublă s = (0,8...l,5) mm/c.d.; adâncimea de aşchiere f =(5... 15) mm.

Cu toate că dimensiunile finale şi netezimea suprafeţelor ghidajelor nu se obţin la prelucrarea de finisare prin rabotare, totuşi dimensiunile trebuie să fie realizate destul de precis, deoarece adaosul de prelucrare lăsat pentru operaţia de prelucrare fină (rectificare, răzuire, rulare etc.) este de numai (0,2...0,4) mm. Precizia impusă rabotării de finisare nu poate fi realizată după trasaj; liniile de trasaj rămase de la prelucrarea de degroşare servesc numai pentru orientare la reglarea cuţitelor la dimensiune.

La prelucrările de finisare prin rabotare se folosesc, pe cât posibil, cuţite late care permit prelucrarea cu avansuri mai mari decât la degroşare şi cu adâncimi de aşchiere mai mici, conducând la calităţi ale suprafeţelor prelucrate cu mult superioare celor obţinute la degroşare.

12.6. Prelucrările de degroşare şi de finisareprin frezare a ghidajelor

Prelucrarea ghidajelor prin frezare se poate efectua după patru metode. Frezarea cu freze standardizate la o singură aşezare a batiuluipe masa

maşinii (fig. 12.8). Prelucrarea se poate face pe o maşină de frezat cu două coloane şi patru capete de frezat. Această metodă de prelucrare necesită un timp auxiliar foarte mare pentru pregătirea şi reglarea la dimensiune în vederea obţinerii preciziei impuse, în afară de aceasta, numărul fazelor operatei, egal cu cel ăl trecerilor mesei de frezat, este relativ mare (în cazul exemplului este egal cu patru). După ce se prelucrează suprafeţele din fig. 12.8, a, se schimbă şi se reglează alte scule, în alte poziţii, pentru alte suprafeţe, ca în fig. 12.8, b şi aşa mai departe (suprafeţele din fig. 12.8, c şi apoi cele din 12.8, d).

După cum se observă, în toate fazele se pot utiliza numai freze standardizate, şi anume freze cilindro-fronţăie, pentru exemplul dat. Aceste freze fiind din oţel rapid, face ca regimul de aşchiere să fie relativ scăzut.

Utilizarea capetelor de frezat cu dinţi demontabili cu carburi metalice permite intensificarea regimului de aşchiere, dar conduce la creşterea numărului de faze ale operaţiei.

Datorită dezavantajelor prezentate, procedeul este utilizat mai mult în producţia de serie mică şi pentru ghidaje cu un grad redus de complexitate, pentru a avea timpi auxiliari mai mici.

Frezarea cu freze standardizate in câteva operaţii. Spre deosebire de metoda precedentă, frezarea în mai multe operaţii conduce la scăderea timpului auxiliar consumat cu pregătirea şi reglarea la dimensiune a fiecărui cap de frezat, acesta transformând u-se în timp de pregătire-încheiere, care se consumă o singură dată pentru tot lotul de batiuri. Operaţia cu patru faze din fig. 12.8 se va transforma în patru operaţii cu câte o fază.

Metoda are însă dezavantajul creşterii timpului auxiliar consumat cu transportul batiului de la o maşină la alta şi fixarea acestuia în vederea prelucrării la fiecare operaţie.

La alegerea acestei metode de frezare trebuie să se aibă în vedere faptul că, înacest caz, creşte producţia ne termin aţă şi spaţiul neproductiv din ateliere ocupat cu depozitarea şi manevrarea batiurilor. Această metodă conduce la rezultate economice pozitive în cazul unor serii mari de piese şi nu prea grele. Frezarea cu complet de freze speciale. Prelucrarea se efectuează pe maşini de frezat portal (longitudinal). Pe un ax portfreze se fixează completul de freze, fiind antrenat de cele două capete de frezat laterale, ca în fig. 12.9.

Dintr-o singură trecere se realizează întregul profil al ghidajelor, mai puţin cele două suprafeţe inferioare (de sub ghidaj), care se pot prelucra în altă operaţie compusă dintr-o singură fază, respectiv trecere. Timpul auxiliar şi cel de pregătire-încheiere sunt mult mai mici în comparaţie cu cele din metodele precedente. Totuşi şi această metodă are anumite dezavantaje, şi anume:

1) ascuţirea frezelor dintr-un complet este mult mai dificilă decât a frezelor universale, deoarece, în afară de ascuţirea corectă a muchiilor aşchietoare, trebuie să se asigure şi diametrul impus fiecărei freze din complet, pentru a se putea obţine profilul ghidajelor cu dimensiunile şi toleranţele prevăzute; dacă întâmplător se ştirbeşte vârful unui dinte al uneia dintre frezele completului, trebuie să se îndepărteze prin acsuţirea un strat adânc de metal nu numai la freza cu dintele ştirbit, ci la toate frezele din complet, pentru a respecta diferenţa dintre diametrele frezelor;

2) la asamblarea frezelor pe axul portfreze trebuie să se respecte o anumitădistanţă între acestea, deoarece, prin reascuţire, lăţimea frezelor se schimbă şi trebuie ca distanţa dintre freze să se realizeze cu ajutorul unor bucşe cu grosimea corespunzătoare; trebuie să se dispună de un complet de astfel de bucşe, cu diferenţe între lungimi de câteva sutimi de milimetru; controlul distanţelor dintre frezele din complet trebuie să se facă cu un şablon special; toate acestea ridică mult costul ascuţirii şi al reglării;

3) aşa cum se întâmplă frecvent, dacă nu este posibilă constituirea întregului complet numai din freze cu plăcuţe din carburi metalice şi există chiar numai o singură freză din oţel rapid, regimul de aşchiere trebuie să se calculeze pentru această freză şi deci va fi mult mai redus, mai neproductiv;

4) puterea necesară aşchierii este cu mult mai mare decât în cazul metodelor precedente, deoarece lăţimea şi adâncimea de aşchiere sunt foarte mari, şi anume egale cu suma lăţimilor şi adâncimilor de aşchiere parţiale.

Frezarea ghidajelor cu complet de freze speciale poate fi economică numai în producţia de serie mare a unor profiluri foarte simple. Frezarea combinată cu freze standardizate şi freze speciale. In fig. 12.10 se pre-zintă o frezare combinată cu freze standardizate şi freze speciale, notate pe figură cu S.

Frezarea ghidajelor după această metodă îmbină toate avantajele celorlalte trei metode prezentate şi, în plus, nu prezintă dezavantajele acestora: suprafeţele principale ale ghidajelor se pot prelucra într-o singură operaţie cu o singură aşezare a semifabricatului sau cel mult două operaţii cu câte o aşezare; se utilizează cu ponderea cea mai mare frezele standardizate, care sunt mai ieftine. Această metodă se aplică de multe ori pe maşini speciale de frezat longitudinal cu mai mult de patru capete de frezat prevăzute cu motoare electrice puternice, permiţând prelucrarea cu regimuri intense de aşchiere.

Metoda prezentată este foarte economică în producţia de serie mare şi mijlocie.Comparativ, prelucrarea ghidajelor prin frezare este mai productivă decât

prelucrarea prin rabotare, dar asigură o precizie mai scăzută de prelucrare, în timpul prelucrării prin frezare, batiul se încălzeşte neuniform mult mai mult decât în cazul rabotării, astfel încât deformaţiile termice ale acestuia nu pot fi deloc neglijabile, mai ales în cazul batiurilor lungi. Datorită preciziei mai scăzute care se realizează la prelucrarea prin frezare, în majoritatea cazurilor, prelucrarea de finisare a ghidajelor lungi se face prin rabotare cu cuţite late.

Finisarea ghidajelor prin frezare se face cu capete de frezare cu diametrul D 250 mm, prevăzute cu dinţi armaţi cu plăcuţe din carouri metalice K10, pentru ghidajele din fontă.

Rugozitatea suprafeţei prelucrate cu astfel de freză, cu viteza de aşchiere =300 m/min, avansul s = 0,05 mm/dinte şi adâncimea de aşchiere t = 0,4 mm, este Ra = m, geometria părţii aşchietoare a dintelui frezei fiind următoarea: = 5°; = 6°; x = 45° şi x1 = 0°.

La noi in ţară, rezultate foarte bune s-au obţinut prin frezarea cu capete de frezat cu mai mulţi dinţi dispuşi cu paşi variabili. S-au obţinut astfel, pe maşini de frezatverticale suficient de rigide, o rugozitate Ra = 0,4 m.

12.7. Prelucrarea suprafeţelor frontale de capătale ghidajelor

Deoarece suprafeţele frontale de capăt ale batiurilor trebuie să fie perpendiculare pe suprafeţele ghidajelor, baza de aşezare la prelucrarea acestora o constituie ghidajele.

Procedeele şi metodele de prelucrare a suprafeţelor frontale de capăt ale ghidajelor sunt în funcţie de dimensiunile batiurilor. Astfel, batiurile scurte se pot prelucra pe maşini longitudinale de rabotat sau prin frezare pe maşini longitudinale de frezat. Ambele procedee sunt suficient de productive şi asigură precizia impusă, prelucrarea ambelor suprafeţe frontale făcându-se simultan, din aceeaşi aşezare şi poziţie a batiului pe masa maşinii.

Prelucrarea atât a batiurilor scurte, cât şi a celor lungi, se mai poate face pe maşini orizontale de alezat şi frezat. Prelucrările se execută dintr-o aşezare cu două poziţii succesive, prin rotirea mesei cu 180°. Acest procedeu necesită timpi auxiliari mari şi, de aceea, se aplică numai în cazuri excepţionale, când nu se poate altfel, în producţia de unicate.

Prelucrările frontale de capăt se mai pot efectua pe maşini speciale de frezat frontale. Batiul care se prelucrează se fixează pe o placă situată în faţa maşinii.

12.8. Prelucrarea alezajelor principale şi a celorde fixare la batiuri

Alezajele dispuse pe suprafeţele postamentului, pe suprafeţele superioare şi pe pereţii laterali ai batiului se prelucrează pe maşini de găurit radiale, iar cele dispuse pe suprafeţele frontale de capăt - pe maşini de găurit şi alezat orizontale, în cazul batiurilor grele şi de lungimi mari, acestea din urmă se prelucrează pe maşini speciale de frezat frontal.

Orientarea şi fixarea batiului trebuie să asigure perpendicularitatea axului principal al maşinii de găurit radiale sau a celei de găurit şi alezat orizontale pe suprafaţa pe care sunt dispuse alezajele respective. Problema principală care trebuie rezolvată este aceea a manevrării batiului, care trebuie deplasat în lungul său pentru executarea tuturor alezajelor. Batiul trebuie, de asemenea, să fie rotit de aproximativ patru ori în jurul axei sale longitudinale.

Deplasarea longitudinală se poate realiza prin două mijloace: fixând batiul pe un cărucior care se mişcă pe o "linie ferată" prin faţa axului principal al maşinii, sau folosind, pentru executarea alezajelor, o maşină radială de găurit, aşezată pe un cărucior care se mişcă în lungul batiului pe o "linie ferată".în foarte multe cazuri însă este mult mai raţională aşezarea a două-trei maşini de găurit radiale în serie, în aşa fel încât zonele de lucru ale acestora să se intersecteze

parţial. Maşinile pot lucra simultan la acelaşi batiu sau independent.întoarcerea succesivă a batiului cu ajutorul macaralei pentru executarea alezajelor pe cele patru suprafeţe ale sale necesită un consum mare de timp auxiliar. De aceea, chiar şi în producţia de serie mică este raţională utilizarea unor dispozitive rotative.

Alezajele principale pentru lagăre, acolo unde există, cu axele de simetrie paralele cu ghidajele batiului, precum şi cele din pereţii frontali ai batiului se execută pe maşini de găurit şi alezat orizontale.

Poziţia alezajelor faţă de baze şi distanţele dintre axele de simetrie ale acestora se realizează prin trasaj, în producţia de unicate şi serie mică, iar în cea de serie mijlocie şi mare cu ajutorul plăcilor sau ramelor prevăzute cu bucşe de ghidare.

Majoritatea alezajelor din batiuri sunt alezaje filetate. Mai întâi se execută găurirea ;alezajelor de pe o parte a batiului cu ajutorul ramelor cu bucşe de ghidare. După îndepărtarea ramelor, se execută teşirea alezajelor şi apoi filetarea. Se repetă apoi aceleaşi faze, după rotirea batiului în poziţia corespunzătoare.

Pentru reducerea timpilor auxiliari, la execuţia alezajelor, care în general au diametre şi adâncimi diferite, trebuie să se utilizeze mandrine care permit schimbarea rapidă a burghielor, chiar fără oprirea axului maşinii, iar pentru filetare - dispozitive de siguranţă cu decuplare automată la suprasarcină.

Execuţia alezajelor de fixare pe agregate speciale cu capete multiaxe poate fi economică numai în cazul unei producţii mari de batiuri.în ultimul timp se utilizează şi pentru astfel de prelucrări centrele de prelucrare, în special în cazul seriilor mici de semifabricate.

12.9. Tratamentul termic de detensionare a batiurilor

După operaţiile de degroşare şi uneori chiar şi după operaţiile de finisare a suprafeţelor batiului este necesară introducerea în procesul tehnologic a operaţiei de detensionare pentru a asigura redistribuirea tensiunilor apărute la turnarea sau sudarea batiului, precum şi în timpul procesului de aşchiere.

Detensionarea se poate face pe cale naturală sau artificială. Cea naturală constă în depozitarea batiurilor sub acoperiş în aer liber, cel puţin 6 luni. Pentru aceasta trebuie să existe un număr de semifabricate scoase din circuitul de producţie.Regimul termic de detensionare artificială este în funcţie de dimensiunile, respectiv de greutatea pieselor, de forma geometrică şi de precizia impusă de către proiectantul maşinii respective. Detensionarea artificială se face prin încălzirea piesei la tem-peratura de 500...650°C şi menţinerea la această temperatură timp de aproximativ 12 ore. Răcirea pieselor se face o dată cu răcirea cuptorului în care au fost încălzite, cu o viteză de răcire de « 20°/h. Piesele se scot din cuptor la temperatura de 20°C.

O metodă de detensionare artificială modernă, foarte productivă în comparaţie cu metoda prezentată, este detensionarea prin vibrare sau cu ajutorul ultrasunetelor.

12.10 Prelucrarea fină a ghidajelor prin rectificare

Rectificarea ghidajelor este o metodă de prelucrare fină, care asigură atât o precizie, cât şi o calitate a suprafeţei prelucrate ridicate. De asemenea, rectificarea este de 4-5 ori mai productivă decât răzuirea. Cu toate acestea, în producţiile de serie mică şi unicate, răzuirea ghidajelor la batiuri este mai răspândită decât rectificarea, la

care timpul de pregătire-încheiere consumat cu reglarea maşinii, fixarea corectă a piesei, schimbarea discului abraziv etc. este mai mare.

Dată fiind productivitatea ridicată a rectificării ghidajelor şi suprafeţelor plane mari cu suprafaţa frontală a discului oală, s-au construit maşini de rectificat speciale pe care se pot rectifica piese cu lungimi de 2000, 4000 şi chiar 7000 mm. La aceste maşini viteza de avans poate varia în limitele (l,5... 15) m/min.

Regimul de aşchiere recomandat la rectificarea de degroşare a ghidajelor necăliteeste următorul: = (10...30) m/s, viteza de avans longitudinală vs = 10 m/min şi adâncimea de aşchiere t = (0,04...0,05) mm/cd.

Regimul de aşchiere recomandat la rectificarea de degroşare a ghidajelor căliteeste următorul: s = (9...10) m/min şi t = (0,02...0,03) mm/cd, iar la rectificarea de finisare: v, = (2...3) m/min şi t = 0,01 mm/cd. Viteza periferică a discului de rectificatrecomandată este, ca şi în cazul precedent, = (10...30) m/s.

În general, la rectificarea ghidajelor mari apare pericolul deformaţiei batiului din cauza deformaţiilor termice datorită căldurii mari din zona de aşchiere, mai ales la rectificarea uscată, în prezent, în multe întreprinderi constructoare de maşini-unelte, rectificarea ghidajelor cu partea frontală a discului de rectificat se face cu o răcire abundentă, cu lichid de răcire care conţine 0,25% azotit de natriu şi 0,5% trietanolamin. Datorită răcirii forţate, deformaţiile termice scad foarte mult, de 2-2,5 ori în comparaţie cu rectificarea fără răcire.

Pentru mărirea productivităţii la rectificarea ghidajelor, s-au construit maşini de rectificat cu mai multe capete de rectificat. Pe astfel de maşini rectificarea se poate face simultan, atât cu periferia, cât şi cu partea frontală a pietrelor (bineînţeles nu cu unul şi acelaşi disc).

În fîg. 12.11 se prezintă schema de rectificare a suprafeţelor active ale ghidajelor în două faze. în prima fază se prelucrează cu cele şase discuri aşezate pe acelaşi ax, iar în faza a II-a se rectifică suprafeţele inferioare ale ghidajelor cu partea frontală a discurilor.

Calitatea suprafeţei rectificate atât cu periferia discului de rectificat, cât şi cu partea frontală, este aproximativ aceeaşi, în plus, rectificarea cu periferia discului asigură o precizie geometrică mai ridicată de prelucrare.

12.11. Prelucrarea fină a suprafeţelor plane prin răzuire

Răzuirea este o metodă de finisare a ghidajelor şi suprafeţelor plane în general, care asigură o planitate şi rectilinitate până la 0,002 mm pe o lungime de 1000 mm lungime, atunci când numărul de puncte (pete) într-un pătrat cu latura de 25 mm este de 30. Procesul de răzuire este manual şi necesită, pe lângă un efort fizic mare, şi un grad de calificare ridicat.

În ultimii ani răzuirea, cu toate că au apărut dispozitive de răzuit (şăbăruit) cu acţionare mecanică, pneumatică sau electrică, se înlocuieşte tot mai mult cu metode de prelucrare fină mult mai productive, ca: rectificarea fină, frezarea şi rabotarea fină, broşarea etc. Totuşi, răzuirea nu poate fi înlocuită prin metodele enumerate în următoarele cazuri: la finisarea suprafeţelor destinate pieselor cu mişcări relative în maşini şi aparate deosebit de precise; la finisarea ghidajelor şi meselor pentru maşinile-unelte grele, pentru care nu există maşini de rectificat; la finisarea suprafeţelor de alunecare cu forme netehnologice, care nu pot fi prelucrate mecanic prin metodele existente.

Prin răzuire se poate corecta forma geometrică, poziţia reciprocă şi calitatea suprafeţelor, dar nu este indicată corectarea preciziei dimensionale.

Calitatea răzuirii depinde de calificarea muncitorului şi de calitatea sculei de răzuit. Se folosesc două procedee de răzuire: răzuirea cu deplasare către muncitor şi răzuire cu deplasare de la muncitor. Primul procedeu se foloseşte la netezirea pieselor de înaltă precizie, lucrul este mai comod şi permite mai uşor reglarea presiunii de apăsare. Datorită modului de lucru se evită pătrunderea (înfigerea) sculei în material.

Se pot utiliza răzuitoare demontabile din oţel rapid sau din carburi metalice, cu mai multe muchii aşchietoare (fig. 12.12).

Plăcile de tuşat sunt piese etalon. Cu cât mărimea lor este mai mare, cu atât precizia de prelucrare va fi mai mare. Mărimea este însă determinată de posibilitatea de manevrare, deci de greutate.

Durata operaţiei de răzuire depinde de mărimea adaosului de prelucrare. Adaosurile de prelucrare admise: 0,1 mm pentru suprafeţe de 100x500 mm şi 0,15 mm pentru suprafeţe de 500 x 1000 mm.

Răzuirea de degroşare se face cu scopul de a îndepărta urmele prelucrării anterioare şi a asigura planitatea. Se execută prin aplicarea pe placă a unui strat de vopsea iar cu placa de tuşat se determină suprafaţa portantă. Pentru operaţia de degroşare se admite 12-18 pete, pe o suprafaţă de 25x25 mm. La finisare, numărul de pete trebuie să fie cuprins în domeniul 25-30 pe aceeaşi mărime de suprafaţă.

12.12. Procedee de durificare a suprafeţelor plane

Durificarea ghidajelor este o metodă de ridicare a durităţii stratului superficial pentru mărirea rezistenţei la uzare. Durificarea se poate face pe trei căi, şi anume: ecruisare mecanică a stratului superficial, călire superficială sau cromare.Durificarea mecanică (ecruisarea) a suprafeţelor plane se poate face prin lovire cu bile, role sau prin rulare directă.

Pentru ecruisarea ghidajelor prin lovire cu bile se utilizează dispozitive speciale care lucrează după schema prezentată în fig. 12.14. Discul cu bile poate avea 1-2 sau mai multe rânduri de bile şi are o mişcare de rotaţie. Mişcarea de translaţie poate fi realizată de semifabricat sau de dispozitivul respectiv. Rotaţia discului trebuie să asigure o viteză periferică de 20...30 m/s. Datorită forţei centrifuge, bilele sunt împinse spre periferia discului şi lovesc suprafaţa piesei supuse ecruisării. Forţa de lovire depinde de viteza periferică a discului, de masa bilei şi de raza discului.

Reglarea procesului de ecruisare se poate face prin: variaţia turaţiei discului, variaţia distanţei dintre disc şi piesă, variaţia avansului pe cursă dublă, variaţia numărului de treceri etc. Duritatea stratului superficial poate creşte cu (30...40)%.

Ecruisarea superficială se poate efectua direct după prelucrarea de finisare prin rabotare sau frezare, sau rectificarea de degroşare.

Calitatea suprafeţei prelucrate se îmbunătăţeşte, de regulă, cu două clase faţă de cea obţinută în operaţia precedentă ecruisării. Dacă în operaţia precedentă s-a obţinut însă o rugozitate Ra = (0,8...0,4) m, nu se mai realizează o îmbunătăţire a

calităţii suprafeţei, decât o creştere a durităţii acesteia. Adâncimea stratului ecruisat ajunge până la (1...1.2) mm.

La ecruisarea ghidajelor prin rulare directă se produce o microdeformaţie plastică a stratului superficial al suprafeţei piesei. Operaţia se poate face pe o maşină de rabotat la care, în locul cuţitului, în suportul portcuţit, se fixează un dispozitiv simplu cu o rolă din oţel, călită la o duritate HRC = 62...64. Viteza de avans a mesei maşinii este de 40.. ..50 m/min, iar avansul transversal de (l,5...2) mm/cd. Presiunea de contact dintre rolă şi suprafaţa piesei trebuie să fie cuprinsă în domeniul (5...25) 108 N/m2, în funcţie de rigiditatea ghidajului şi diametrul rolei. Ecruisarea se face de regulă în prezenţa unui lichid de răcire-ungere. Cele mai bune rezultate s-au obţinut cu petrol, care ridică mult eficacitatea procesului de ecruisare.

O soluţie combinată de răzuire şi durificare este prezentată în fig. 12.15. Scula lucrează prin tragere. Mai întâi răzuie cu ajutorul cuţitului, după care urmează ecruisarea realizată de o placă călită cu duritatea ridicată. Operaţia se realizează pe maşini de rabotat robuste, cu rigiditate ridicată.

Durificarea ghidajelor prin călire superficială se poate face prin două procedee: încălzire cu flacără oxiacetilenică sau cu CIF. Primul procedeu se realizează după schema din fig. 12.16.

Operaţia se poate face în două variante: instalaţie de încălzire şi răcire mobilă şi piesă fixă, pentru batiuri de lungimi mari, şi instalaţie fixă şi piesă mobilă, pentru batiuri scurte şi mai uşoare.

Indiferent de procedeele şi variantele posibile, piesa trebuie încălzită la temperaturi superioare punctului Ac3 în vederea austenitizării perlitei, temperaturi care sunt în funcţie de compoziţia fontei. De regulă, se încălzeşte la temperatura

T = Ac3 + (50... 100°).Rezultatele călirii depind de următoarele: compoziţia chimică a fontei (fonte feritice, ferito-perlitice, fonte

perlitice) şi procentul de carbon legat în cementită, care se recomandă să fie de cel puţin 60% din tot carbonul, rezultate foarte bune obîinându-se în cazul fontelor cu grafit nodular, care capătă calităţi de rezistenţă apropiate de cele ale oţelului;

gazele folosite pentru încălzire; acetilena (C2H2) oferă puterea termică cea mai ridicată, dar este şi scumpă; puterea termică poate fi modificată prin modificarea raportului O2 / C2H2 , presiunii gazelor, distanţei h dintre suflaţi şi suprafaţa piesei (fig. 12.16);

răcirea suprafeţei încălzite, care trebuie să fie foarte rapidă pentru a se obţine o structură martensitică fără austenită reziduală; pentru aceasta apa de răcire se introduce sub o anumită presiune;

regimul de lucru: = 100...600 mm/min; h = (4...5) mm.Există instalaţii moderne pentru călirea cu flacără la care viteza deplasării sufla

iu Iu i, puterea termică a flăcării, intensitatea răcirii şi distanţa h se reglează automat; călirea se poate realiza simultan la două sau trei ghidaje.

Prin călire, duritatea materialului creşte de la HB =210…240 la HRC = 52.. .51, pe o adâncime a stratului superficial de (l,5...2,5) mm. Abaterile de la rectilinitate care apar după călire sunt de 0,l.. .0,2 mm/1000 mm. în vederea obţinerii unor rezultate bune, prin călire superficială, se cere ca batiurile din fontă cenuşie să prezinte o structură perlitică lamelară fină, cu separări de grafit de mărime mijlocie. Totodată trebuie avut grijă să nu apară în structură o serie de constituienţi nedoriţi. Astfel, prezenţa cementitei libere măreşte riscul fisurării, în timp ce ferita liberă în exces duce la apariţia petelor moi. Lamelele grosolane de grafit pot constitui amorse de fisurare, iar eutecticul fosforos în cantitate prea mare fragilizează fonta şi poate provoca fisuri.

Pentru realizarea călirii superficiale a ghidajelor este necesar să se lucreze cu viteze mari de încălzire, respectiv cu puteri specifice mari, în acest fel structura straturilor din adâncime nu este influenţată.

Întrucât suprafeţele ghidajelor sunt mari, în general, se foloseşte metoda de călire succesivă. Arzătoarele se deplasează în lungul ghidajelor cu ajutorul unor cărucioare de transport, iar în urma lor, la o distanţă mică, de 20...25 mm, se deplasează cu aceeaşi viteză răcitoarele, care dirijează jetul de apă pe suprafeţele încălzite în prealabil (fig. 12.16);

Dispunerea arzătoarelor pe suprafeţele ghidajelor se face în mai multe moduri în funcţie de forma suprafeţelor, mărimea acestora şi puterea termică a instalaţiei de călire.

Cheltuielile în cazul încălzirii cu flacără sunt mai reduse decât în cazul încălzirii cu CIF cu cea 30%. Adâncimea călirii, în schimb, cu CIF este mai mare (2,5...3,5) mm.

Călirea cu încălzire CIF se bazează pe introducerea piesei în câmpul electromagnetic produs de un inductor parcurs de un curent alternativ de înaltă frecvenţă. Câmpul electromagnetic rezultat va produce în suprafaţa piesei curenţi de inducţie Foucault. Interacţiunea dintre aceşti curenţi şi curenţii CIF va conduce la încălzirea piesei.Forma şi dimensiunile inductorului depind de suprafaţa supusă călirii. Viteza de călire vc = (80...200) mm/min, iar viteza de întoarcere f =2,5 m/min