Specializarea: tehnician în prelucrări mecanice

PRELUCRAREA ARBORILOR NETEZI

ŞI A ARBORILOR ÎN TREPTE CU MAI MULTE CUŢITE PRIN STRUNJIRE

Îndrumător,

Cuprins

PRELUCRAREA ARBORILOR NETEZI ŞI A ARBORILOR ÎN TREPTE CU MAI MULTE CUŢITE PRIN STRUNJIRE

Capitolul I. Generalităţi ..................................................................................... pag. I.1. Adaosul de prelucrare ....................................................................... pag.I.2. Tipuri de aşchii .......................................................................pag.I.3. Mişcările în procesul de aşchiere pe strung şi dimensiunile aşchiei .. pag.I.4. Regimul de aşchiere la strunjire ......................................................... pag.

Capitolul II. Prelucrarea arborilor netezi şi a arborilor în trepte cu mai multe cuţite prin strunjire ............................................................................... pag.

II.1. Scule folosite la prelucrarea arborilor netezi şi a arborilor în trepte cu mai multe cuţite prin strunjire ......................................................... pag.

II.2. Prelucrarea arborilor netezi prin strunjire ...................................... pagII.3. Prelucrarea arborilor în trepte cu mai multe cuţite prin strunjire .... pagII.4. Scheme tehnologice de prelucrare ................................................. pagII.5. Materiale pentru arbori ................................................................... pag.II.6. Controlul suprafeţelor strunjite ale arborilor ................................. pag.

Capitolul III. Reguli de protecţia muncii ................................................................ pag

Bibliografie ....................................................................................................... pag

Capitolul I. Generalităţi

Strunjirea este operaţia de prelucrare prin aşchiere pe maşini-unelte, numite strunguri. La aceasta prelucrare, fie se execută mişcarea principală de aşchiere (mişcare de rotaţie ), iar scula, mişcarea de avans (mişcare rectilinie, longitudinală, transversală sau combinată ).

Strungurile au o pondere foarte mare în atelierele de prelucrări mecanice prin aşchiere. Aceste maşini-unelte se folosesc la producţia individuală, de serie şi masa, precum şi în atelierele de întreţinere şi reparaţii.

I.1. Adaosul de prelucrare Adaosul de prelucrare la strunjire, la fel ca la toate celelalte prelucrări

mecanice, este partea de material care se pierde sub forma de aşchii.Adaosul de prelucrare mai poate fi definit şi ca diferenţa dintre suprafaţa de

prelucrare şi suprafaţa prelucrată.De mărimea adaosului de prelucrare depinde, în mare măsură, preţul de cost

al piesei. De aceea, se va avea grija ca la alegerea materialului aceasta să fie un semifabricat cu un diametru cât mai apropiat de diametrul cel mai mare din desen sau model. În acest fel vom reduce cantitatea de material cât şi timpul de prelucrare al piesei.

I.2. Tipuri de aşchiiForma aşchiilor rezultate la prelucrarea prin aşchiere depinde de natura

materialului de prelucrat, de forma geometrică a sculei, de regimul de aşchiere etc.

După forma lor, aşchiile pot fi :- de rupere (fig. 1, a) care se prezintă sub formă de parţi izolate, rupte unele

de altele. Aceste aşchii se obţin, de regulă la prelucrarea materialelor fragile, ca : fonta, bronz, etc.;

- de forfecare sau de fragmentare (fig. 1, b), care se prezintă sub forma unor elemente unite între ele, având o suprafaţă zimţată pe partea concavă a aşchiei. De obicei aceste aşchii se obţin la prelucrarea metalelor dure şi semidure;

- continue sau de curgere (fig. 1, c), care se prezintă sub forma unor panglici continue netede. Aceste aşchii se obţin la prelucrare oţelurilor, alamelor etc.

a b c

Fig. 1. Tipuri de aşchii

I.3. Mişcările în procesul de aşchiere pe strung şi dimensiunile aşchieiDesprinderea aşchiilor de pe suprafaţa unui semifabricat presupune o mişcare

relativă între scula aşchietoare, suprafaţa aşchiilor şi piesa de prelucrat (fig. 2.).

Mişcarea imprimată sculei aşchietoare (de exemplu: la găurire, frezare etc.) sau piesei de prelucrat (de exemplu: la strunjire), în vederea detaşării aşchiilor se numeşte mişcare principală de aşchiere.

Mişcarea principală I poate fi:- de rotaţie (în cazul strunjirii, frezării, găuririi, etc.) sau - de translaţie (în cazul rabotării, broşării, mortezării, etc.)

Pe lângă mişcare principală de aşchiere este necesară şi o mişcare de avans II, care asigură detaşarea continuă a aşchiilor; această mişcare poate fi executată de scula aşchietoare (la strunjire, rabotare, etc.) sau de piesa de prelucrat (la frezare, mortezare, etc.).

În timpul procesului de aşchiere scula înlătură de pe suprafaţa de aşchiat 3 a piesei adaosul de prelucrare. Suprafaţa 1 de pe care se îndepărtează aşchiile se numeşte suprafaţă de aşchiere, iar suprafaţa 2 rezultată în urma prelucrării, se numeşte suprafaţă aşchiată.

Fig. 2. Mişcările în procesul de aşchiere

Dimensiunile aşchiilor sunt: - lăţimea b, care reprezintă distanţa dintre suprafaţa de aşchiat 1 şi

suprafaţa aşchiată 2, măsurată pe suprafaţa de aşchiere; - grosimea a, care reprezintă distanţa dintre poziţiile succesive I şi II

ale suprafeţei de aşchiere, măsurată în direcţia perpendiculară pe lăţimea aşchiei.

Grosimea şi lăţimea aşchiei se măsoară în milimetri. Secţiunea aşchiei q se calculează cu relaţia:

q = a x b (mm2)

I.4. Regimul de aşchiere la strunjire Regimul de aşchiere reprezintă totalitatea elementelor (parametrilor) ce caracterizează desfăşurarea procesului de aşchiere. Aceşti parametrii sunt: viteza de aşchiere, avansul şi adâncimea de aşchiere.

Avansul s este spaţiul parcurs de scula aşchietoare în decursul unei rotaţii complete a piesei şi se măsoară în milimetrii pe rotaţie (mm/rot).

Adâncimea de aşchiat t este distanţa dintre suprafaţa de aşchiat şi suprafaţa aşchiată, măsurată în direcţia normală pe suprafaţa prelucrată. Se exprimă în mm.

Viteza de aşchiere v este spaţiul parcurs de tăişul sculei în raport cu piesa de prelucrat, în unitatea de timp şi se măsoară în metrii pe minut (m/min).

Stabilirea raţională a acestor parametrii ai regimului de aşchiere este de mare importanţă pentru calitatea pieselor prelucrate, precum şi pentru realizarea lor în condiţii cât mai avantajoase. Astfel, la prelucrările de degroşare se recomandă ca adâncimea de aşchiere şi avansul să aibă valori cât mai mari pentru a se înlătura adaosul de prelucrare într-un timp cât mai scurt. În acest caz, valorile maxime se aleg în funcţie de puterea maşinii pe care se execută prelucrarea. La prelucrările de finisare, valorile adâncimii de aşchiere se aleg cât mai mici pentru a înlătura ultimele neregularităţi rămase pe suprafaţa piesei de la prelucrările anterioare. În acest caz, avansul se stabileşte în funcţie de netezimea cerută pentru suprafaţa ce se prelucrează.

Ştiind că viteza de aşchiere se calculează cu formula:

(m/min)

vom putea calcula turaţia axului principal al strungului (a universalului şi implicit a piesei), astfel:

(rot/min)

unde:

v - viteza de aşchiere ; d - diametrul piesei de prelucrat.

Între dimensiunile aşchiei şi elementele regimului de aşchiere există formula: q = a x b = t x sunde : q - relaţia dintre dimensiunile aşchiei şi regimul de aşchiere; a - grosimea aşchiei ; t - adâncimea de aşchiat; b - lăţimea aşchiei; s – avansul

Capitolul II. Prelucrarea arborilor netezi şi a arborilor în trepte cu mai multe cuţite prin strunjire

II.1. Scule folosite la prelucrarea arborilor netezi şi a arborilor în trepte cu mai multe cuţite prin strunjire

Scule folosite la prelucrarea arborilor netezi şi a arborilor în trepte cu mai multe cuţite prin strunjire sunt cuţitele de strung, care pot fi: - drepte, - cotite, - încovoiate sau - de canelat, în funcţie de operaţia de strunjire cilindrică exterioară.

De asemenea se mai folosesc cuţite monobloc (dintr-o bucată), cu plăcuţe sudate sau montate mecanic, în funcţie de calităţile materialului prelucrat şi al regimului de aşchiere ales.

Fig. 3. Tipuri de cuţite de strung

II.2. Prelucrarea arborilor netezi prin strunjirePrelucrarea suprafeţelor de rotaţie exterioare prin strunji re se poate

realiza prin următoarele operaţii: degroşare, semifinisare şi finisare.Strunjirea de degroşare a arborilor se poate realiza din una sau mai multe

treceri, cu unul sau mai multe cuţite în funcţie de forma arborelui, lungimea sa şi mărimea adaosului de prelucrare.

La strunjirea de degroşare se îndepărtează cea mai parte a adaosului de prelucrare, fiind posibile, în funcţie de tipul arborelui, mai multe scheme de aşchiere, cum ar fi:

- prelucrarea arborilor netezi cu mai multe cuţite prin divizarea adaosului de prelucrare în lungime (fig. 4);

- prelucrarea arborilor netezi cu mai multe cuţite, prin divizarea adaosului în adâncime (fig. 5);

- prelucrarea arborilor în trepte cu un singur cuţit (fig. 6).

Fig. 4. Schema de aşchiere la prelucrarea arborilor netezi cu mai multe cuţite, prin divizarea adaosului în lungime

În figura 4, rezultă că la prelucrarea cu mai cuţite, divizând adaosul de prelucrare în lungime, puterea necesară la aşchiere este mare; în schimb durata prelucrării este mică, deci productivitate ridicată.

Cuţitele sunt aşezate la distante egale, rezultate din raportul l/z, în care z este numărul de cuţite, iar l lungimea de prelucrat.

Metoda se aplică la prelucrarea arborilor netezi cu adaos de prelucrare mic, astfel să poată fi îndepărtat la o singură trecere.

În cazul arborilor cu adaos de prelucrare mare se foloseşte metoda cu mai multe cuţite şi divizarea adaosului în adâncime (fig. 5).

Strunjirea de finisare a arborilor se realizează din două treceri: una de semifinisare, cu scopul de a se obţine o precizie a formei şi un adaos de prelucrare uniform, iar a doua de finisare, care trebuie să asigure precizia dimensională, forma şi rugozitatea finală.

Fig. 5. Schema de aşchiere la prelucrarea arborilor netezi cu mai multe cuţite, prin divizarea adaosului în adâncime

II.3. Prelucrarea arborilor în trepte cu mai multe cuţite prin strunjireStrunjirea de degroşare a arborilor în trepte cu un singur cuţit se realizează pe baza

uneia din schemele din figura 5, care se deosebesc prin mărimea adaosului de prelucrare pentru o trecere şi durata prelucrării.

Astfel, în schema din figura 6, a, adaosul de prelucrare pe trecere este mic, încărcarea maşinii este mică, în schimb durata prelucrării este mare.

În schema din figura 6, b, prelucrarea fiecărei trepte făcându-se separat, adaosul de prelucrare este mare, încărcarea maşinii este mai bună, iar prelucrarea se face din două treceri. Metoda se recomandă pentru degroşarea arborilor forjaţi.

În schema din figura 6, c, prelucrarea se face prin combinarea celor două scheme, şi anume: - se prelucrează treapta cu diametrul cel mai mare pe toată lungimea şi apoi,- treapta cu diametrul cel mai mic.

Strunjirea de finisare a arborilor se realizează din două treceri: una de semifinisare, cu scopul de a se obţine o precizie a formei şi un adaos de prelucrare uniform, iar a doua de finisare, care trebuie să asigure precizia dimensională, forma şi rugozitatea finală.

Ca şi operaţia degroşare, operaţiile de semifinisare şi finisare se execută cu unul sau mai multe cuţite, adaosul de prelucrare fiind divizat în lungime sau adâncime, conform schemelor din figura 6.

a b c

Fig. 6. Prelucrarea arborilor în trepte cu un singur cuţit

II.4. Scheme tehnologice de prelucrare prin strunjire cilindrică exterioară. În cazul prelucrării suprafeţelor cilindrice exterioare, piesele de prelucrat se

fixează în universal sau se prind între vârfuri, în funcţie de dimensiunile şi rigiditatea acestora. Atunci când este necesar, sunt sprijinite în lunete sau în dispozitive.

II.4.1. Prelucrarea arborilor scurţi, cu acelaşi diametru pe toată lun-gimea.

Piesa de prelucrat (fig. 7, a), având diametrul d şi lungimea L, se poate obţine dintr-un semifabricat laminat cu diametrul mai mare. De obicei, aceste genuri de piese se fixează în universal (fig. 7, b) - faza 1.

În faza a 2-a, se prelucrează suprafaţa frontală, iar în faza a 3-a se prelucrează suprafaţa cilindrică exterioară. În funcţie de precizia de prelucrare necesară şi de neterzirea suprafeţei, prelucrarea suprafeţei cilindrice exterioare de diametrul d se execută într-una sau în mai multe faze.

După prelucrarea suprafeţei pe toată lungimea, se execută retezarea la

lungimea L cu ajutorul unui cuţit de retezat în faza a 4-a, după care se prelucrează cea de-a doua suprafaţă frontală în faza a 5-a. Sculele necesare prelucrărilor enumerate se aleg în funcţie de natura suprafeţelor de prelucrat (cilindrice, frontale etc), precum şi a preciziei cerute (pentru degroşare, finisare etc.).

a

b

Faza 1 – fixarea piesei în universalFaza 2 – prelucrarea suprafeţei frontaleFaza 3 – prelucrarea suprafeţei exterioare, d [mm]Faza 4 – retezarea la lungimea, L [mm]Faza 5 – prelucrarea celei de-a doua suprafeţe frontale

Fig. 7. Prinderea arborilor scurţi

II.4.2. Prelucrarea arborilor în trepte. Arborii în trepte pot fi prelucraţi cu fixare în universal, pentru cei cu lungime

mică sau între vârfuri cei cu lungime mai mare.Astfel, arborele din figura (fig. 8, a), având diametrele D1, D2, D3, D4 şi

lungimile L1, L2, L3, L4, se prelucrează din bară laminată de diametrul D.Pentru arbori lungi, în trepte, prelucrarea se face între vârfuri, în cazul

prelucrării din bară laminată, succesiunea prelucrării este următoarea: În faza 1 se execută strunjirea suprafeţei frontale, în faza a 2-a se execută

găurile de centrare la ambele capete, în faza a 3-a se prinde piese între vârfuri şi se antrenează cu ajutorul inimii de antrenare; în această poziţie se execută prelucrarea la capătul din dreapta - la faza a 4-a şi prin întoarcere se prelucrează capătul din stânga - la faza a 5-a.

Daca este necesară o precizie mai ridicată, prelucrările de la fazele a 4-a şi a 5-a se executa fiecare în mai multe" treceri succesive (fig. 8, b).

a

b

Faza 1 – strunjirea suprafeţei frontaleFaza 2 – executarea găurilor de centrare la ambele capeteFaza 3 – prinderea piesei între vârfuri şi antrenarea cu ajutorul inimii de antrenareFaza 4 şi 5 – prelucrări succesive prin întoarcerea piesei, la fiecare capăt

Fig. 8. Prinderea arborilor în trepte

II.5. Materiale pentru arboriMaterialele din care se confecţionează arborii se aleg în funcţie de scopul

urmărit şi condiţiile impuse în funcţionare, de tehnologia de execuţie adoptată pentru aceştia, etc.

În general se utilizează:- oţeluri carbon obişnuite OL42, OL50, OL60.

Pentru a satisface aceeaşi rezistenţă dar la gabarite şi la greutăţi mai mici se vor folosi:- oţeluri carbon de calitate (la care se vor aplica tratamente termice adecvate pentru

creşterea rezistenţei în zona de sprijin) OLC25, OLC 35, OLC 45. Pentru solicitări importante şi gabarite reduse se recomandă:

- oţelurile aliate de îmbunătăţire: 41MoCr11, 41CrNi12, 18MoCrNi13, 21MoMnCr12, 13CrNi30.

Deoarece fontele au rezistenţă mecanică mai scăzută decât oţelurile, dar au o sensibilitate mult mai mică faţă de efectul de concentrare al tensiunilor şi o capacitate mai bună de amortizare a vibraţiilor, vor fi recomandate la execuţia arborilor de dimensiuni mari sau a arborilor cu formă complicată.

Astfel, se utilizează:- fontele cu grafit nodular sau- fontele maleabile.

II.6. Controlul suprafeţelor strunjite ale arborilorMetodele şi mijloacele pentru controlul pieselor cu suprafeţe de rotaţie exterioare

se aleg în funcţie de condiţiile impuse piesei prin desenul de execuţie (precizia dimensională), felul prelucrării şi volumul de producţie.

În cazul producţiei de unicate şi de serie, controlul se realizează cu aparate şi instrumente universale (şubler, micrometru cu citire clasică şi cu afişaj electronic).

La fabricarea unui număr mare de piese de acelaşi fel (serie mare şi de masă), controlul pieselor cu aparate universale micşorează productivitatea, motiv pentru care se recomandă controlul dimensiunilor pieselor cu ajutorul unor mijloace special construite, numite calibre. Ele sunt folosite la verificarea dimensiunilor după principiul trece „T" sau nu trece „NT” (fig. 9).

Fig. 9. Calibre

Pentru controlul pieselor de tip arbore se folosesc calibre tip inel, potcoavă sau palete. în funcţie de dimensiunile ce se verifică.

Controlul suprafeţelor cilindrice se realizează cu calibre limitative tip potcoavă

12

simple sau duble. Controlul lungimii treptelor se realizează cu calibrele tip palete (fig. 10, a),

având două porţiuni active, echivalente părţilor trece şi nu trece. Pentru controlul coaxialităţii treptelor arborilor se folosesc calibre speciale,

de formă complexă (fig. 10, b). Rezultatul controlului se apreciază după modul în care profilul calibrului se

suprapune cu conturul treptelor, controlul putându-se efectua prin metoda fantei de lumină.

a

b

Fig. 10 Calibre speciale: a). tip palete; b). complexe

Pentru controlul cât mai precis al dimensiunilor pieselor se foloseşte cu bune rezultate ceasul comparator care utilizează amplificare mecanică sau electronică.

13

Capitolul III. Reguli de protecţia muncii

- Este oprit să se lucreze la strung cu haina sau cu manşetele desfăcute, deoarece acestea pot fi prinse uşor de piesele în mişcare ale strungului.

- Înainte de începerea lucrului, se va controla starea de curăţenie a strungului.- Înainte de a porni motorul electric, se vor decupla toate manetele de comandă

fixându-le în poziţia de repaus. - Se va opri strungul ori de câte ori se prinde sau se scoate piesa, la schimbarea cuţitelor şi atunci când se strâng aşchiile sau când strungul se curăţa şi se unge. - La orice întrerupere a lucrului se va deconecta motorul electric, chiar dacă întreruperea este temporară. La strungurile acţionate prin curea se va trece cureaua pe roata liberă a transmisiei intermediare.

- Înainte de începerea lucrului, se va verifica dacă cuţitele sunt bine ascuţite dacă au un profil corect în raport cu operaţia de executat şi cu materialul din care sunt confecţionate.

- Cuţitele se vor fixa bine în port-cuţit.- Piesa de prelucrat se va fixa bine în universal, pentru a nu fi smulsa şi azvârlită

în timpul lucrului. Se va scoate cheia din universal, după fixarea piesei, înainte de pornirea maşinii.

- La prelucrarea pieselor din bară, capătul liber ce iese din axul principal se va introduce într-un tub de protecţie.

- Angajarea cuţitului se va face treptat, pentru ca piesa de prelucrat să nu fie smulsă din universal sau cuţitul să nu fie rupt, sfărâmăturile putând răni pe cei din jur.

14

Bibliografie

[1]. Ţonea, A. ş.a. “Prelucrări prin aşchiere”, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1999.

[2]. Grosu, V., s.a. “Întreţinerea şi repararea utilajelor” . Editura Tehnică, Bucureşti, 1986.

[3]. Bejan, V., “ Organizarea întreţinerii şi reparării flexibile a utilajelor”, în Tehnologii, Calitate, Maşini; Materiale nr. 6/1989, pag.146 – 153, Editura Tehnică, Bucureşti, 1989.

[4]. Ruxandra Noia, Liliana Ţenescu, Organe de maşini şi mecanisme, Editura SIGMA, Bucureşti, 2002.

15