PROIECTAREA ECHIPAMENTELOR DE FABRICATIE

ARBORE CU O ROATA DINTATA SI O FULIE

RAD TUDOR DAN

MASTER PACSF AN I

CUPRINS 1 INTRODUCERE ....................................................................................................................................... 3

2 CERCETARE DE PRODUS ........................................................................................................................ 5

2.1 ANALIZA PARAMETRILOR DE PROIECTARE ................................................................................... 5

2.1.1 Predimensionare la solicitarea de rasucire ........................................................................... 5

2.1.2 Predimensionarea la deformatie torsionala ......................................................................... 6

2.1.3 Proiectarea constructive ....................................................................................................... 6

2.1.4 Calculul de verificare la solicitare compusa .......................................................................... 8

2.2 VARIANTE CONSTRUCTIVE SI TEHNOLOGII UTILIZATE .................................................................. 8

2.2.1 Varianta 1 .............................................................................................................................. 8

2.2.2 Varianta 2 .............................................................................................................................. 8

2.2.3 Varianta 3 .............................................................................................................................. 9

3 SELECTAREA MATERIALELOR ................................................................................................................ 9

4 ALEGEREA VARIANTEI DE FABRICATIE ................................................................................................ 10

4.1 FABRICARE PRIN STRUNJIRE ....................................................................................................... 10

4.2 FABRICARE PRIN FREZARE ........................................................................................................... 11

4.3 FABRICARE PRIN TURNARE ......................................................................................................... 12

4.4 FABRICARE PRIN FORJARE ........................................................................................................... 14

5 DESCRIEREA PROCESULUI DE FABRICATIE .......................................................................................... 15

5.1 SCULELE FOLOSITE IN PROCESUL DE STRUNJIRE: ....................................................................... 17

5.2 ITINERAR TEHNOLOGIC ............................................................................................................... 18

6 NC/CNC - Generalitati ......................................................................................................................... 22

7 CALITATEA SUPRAFETELOR ................................................................................................................. 23

8 ANALIZA ELEMENT FINIT ..................................................................................................................... 24

1 INTRODUCERE

Arborii sunt organe de masini simple aflate in miscare de rotatie, solidarizate cu piesele

montate pe acestea (roti, volanti) si care se sprijina prin intermediul lagarelor pe structure

relative fixe (sasiuri, batiuri, carcase.)

Tronsoanele arborilor care se sprijina pe lagare de rostogolire (rulmenti) sau pe cuzinetii

lagarelor de alunecare cu ungere mixta sau fluida se numesc fusuri.

Arborii sunt solicitati la torsiune si la incovoiere, spre deosebire de osii care au doar

solicitare de incovoiere. Osiile pot fi fixe sau rotitoare. In primul caz rotile aflate pe osii se rotesc

in raport cu aceasta, iar in al doilea caz osiile se rotesc impreuna cu rotile cu care sunt

solidarizate.

In tabelul 1.1 sunt prezentate criteriile de clasificare si categoriile de arbori si de osii.

Tabelul 1.1

Criterii de clasificare Categorii

Dupe forma axei geometrice Arbori cu axa dreapta

Arbori cu axa curba (flexibili)

Arbori cu axa franta (arbori cotiti)

Dupa variatia sectiunii Arbori de sectiune constanta

Arbori de sectiune variabila

Dupa forma sectiunii Arbori cu sectiune circular plina

Arbori cu sectiune inelara

In figura 1.1 este prezentat un arbore drept cu sectiune variabila, arborii drepti se regasesc in

componenta cutiilor de viteze, a reductoarelor, a transmisiilor masinilor-unelte, a turbinelor,

agitatoarelor.

Un arbore flexibil, arborii fiexibili se intalnesc acolo unde axa geometrica a lor trebuie sa

urmareasca un traseu usor sinuos si variabil in timp, asa cum este cazul cablurilor de kilometraj

de la autovehicule, a arborilor frezelor stomatologice etc.

Un arbore cotit, ale carui zone principale sunt: fusul de legatura cu biela 1, fusurile de sprijin

2, manivela 3 si corpul arborelui 4. Arborii cotiti sunt utilizati in special la masinile motoare cu

abur si cu ardere interna, la pompe, compresoare, in componenta mecanismelor biela-manivela

etc.

Figura 1.1 Categorii de arbori

2 CERCETARE DE PRODUS

Deoarece arborele sunt un organ de masina fundamental, nu exista produse similare sau care

sa inlocuiasca arborii.

2.1 ANALIZA PARAMETRILOR DE PROIECTARE

Etapele proiectarii arborilor si osiiior cu axa geometrica dreapta, ce trebuie respecte sunt:

Predimensionarea: se face prin calculul de rezistenta la rupere sau la deformatii (functie

de solicitarile din exploatare);

Adoptarea solutiei constructive: pornind de la rezultatele obtinute si luand in considerare

conditiile de executie si de montaj;

Efectuarea verificarilor de rezistenta la oboseala, deformatii, vibratii etc.

Pentru efectuarea calculelor, modelul real al subansamblului arbore elemente sustinute se

inlocuieste cu modelul conventional al unei grinzi plane sprijinita pe doua sau mai multe

reazeme si incarcata cu sarcini concentrate. In calculul de rezistenta la incovoiere se considera

numai fortele exterioare, neglijandu-se greutatea proprie a arborilor.

2.1.1 Predimensionare la solicitarea de rasucire

Pentru determinarea momentului de rasucire care se transmite prin arbore se pleaca de la

una dintre relatiile cunoscute:

𝑀𝑡 = 𝐹𝑡1 ∙𝐷1

2; 𝑀𝑡 = 𝐹𝑡2 ∙

𝐷2

2

𝑀𝑡 = 9.55 ∙ 106 ∙𝑃

𝑛

in care 𝐷1 si 𝐷2 sunt diametrele rotilor montate pe arbore.

Urmeaza determinarea diametrului arborelui într-o sectiune în care exista atât solicitarea

de torsiune cât si cea de încovoiere:

𝑑 ≥ 16 ∙ 𝑀𝑡

𝜋 ∙ 𝜏𝑎𝑡

3

Pentru ca arborele este solicitat si la încovoiere, iar dimensiunile longitudinale ale

acestuia nu sunt cunoscute în aceasta faza a dimensionarii, predimensionarea la torsiune se face

adoptând o valoare foarte mica pentru tensiunea admisibila, astfel: 𝜏𝑎𝑡= 15 ... 30 MPa.

2.1.2 Predimensionarea la deformatie torsionala

Arborii sistemelor tehnice de precizie (arbori pentru masini - unelte, arbori cu came,

arbori de comanda etc.) trebuie sa aiba deformatii torsionale cât mai mici, strict controlate. Ca

urmare, determinarea diametrului acestor arbori se face punând conditia nedepasirii unghiului de

rasucire admisibila, astfel:

𝑑 ≥ 32 ∙ 𝑀𝑡

𝜋 ∙ 𝐺 ∙ 𝜃𝑎

4

𝜃𝑎 =1

4…

1

2°/𝑚 - pentru arbori obisnuiti

𝜃𝑎 = 5`/𝑚 - pentru arbori de masini unelte

2.1.3 Proiectarea constructive

Predimensionarea tronsoanelor intermediare poate fi facuta constructiv, tinând cont de

necesitatile de montaj. În figura 2.1 este reprezentat un arbore cu doua roti dintate rezemat pe

doua lagare de capat. Dupa cum s-a aratat, s-a determinat initial diametrul d pentru sectiunea cea

mai solicitata (tronsonul central, în exemplul luat).Urmeaza, apoi, faza proiectarii comstructive,

adica stabilirea diametrelor pentru toate tronsoanele arborelui, pornind de la constatarea ca

momentul de încovoiere scade dinspre tronsonul central spre capete, ceea ce înseamna ca

solicitarea compusa (încovoiere si torsiune) scade, de asemenea. Proiectarea constructiva

înseamna si proiectarea canalelor de pana, a degajarilor si altor forme care permit pozitionarea

rotilor dintate si a lagarelor.

Figura 2.1 Incarcarea arborelui si diagramele de incovoiere si torsiune

2.1.4 Calculul de verificare la solicitare compusa

Pentru arbori de turatie redusa, este suficienta verificarea la solicitare compusa, adica

încovoierea si rasucirea, folosind una dintre teoriile de rezistenta pentru compunerea de eforturi,

pentru aflarea tensiunii echivalente 𝑠𝑒𝑐ℎ .Se calculeaza si se traseaza diagrama momentului de

rasucire si diagramele momentelor de încovoiere în plan vertical si în plan orizontal, ca în

exemplul din figura 2.1.Se calculeaza, apoi, pentru fiecare sectiune momentul echivalent cu o

relatie preluata din teoria a III-a de rezistenta, astfel:

𝑀𝑒𝑐ℎ = 𝑀𝑖 𝑡𝑜𝑡2 + 𝛼 ∙ 𝑀𝑡

2 ; 𝑀𝑖 𝑡𝑜𝑡 = 𝑀𝑖𝑉2 ∙ 𝑀𝑖𝐻

2

Relatia de sus include factorul de corectie α care tine cont de faptul ca momentul de

încovoiere se produce dupa un ciclu alternant simetric (indice III) –asa cum este sugerat în figura 3.5,

iar momentul de torsiune este constant (indice I) sau pulsatoriu (indice II). Ca urmare, α < 1 având în

vedere ca cele doua solicitari au cicluri diferite.

Se defineste factorul de corectie:

𝛼 =𝜎𝑎𝑖 𝐼𝐼𝐼

𝜎𝑎𝑖 𝐼, 𝐼𝐼

Urmeaza verificarea la solicitare compusa:

𝜎𝑒𝑐ℎ =32 ∙ 𝑀𝑒𝑐ℎ

𝜋 ∙ 𝑑3≤ 𝜎𝑎𝑖 𝐼𝐼𝐼

2.2 VARIANTE CONSTRUCTIVE SI TEHNOLOGII UTILIZATE

2.2.1 Varianta 1

Deoarece pe arbore sunt montate o roata dintata si o roata de curea singura metoda de

pozitionare a elementelor este aceea in care roata se afla intre reazame si roata de curea este

pozitionata in consola la unul din captele arborelui (Fig 2.2). Roata de curea nu poate fi

pozitionata intre reazeme doarece roata dintata trebe amplasata intr-o carcasa care sa satisfaca

conditiile de lubrefiere.

2.2.2 Varianta 2

Alta varianta constructiva este cea in care roata dintata este corp comun cu arborele.

Aceasta varianta este mai costisitoare deoarece arborele trebe fabricat din oteluri aliate specific

rotilor dintate si dantura rotii necesita tratamente termice dupa prelucrare.

Roata dintata se face corp comun cu arborele atunci cand distanta de la diametrul de fund

al dintilor si diametrul alezajului este mai mica de 4 module.

2.2.3 Varianta 3

In varianta numarul 3 s-a renuntat la tronsonul 5 care este umar de suport pentru roata

dintata si s-a inlocuit acesta cu un inel distantor pentru reduce diametrul nominal exterior al

arborelui si prin urmare timpi de aschiere si consumul de material.

In toate aceste variante arborii pot fi fabricati prin urmatoarele procese tehnologice:

strunjire, frezare, forjare si turnare.

Figura 2.2 Varianta Constructiva

3 SELECTAREA MATERIALELOR Materialele pentru arbori trebuie sa îndeplineasca urmatoarele conditii:

rezistenta mecanica ridicata;

modul de elasticitate ridicat, pentru ca deformatiile flexionale si torsionale sa fie cât

mai mici si vibratiile sa aiba amplitudine redusa;

prelucrabilitate buna si cost redus.

Pentru solicitari usoare sunt utilizate oteluri carbon obisnuite de rezistenta ridicata (OL

50, OL 60), pentru ca asigura o mare rigiditate arborilor si osilor si prezinta avantajul

costului minim.

Pentru solicitari medii sunt recomandate otelurile de calitate OLC 35, OLC 45, OLC 50

îmbunatatite, având avantajul tehnologicitatii superioare; în plus, prin tratamente termice de

calire si revenire joasa se poate obtine o rezistenta ridicata la rupere (de peste 800 MPa) si,

simultan, se mareste duritatea superficial a fusurilor.

Pentru solicitari importante se recomanda oteluri aliate, ca de exemplu: 30Mn16,

33MoCrNi11, 31MoCr11 îmbunatatite.

Atunci când fusurile trebuie durificate si rectificate întreg arborele se realizeaza din

OLC15, 18MnCr10 sau 18MoCrNi13.

Arborii de forma complicata (arborii cotiti, de exemplu) se realizeaza din oteluri turnate

sau din fonte cu grafit nodular, de mare rezistenta.

Avantajul utilizarii fontelor rezulta din urmatoarele:

sunt mai putin sensibile la efectul concentratorilor de tensiuni;

-amortizeaza mai bine vibratiile;

-sunt mai apte decât otelurile sa preia abateri de forma (de coaxialitate, de

exemplu).

4 ALEGEREA VARIANTEI DE FABRICATIE

4.1 FABRICARE PRIN STRUNJIRE

Strunjirea este procedeul tehnologic de prelucrare, prin care se obtin piese cu sectiune circulară

si suprafete de tipul:

laterale de revolutie (cilindrice, conice);

frontale plane;

profilate.

Strunjirea se realizează cu ajutorul utilajului numit strung. Piesa este fixată într-un dispozitiv

numit universal de strung. Scula cu care se realizează strunjirea este cutitul de strung. Miscările

care le realizează strungul pentru a se realiza procesul de strunjire sunt următoarele:

universalul are miscare de rotaŃie în ambele sensuri;

sania longitudinală, a cărei deplasare este paralelă cu axa piesei;

sania transversală a cărei deplasare este perpendiculară pe axa piesei;

portscula care este fixată pe sania transversală si care fixează scula (cutitul de strung).

Parametri de aschiere sunt:

viteza de rotatie măsurată în m/s sau rot/min;

avansul, care reprezintă viteza de deplasare de-a lungul axei, măsurat în

mm/min;

adâncimea de aschiere, reprezintând grosimea aschiei, măsurată în mm.

Criterii de proiectare a pieselor strujite sunt:

Evitarea pe cat posibil a formelor subtiri si lungi.

Prinderea piesei in universal prin intermediul unei suprafete cilindrice, pentru a creste

stabilitatea piesei fixate pe masină si precizia prelucrării.

Evitarea strujirii suprafetelor conice care sunt costisitoate si inlocuirea acestora cu

suprafete cilindrice,

Avantaje:

- timpi de prelucrare mici,

- se poate prelucra intregul arbore dintr-o singura prindere ceea ce mareste precizia

geometrica

- modificarile ulterioare aduse produsului se pot implementa cu usurinta

Dezavantaje:

- durabilitatea sculei aschietoare este scazuta si uzura acesteia produce erori dimensionale.

- operatiile de degrosare pot devenii costisitoare in functie de volumul de material ce

trebuie indepartat.

- aschiile rezultate pot deteriora calitatea suprafetei finale sau produce accidente.

4.2 FABRICARE PRIN FREZARE

Pentru arbore operatie de frezare este necesara doar la obtinerea canalelor de pana necesare

montarii roti dintate si de curea.

Frezarea este procedeul tehnologic de prelucrare prin care se obtin piese care au

suprafetele plane, unghiulare sau curbe. Prelucrarea se realizează pe o masină care se numeste

masină de frezat, cu ajutorul unei scule care are mai multi dinti, numită sculă de frezat (freză).

Parametri de aschiere prin frezare sunt:

viteza de rotatie măsurată în m/min sau rot/min;

avansul măsurat în mm/min. Avansul poate fi în sensul miscării de rotatie sau în sens

opus miscării de rotatie;

adâncimea de aschiere, măsurată în mm.

Criterii si reguli de proiectare:

În cazul adâncimilor mari de frezare, acestea nu trebuie să depăsească de trei ori

diametrul frezei,

În situatii în care peretii înalti nu pot fi evitati se apelează la solutii de tipul,

înclinarea peretelui; degajarea peretelui si micsorarea suprafetei prelucrate la

minim; degajarea peretelui si frezarea unui canal la bază.

Asigurarea posibilitatii de asezare si a stabilitătii acesteia pe masină. Se preferă ca

suprafetele de prelucrat să fie paralele cu suprafata de aszare.

La piese cu suprafete plane mari se vor utiliza bosaje care micsorează suprafata

prelucrată si îmbunătăteste posibilitatea de asezare a piesei finite.

Accesibilitatea sculei la locurile de prelucrat si folosirea degajărilor pentru

realizarea frezării pe întreaga suprafată.

Pentru colturile exterioare se vor evita razele de racordare care necesită scule

profilate si prelucrare precisă ( procedeu costisitor), în favoarea tesiturilor,

4.3 FABRICARE PRIN TURNARE

Turnarea reprezintă metoda tehnologică de fabricatie a unei piese prin solidificarea unei

cantităti determinate de material in stare topită, introdus intro cavitate de configuratie si

dimensiuni corespunzătoare unei forme de turnătorie. In urma solidificării, rezultă forma finală a

piesei

Materialele utilizate pentru turnare: fontele, otelurile, materiale si aliajele neferoare;

materialele plastice (termoplastele), răsini epoxidice (duroplaste), betoane si mortare de gips.

Principalii parametri de materialelor pieselor turnate sunt: fluiditatea; tensiunea superficială si

coeficientul de contractie.

Etapele tehnologice ale procesului de turnare sunt următoarele:

Fabricarea formelor. Fabricarea formelor depinde de tipul formei de turnare: formă din

nisip cu sau fără lianti, formă tip coajă, formă metalică.

Prepararea materialului. Materialul care se toarnă se topeste în cuptoare de topire

încălzite electric.

Turnarea. Turnarea propriu-zisă se face în următoarele moduri:

- direct în forma de turnare, în cazul formelor din nisip sau din coji (ceramice);

- în sisteme de alimentare ale matritelor, în cazul turnării sub presiune la rece;

Răcirea si solidificarea. Răcirea si solidificare sunt componente ale unei etape de care

depinde calitatea piesei obtinute

Extragerea piesei din formă. Extragerea piesei se face în următoarele moduri:

- prin distrugerea matritei si recuperarea piesei turnate;

- prin eliminarea piesei din formă fără distrugerea matritei.

Curătirea. Curătirea se realizează prin: tăiere (maselote, materiale din canalele de

umplere); polizare (îndepărtarea bavurilor); sablare cu alice de plumb, otel sau materiale

plastice.

Controlul. Controlul se realizează prin inspectie cu lumină albă, teste de presiune,

inspectie cu particule magnetice, teste radiografice, ultrasonice, teste cu raze X si γ.

Tratamentul termic. Exemple: tratamente de detensionare pentru eliminarea tensiunilor si

evitarea fisurărilor; tratamente termice de recoacere, normalizare sau călire pentru

modificarea si îmbunătătirea structurii.

Finisarea piesei turnate. Finisarea piesei se face prin sablare pentru debavurare sau

uniformizarea si îmbunătătirea calitătii suprafetelor, lustruire pentru finisări de înaltă

calitate, sau prelucrări mecanice pentru aducerea piesei turnate la geometria si

dimensiunile impuse de proiect.

Avantajele procesului de turnare sunt:

- Obtinerea de piese cu forme interioare si exterioare complexe.

- Obtinerea de piese din materiale care nu pot fi prelucrate prin alte procedee

- Simplificarea proiectarii formei pieselor sau subansamblurilor;

- Turnarea este un procedeu tehnologic adaptat la productia mare sau de masă (blocuri

motor, carcasele cutiilor de viteze, etc.);

- Obtinerea de piese de dimensiuni si mase extrem de mari ( până la 200 tone).

Dezavantajele procesului de turnare sunt:

- Contractia conduce la modificarea dimensiunilor pieselor finite, si adeseori a formei

geometrice;

- Porozitatea se manifestă prin incluziuni gazoase care afectează rezistenta structurală a

materialului;

- Fisurarea conduce la rebutarea piesei turnate;

- Costuri de productie ridicate;

4.4 FABRICARE PRIN FORJARE

Forjarea este operatiunea de prelucrare a unui metal sau aliaj, prin deformare plastică, la

cald sau la rece, cu ajutorul ciocanului sau al presei. Forjarea modifică forma si dimensiunile

grăuntilor în sensul alungirii acestora. Astfel se crează o structură fibroasă a cărei rezistentă este

crescătoare în directia curgerii, îmbunătătindu-se proprietătile fizice ale materialului forjat.

Forjarea se realizează prin deformare la cald sau la rece, liber, în forme sau plăci profilate

sau în matrite.

Mecanismul forjarii

Sub actiunea fortei de forjare (de batere) materialul se deformează plastic. În timpul

deformării grăuntii materialului îsi modifică geometria maruntinduse si alungindu-se. Datorită

curgerii plastice a materialului se formează o retea cristale alungite aranjate succesiv, care

formează linii continue de deformare. Fenomenul poartă numele de fibraj. În urma creerii acestei

structuri fibroase materialul căpătă rezistentă mecanică mai mare decât a materialului neforjat.

Parametri care influentează forjarea:

Maleabilitatea (ductilitatea). Maleabilitatea este proprietatea mecanică a materialelor si

aliajelor de permite deformatii plastice mari sub actiunea fortelor exterioare, fără a se

distruge integritatea materialului, dar modificându-se forma si dimensiunile.

Forjabilitatea. Forjabilitatea este o caracteristică tehnologică si reprezintă capacitatea

unui material de a curge si a se deforma cu grade mari de deformare, sub actiunea unei

forte exterioare de compresiune, fară a se fisura.

Temperatura de forjare. Temperatura de forjare depinde de calitatea materialului care se

forjează.

Forta de forjare. Forta de forjare este o caracteristică a materialului forjat si depinde de

temperatura de forjare. Cu cât aceasta este mai mare cu atât forta este mai mică. Limita

până la care se poate încălzi materialul depinde însă de structura si proprietătile acestuia.

Avantajele forjării:

- forjarea se aplică teoretic la toate materialele metalice si nemetalice;

- metoda se utilizează la piese cu dimensiuni de foarte mici (zeci de grame) la piese foarte

mari (zeci de tone);

- eliminarea incluziunilor, segregatiilor si a defectelor interne;

- orientarea grăuntilor si deformarea lor conduce la realizarea unei structure fibroase;

acestă structură conferă piesei rezistentă mecanică mare, rezistentă maximă la impact si

la oboseală;

Dezavantajele forjării:

- costuri de productie mari (matrite si echipamente de forjare);

- aparitia de tensiuni reziduale în timpul prelucrarilor mecanice;

- productivitate redusă în cazul forjării manuale libere sau în matrite

deschise;

5 DESCRIEREA PROCESULUI DE FABRICATIE

Ca si varianta finala a produsului s-a ales varianta 3 (vezi Fig 5.1) deoarece este ce-a mai

simpla,si eficient de realizat. Iar pentru procesul tehnologic de fabricatie s-a ales strunjirea

pentru ca este singurul process care indeplineste conditiile de precizie necesare angrenarii si pe

un centru de prelucrare se pot realiza toate operatiile de prelucrare (mai putin rectificarea) dintr-o

singura prindere. Materialul ales pentru arbore este OLC 50.

Figura 5.1 Desenul de executie al arborelui (canalul de pana are dimensiunile STAS 8x7)

Operatia de strunjire a tronsoanelor arborelui si frezarea canalelor de pana se poate realiza

pe o singura masina unealta care are minim 5 axe dispuse in urmatoare configuratie: 1 axa de

rotatie principala pe U, 2 axe de avans longitudinal si transversal pe X si Y, 1 axa secundara de

rotatie pe W si o axa de avans liniar pe Z.

O masina unealta care satisface aceste cerinte este EMCO HyperTurn 45, care are

urmatoarele caracteristici:

Spatiu de lucru:

Deplasari pe X/Y/Z: 160 /+40/-30 /510 mm

Diametrul Barei: 45 (51) mm

Diametrul maxim de strunjire: 300 mm

Viteza avansului rapid pe X/Y/Z: 30 / 15 / 45 m/min

Arborele principal si secundar:

Viteza Max.: 7000 rpm

Puterea Max.: 15 kW

Cuplul Max.: 100 Nm

Turela cu scule 1 si 2:

Numarul de scule: 12

Scule actionabile: 12

Viteza Max.: 6000 rpm

Puterea Max.: 4 kW

Cuplul Max.: 16 Nm

Gabarit:

Dimensiuni (LxWxH): 2650 x 1950 x 1985 mm

Greutate: 4200 kg

5.1 SCULELE FOLOSITE IN PROCESUL DE STRUNJIRE:

O mare parte din sculele aschietoare cu o singura muchie sunt placute de insertie

indexabile. Aceste placute de insertie sunt facute in mare parte din carburi sau oxizi cimentati.

Obiectivul acestui tip de instrumente este de a oferi un insert cu mai multe muchii

tăietoare. Atunci când o margine este uzata, inserția este indexata in port-scula pana cand toate

muchiile de tăiere sunt folosite, după care este aruncată. Inserția nu este destinat să fie reascutita.

Avantajele sunt că muchia taietoare pe unealta poate fi schimbata rapid, fără a scoate suportul

port-scula din mașină, costurile de ascutire sunt eliminate, iar costul de insertiei este mai mic

decât costul unui instrument similar din otel de scule. Desigur, costul portsculei trebuie să fie

adăugate la costul inserției; totuși, suportul portsculă va dura, de obicei, mai mult timp decat

insertia înainte de a fi nevoie înlocuirea acestuia. Tabelul 5.1 contine formele standardizate a

placutelor de insertie.

Tabelul 5.1

5.2 ITINERAR TEHNOLOGIC

Nr. oper.

Denumirea şi schiţa operaţiei Maşina-unealtă

SDV-uri caracteristice

Obs.

0 1 2 3 4

01

STRUNJIRE PLANA DREAPTA SI CENTRUIRE

EMCO

HyperTurn 45

Subler Tresna EC-16

02

STRUNJIRE DE DEGROSARE

Subler Tresna EC-16

03

CONTROL INTERMEDIAR EMCO

HyperTurn 45

Subler Tresna EC-16

04

STRUNJIRE DE FINISARE EMCO

HyperTurn 45

Subler Tresna EC-16

05

CONTROL INTERMEDIAR EMCO

HyperTurn 45

Subler Tresna EC-16

05 GAURIRE CANALE PANA

6

FREZARE CANAL PANA 1 si 2 EMCO

HyperTurn 45

Subler Tresna EC-16

7 CONTROL INTERMEDIAR EMCO

HyperTurn 45

Subler Tresna EC-16

9

DEBITARE STANGA

Micrometru Tresna M03

10

TRATAMENT TERMIC DE DETENSIONARE

11

RECTIFICARE CANALE PANA

Subler Tresna EC-16

12

RECTIFICAREA SUPRAFETELOR CILINDRICE

Maşină

rectificat

rotund univ.

Rugozimetru Kosaka SE300

13

CONTROL FINAL

Micrometru Tresna M03

Pentru operatia de degrosare s-a folosit o placuta de insertie indexabila SPMT 12 04 08-UM

1515 de la producatorul Sandvik-Coromant. Placuta este de forma patrata cu urmatoarele

dimensiuni:

Figura 5.2 Placuta SPMT 12 04 08-UM 1515

CTPT Conditiile de utilizare Medium

L Lungimea Muchiei aschietoare 12.7 mm

S Grosimea placutei 4.7625 mm

IC Diametrul cercului inscris 12.7 mm

RE Raza de varf a placutei 1.2 mm

D1 Diametrul gaurii de fixare 5.5 mm

Am ales acest tip de insertie deoarece are unghiul de atatc de 45° combinata cu un port scula

neutru ceea ce ofera o rigitate mult mai mare si previne aparitia vibratiilor, raza de varf este de

dimensiuni medii ceea ce permite avansuri mai mari si rezulta o calitate superioara a suprafetei

finite si are 4 muchii aschietoare fata de una triunchiulara.

Pentru operatia de finisare s-a folosit o placuta de insertie indexabila CNGA 12 04 16-T0

1020 tot de la Sandvik-Coromant, Placuta este de forma rombica cu urmatoarele dimensiuni:

Figura 5.3 Placuta CNGA 12 04 16-T0 1020

CTPT Conditiile de utilizare Finisare

L Lungimea Muchiei aschietoare 12.8959 mm

S Grosimea placutei 4.7625 mm

IC Diametrul cercului inscris 12.7 mm

RE Raza de varf a placutei 1.6 mm

D1 Diametrul gaurii de fixare 5.156 mm

Pentru acest tip de insertie este nevoie de 2 dispozitive portscula unul pe dreapta respective

stanga, pentru a permite strunjirea dupa umar a tronsoanelor arborelui.

Pentru gaurea canalelor de pana s-a folosit un burghiu CoroDrill 452 Φ8 iar pentru frezare o

freza CoroMill 210 Φ8.

6 NC/CNC - Generalitati

Comandă numerică (NC) este o formă de automatizare programabila în care acțiunile

mecanice ale unui echipament sunt controlate de un program care conține date alfanumerice

codificate. Datele reprezintă pozițiile relative între o scula și piesa.Principiul de funcționare al

CN este de a controla mișcarea relativă scula piesa și de a controla secvența în care mișcări sunt

efectuate.

Un sistem de control numeric constă în trei componente de bază: echipamente programului

piesei, unitatea de control și de prelucrare a masinii.

Programul piesei este un set detaliat de comenzi urmat de echipamentele de prelucrare.

Fiecare comandă specifică o poziție sau mișcare, care urmează să fie realizată de scula fata de

obiectul prelucrat.

Unitatea de control a mașinii (MCU) este un microcomputer care stochează programul și

execută prin transformarea fiecarei comenzi în acțiuni pentru echipamentul de procesare, o

singură comandă la un moment dat.

MCU constă atât in componente hardware cat și software. Hardware-ul include

microcomputer, modulele de interfață cu echipamente de prelucrare, precum și elementele de

control feedback-ul. Software-ul în MCU include software-ul de sistem de control, algoritmi de

calcul și software-ul de traducere pentru a converti programul de partea NC într-un format ușor

de utilizat pentru MCU. Deoarece MCU este un calculator termenul calculator de comanda

numerica (CNC) este adesea folosit pentru a distinge aceste tipuri de NC de la predecesorii săi

tehnologice care s-au bazat în întregime pe conexiuni electrice complexe.

Echipamente de prelucrare realizează secvența de etape de prelucrare pt a transforma

semifabricatul într-o piesa finita. Ea funcționează sub controlul unității de control al mașinii,

conform setului de instrucțiuni conținute în programul piesei.

7 CALITATEA SUPRAFETELOR

Calitatea suprafetei finite este o cerinta dimensionala importanta in procesul de prelucrare si

de obicei actioneaza ca si o constrangere asupra avansului, cu cat acesta este mai mare cu atat

calitatea suprafetei se deterioreaza. In figura 7.1 este prezentata aceasta influenta

Figura 7.1

Factorii principali care influenteaza calitatea suprafetei sunt: avansul si geometria sculei,

vibratii, imprecizii in miscarile relative scula – piesa, neomogenitatea materialului si uzura

sculei. Datorita acestor factori modelarea analitica a rugozitatii suprafetei este imposibila.

O alta caracteristica a calitatii suprafetei este integritatea suprafetei. Tensiunile tangentiale

reziduale de suprafata sunt des intalnite datorita temperaturilor mari ce se dezvolta in procesul de

aschiere. Astfel de tensiuni pot duce la deteriorarea microstructurii suprafetei (micro-fisuri) si

scaderea rezistentei la oboseala a piesei. Tensiunile reziduale pot fi reduse prin utilizarea

diferitor metode de tratare a suprafetelor, care produc tensiuni compressive reziduale ridicate si o

suprafata mai neteda.

O astfel de metoa este: sablarea, unde suprafata este bombardata cu alice de fonta, sticla sau

ceramica cu diametru de pana la 5 mm. O alta metoada este sablarea cu jet de apa sau folosirea

laserului.

8 ANALIZA ELEMENT FINIT

Pentru analiza cu element finit s-a modelat arborele 3D in Catia V5 R21 si s-a incarcat cu

urmatoarele constrangeri si sarcini.

Pe tronsonul cu roata de curea s-a introdus o forta radiala pe axa Y de 655.46 N si s-a blocat

rotatia pe axa X

Pe tronsoanele 3 si 5 s-a folosit o constrangerea Surface Slider pentru a simula

constrangerile rulmentilor

Iar tronsonul 4 unde este montata roata dintata s-a incarcat cu urmatoarele sarcini:

- Moment de torsiune pe axa X = 51.2 Nm

- Moment de incovoiere pe axa Z = 1546.57 Nm

- Forta radiala pe axa Z = -1546.57 N

- Forta radiala pe axa Y = -575.28 N

- Forta axiala pe axa X = 300.62 N

In figura 8.1 este ilustrat arborele cu sarcinile de incarcare si constrangeri iar in figura 8.2

sunt illustrate rezultatele.

Figura 8.1

Figura 8.2

Deoarece Catia V5 R21 nu este un soft specializat in dimensionarea arborilor si calculele

nu tin seama de rezistenta la oboseala sau de solicitarile alternative s-a mai facut o analiza cu

element finit in MechSoft 2004.

In MechSoft arborele este construit pornind de la schita prezentata in figura 5.5.

Figura 8.3 Arborele 1

In urmatorul pas sunt introduse punctele de reazam si fortele ce actioneaza asupra arborelui.

Figura 8.4 Coordonatele reazamului 1

Figura 8.5 Coordonatele reazamului 2

Figura 8.6 Fortele ce solicita arborele 1

In stanga sunt introduse fortele ce actioneaza la capatul arborelui iar in dreapta fortele ce

actioneaza din angrenaj.

Figura 8.7 Reactiunile din lagare conform MechSoft

In toate graficele prezentate mai jos cursorul este pozitionat in zona unde valoarea este maxima.

Figura 8.8 Forte taietoare

Figura 8.9 Momente de incovoiere

Figura 8.10 Unghi de rotatie

Figura 8.11 Sageata

Figura 8.12 Eforturi de incovoiere

Figura 8.13 Eforturi de forfecare

Figura 8.14 Eforturi de torsiune

Figura 8.15 Eforturi axiale

Figura 8.16 Suma eforturilor

Figura 8.18 Dimensiuni recomandate